一种金属物体探测定位系统装置的设计
金属探测器设计范文
金属探测器设计范文一、引言二、设计原理三、硬件设计1.发射器：金属探测器的发射器使用交变电流产生高频电磁场，可以穿透大部分非金属物质。
发射器使用可调谐电路来调整频率，以适应不同探测需求。
2.接收器：金属探测器的接收器用于接收被金属物体反射回来的电磁信号。
通过接收器内部的信号处理电路，可以将接收到的信号转化为可视化的结果。
3.控制部分：金属探测器的控制部分主要包括控制电路和显示屏。
控制电路用于控制发射器和接收器的工作状态，以及对信号进行处理。
显示屏用于显示探测结果，通常使用液晶显示屏，方便用户直观了解探测情况。
4.电源：金属探测器的电源可以采用直流电源或者可充电电池。
直流电源适合固定安装的金属探测器，而可充电电池适用于移动式金属探测器。
四、软件设计软件设计主要涉及信号处理和报警功能。
信号处理部分包括滤波、放大和频谱分析等过程，用于提取出金属物体引起的干扰信号。
报警功能可以通过发出声音、闪光或振动等方式来提醒用户金属物体的存在。
五、性能评估在金属探测器的设计中，需要评估其灵敏度、稳定性和抗干扰能力等性能。
灵敏度指的是检测金属物体的能力，即探测到金属物体的最小尺寸和最大探测深度。
稳定性指的是金属探测器在长期使用过程中的工作状态是否稳定。
抗干扰能力指的是金属探测器在环境电磁干扰下是否能够正常工作。
六、实验结果与分析通过对金属探测器进行实验，可以验证设计的有效性。
实验结果显示，金属探测器具有较高的灵敏度和稳定性，可以可靠地检测到金属物体。
同时，在强电磁干扰下，金属探测器也能够正常工作。
七、结论金属探测器是一种重要的电子设备，具有广泛的应用前景。
本设计基于金属物体与电磁场之间的相互作用，通过发射和接收电磁波的方式实现金属物体的探测。
通过实验验证，金属探测器具有较高的灵敏度、稳定性和抗干扰能力。
八、展望未来的金属探测器设计可以进一步提升探测效率和准确性。
可以引入更先进的信号处理技术，提高对金属物体的识别能力。
自制2米金属探测器
自制2米金属探测器
自制2米金属探测器是一种能检测出附近的金属物体的装置，它广泛应用于金属检测领域，如安全检查、探宝、故障检测等。
自制2米金属探测器通过发射电磁波，当它碰到金属物体时，就会反射回去，从而探测到附近的金属物体。
自制2米金属探测器主要由探头、发射器、接收器和显示器组成，其中探头可以发射和接收电磁波，发射器负责发射电磁波，接收器负责接收反射回来的电磁波，然后将接收到的信号传递给显示器，显示器就可以显示出探测到的金属物体的位置、大小等信息。
自制2米金属探测器有很多优点，首先，它能有效探测出附近的金属物体，其次，它可以精确测量出金属物体的位置、大小等信息，另外，它的体积小，易于携带，也易于操作，最后，它的成本相对较低，因此得到了广泛的应用。
自制2米金属探测器虽然有很多优点，但也有一些缺点，比如它的检测距离有限，如果要检测更远的金属物体，就需要更强大的发射器，另外，它也无法探测出不锈钢等非金属物体。
总之，自制2米金属探测器是一种能够有效检测出附近的金属物体的装置，它具有体积小、易于操作、成本低等优点，广泛应用于金属检测领域，但也存在一些缺点，比如检测距离有限、无法探测出不锈钢等物体等。
基于STM32单片机的金属物体探测定位器系统的设计与实现
基于STM32单片机的金属物体探测定位器系统的设计与实现李艳红;李自成;孙仕琪【摘要】The inductive digital senor LDC 1000 was used as the probe in the metal object detection and locating system in the target area ,and the design of the sensing system provided the low power consumption ,small package and low cost solution .The met-al object detection and locating system's MCU was based on STM32,and the wireless remote controlled car of the loading LDC 1000 senor as probe was scanning and searching the target area for the metal objects .This scheme can be suitable for the horizontal or vertical distance detection ,motion detection,metal component testing to measure object ,and the Serial Peripheral Interface ( SPI) acquired the detection signal to the MCU processing .The actual position of the metal objects was available by the sound and light circuit.The system design of the device of wide applicability ,stable detection technology and high cost performance ,can be widely used in the automotive,consumer electronics,computer,industrial,communications and medical fields.%采用电感数字转换器LDC1000为目标区域金属物体探测定位系统的探头，为感测系统的设计提供了低功耗、小封装、低成本的解决方案。
