范文一:脉冲金属探测器DIY线圈设计
脉冲金属探测器其 线圈的设计
有很多电路,出现在互联网上的脉冲感应金属探测器。 虽然它们用不同的方式去对信号进行处理,产生磁场脉冲的电子元件,这些电子器件基本上是相同的。它的主要部分,是产生磁脉冲的线圈。
线圈的大小主要取决于所需的探测深度和被检测的物体的最小尺寸。 一般来讲,可以这样说,理论上的最大探测深度的线圈直径的5倍,和线圈检测到的物体的最小尺寸的直径的百分之五。 这是最大的价值和严重依赖的情况。 这是显而易见的,你一个一米线圈你不可能检测到5厘米的物体在5米深。 但是,你需要一个什么类型的线圈,这是一个具体的问题。 很多人会用金属探测器搜索钱币和珠宝。 对于这些情况,一个25厘米或40厘米的线圈就可以了。 在我的使用情况,是我需要在一个两米的深度定位一个20厘米的铁盖或者装满金属的瓷器。 这就是我为什么要去做一个1米的线圈。虽然线圈的物理尺寸和形状可能会发生变化(正方形或椭圆形的线圈用于在特定的情况下,工作一样但最好为圆形的),只略有不同的电感线圈之间的不同的物理设计。 普遍使用的最佳脉冲感应金属探测器搜索线圈电感的范围是在300至500μH。 在这个设计中,我将假定所使用的线圈是400μH。 对于更小的线圈,就意味着需要绕更多的圈数。
线圈是由常用的电池供电。 由于模拟电路进行放大的小涡流拿起后的磁脉冲信号已经停止时,±10伏或±12伏的双电源是最实用的。 将只收取与一个,两个电源的两侧,这给出了一个非对称的电池放电,如果我们使用两个单独的电池组为电源的正和负侧的线圈。 因此,我们将仅使用一个电池组10或12伏,并生成与一个DC / DC转换器的电源的另外一半电源。 虽然这样做是用在商品化的金属检测器电路,但这样并不是十分理想。 主要的问题是,所产生的DC / DC转换器的电压是有纹波的,这种纹波正与探测器器特别是在高频率时,这可能会产生一些不必要的耦合。我们将这个问题归纳到电源上,现在只能假设我们的线圈之间的任何电压是12伏(根据实际选择的电池组,充电电池等充电。)
当电压通过一个高速双极晶体管或MOSFET ,该电压被施加到线圈,在线圈中的电流将逐渐增加,直到它被充电晶体管和其他元件与线圈电阻线的内部电阻限制, 如果脉冲的时间越长,磁场越高。 这具有的优点和缺点。 更强的磁场能穿透更深的土壤。 但是,如果选择的时间过厂,比如说350μs,你可能会过度饱和的地面,无法找到小物件,产生背景噪音。 因此,我们有250μsec左右的值,以限制最大的充电时间,电路电阻应该足够低,以便在该期间内的足够的电流在线圈中产生。 电流是由线圈与
MOSFET 中到负电源中的总电阻值确定。 但在选择的时候要考虑它的安全系数去选择线圈最大的阻值。 许多脉冲感应金属探测器中使用的功率晶体管和MOSFET 至少有5至8安培的最大连续电流。 如果我们制作的线圈,是按照这样一种方式,它有一个至少为2的欧姆电阻,将整个线圈和回路的最大电流将永远不会超过最大的电池组和电池满载7.5安培。 2欧姆线圈电阻与电路电阻之和总共3欧姆用12伏的电压,流过线圈的瞬间电流将达到约4安培的250μsec上面提到的,一个配合严密的脉冲感应金属探测器,对地下大深度寻找宝藏是绰绰有余。
现在,我们已经定义了线圈的电感和电阻,但是线圈在这没有说太多的物理设计,如果我们不知道尺寸。 在下面的表格中,我总结了线圈的大小,线径,圈数和一些常见的
线圈尺寸。 在任何各种参数下,我尽可能接近上述的电感和电阻值。 这将减少电荷脉冲长度和放电电阻值时,改变线圈的问题。 常见的脉冲感应线圈与它们的物理性质
大小
O 120毫米
?150毫米
O 175毫米
?200毫米
?250毫米
?300毫米
?400毫米
?500毫米
1.0×1.0米
1.4×1.4米
