电子设计竞赛：金属物体探测定位器
B题:金属物体探测定位器
摘要
本设计主要采用STC89C51以及STM32单片机实现了金属物体探测定位器。探测装置由数据采集发送、数据接收处理两大模块构成。其中下位机数据采集装置，以51单片为核心，而上位机—数据接收处理装置的MCU则采用的是STM32单片机。数据采集金属物体探头采用TI公司电感/数字转换器LDC1000，该探头在水平和竖直两组步进电机的驱动下实现在50cm*50cm的水平玻璃板上自动扫描，检测到金属后，给出定位指示和声光报警。
关键词：金属探测；LDC1000；步进电机；
1系统方案
系统方案框图如图1-1所示。
图1-1系统方案框图
本设计方案的主体由数据采集发送模块、数据接收处理模块两大部分构成。如图1-1所示，上位机模块，也就是数据接收处理模块控制步进电机移动螺纹杆，而螺纹杆上的下位机，即数据采集模块，就会在50 cm*50 cm的玻璃板上移动，而在移动的同时，数据采集模块在采集数据，同时不断将数据发送给上位机进行处理。
数据采集发送装置的设计：数据采集模块在电机驱动下扫描玻璃板，并通过探头检测金属。探测器采用TI公司的LDC1000电感/数字转换评估板。该器件采用是非接触式的无磁芯技术—电感式感测，它提供了16位的谐振阻抗和24位的电感值，从而在位置感测应用中实现亚微米的分辨率。当LDC1000接近金属时，阻抗数值就会单调变化。发送装置的MCU只负责采集数据，并将数据通过串口发送给上位机进行处理，以判别是否接近金属并检测圆心。
数据接收处理模块的设计：数据接收部分主要采用STM32为核心。该模块主要任务为:接收采集模块发送的数据;对所接收数据进行处理判断；控制步进电机转动，然后步进电机带动螺纹杆，从而控制LDC1000探头移动。根据LDC1000的响应特性，在LDC1000靠近金属时检测数值会变大，这时上位机的MCU会根据数据做出判断，并发送具体的数据给步进电机做出相应的反应。通过算法找到金属圆心，并通过LED和蜂鸣器进行声光报警等。
1.1步进电机驱动方案
方案一：恒电压驱动：单电压驱动是指在电机绕组工作过程中，只用一个方向
电压对绕组供电，多个绕组交替提供电压。该方法的优点：电路简单，元件少、控制也简单，实现起来比较简单。但同时它还有很明显的缺点：必须提供足够大的电流的三极管来进行开关处理，步进电机运转速度比较低，电机震动比较大，发热大。
方案二：采用成品的驱动电路驱动器ZD-8731-D,双轴步进电机驱动器，该方法简单，并且可同时驱动两台电机，但它必须有12V的电压以及较大的电流进行驱动，并且因为它是成品，所以花费较大。
综合以上两种方案，利用方案二，采用双轴步进电机驱动器ZD-8731-D，虽然说该方案花费较大，但实验室有完整的ZD-8731-D成品。而且方案一是一种比较老的驱动方式，现在基本不用。因此我们采用第二种方案来实现步进电机的驱动。需要注意的是因为方案二的ZD-8731-D不仅仅需要12V的电压，而且需要较大电流驱动，所以普通的12V电压源无法满足大电流的要求，所以这里采用是成品12V的开关电源—NES-35-12进行驱动。
1.2显示部分设计方案
方案一：采用八位共阴极LED数码管进行显示，利用单片机串行口的移位寄存器工作方式，外接MAX7219串行输入共阴极显示驱动器，每片可驱动8个LED数码管。
方案二：采用点阵字符型LCD5110液晶显示，可以显示多行数字与阿拉伯字母等字符，随着半导体技术的发展，LCD的液晶显示越来越广泛的应用于各种显示场合。
综合以上两种方案，数码管显示驱动简单，但显示信息量少，I/O口使用量大；利用液晶显示可以工作在低电压、低功耗下，显示界面友好、容丰富，综合考虑，选用LCD5110来实现显示功能。
2部分硬件电路设计
2.1扫描及数据采集部分
数据采集部分如图2-1所示，四个电机配合四根螺杆，带动数据采集板在50 cm*50cm的区域里移动，采集板放在3,4号螺杆上。具体的过程如下：电机1与电机2以相同的转速转动，带动螺杆1和螺杆2转动，因为1号螺杆和2号螺杆的转动，架在1,2螺杆上的3,4号螺杆所以也跟随移动，因此，采集板可以沿y轴上下移动。与此同时，随着，3,4号螺杆上电机3号和4号以相同转速转动，带动的采集板沿x轴运动。因此，便可做到采集板在区域自动移动。
图2-1 扫描及数据采集部分
2.2步进电机驱动电路
下图为步进电机完整驱动电路。ZD-8731-D为双轴步进电机驱动器，其可同时驱动两个电机，但需要12V电压，同时需要大电流。S-25-12为12V开关电源，输出电流可达到3A左右，满足ZD-8731-D驱动的需求。如图2-2所示，只需将步进电机的四线分别接入A+，B+,A-,B-，然后单片机在脉冲端输入脉冲波，在方向端输入1或者0（1为正转，0为反转）即可控制运动模式。
图2-2 步进电机驱动电路
3软件程序设计
下位机主要负责采集LDC1000所发送回来的数据和串口发送给上位机，波特率为9600。上位机的任务较多，控制着步进电机的转动，串口数据接收与处理和LCD 显示控制，并进行声光报警。
3.1下位机程序
图3-1为下位机发送端程序流程图：MCU首先对串口，定时器等等数据进行初始化，其次发送给LDC1000命令使其开始采集数据，并接收LDC1000返回的数据，与此同时，将数据通过串口发送给上位机吗MCU。
图3-1发送端程序流程图
3.2上位机程序
下位机的程序较为复杂，如图3-2，首先，我们把50cm*50cm的区域虚拟成X 轴，Y轴组成的二维区域，当STM32控制电机移动螺杆带动采集板移动时，就相当于在这个二维区域中移动，每当采集板移动到某个位置时，就会把坐标存入Flash。当按下按键，也就标志位置为启动位时，电机开始移动扫描。当MCU接收到串口发送的数据时，就会进入中断读取数值，然后判断数值。数值判断，我们主要设置固定的阀值，当数值超过阀值的时候，MCU则会控制步进电机进行搜索，定位。对于提供给电机脉冲，，由定时器进行计数，进中断进行I/O口翻转，然后输出对应脉冲。
图3-2下位机程序流程图
4测试方案与测试结果
测试环境
时间：2014年8月15日
温度：25C0
测试仪器
电源，秒表，量尺
测试结果
数显金属探测器的设计
