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金属检测仪研发原理详解

[发布时间]2017-11-24 23:38:51 [浏览量]736  [返 回]

大家在做某些智能控制设计时,需要检测金属物的位置或探知是否存在金属,这些智能控制装置如智能小车感应铁块、机器人探“雷”和金属接近开关等。在平时的制造中买一个金属传感器价格高且使用效果也或许不太满意。

一、电路原理

本金属探测仪的原理图,反相器 IC1 与外围的电感和电容构成了一个电容三点式振荡器,振荡频率首要由电感 L ,电容器 C2 、 C3 、 C4 决定。调节电位器 RP 可使电路处在刚刚起振状态下。微小的振荡信号经过由 IC2 和 R1 组成的放大电路实行放大。再经二极管 VD 整流,电容器 C5 滤波,最后经过反相器 IC3 和 IC4 实行放大和整形。在 IC4 和 IC5 的输出端得到两路反相的输出信号。

在金属探测仪设备的探头电感 L 没有接近金属物体时,电路正常起振,振荡信号经过反相器 IC2 放大及整流滤波,在反相器 IC3 的输入端形成一个负电压,使 IC3 的输出端为高电平,反相器 IC4 的输出端为低电平, IC5 的输出端为高电平,发光二极管发光,有利于控制器拾取该信号。当有金属物体接近时,电感 L 的 Q 值下降,使电路停振。由于反相器 IC3 的输入端经过电阻 R2 上拉到 Vcc ,所以 IC3 的输出端为低电平, IC4 、 IC5 输出端分别为高

二、元器件选择

图 1 中要求反相器 IC1 劳动在线性状态,所以选用 CD4069 六反相器集成电路。 Vcc 接正电源, Vss 接负电源,电源电压可以为 3V ~ 15V(DC) ,用 +5V 供电完全能实现与单片机直接连接。
电平和低电平,发光二极管不发光。

电感 L 探头是非常重要的元件,它的性能直接关系到感应器的感应性能。在制造中可有以下选择:

(1) 可以选用从旧收音机上拆卸的带磁性棒的绕线电感,要求能让振荡器正常起振,但感应距离较近,一般在 2cm 左右。 (2) 选用大约为 6 . 8mH 的立式电感,电感的电阻值最好在 10 Ω以内,电感器的电阻越大,则探测距离越小。 (3) 自制高 Q 值的电感探头,可以用φ 0 . 15mm ~φ 0 . 2mm 的漆包线在φ 10mm 的磁棒上绕 300 匝,探测距离可达 20cm 以上。

电容器最好均使用涤纶电容器,这种检针器电容器比较稳定,二极管可以用 1N4148 ,电位器用小型微调电位器。

三、调试与安装

金属探测仪厂家的。 PCB 图如图 2 所示,电路板尺寸为 37mm × 29mm ( 若用贴片元件设计尺寸将更小 ) ,所有元器件都可焊接在电路板上,注意留出安装电感器的边板,整个电路板安装在一个盒里,要能方便电感器探测金属。若示波器在输出端能测到方波,则不需实行其他调试。注意不要用金属盒做安装盒,以免影响正常劳动。笔者将此金属感应器用于智能小车检测金属块和非接触开关中取得了优良的效果。

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