1.8×1.8米 塑造 圆 圆 圆 圆 圆 圆 圆 圆 方 方 方 圈数 36 31 28 26 22 20 17 15 10 8 7 线径、截面积 ?0.40毫米/ 0.14毫米2 ?0.40毫米/ 0.14毫米2 ?0.40毫米/ 0.14毫米2 ?0.40毫米/ 0.14毫米2 ?0.40毫米/ 0.14毫米2 ?0.50毫米/ 0.20毫米2 ?0.50毫米/ 0.20毫米2 ?0.50毫米/ 0.20毫米2 ?0.66毫米/ 0.34毫米2 ?0.66毫米/ 0.34毫米2 ?0.80毫米/ 0.50毫米2 电感 405μH 394μH 387μH 406μH 380μH 390μH 396μH 400μH 406μH 387μH 398μH 电阻 1.9欧姆 2.0欧姆 2.1欧姆 2.2欧姆 2.3欧姆 1.6欧姆 1.8欧姆 2.0欧姆 2.0欧姆 2.2欧姆 1.7欧姆 在此表中的值是理论值,由线圈的物理外形决定。 尤其是电感量可以由线与线之间的距离变化,即使是电感量有不同的变化。 ,即使电感不同,这里提到的值的10%或20%,线圈都能正常运作, 圆形线圈选用漆包铜线。线径0.4到0.5mm 是常见的厚度,在每个城市的角落都可以买得到,如果方形线框要用电缆的话,可以用8*0.4或者8*0.5线径的电缆,但 一定要购买没有屏蔽的。
电曲线和歧视的
线圈的放电曲线图可以被分为三个部分。
第1阶段:在驱动MOSFET 的击穿效应
大多数脉冲金属探测器使用MOSFET ,通过线圈的电流脉冲来调节。 我们的设计也将采用MOSFET FOT这个任务。 如果MOSFET 被关闭时,电流由线圈中并联的电阻中的产生回路,该回路应与线圈的电感密切匹配的。 对于理想的阻尼的400μH线圈,使用约680欧姆的电阻器。 300μH的电感线圈应并联一个600欧姆的电阻。 如果我们
加在线圈中的电流达到2安培的,与一个680欧姆的放电电阻器的电压将达到峰值到1360伏。 不是一般的功率元件能够处理此电压,特别是功率MOSFET 的用于驱动搜索线圈的击穿电压要选择在300和750伏之间,根据功率元件的品牌和型号的。 这意味着,在第一阶段期间的线圈放电,在线圈上的电压将被限制到大约500伏特,通过并联电阻中流过的电流的一部分,和它的一部分,通过驱动功率MOSFET 。 这是不太理想的,因为更高的放电电压意味着更快的磁场切换,但我们应该庆幸的,这MOSFET 的动作其实是防止其他部件被损坏。
脉冲的时间停留在第1阶段的放电曲线的量依赖于流经线圈的电流的放电开始时,击穿电压的MOSFET 和线圈,布线和并联电阻器的电阻的总和。 假设在循环中的主电阻体由并联电阻引起,我们可以用下列公式计算的长度的第一阶段:
T S1 = L 线圈 *(I 的线圈 - V brk_down / R 潮湿 )/ V brk_down
显然,这个公式是唯一有效的,当我线圈 > V brk_down / R 潮湿的 ,因为否则的第一阶段从来没有进入理想的曲线直接进入第二阶段的。 具有400μH的线圈,680欧姆的阻尼电阻器,一个初始2安培和MOSFET 的击穿电压为500伏的线圈电流在我们的例子中,该第一阶段的放电曲线将持续一微秒。
第2阶段:在阻尼电阻器线圈电压高电流衰减
一旦由电流在线圈中感应的电压已达到以下的值的MOSFET 的击穿电压时,电流将指数衰减到零。 可以改变这种衰变的电流回路中的总电阻和线圈中的磁场的物理性质。 的磁力线在到达金属可以改变的衰减曲线的第二个阶段,但也存在一些问题检测到它们。 首先是非常高的电压。 当线圈电压下降到低于MOSFET 的击穿电压时,第2阶段进入(某处大约500伏),并结束的电压被降低到足以被拾起,常见的模拟电路(通常是0.5或1伏左右)。 这个阶段也是非常短的,这使得它难以执行可靠的测量,这给任有关下列内容的信息的存在,或在到达的磁场的金属
大多数脉冲感应金属探测器,因此就跳过第二个阶段,并等待开始检测和歧视周期的第三阶段。 基于DSP 的检测器是不同的,因为它会自动侦测的准确时刻时的放电曲线,从第2阶段到第三阶段。