Computer Knowledge and Technology 电脑知识 与技术第6卷第3期(2010年1月)数显金属探测器的设计 胡飞，王文渊，卢超 （陕西理工学院物理系，陕西汉中723000） 摘要：以AT89S52单片机为核心，采用线性霍尔元件UGN3503作为传感器，来感应金属涡流效应引起的通电线圈磁场的变化，并将磁场变化转化为电压的变化，单片机测得电压值，并与设定的电压基准值相比较后，决定是否探测到金属。软件采用了数字滤波技术消除干扰，提高了探测器的抗干扰能力，确保了系统的准确性。 关键词：金属探测器，线性霍尔元件，电磁感应 中图分类号：TP338文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2010)03-728-02 The Design of Digital Metal Detector HU Fei,WANG Wen-yuan,LU Chao (Department of Physics,Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723000,China) Abstract:This paper describes the composition of hardware and software,working principles and the functions of an intelligent metal de -tector which mainly consists of AT89S52and linear Hall-Effect Sensor.The equipment adopts UGN3503U linear hall-effect sensor as probe to detect the magnetic field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magnetic field change into voltage change.The MCU measures the peak alue of voltage and compares it with reference voltage.Then determine whether detect metal or not.In case of detection of a metallic mass,the Metal Detector provides an acoustical and optical alarm. Key words:metal detector;linear hall-effect sensor;electric-magnetic induction 金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。为了能够准确判定金属物品藏匿的位置，就需要金属探测器具有较高的检测精度。采用灵敏度极高的线性霍尔元件作为传感器，感应由于金属出现引起的探测线圈周围磁场的变化，提高了检测精度，处理部件采用AT89S52单片机作为控制核心，对检测结果进行分析判断，适用于对邮件、行李、包裹及人体夹带的伤害性金属物品（刀具、枪械、武器部件、弹药和金属包装的炸药等）的检测，可用于海关、机场、车站、码头的安全检查，也可用于探测隐藏于墙内、护墙板内侧、空洞和土壤中的上述物品和其他金属物。 1系统设计 根据电磁理论，当金属物体被置于变化的磁场中时，金属导体内就会产生自行闭合的感应电流，这就是金属的涡流效应。涡流要产生附加的磁场，与外磁场方向相反，削弱外磁场的变化。据此，将一交流正弦信号接入绕在骨架上的空心线圈上，流过线圈的电流会在周围产生交变磁场，当将金属靠近线圈时，金属产生的涡流 磁场的去磁作用会削弱线圈磁场的变化。金属的电导率越大，交变 电流的频率越大，则涡电流强度越大，对原磁场的抑制作用越强。故 当有金属物靠近通电线圈平面附近时，无论是介质磁导率的变化， 还是金属的涡流效应均能引起磁感应强度B 的变化。整个探测系 统以AT89S52作为控制核心，其硬件电路分为两个部分，一部分作 为线圈振荡电路，包括：多谐振荡电路，放大电路和探测线圈；另一 部分为控制电路，包括：UGN3503型现行霍尔传感器，前置放大电 路，峰值检波电路，ADC0809模数转换器，AT89S52单片机，LED 显示电路，声音报 警电路及电源电路等。系统框图如图1所示。2主要模块硬件电路设计 2.1线圈震荡电路 由555构成一个多谐振荡器，产生一频率为24KHz 脉冲信号，电路如图2所 示。选择24KHz 的超长波频率是为了减弱土壤对电磁波的影响。从多谐振荡器输出 的正脉冲信号经过电容C8输出到Q1的基极，使其导通，经Q1放大后，就形成了频 率稳定度高、功率较大的脉冲信号输入到探测线圈L1中，在线圈内产生瞬时较强的收稿日期：2009-12-09 基金项目：陕西理工学院科研项目（SLG0816） 作者简介：胡飞（1986-），男，陕西商洛人，陕西理工学院物理系，研究方向：电子信息科学技术；王文渊（1986-），男，陕西汉中人，陕 西理工学院物理系，研究方向：电子信息科学技术；卢超（1979-），男，陕西汉中人，陕西理工学院讲师，硕士，从事电子技 术，测控技术方面的研究。 图1系统原理框图 图2线圈震荡电路 ISSN 1009-3044Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术Vol.6,No.3,January 2010,pp.728-729，735E-mail:kfyj@https://www.360docs.net/doc/9614650178.html, https://www.360docs.net/doc/9614650178.html, Tel:+86-551-56909635690964
金属探测器的原理