智能金属探测仪的设计与实现
摘要本文着重介绍了一种基于AT89S52单片机控制的智能型金属探测器的硬件组成、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。
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。
此外，文中还对影响金属探测器的灵敏度与稳定性的因素进行了探讨，认为仪器的工作频率、检测线圈的尺寸及匝数等是影响灵敏度的主要因素；而应用现场的环境温度、湿度及线圈的制作工艺和供电电源的稳定程度是仪器稳定性的影响因素。
关键词：单片机金属探测器UGN3503电磁感应灵敏度ABSTRACTThis 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 Murochip and 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 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 metallicmass, 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. The effect of all factors on sensitivity and stability of Metal Detector are discussed in this paper. It is concluded that the operating frequency the size of the search coil and turns are the main factors effected on the sensitivity of the instrument；the environment temperature and humidity in site，the winding technology of coils and the stability of power supply are the factors effected on stability of instrument.KEYWORDS：SCM(Single Chip Murochip)，Metal Detector, UGN3503, Electric-Magnetic Induction, Sensitivity目录第一章绪论............................................................................................... - 1 - 1.1金属探测器的应用 (1)1.2分析探测金属的理论依据 (2)第二章硬件电路设计 .............................................................................. - 5 - 2.1系统组成. (5)2.2硬件电路功能描述 (8)2.2.1线圈振荡电路 .............................................................................. - 8 -2.2.2数据采集电路 ............................................................................. - 9 -2.2.3系统控制单元 ............................................................................ - 16 -2.2.4告警电路 ................................................................................... - 17 -2.2.5电源电路 ................................................................................... - 18 - 2.3整机工作原理描述 (18)第三章系统软件设计............................................................................ - 19 - 3.1软件设计思想.. (19)3.2数字滤波及算法说明 (20)3.3主程序流程图 (21)3.4主要子程序模块设计 (23)3.4.1初始化子程序 ............................................................................ - 23 -3.4.2中断服务程序 ........................................................................... - 23 -3.4.3数字滤波程序设计 .................................................................... - 25 -3.4.4发光与报警模块........................................................................ - 28 - 第四章主要技术指标分析 ..................................................................... - 30 - 4.1工作频率.. (30)4.2灵敏度分析 (30)4.3稳定性分析 (30)结论 .................................................................................................. - 31 - 参考文献 ................................................................................................. - 32 - 致 .................................................................................................... - 34 -第一章绪论1.1 金属探测器的应用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。
基于STM32XY轴金属探测
基于STM32单片机的金属探测装置的设计与实现韩少栋 陈 龙（杭州电子科技大学电子信息学院，浙江 杭州 310018）【摘 要】本文介绍了一种基于STM32单片机和导轨的二维平面金属自动扫描装置。
本系统包含单片机最小系统电路、步进电机驱动电路、稳压电路、人机交互电路等硬件部分和SPI通信协议程序、电机驱动程序、液晶显示程序等软件部分以及丝杆导轨、同步带导轨等机械部分。
本系统通过STM32单片机和LDC1000电感数字转换器，控制以芯片THB7128为驱动电路的步进电机，使LDC1000能够在一个大约为50cm*50cm的平面内进行自动扫描，当发现金属时，进行精确定位，并具有液晶显示、声光提示等多种功能。
本系统的设计方案具有原理易懂、方法巧妙、发现目标快速等特点，具有较高的实践价值。
【关键词】STM32单片机LDC1000电感数字转换器THB7128驱动芯片丝杆导轨同步带导轨1前言金属探测器，就是利用金属传感器在一定的范围内扫描金属物体，同时可以做出精确定位的装置。
如今，在安全防盗、战地考古甚至在食品行业中，金属探测装置都起着至关重要的作用，它不仅可以检测到军火、刀具，还能发现硬币、食品中的金属杂质等等。
与传统探测器相比，现代金属探测器具有扫描速度快、灵敏度高、携带便捷等特点，因此越来越受到人们的青睐。
本文的目的就是设计与实现快速并且自动寻找金属物体的探测装置。
2金属探测扫描装置的基本组成及工作原理本文所设计的金属探测自动扫描装置的基本组成结构框图如图1所示，在这个系统中，MCU采用单片机STM32，金属检测传感器采用德州仪器的LDC1000电感数字转换器。
电机选用步进电机，驱动选用THB7128芯片，机械部分选用丝杆导轨和同步带导轨。
OLED屏幕显示实时数据，按键作为输入设备，对装置的启动和传感器的位置进行调整。
蜂鸣器和LED灯作为检测到金属物的提示信号。
图1系统基本组成结构框图本设计的工作原理是将单片机与LDC1000电感数字转换器进行SPI通信。
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。
基于STM32-XY轴金属探测仪的设计
金属探测仪的基本组成结构框图如图 １所示。 系统 中，主 控 采 用 ＳＴＭ３２，金 属 检 测 传 感 器 采 用 ＬＤＣ１０００电感数字转换器。驱动器采用 ＭＯＳ驱动 芯片和 直 流 电 机，机 械 装 置 采 用 同 步 带 导 向 器。 ＬＥＤ屏幕同时显示坐标数据，独立按键的设置可对 装置启动或停止。蜂鸣器在探测金属物体时起到提 醒作用。一个完整的探测过程是，由 ＳＴＭ３２控制
关键词：ＳＴＭ３２单片机；ＬＤＣ１０００电感数字转换器；ＭＯＳ驱动芯片；同步带导轨 中图分类号：ＴＰ２１６ 文献标识码：Ａ
０ 前言