常见的脉冲感应金属探测器,信号处理电路,阻尼电阻器有两个平行的定位二极管串联。 这些二极管充当拉一侧的电阻两侧之一的电源侧的电压限制器。 这是作用的信号在模拟处理的虚拟接地的电源侧。 只要线圈电压大于0,7伏,这些二极管需要打开,二极管上的电压实际上是固定的。 一旦线圈电压下降到低于此值,二极管靠近和测得的电压在线圈的实际剩余电压。
在我们的例子线圈,第2阶段将持续大约3.9μsec,直到线圈中的电流已经降到足够拉这个魔法值0.7伏以下的电压。 此较少的装置的放电曲线的第二阶段,和持久的涡流可以被检测的最后阶段开始结束。 如果金属是在磁场的范围内,进入第三阶段的时刻,将转移。 有色金属将导致线圈的电感增加,实际上导致延迟的过渡点。 将导致第三阶段,将前面输入的非铁金属。 我没有解释的过渡点的精确测量,我们需要一个又好又快的模拟测量系统和快速的CPU 计算周期。 这是我们的数字信号处理器。
第三阶段:最后的电流衰减和涡流
在最后的阶段,被阻塞的润湿电阻由两个系列二极管,电流进一步在辅助电阻器在电路衰减。 现在中流动的电流,该电流的初始线圈电流的残余,并且金属在附近的涡流所引起的电流。 这是历史的阶段,模拟和微控制器为基础的脉冲感应金属探测器的信号分析。 在此区域中的信号的分析是困难的原因有两个。 首先,信号电平非常低,这就需要有一个放大的100?1000倍,以获得一些信息。 这也将放大的信号中的噪声。 第二个问题是,在主区域用于识别是在约第一个30微秒的衰变。 忽略了第一部分的衰减曲线设计,正确识别金属种类将是非常困难的。
模拟脉冲感应金属探测器和基本的基于微控制器的版本甚至更进一步去不看着的信号形状本身,但它在一个积分电容器平均,和使用该电容的端电压,以确定如果已检测到金属。 这会减少很多的噪音的高增益放大级,但整合的信号,将删除所有金属的具体信息。 这就是为什么常见的脉冲感应金属探测器是如此糟糕的歧视。 他们首先把几乎所有的信息远,总和还剩下什么,然后说:“嘿,我有可能检测到的东西,但不要问我如何和何时”。
在我们的检测电子设备的输入侧的一个可能的曲线图可以看出,在接下来的图像。 红色曲线是没有目标目前的放电曲线,两条曲线的差异,当一个目标是在磁场的覆盖范围。
范文二:双线圈金属探测器电路
EDA
PCB
栏目导航:
当前位置:首页 > 电子制作 > 双线圈金属探测器电路
字体大小: 小 中 大 作者: 来源: 日期:2007-05-21 点击:728
本双线圈金属探测器由探测头、发射器、接收器、定时器和音响发生器组成,如图a所示。这种金属探测器是利用发射线圈和接收线圈的互感耦合原理制作的,当线圈接近金属体时,由于耦合参数的变
化,使振荡频率发生变化,发出高频音响信号。
图b是发射器电路。IC1和R1、R2、C2组成多谐振荡器,f=1.44/(R1+2R2)C2,在100Hz左右。Ic2和R4、C4组成触发定时电路,每次由IC1来的脉冲触发,定时时间td1=1.1R4C4,约为165us。在定时时间内,使VT1、VT2饱和导通。
图e为定时电路。IC3和R10、C7组成单稳延时电路,延时时间td1=1.1R10C7,约36us;IC3的输出经C8、R11微分后触发IC4,延时td2=1.1R12C9,约50us,其输出送至接收器的VT3,作为开启波门。
图c为接收器电路。IC5采用uA709CP,它将线圈的感应信号进行差分放大,放大后的信号在定时电路
来的开启波门期间通过VT3送至检测放大器IC6。
图d为音响发生器。555和VT4、R26、R27、C17组成多谐振荡器。当没有金属感应信号时,VT4截止。当搜索线圈逐渐向金属体靠近时,感应信号变大,则VT4导通情况变好,因而IC9的振荡频率逐渐增高,当接近金属体时,会发出高频音响,表示此处有金属物件。
?返回顶部 打印本页 加入收藏?