可视金属探测器 文章简介 2014年已经过去一大半了，金属探测器走过它不寻常的一年。一个产品的出现带动了一个行业的发展，于是考古寻宝这个既陌生又熟悉的行业开始进入市场。40多年过去了，金属探测器经历了几代探测技术的变革，从最初的信号模拟技术到连续波技术直到今天所使用的数字脉冲技术，金属探测器简单的磁场切割原理被引入多种科学技术成果。无论是灵敏度、分辨率、探测精确度还是工作性能上都有了质的飞跃。应用领域也随着产品质量的提高延伸到了多个行业。但是在选择可视金属探测器上面，还是有些误区。下面我 将介详细的介绍一下 文章详细内容 可视金属探测器 2014年已经过去一大半了，金属探测器走过它不寻常的一年。一个产品的出现带动了一个行业的发展，于是考古寻宝这个既陌生又熟悉的行业开始进入市场。40多年过去了，金属探测器经历了几代探测技术的变革，从最初的信号模拟技术到连续波技术直到今天所使用的数字脉冲技术，金属探测器简单的磁场切割原理被引入多种科学技术成果。无论是灵敏度、分辨率、探测精确度还是工作性能上都有了质的飞跃。应用领域也随着产品质量的提高延伸到了多个行业。但是在选择可视金属探测器上面，还是有些误区。下面我 将介详细的介绍一下 一、可视金属探测器选购的误区 可视金属探测器，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、可视金属探测器作为非大众日常消费设备，所以可视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，因为可视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、买可视金属探测器、千万不要贪便宜 可视金属探测器探测深度很重要，所以买可视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可视金属探测器，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
金属探测定位系统
2014年重庆市大学生电子设计竞赛 金属物体探测定位器（B题） 【本科组】 2014年8月13日
摘要 根据题目要求，我们采用MSP430F149和MSP430F5529为控制核心。MSP430F149控制两个步进电机HYQD30-H0057在不同的两个坐标轴上转动以带动LDC1000电感到数字转换器上下和左右的移动，从而完成对50cm*50cm的检测区域的检测。MSP430F5529控制LDC1000，当LCD1000扫描到金属时，将信号穿给MSP430F5529，MSP430F5529检测到信号后，蜂鸣器发出报警，指示灯亮，MSP430F5529再将信号传给MSP430F149，MSP430F149接收到信号后，对信号进行处理，使两个步进电机停止转动，从而LDC1000检测模块停在金属物体的正上方。 关键词：单片机LCD1000 步进电机 Abstract According to the topic request, we use MSP430F149 and MSP430F5529 as the control core. MSP430F149 control two stepper motors HYQD30 - H0057 in different on the two axes of rotation to drive the LDC1000 electric feel digital converter and up and down or so mobile, thus complete the detection area of 50 cm by 50 cm. LDC1000 MSP430F5529 control, when LCD1000 scanning to metal, wear the signal to MSP430F5529, MSP430F5529 detected signal, a buzzer alarm, indicating lights, MSP430F5529 again to transmit signals to MSP430F149, MSP430F149 receives the signal, the signal processing, make two stepper motors stop running, thus LDC1000 detection module parked in the metallic object. Keywords: MSP430 single chip microcomputer LCD1000 stepper moter
简易智能小车设计方案
简易智能小车设计方案 一、设计总览 本设计以单片机小车的控制核心，设计分为 5 个模块：前轮PWM 驱动电路、显示及声光指示模块、轨迹探测模块、障碍物探测模块、光源探测模块。前轮PWM 驱动电路用于转向控制；后轮PWM 驱动电路用于方向和速度控制；探测模块利用三个光感元件，对黑色轨道进行寻迹；障碍物探测模块用于对两个障碍物进行探测；光源探测模块利用三个光敏电阻制成，用于寻光并确定光源角度，以期获得较为精确的转向值。绕障方案利用障碍物较低这个重要条件，在C 点出发后，利用光敏电阻获得光源的方向 1．轨迹探测模块设计 ●用三只光电开关。 一只置于轨道中间，两只置于轨道外侧，当小车脱离轨道时，即当置于中间的一只光电开关脱离轨道时，等待外面任一只检测到黑线后，做出相应的转向调整，直到中间的光电开关重新检测到黑线（即回到轨道）再恢复正向行驶。现场实测表明，虽然小车在寻迹过程中有一定的左右摇摆（因为所购小车的内部结构决定了光电开光之间的距离到达不了精确计算值 1 厘米），但只要控制行驶速度就可保证车身基本上接近于沿靠轨道行驶。 2．数据存储 ●直接用单片机内部的 RAM 进行存储。 虽然不能在断电后保存数据，但可以在实验结束后根据按键显示相应值。而且本实验的数据存储不大，采用 RAM 可以减少 IO 接口的使用，便利 IO 接口分配，故此方案具有成本低、易实现的优点，更符合实际需求。 3．障碍探测模块方案 考虑到在测障过程中小车车速及反应调向速度的限制，小车应在距障碍物40CM 的范围内做出反应，这样在顺利绕过障碍物的同时还为下一步驶入车库寻找到最佳的位置和方向。否则，如果范围太大，则可能产生障碍物的判断失误；范围过小又很容易造成车身撞上障碍物或虽绕过障碍物却无法实现理想定向方案。 ●采用一只红外传感器置于小车右侧并与小车前进方向呈一固定角度。 基于对C 点后行车地图中光源及障碍物尺寸、位置的分析，我们采用了从 C 点出发即获得光源对行车方向的控制，在向光源行驶的过程之中检查障碍物并做
简易金属探测器制作