?金属探测器原理与制作
?自制金属探测器
?笔记本电源适配器的反向解析
?锂离子电池保护器及监控器
关于本站 | 联系我们 | 陇ICP备06003041号 | 网站地图 | 网站留言
Copyright ? 2006-2007 www.dzkf.cn All rights reserved.
范文三:自制地下金属探测器搜索线圈设置
自制地下金属探测器搜索线圈设置
在自制地下金属探测器系列文章上一篇思迈奥专业金属探测器厂家介绍了自制地下金属探测器硬件装配,本篇将为大家介绍自制地下金属探测器搜索线圈设置:
搜索线圈的设置对于平衡式金属检测器设计是一个难点。金属检测器的两个线圈需要非常仔细和严格地互相定位,设置时要避免犯错误。设计中为调试错误留有一定的余量,虽然不大。但只要一个人耐心而仔细地操作,设置两个探测线圈还是很简单的。在封装线圈时,需要一个已经完成的电路板。线圈需要用清洁的聚酯树脂(不要用聚酯树脂充填物)封装在硬的非金属基底上。任何基底都可以使用。作者使用一块白色的绝缘纤维板(如图3),沿板的边缘粘上带有销钉的木条以保持树脂,使线圈能按“原状”固定在纤维板上面,被树脂保护起来。 先直接将一个线圈放到另一个的上面,要确保线圈之间正确的定位(两个线圈的静电屏蔽层已经连接在一起,见前面关于搜索线圈部分)。调整VR2、VR3和VR4到其阻值的中间位置,调整VR1到780(,接通12V电池组,接通开关。电路会“震鸣”,即发出持续的大声呜叫。
现在慢慢地移动使线圈离开。当线圈移动到一半时,蜂鸣器变为静默。这表示接收线圈的电压为零。注意:移动过程中声音可能有几个峰值和极小值点,但需要仔细找到真正的静默位置。继续移动线圈,在静默和震鸣之间有一个非常狭窄的静默区。其中一个精确的点上,蜂鸣器发出“噼啪”声。(也可能先发出嗡嗡声,再变为“噼啪”声)现在,将两个线圈沿着靠近的直边稍稍移动一点。移动时,调整VR4,使蜂鸣器保持大的震鸣声(不仅仅是嗡嗡声),一直移动到不能保持大的震鸣声为止。线圈就定位在这一点上。用这种方法可以精确到几分之一毫米。BR4的作用是找到静默和震鸣之间的临界点。当VR4设置正确时,任何中间的静默点都可以消除。静默并不影响性能,但可能引起检测者分心。接着,用一个标志笔在基板上沿着定位好的线圈画出一系列的标志孔。这些孔用于穿过2(5mm的电缆卡子,以便将线圈紧紧地固定在基板上。每个线圈需要5,6个卡子。在灌注树脂前,一定要确认线圈固定得稳固、平整。也用电缆卡子固定好音频电缆。接着,穿过线圈中心,用胶在基板上粘一些木棱。其作用是限制树脂的收缩,以免收缩造成线圈的严重的不对称。灌注树脂前,还要用一些小木条塞住基板上的小孔。因为聚酯树脂有非常好的流动性,而且比一般的胶黏结得快。还要确认围绕基板的一圈木棱不会透过树脂。然后,小心地弯曲在基板中央的线圈,直到找到一个平衡点:在此点蜂鸣器既不震鸣,也不静默,而是发出“噼啪”声。然后,很重要的一点是:在线圈中部的这一小段上(约40mm)覆盖一层蓝腻子,形成一堵垂直的腻子墙。在灌注树脂后去掉这些腻子,以便对线圈做最后的调整。