金属探测器 元件清单 提供Altium Designer 6.9和Protel99 SE所用格式的原理图和PCB，此外，原理图分两种网络标号连接和使用线直接连接，并有PDF 格式的原理图和PCB图，方便使用和查看。 1、提供KEIL编写程序工程和程序的文本文档文件方便打开，程序详 尽注释。
二、功能说明 1、实现金属物质的探测，如硬币，钥匙，金属手机壳等，LED和蜂鸣器实现声光报警。 2、按键设置探测金属的精度。 3、LED显示高、中、低。三种精度。 4、结构简洁，稳固，高效。 本系统采用USB电源供电，提供电源线，可以插到电脑、手机充电器、充电宝上供电，十分方便。 三、按键说明 系统有一个按键，设置精度加和精度减。 使用时，将金属物质放到线圈的上方或线圈中间，系统会自动报警
程序： #include
基于51单片机的智能型金属探测器设计
基于51单片机的智能型金属探测器设计 任务书 1．设计的主要任务及目标 金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。比如在机场、大型运动会(如奥运会)、展览会等都用金属探测器来对过往人员进行安全检测。进行总体方案设计；了解各功能模块的实现原理并画出硬件原理图；完成软件流程图并给出软件编程程序。 2．设计的基本要求和内容 (1) 查阅相关文献资料，完成开题报告；(2) 系统总体设计；(3) 进行系统硬件设计；(4) 系统软件设计；(5) 毕业设计说明书 3．主要参考文献 [1]孙涵芳,徐爱卿,MCS-51/96系列单片机原理及应用[M]北京航天航空大学出版社,1999,1~72 [2]房小翠,王金凤,单片机实用系统设计技术,[M]国防工业出版社2002,142~159 [3]涂有瑞.霍尔传感元器件及其应用[J].电子元器件应用,2002,4(3):53~57. [4] AD526Data Sheet[S].Analog Device Inc.,1999. 4．进度安排
基于51单片机的智能型金属探测器设计 摘要：本文介绍了一种基于AT89S52单片机控制的智能型金属探测器重点研究了它的硬件组成、软件设计、工作原理及主要功能。该金属探测器以AT89S52单片机为核心，采用线性霍尔元件UGN3503作为传感器，来感应金属涡流效应引起的通电线圈磁场的变化，并将磁场变化转化为电压的变化，单片机测得电压值，并与设定的电压基准值相比较后，决定是否探测到金属。系统软件采用汇编语言编写。在软件设计中，采用了数字滤波技术消除干扰，提高了探测器的抗干扰能力，确保了系统的准确性。 关键词：AT89S52单片机, 金属探测器, 线性霍尔元件 ,电磁感应 AN INTELLIGENT METAL DETECTOR BASED ON AT89C51 Abstract: This paper describes the composition of hardware and software,working principles and the functions of an intelligent metal detector which mainly consists of AT89S52 Single Chip Micyoco and linear Hall-Effect Sensor. The equipment adopts UGN3503U linear hall-effect sensor as probe to detect the field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magnetic field change into voltage change. The SCM measures the peak value of voltage and compares it with reference voltage. Then determine whether detect metal or not. In case of detection of a metallic mass, the Metal Detector provides an acoustical and optical alarm. The systems software adopts the assembler language to be written. Inside the software, the digital filter technology is utilized to eliminate the jamming. So the stability of system and the measuring veracity are improved. Key word：AT89S52SCM (Single Chip Micyoco) metal detector，electromagnetic，the effect of inductance
变压器计算公式
变压器计算公式已知容量，求其各电压等级侧额定电流 口诀a ： 容量除以电压值，其商乘六除以十。 说明：适用于任何电压等级。 在日常工作中，有些只涉及一两种电压等级的变压器额定电流的计算。将以上口诀简化，则可推导出计算各电压等级侧额定电流的口诀： 容量系数相乘求。 已知变压器容量，速算其一、二次保护熔断体（俗称保险丝）的电流值。 口诀b ： 配变高压熔断体，容量电压相比求。 配变低压熔断体，容量乘9除以5。 说明： 正确选用熔断体对变压器的安全运行关系极大。当仅用熔断器作变压器高、低压侧保护时，熔体的正确选用更为重要。 这是电工经常碰到和要解决的问题。 已知三相电动机容量，求其额定电流 口诀（c）：容量除以千伏数，商乘系数点七六。 说明： （1）口诀适用于任何电压等级的三相电动机额定电流计算。由公式及口诀均可说明容量相同的电压等级不同的电动机的额定电流是不相同的，即电压千伏数不一样，去除以相同的容量，所得“商数”显然不相同，不相同的商数去乘相同的系数，所得的电流值也不相同。若把以上口诀叫做通用口诀，则可推导出计算220、380、660、电压等级电动机的额定电流专用计算口诀，用专用计算口诀计算某台三相电动机额定电流时，容量千瓦与电流安培关系直接倍数化， 省去了容量除以千伏数，商数再乘系数。 三相二百二电机，千瓦三点五安培。 常用三百八电机，一个千瓦两安培。 低压六百六电机，千瓦一点二安培。
高压三千伏电机，四个千瓦一安培。 高压六千伏电机，八个千瓦一安培。 （2）口诀c 使用时，容量单位为kW，电压单位为kV，电流单位为A，此点一定要注意。 （3）口诀c 中系数是考虑电动机功率因数和效率等计算而得的综合值。功率因数为，效率不，此两个数值比较适用于几十千瓦以上的电动机，对常用的10kW以下电动机则显得大些。这就得使用口诀c计算出的电动机额定电流与电动机铭牌上标注的数值有误差，此误差对10kW以下电动机按额定电流先开关、接触器、导线等影响很小。 （4）运用口诀计算技巧。用口诀计算常用380V电动机额定电流时，先用电动机配接电压数去除、商数2去乘容量（kW）数。若遇容量较大的6kV电动机，容量kW 数又恰是6kV数的倍数，则容量除以千伏数，商数乘以系数。 （5）误差。由口诀c 中系数是取电动机功率因数为、效率为而算得，这样计算不同功率因数、效率的电动机额定电流就存在误差。由口诀c 推导出的5个专用口诀，容量（kW）与电流（A）的倍数，则是各电压等级（kV）数除去系数的商。专用口诀简便易心算，但应注意其误差会增大。一般千瓦数较大的，算得的电流比铭牌上的略大些；而千瓦数较小的，算得的电流则比铭牌上的略小些。对此，在计算电流时，当电流达十多安或几十安时，则不必算到小数点以后。可以四舍而五不入，只取整数，这样既简单又不影响实用。对于较小的电流也只要算到一位小数即可。 *测知电流求容量 测知无铭牌电动机的空载电流，估算其额定容量 口诀： 无牌电机的容量，测得空载电流值， 乘十除以八求算，近靠等级千瓦数。 说明：口诀是对无铭牌的三相异步电动机，不知其容量千瓦数是多少，可按通过测量电动机空载电流值，估算电动机容量千瓦数的方法。 测知电力变压器二次侧电流，求算其所载负荷容量 口诀： 已知配变二次压，测得电流求千瓦。 电压等级四百伏，一安零点六千瓦。
金属探测器原理图
金属探测器原理图 一、工作原理 地下金属探测仪产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场在空间产生涡旋电场。而涡旋电场如果遇到金属的话，会形成涡电流，可以被检测到。 涡电流产生后反作用于磁场使线圈的电压和阻抗发生变化。 发射线圈的电流会产生一个电磁场，就如同电动机也会产生电磁场一样。磁场的极性垂直于线圈所在平面。每当电流改变方向，磁场的极性都会随之改变。这意味着，如果线圈平行于地面，那么磁场的方向会不断地交替变化，一会儿垂直于地面向下，一会儿又垂直于地面向上。
随着磁场方向在地下反复变化，它会与所遇的任何导体目标物发生作用，导致目标物自身也会产生微弱的磁场。目标物磁场的极性同发射线圈磁场的极性恰好相反。如果发射线圈产生的磁场方向垂直地面向下，则目标物磁场就垂直于地面向上。 接收线圈能完全屏蔽发射线圈产生的磁场。但它不会屏蔽从地下目标物传来的磁场。这样一来，当接收线圈位于正在发射磁场的目标物上方时，线圈上就会产生一个微弱的电流。 这一电流振荡的频率与目标物磁场的频率相同。接收线圈会放大这一频率并将其传送到金属地下金属探测仪的控制台，控制台上的元件继而对这一信号加以分析。 二、金属探测器的知名产品 一个品牌的认知，要看一个品牌的历史背景。好的产品，一般都有久远的历史背景，浓厚的企业氛围，很高的知名的。那么，有哪些好产品，更受到大家的喜爱呢？ 金属探测器在国际市场中应用很广，美国、德国、澳大利亚和日本为主要生产国。 1、Pro-Arc考古专家
美国Fisher金属探测器最知名的一款型号是Pro-arc考古专家，原产于美国，导电弧型显示屏，硬币大小探测深度在16英寸左右 （40cm-50cm），目标越大、导电性越好、埋藏时间越长，可探测的深度就会越深。具有静态全金属和动态全金属模式、目标识别模式、超深探测模式和超载报警系统。它不但灵敏度高，而且能指示金属材质、目标信心度、土壤矿化程度、相对探测深度等。其最大优点是具有自动地表抓斗功能，能很好的排除矿化反应，并且能排除一切外界干扰，名列全球十大地下探测器之首，在全球累计销量8000万台，力压一切其他竞争对手。美国海豹突击队（海陆空三栖）指定特种装备，承担起反恐的重要使命，同时被考古学家、探宝爱好者强烈推荐。 它代表了金属探测器行业历史最悠久的公司Fisher公司所拥有的最好技术。重量轻、平衡性很好，是本行业最符合人体工程学设计的金属探测器。它有着按指令驱动的直观界面，超大屏幕LCD显示。而且有相应的视觉指示器，例如：目标识别、目标可信度指示、目标深度指示器、地表矿化度。并且有多种勘探模式：识别模式、静态全金属、动态全金属模式。触发器驱动的FASTGRAB地表平衡，带手动制动。触发器控制的驱动目标精确定位功能，可变音频音高。显示屏背光可用于夜晚或微光环境。档位和识别控制。 Pro-arc考古专家同时是是一款多功能的高性能电脑化金属探测器。它的高灵敏度和地表平衡控制能力可以适应所有环境，它的识别响应能力是专为复杂环境设计的。而对于特殊种类的人工制品，它的
金属探测仪资料
高精度金属探测仪EM61-EM63 加拿大Geonics公司研制和生产多种类型的金属探测仪，可以精确地探测埋藏于地下的金属和铁磁性目标体，以及其它导体（包括地下管线、冲水沟等）。大功率的EM61-MK2-HP 能探测出埋深2m、直径80mm的金属或铁磁性物体，或埋深7m、直径274mm的金属物体或铁磁性物体。 Geonics公司生产的金属探测仪 是时间域电磁探测设备，具高分辨的 特点。根据不同时间门所测定的来自 目标体的响应衰减速率，可区别出目 标体性质；早延时响应衰减速率的高、 低，可以反映目标体的大小，晚延时 响应衰减速率较慢的是大型目标体的 反映。 计算视时间衰减系数可推测目标 体的材质、尺寸和形状，可提高对目 标的鉴别能力。 增加第二个接收线圈（可选）可得到差分数据，从而消除或减小近地表干扰体的影响。 数据收录由PRO4000野外计算机执行。其重要特点是：实时绘制数据曲线，以检查和监控数据；存储数据量大（不低于330，000组数据），可延长探测时间；数据采集速率高；附加输入接头，可同时采集电磁数据和GPS数据。 金属探测仪有独立单元和多单元配置，均可用轮车拖曳或用背带背负。适于水域（淡水或咸水）探测的EM61S，可潜入水面下60m采集数据。 EM61-MK2A技术指标： 测量值：4个时间门的二次场响应（mV） 电磁发射源：1×0.5m空心线圈 电流波型：双极性方波占空系数25% 电磁传感器：a）主传感器：1×0.5m空心线圈，与发射线圈重叠 b）聚焦线圈：1×0.5m空心线圈，在主传感器上方30cm 测量范围：10,000mv 动态范围：18位