现在准备好搅拌和浇注树脂。只需使用80,推荐量的触媒,以便使树脂凝固时产生的热量和收缩量不致太大。浇注树脂到包裹线圈的织物上,使之变湿。然后继续浇注,直到树脂流到基板上并且完全覆盖它。在树脂凝固之前,电路功能可能不会正常。此时不要做更多的调整。关闭开关,等待244,时后,去掉那一小段线圈上的蓝腻子,暴露出线圈。将控制VR2、VR3转到其中间位置,轻轻弯折暴露的那一段线圈,直到在蜂鸣器的静默和震鸣之间听到“噼啪”声。现在,可以在这一小段线圈上浇注树脂,彻底固定它。最后,在不影响已经调整好平衡状态的IC2a、IC2b周围电路的情况下,VR1作为可以改变预放大器IC2a反向输入端的增益的辅助设备。当线圈设置作得不
太好而调整那一小段线圈又无效时,可使用VR1作为补救。探寻器的使用方法将探头远离
各种金属和计算机等设备,以免对电路引起干扰。打开电源,调整VR2,直到在蜂鸣器的静默和震鸣之间听到“噼啪”声,可用VR3作为细调工具。当在静默和震鸣之间听到“嗡嗡”声时,可以调整电路板上的VR4。为改善检测效果,应该转动VR2和VR3使得发出快速的“拉”声,因为耳朵对于慢速的“噼啪”声不敏感,会减弱灵敏度。现在。当一个钱币经过探头时,蜂鸣器会发出一声震鸣,表明探寻器工作正常。实际应用中,珍宝探寻器受要搜索 的土壤矿化度,气温和电压变化的影响,平衡点会变化。但是本设计有较好的适应性,只需转动VR2和VR3进行必要的调整即可。使用中,为了效果更好,探头要缓慢地移动,反复地擦过搜索的地表面。整个电路的投资十分有限,使用高质量的元件,可以使检测器的信号边缘更为清晰,即静默和震鸣之间的变化更明显。
思迈奥金属探测器产品大全:http://www.china-tance.com/shouchitanceqi/ 原文地址:http://www.china-tance.com/news/anjianbaike/303.html 转载请注明出处
范文四:金属探测器
辽 宁 工 业 大 学
模拟电子技术基础课程设计(论文)
题目:金属探测器
院(系): 电气工程学院
专业班级: 自动化122班 学 号: 120302054 学生姓名: 郑开辅 指导教师: (签字) 起止时间: 2014.6.30-2014.7.11
辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 (论文)
课程设计(论文)报告的内容及其文本格式
1、课程设计(论文)报告要求用A4纸排版,单面打印,并装订成册,内容包括:
①封面(包括题目、院系、专业班级、学生学号、学生姓名、指导教师姓名、、起止时间等) ②设计(论文)任务及评语
③中文摘要 (黑体小二,居中,不少于200字) ④目录
⑤正文(设计计算说明书、研究报告、研究论文等) ⑥参考文献
2、课程设计(论文)正文参考字数:2000字3、封面格式
4、设计(论文)任务及评语格式 5、目录格式
①标题“目录”(小二号、黑体、居中) ②章标题(小四号字、黑体、居左) ③节标题(小四号字、宋体) ④页码(小四号字、宋体、居右) 6、正文格式
①页边距:上2.5cm,下2.5cm,左3cm,右2.5cm,页眉1.5cm,页脚1.75cm,左侧装订; ②字体:一级标题,小二号字、黑体、居中;二级,黑体小三、居左;三级标题,黑体四号;正文文字,小四号字、宋体;
③行距:20磅行距;
④页码:底部居中,五号、黑体; 7、参考文献格式
①标题:“参考文献”,小二,黑体,居中。 ②示例:(五号宋体)
期刊类:[序号]作者1,作者2,??作者n.文章名.期刊名(版本).出版年,卷次(期次):页次. 图书类:[序号]作者1,作者2,??作者n.书名.版本.出版地:出版社,出版年:页次.