输出监视器：16线图示LCD，每线24个字符，有伴音 数据存储：330,000组数据 电源：12V可充电电池，连续工作4小时 操作时的重量和尺寸：背负：60×30×20cm；8kg 线圈组合：100×50×5cm（下部），100×50×2cm（上部）； 14kg（轮车配置：23kg） 运输重量和尺寸：106×61×33cm（1箱） 54×45×56cm（2箱，选择轮车配置时） 48kg（背负配置） 74kg（轮车配置） 实例： 为检验磁力仪和电磁法仪的有效性， 加拿大滑铁卢大学人工敷设了一个试验 场地—哥伦比亚试验场（右图）。 在已排干水的粉砂质土壤中埋设有： 直立钢桶（直径0.6m，高0.9m）、水 平钢管（直径0.1m，长8m）、以及直立 钢板（厚1m，长8m）。 下图给出了埋设物的EM61的响应结果。可以看出；背景响应小于8mV。埋设物的响应多比较强：埋深2m的钢管的响应超过25mV，埋深较浅的钢桶的响应甚至超过5V。等值线勾勒出了埋设物的形状。 EM61可用于探测磁性和 非磁性金属物体。
金属探测器课程设计报告
《感测技术》课程设计 题目：金属探测器的制作 学号姓名：刘长军刘倩倩刘嘉威刘校 罗林李鑫林祥祥林晗 老师：袁新娣 时间：2013年11月
引言 认识金属探测器 金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。比如在机场、大型运动会(如奥运会)、展览会等都用金属探测器来对过往人员进行安全检测，以排查行李、包裹及人体夹带的刀具、枪支、弹药等伤害性违禁金属物品;工业部门(包括手表、眼镜、金银首饰、电子等生产含有金属产品的工厂)也使用金属探测器对出入人员进行检测，以防止贵重金属材料的丢失;目前，就连考试也开始启用金属探测器来防止考生利用手机等工具进行作弊。 由此可见，金属探测器对工业生产及人身安全起着重要的作用。而为了能够准确判定金属物品藏匿的位置，就需要金属探测器具有较高的灵敏度。目前。国外虽然已有较为完善的系列产品，但价格及其昂贵；国内传统的金+ .属探测器则是利用模拟电路进行检测和控制的，其电路复杂，探测灵敏度低，且整个系统易受外界干扰。 一、设计目的 1、进一步了解和运用涡流效应的原理。 2、了解电容三点式振荡电路原理。 二：任务和要求
1、任务：设计一种可准确探测小范围内是否存在金属物体的电子。 2、探测器性能要求： （1）工作温度范围：-40℃——+50℃。 （2）连续工作时间：一组5号干电池可连续工作40h（小时）。（3）要求当有金属靠近传感器时相应的电路会发出警报。（4）探测距离在20mm以内。 三、总方案设计 1、元器件的准备 电路中的NPN型三极管型号为9014,三极管VT1的放大倍数不要太大，这样可以提高电路的灵敏度。VD1-VD2为1N4148。电阻均为1/8W。 金属探测器的探头是一个关键元件，它是一个带磁心的电感线圈。磁心可选Φ10的收音机天线磁棒，截取15mm，再用绝缘板或厚纸板做两个直径为20mm的挡板，中间各挖一个Φ10mm 的孔，然后套在磁心两端，如图1所示。最后Φ0.31的漆包线在磁心上绕。如果不能自制，也可以买一只6.8mH的成品电感器，但必须是那种绕在“工”字形磁心上的立式电感器，而且电感器的电阻值越小越好。
变压器经典计算
1. 反激式开关电源电路 2. 开关变压器功能 a. 磁能转换（能量储存） b. 绝缘 c. 电压转换 3. 工作流程 a. 根据PWM(脉宽调制法)控制,当晶体管（例功率MOSFET）打开时电流流过变压器初级绕组,这时变压器储存能量（在磁心GAP）,与此同时,因为初级绕组和次级绕组极性不同,整流二极管断开时电流流过次级绕组; b. 因为次级绕组极性是不同于初级绕组,当晶体管关闭（例功率MOSFET）时存储的能量将被释放（从磁心GAP）. 同时整流管也打开.所以，电流将流过开关电源变压器的次级绕组; c. 反馈绕组提供PWM工作电压（控制）, 所以反馈绕组的圈数是依照PWM 的工作电压来计算;例如, UC3842B（PWM）工作电压是10-16Vdc ,你必须是依照这个电压计算反馈圈数,否则UC3842B（PWM）将不能正常工作!一般, UC3842B（PWM）损坏时，反馈电压是超过30Vdc. 4. 主要参数对整个路的影响 a. 电感:如果初级电感太低,变压器将储存的能量少，使输出电压不连续;如果次级电感也低,变压器的能量将不能完全释放,所以，输出电压将是非常低;这时PWM将不能正常工作.此时反馈绕组的电感也是过低或过高, b. 漏电感: 如果漏电感太高,它将产生一个高的尖峰电压在初级绕组. 它是非常的危险.因为高的尖峰电压可以损坏晶体管!另一方面,漏电感将影响开关电源变压器对电磁干扰的测试,它对整个电流将产生更多的噪音;所以开关变压器要求低漏电感. c. 绝缘强度:因为初级地是不同次级地;它有一个高电压在初级与次级之间,所以，它有很好的绝缘! 一。基本设计条件 1. 输入85-264V ac /输出5Vdc 2A 2. 最大工作比40% (晶体管关闭和打开的时间比率) 3. 工作频率75kHz 4. 温度等级: class B 二。基本的设计步骤 1.变压器尺寸 Ae*Ap=PB*102/2f*B*j*?*K Ae---- 有效截面积 Ap---- 磁芯绕线面积 PB ---- 输出功率 f ----- 工作频率 B ----- 有效饱和磁通 j ----- 电流密度 ? ----- 变压器效率 K ----- 骨架绕线系数 Ae*Ap=2(5.0+0.7)*102/2*75*103*0.17*2.5*0.8*0.2
金属探测器工作原理
金属探测器工作原理 一、全球金属探测器品牌排行榜 1、美国Fisher顶级金属探测器 2、美国Teknetics高端金属探测器 3、Garrtt盖瑞特金属探测器 4、德国OKM金属探测器 5、White金属探测器 6、希腊天狼星金属探测器 7、土耳其Nokta金属探测器 8、MP金属探测器 9、觅宝金属探测器 10、日本犬神 从榜单中不难看出，美国Fisher金属探测器基本位于前一、二名。在低端金属探测器中，德克萨神号首战胜出。美国Fisher费舍尔获得销量第一。而美国Teknetics泰尼克斯在这次榜单中也表现不佳，在全球排名在第二的位置，一直紧追Fisher费舍尔。根据2014年，美国最大财经金融报纸《华尔街日报》报道：美国Teknetics泰尼克斯品牌在中高端产品中表现不俗，其中性价比最高的一款是delta多功能金属探测器，尤其适合组队探宝、户外娱乐的等，是中级、初级探宝爱好者的首选。Fisher 金属探测器公司成立于1931年，在实验条件很
艰苦的情况下，研发出了世界首台金属探测器。经过近百年的潜心研究，已经成为探测器领域最知名的品牌。Fisher金属探测器使用了最前沿的技术，一举成为了最信赖的品牌。Fisher 金属探测器被广大探宝爱好者喜爱，是因为它的多功能性,深度更广和使用了最尖端的技术，而且非常容易使用和技术上的不断创新。 美国Fisher金属探测器最知名的一款型号是Pro-arc考古专家，原产于美国，导电弧型显示屏，硬币大小探测深度在16英寸左右（40cm-50cm），目标越大、导电性越好、埋藏时间越长，可探测的深度就会越深。具有静态全金属和动态全金属模式、目标识别模式、超深探测模式和超载报警系统。它不但灵敏度高，而且能指示金属材质、目标信心度、土壤矿化程度、相对探测深度等。其最大优点是具有自动地表抓斗功能，能很好的排除矿化反应，并且能排除一切外界干扰，名列全球十大地下探测器之首，在全球累计销量8000万台，力压一切其他竞争对手。美国海豹突击队（海陆空三栖）指定特种装备，承担起反恐的重要使命，同时被考古学家、探宝爱好者强烈推荐。 Teknetics泰尼克斯是美国三大品牌之一，其中美国第一大品牌是Fisher
寻宝探测仪器是真的吗
近几年来，随着金属探测仪的发明，地下探宝更是变得如火如荼。但是很多人还是有一个疑问那就是这种仪器是真的吗？ 可以肯定的说，这种仪器是真实存在的，并没有什么好神秘的，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，产生迅速变版化的磁场。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，引发测器发出鸣声。它具有探测度广、定位准确、分辨力强、操作简易等特点。 地下作为我们肉眼看不到的地方，随着年代的久远，确实是有很多的宝藏藏在了地下，很多人会借助现代的高科技，去探测发现哪些被人遗忘的宝物。金属探测仪有便宜的几百块钱的，到专业高级的几万块钱不等的价格，也让一些人在闲暇之余会带上工具，去农村的一些荒野、河道、滩涂地带去探测，去寻宝。 先普及一下基础知识，这样大家就明白为什么有的人可以探到宝藏，有的人
却找不到东西。在1926年电磁波金属探测器运用以来直到60年代才可以探测地下金属，之前只是运用在战争中探测人体的子弹等其他行业应用，因为土壤中含有的金属，金属颗粒，金属氧化物吗，无机盐成分非常多，探测器的探盘在发射电磁波以后“听”到的土壤矿化信号非常强，是地下一枚钱币的几十倍，所以探测器只能乱叫报警，无法正常工作。直到地平衡降噪技术出现以后，金属探测器可以消除土壤矿化的信号，顺利探测到地下埋藏的金属。所以金属探测器地平衡降噪的技术直接影响机器能否顺利探测，探测的深度。 在专业领域内一般以进口产品为主，国内在相关技术的积累几乎为零，一款探测器能顺利探测地下金属的前提是最基层的地平衡降噪技术，澳大利亚觅宝，美国盖瑞特，怀特，费舍尔等品牌的地平衡技术都不错，尤其是觅宝，在探盘机，探金机，军工排雷，海滩等领域都是第一，尤其是后三者，其他品牌的地平衡处理还不足以进入这几个领域，为什么地平衡这么重要，觅宝甚至推出了多频同步探测技术，提高了对抗矿化的效果，空探和实探效果都非常理想。甚至可以在金
2014年TI杯大学生电子设计竞赛题(全套)
探头不得再移动。（30分） （2）将1角硬币更换成直径约25mm的镀镍钢芯1元硬币（第五套人民币1元硬币），重复要求（1）的探测过程。定位完成后，定位指针与硬币圆心之间的定位误差应控制在5mm以；探测定位速度越快越好，探测定位总时间不应超过2分钟。完成定位时给出声-光指示，此后探头不得再移动。（30分） （3）将硬币改为自制圆铁环（用Φ2铁丝绕制），铁环外直径4cm。重复要求（1）的探测过程，应使定位指针尽可能指向铁环圆心，定位误差应
控制在5mm以内；完成定位时给出声-光指示，此后探头不得再移 动，探测定位总时间应不超过3分钟。（30分） （4）其他自主发挥功能。（10分） （5） 3.说明 （1）金属物体探测定位装置探头采用AY-LDC1000板（由TI公司提供），可直接用AY-LDC1000板上的覆铜线圈，也可自制线圈；不得安装其 他传感与摄像装置。探测开始后，不得手动或遥控探测器。 （2）玻璃板可采用普通无色玻璃（玻璃边沿需贴上胶带以防划伤），也可用无色透明有机玻璃板；玻璃板长宽尺寸应大于50cm、厚度约 3mm。 （3）探头从“探头进入区”一侧进入时探头的起始位置和摆放方向，以及探测区域内的被测金属物体摆放位置均由测试专家在现场指定。 2014年TI杯大学生电子设计竞赛题 C题：锁定放大器的设计 1．任务 设计制作一个用来检测微弱信号的锁定放大器（LIA）。锁定放大器基本组成框图见图1。 信号通道
2．要求 （1）外接信号源提供频率为1kHz 的正弦波信号，幅度自定，输入至参考信 号R (t )端。R (t )通过自制电阻分压网络降压接至被测信号S (t )端，S (t )幅度有效值为 10μV ~1mV 。（5分） （2）参考通道的输出r (t )为方波信号，r (t )的相位相对参考信号R (t )可连续或 步进移相180度，步进间距小于10度。（20分） （3）信号通道的3dB 频带范围为900Hz ~1100Hz 。误差小于20%。（10分） （4）在锁定放大器输出端，设计一个能测量显示被测信号S (t )幅度有效值的 电路。测量显示值与S (t )有效值的误差小于10%。（15分） （5）在锁定放大器信号S (t )输入端增加一个运放构成的加法器电路，实现S (t ) 与干扰信号n (t )的1:1叠加，如图2所示。（5分） （6）用另一信号源产生一个频率为1050~2100Hz 的正弦波信号，作为n (t )叠 加在锁定放大器的输入端，信号幅度等于S (t )。n (t )亦可由与获得S (t )同样结构的电阻分压网络得到。锁定放大器应尽量降低n (t )对S (t )信号有效值测量的影响，测量误差小于10%。（20分） （7）增加n (t )幅度，使之等于10S (t )，锁定放大器对S (t )信号有效值的测量误 差小于10%。（20分） （8）其他自主发挥。（5分） （9）设计报告。（20分） 图2 锁定放大器叠加噪声电路图 S (t ) n (t )