周数。
课程设计(论文)任务及评语
院(系):电气工程学院 教研室: 电子信息工程 注:成绩:平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
摘 要
金属探测器利用电磁感应的原理,利用有交流电通过的线圈,产生迅速变化的磁场。这个磁场能在金属物体内部能感生涡电流。涡电流又会产生磁场,倒过来影响原来的磁场,引发探测器发出鸣声。其主要由振荡电路、电压放大电路、整流滤波电路、指示装置组成,采用互补型多谐振荡器的工作原理。
金属探测器的精确性和可靠性取决于电磁发射器频率的稳定性,一般使用从80 ~ 800 kHz的工作频率。工作频率越低,对铁的检测性能越好;工作频率越高,对高碳钢的检测性能越好。检测器的灵敏度随着检测范围的增大而降低,感应信号大小取决于金属粒子尺寸和导电性能。
关键词:金属探测器 电磁感应 振荡电路 电压放大电路 整流滤波电路
第1章 绪论 .......................................................... 1
1.1 金属探测器概况 ............................................... 1 1.2 本文研究内容 ................................................. 1 1.3 方案论证 ..................................................... 2 第2章 金属探测器电路设计 ............................................ 4
2.1 金属探测器总体设计方案 ....................................... 4
2.1.1 电路总原理框图设计 ............................................................................ 4 2.2 具体电路设计 ................................................. 4
2.2.1 振荡电路设计 ........................................................................................ 4 2.2.2 电压放大电路设计 ................................................................................ 5 2.2.3 整流滤波电路设计 ................................................................................ 6 2.2.4 直流稳压电源设计 ................................................................................ 6 2.3 元器件型号选择 ............................................... 7 2.4 EWB仿真、数据分析 ............................................ 7 第3章 课程设计总结 .................................................. 9 参考文献 ............................................................ 10 元器件清单 .......................................................... 11
第1章 绪论
1.1 金属探测器概况
金属探测器不仅能探测军火及金属器械,还可以探测到硬币、锁匙及其他金属物品。因此在机场等场所会用来检查是否有妨害安全的金属物品,如刀械等被夹藏进入。
金属探测器现今也应用于食品,塑料等多个行业,检测产品中的金属,为提高产品纯度,防止杂物被混入。
金属探测器在考古学上,也为考古学家用作寻找古物。一些欧洲国家如法国、瑞典等,使用金属探测器是需要申请牌照,其主要目的并非为了防止夜盗,而是为了保护未被发掘的考古景点。
各国的立法机关、中央政府办公大楼、大使馆、法院、监狱等场所,由于需要高度保安,出入口会设置金属探测器查验违禁品。
世界各地的机场、港口、陆上边界关卡,普遍设置金属探测器、X光扫描仪和红外线扫描仪,当作重要的出入境把关措施。各个机场的登机报到柜台,在托运行李的输送带末端会设置金属探测器以检查夹带违禁品与否;
1.2 本文研究内容
设计参数:
(1)现设计并制作能高精度金属探测器。 (2)设计电路所需的直流稳压电源。 (3)工作温度范围:-40C—+50C (4)连续工作时间40小时
设计要求:
1 .分析设计要求,明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等,广开思路,构思出各种总体方案,绘制结构框图。
2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较,以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较,并考虑器件的来源,敲定可行方案。 3 .设计各单元电路。总体方案化整为零,分解成若干子系统或单元电路,逐个设计。
4 .组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局,通常是按信号的流向,采用左进右出的规律摆放各电路,并标出必要的说明。根据任务书内容进行描述
1.3 方案论证
方案(一):高频振荡器探测金属
调节高频振荡器的增益电位器,恰好使振荡器处于临界振荡状态,也就是说刚好使振荡器起振。当探测线圈L靠近金属物体时,由于电磁感应现像,会在金属导体中产生涡电流,使振荡回路中的能量损耗增大,正反馈减弱,处于临界态的振荡器振荡减弱,甚至无法维持振荡所需的最低能量而停振。如果能检测出这种变化,并转换成声音信号,根据声音有无,就可以判定探测线圈下面是否有金属物体了。
图1.3高频振荡器探测金属
方案(二):电容三点式振荡器探测金属
金属探测器电路中主要部分是一个处于临界状态的振荡器,当有金属物品接近电感L(即探测器的探头)时,线圈中产生的电磁场将在金属物品中感应出涡流,这个能量损失来源于振荡电路本身,相当于电路中增加了损耗电阻。如果金属物品与线圈L较近,电路中中的损耗加大,线圈值降低,使本来就处于振荡临界状态的振荡器停止工作,从而控制发光二极管的亮灭,指示有无金属。
金属探测器的振荡频率为40KHZ,调整电路参数,使电路处在刚刚起振的状态,微弱的振荡信号通过电压放大回路进行放大,然后通过二极管整流、电容滤波后,生成的直流电压使三极管开关电路导通,发光二极管亮,指示没有金属。
在金属探测器的电感探头接近金属物体时,振荡电路停振,没有信号通过整
流滤波电路,三极管截止,发光二极管灭,指示有金属。
方案一用到了高频振荡器,价格比较高,虽然探测的效果比较好,但是制作起来比较麻烦,不适合作为课程设计的选择。方案二只用到了简单的元件并且设计合理,既具备了方案一的优点又符合课程设计要求的不足。因此选用方案二作为本课题的原理方案。
第2章 金属探测器电路设计
2.1 金属探测器总体设计方案
2.1.1 电路总原理框图设计
图2.1.1 电路原理框图
2.2 具体电路设计
2.2.1 振荡电路设计
金属探测器电路中的主要部分是一个处于临界状态的振荡器,当有金属物品接近电感L(即探测器的探头)时,线圈中产生的电磁场将在金属物品中感应出涡流,这个能量损失来源于振荡电路本身,相当于电路中增加了损耗电阻。如果金属物品与线圈L较近,电路中的损耗加大,线圈值降低,使本来就处于振荡临界状态的振荡器停止工作。从而控制后边发光二极管的亮灭。
在这个电路中三极管Q1与外围的电感器和电容器构成了荡器。如图2.2.1所示:
图2.2.1 振荡电路
2.2.2 电压放大电路设计
电器R5、R6及电容器C5等组成的电压放大器进行放大,如图2.2.2所示。
图2.2.2 电压放大电路 放大原理
(1)输入信号vi通过输入耦合电容C4加到Q2基极,发射极间,引起基极电流iB作相应变化 。
(2) 通过Q2的电流放大作用,Q2的集电极电流iC也将变化 。 综上分析可知,在共发射极放大电路中,输入信号电压vi与输出电压vo频率相同,相位相反,幅度得到放大,因此这种单级的共发射极放大电路通常也称为反相放大器。
2.2.3 整流滤波电路设计
整流电路的作用是把交流电转换成直流电,严格地讲是单方向大脉动直流电。 而滤波电路的作用是把大脉动直流电处理成平滑的脉动小的直流电。
整流原理:利用二极管的单向导电性可实现整流。 本设计采用半波整流。 本系统采用电容滤波电路。
电容滤波器是利用电容充电和放电来使脉动的直流电变成平稳的直流电。 二极管VD1和VD2进行整流,电容器C6进行滤波,如图2.2.3所示。整流滤波后的直流电压使三极管Q3导通,它的集电极为低电平,发光二极管LED1亮。
图2.2.3 整流滤波电路
在金属探测器的电感探头L接近金属物体时,振荡电路停振,没有信号通过电容器C4,三极管Q3的基极得不到正电压,所以三极管Q3截止,发光二极管熄灭。
2.2.4 直流稳压电源设计
本次设计的直流稳压电源采用的是集成电路LM7812CT、LM7912CT
2.3 元器件型号选择
2.4 EWB仿真、数据分析
图2.4.1 仿真图
图2.4.2 示波器结果图
第3章 课程设计总结
本次设计基本完成,设计制作的一个简易高精度金属探测器。是将直流电源、振荡器、检波器、前置放大电路、电压-电流变换器、电流-频率变换器一次连接起来,采用直接耦合的连接方式,就构成了完整的金属探测器的原理图。对每个图所需的参数进行多次确定,在连接成整体电路图,用示波器进行仿真。在仿真结果不正确时,认真检查电路并研究了示波器的接法,从而得到了正确的结果。
对于此次课程设计,虽然最后基本达到要求,但是还是存在一些问题,比如电路元件达不到要求,由此引起的误差也比较大,这就使电路的精度不高。在仿真时,无法按照理论的进行仿真,对其做了适当的简化,所以不能仿真出理论的结果。对整个电路的设计,和参数的设定还有待进一步改进。
参考文献
[1] 康华光主编.电子技术基础(模拟部分).第五版.北京:高等教育出版
社,2006.1.