脉冲金属探测器DIY线圈设计
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500H。在这个设计中，我将假定所使用的线圈是400H。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
S9-400／10.5／0.4变压器电磁计算本科论文
S9-400/10.5/0.4变压器电磁计算 摘要 电力变压器是一种静止的电气设备，电力变压器是电力网中的主要电气设备。其设计和制造的好坏是直接影响其运行质量和经济效益的关键所在，因此电力变压器的电磁计算就显得尤为重要。电磁计算的任务在于确定变压器的电、磁负载和主要几何尺寸，计算性能数据和各部分的温升以及计算变压器的重量、外型尺寸和取得比较合理的技术经济效果。计算结果必须满足国家标准及有关技术标准的规定和使用部门的要求。 本文对400kV A/10.5kV/0.4电力变压器进行了电磁计算。首先对电力变压器的发展历史、基本的特性及变压器的设计方法进行了简单的阐述。在电磁计算中，最开始是铁心的选择，这是变压器设计的起点也是一个关键点，然后是变压器绕组材料和型式的选择，绕组有关数据的计算，最为关键的是短路阻抗、负载损耗、空载电流、空载损耗等变压器性能参数的计算，最后完成变压器油箱、变压器温升、短路电动力、变压器总油量和总质量的确定与计算。其中的短路阻抗计算困难最大，需要经过反复计算才能达到技术要求。在电磁计算的全过程中较为详细的阐明了电力变压器计算的基本公式和计算方法，给出了一套完整的设计方案。 关键词：电力变压器；电磁计算；绕组；短路电动力 S9-400/10.5 /0.4/of Electromagnetic Power
Transformer Design Abstract Power transformer is a kind of static electrical equipment in power network, it is the main electric equipment. The design and manufacturing quality is directly affecting the operation quality and the economic benefit is the key, so the electromagnetic calculation of power transformer is very important. Electromagnetic computing task is to identify transformer electric, magnetic load and main dimensions, computing performance data and the various parts of the temperature rise and the calculation of transformer weight, dimensions and obtain reasonable technical and economic effect. The calculation results must meet the national standards and the relevant technical standards and the use of department. The 400KVA/10.5KV/0.4KV power transformer electromagnetic computation. The power transformer development history, basic characteristic and design method of simple exposition. In the electromagnetic calculation, most beginning is core selection, which is the starting point of transformer design is also a key point, and then is transformer winding material and type selection, calculation of winding of relevant data, the most important is the short circuit impedance, load loss, no load current, no load loss of transformer performance parameters are calculated, finally finished oil tank of transformer, transformer temperature rise, power transformer short circuit, the total oil volume and total quality determination and calculation. The calculation of short circuit impedance difficulty the biggest requires repeated calculation can reach the technical requirements. In the electromagnetic calculation of whole process detailed expounds the power transformer basic calculation formula and method, given a complete set of design scheme. Power transformer; electromagnetic computing; winding short-circuit force;