[2] 华成英主编.模拟电子技术基本教程. 北京:清华大学出版社,2009.8. [3] 李杰等编著.电子技术基础.北京:清华大学出版社,2008. [4] 郑家龙主编.集成电子技术基础教程.北京:高等教育出版社,2002. [5] 陈汝全主编.电子技术常用器件应用手册.北京理工大学出版社,1991.
元器件清单
范文五:金属探测器
金属探测器特点 金属探测器俗称探宝器,金属探测器利用电磁感应的原理,利用有交流电通过的线圈,产生迅速变化的磁场。这个磁场能在金属物体内部能感生涡电流。涡电流又会产生磁场,倒过来影响原来的磁场,引发探测器发出鸣声。进口金属探测器的精确性和可靠性取决于电磁发射器频率的稳定性,一般使用从
80~800kHz的工作频率。工作频率越低,对铁的检测性能越好;工作频率越高,对高碳钢的检测性能越好。检测器的灵敏度随着检测范围的增大而降低,感应信号大小取决于金属粒子尺寸和导电性能。
进口金属探测器,是一个需要特别注意其探测深度和探测目标的设备,同时在购买时,很难从产品资料得到准确信息,所以一定要注意一下几个误区:
1、进口金属探测器作为非大众日常消费设备,所以可视进口金属探测器在外观上基本差别不大,千万不要认为外观差不多的产品,效果就差多,因为考古进口金属探测器基本是在地下操作,以手拿着为主,
很多品牌以国内与国外的产品,外观都一样,指标都一样,能说能同一时间探测到目标吗?外观与指标不决定识别目标的因素。
2、买进口金属探测器、千万不要贪便宜
进口金属探测器探测深度很重要,所以买进口金属探测器千万不要能买另外产品一样,觉得凑合就行价格便宜凑合的产品,可以说是在探宝中无法满足您的工作。因为矿化反应的影响都会干扰您的探测。灵敏度会降低,探测警报声不停在响动,所以购买时一定要注意。
因为几百到二千元的进口金属探测器,即使是像国产的探宝王、TB1000等,这些价格确实便宜,国产的,在做工方便都是比较粗造的,把指标做大,来满足消费者的心理。国产的产品唯有一点就是功能多,不成熟的产品,功能多也一样负载累累。这类考古进口金属探测器也只能满足下日常的工作中,如果你只是用来在废旧工地、拆迁的地方探测废铜烂铁,1000元左右价格探宝王的地下进口金属探测器就够用了。
如果是小品牌,或者就没有品牌的,灵敏度差、定位不准确,矿化反应的影响都会干扰您的探测,再加上目标辨别方式比较差劲,不能发现并指示想要的目标和淘汰不想要的目标的能力。您说这样的产品能用吗,并且劣质的可视进口金属探测器,使用一段时间,就成为无用的工具,花钱不说,还得损失您最宝贵的时间。所以要探测宝物,必须选择好的盗墓专用进口金属探测器,目前市目面上就有一个比较知名美国BountyHunterLandRangerPro,据国外朋友了解,这考古进口金属探测器一直在美国销量最大的探测器。定点定位进口金属探测器:此项定点定位功能是盗墓专用进口金属探测器的必要功能,定点定位是可以准确的定位物体的位置,还可以帮助确定物体的形状、大小等信息,以便更好的挖掘物体。目前定位功能比较知名的是美国BountyHunter赏金猎人。笔者从事探宝行业有十载了,用的探测器不计其数,但都未能满足我的要求。
大漠探测
转载请注明出处范文大全网 » 脉冲金属探测器DIY线圈设计