金属探测仪是一种可在合适环境中探测出金 属，同时可以精确定位的仪器。在现代社会中金属 探测仪已经被广泛应用，比如食品加工厂或者是一 些非金属物品制造厂等等这些地方都需要严格控制 金属颗粒物的存在量。目前手持金属探测仪在市面 上比较常见，然而手持金属探测仪只能局限于人体 或小型物体的粗略检测，存在着扫描区域不全面，误 差大的不 足。为 此 文 章 中 我 们 设 计 出 一 种 基 于 ＳＴＭ３２单片机的 ＸＹ轴平面金属探测仪，具有无人 操作，扫描 效 率 高，可 显 示 金 属 物 精 确 位 置 坐 标 等 特点。
电平。ＬＥＤ五 个 信 号 端 口 分 别 连 接 到 ＳＴＭ３２的 ＳＴＭ３２和 ＬＤＣ１０００通信时，所选信号为零，ＳＴＭ３２
ＰＴＤ１、ＰＴＤ２、ＰＴＤ３、ＰＴＤ４、ＰＴＣ１５端口。三极管导通 将 ＬＤＣ１０００地址从 ＳＤＩ线路写入 ＬＤＣ１０００。最大
时蜂鸣器响铃。
位为 ０，其余 ７位为寄存器地址。访问寄存器占用 ８
驱动芯片使驱动电机开始运转，同时 ＬＤＣ１０００电感 数字转换器开始采集数据，并实时通过 ＳＰＩ通讯发 回到核心板进行处理。如果在传感器下方检测到金 属，电机会立刻停止运转，同时蜂鸣器发出提示，并 且在 ＬＥＤ屏上显示当前 ＬＤＣ１０００电感数字转换器 相对于导轨初设好原点后的坐标。
基于stc89c52单片机的金属探测仪的设计原理
一、概述金属探测仪是一种利用电磁感应原理来探测金属物体的设备，广泛应用于物流、安检、考古等领域。
本文将介绍基于stc89c52单片机的金属探测仪的设计原理，包括硬件电路设计、软件编程等内容。
二、硬件设计1. 信号发生器金属探测仪的信号发生器是整个系统的核心部分，它需要能够产生一定频率的电磁信号来激发金属物体。
在本设计中，我们采用了stc89c52单片机的IO口来实现信号的产生和控制。
2. 接收线圈接收线圈是用来接收金属物体产生的感应信号，从而实现对金属的探测。
在本设计中，我们通过stc89c52单片机的定时器和IO口来接收和处理接收线圈产生的信号。
3. 滤波器和放大器接收到的信号需要经过滤波和放大处理，以便进一步的信号处理和分析。
在本设计中，我们使用了一定的滤波电路和放大电路来对接收到的信号进行处理。
4. 电源模块金属探测仪需要稳定的电源来确保正常的工作，因此电源模块也是设计中需要考虑的重要部分。
三、软件编程1. 信号发生器控制程序在stc89c52单片机上编写程序，控制IO口产生一定频率的脉冲信号，实现信号发生器的功能。
2. 信号接收和处理程序利用定时器和IO口进行接收线圈信号的采集和处理，将接收到的信号进行滤波和放大处理，最终输出可供分析的数据。
3. 数据分析与判别程序利用单片机的计算和控制能力，对接收到的信号进行进一步的分析和判别，实现对金属的探测和识别。
四、总结基于stc89c52单片机的金属探测仪设计原理包括硬件电路设计和软件编程两个方面。
通过对信号的产生、接收和处理，以及数据的分析和判别，实现了对金属的探测和识别。
基于该设计原理的金属探测仪在实际应用中具有广阔的前景和重要的意义。
一、概述金属探测仪是一种利用电磁感应原理来探测金属物体的设备，广泛应用于物流、安检、考古等领域。
在本文中，我们将进一步继续深入探讨基于stc89c52单片机的金属探测仪的设计原理，并探讨针对不同场景的应用和优化方案。
金属探测器
金属物体探测定位器摘要金属物体探测定位器主要是通过LDC1000电感传感器辨识金属物体，结合小车的运动算法，实现探测器在限定范围内探测定位金属目标的功能。
该系统采用TI公司LDC1000电感/数字转换器评估板（AY-LDC1000）作为金属物体探头，重点在于LDC1000的应用和调试，包括对自绕线圈滤波电容的计算、寄存器R P-MIN和R P-MAX的设置等。
通过MSP430G2553单片机读取探头对金属边线的检测信号，结合电机控制小车的运动方向，实现了探测器以任意位置、方向进入探测区域，以及在探测区域内的自主移动和遍历。
该探测器目前以能在规定区域内探测定位一角硬币、一元硬币和自制铁丝圆环，并能声光报警，指针定位。
关键词：金属探测；金属定位；MSP430G2553；LDC10001 引言该金属物体探测定位器是利用世界首款电感/数字传感器设计而成。
不同于以往模拟量电感传感器，该传感器可以通过SPI接口方便的连接到单片机。
只需要外界一个线圈就可以实现非接触电感检测，硬件设计比较方便。
电感检测主要是依据电磁感应原理。
在传感器前端设备线圈中加上一个交变电流，线圈周围就会产生交变电磁场，这时如果有金属进入这个电磁场就会感应到。
该金属检测定位器主要应用LDC1000实现了规定区域规定时间对未知位置金属对象的检测与定位功能。
2 系统方案设计2.1 系统结构该系统的硬件结构很简单，仅仅是用MSP430G2553连接LDC1000和一些简单的外设构成。
系统框图如图2-1所示。
图2-1 总体系统框图2.2 方案比较与选择2.2.1 总体方案选择金属物体探测定位器要求在规定区域规定时间内找到未定位置的金属对象。
即对于运动的要求是在最短的时间的内检测完范围内所有区域，又要精确检测到未知位置的金属对象。
根据这些要求，主要提出以下三种解决方案。
方案一：利用丝杠搭建架子，使其进行二维运动，巡遍整个区域，实现要求。
如图2-2所示，LDC1000位于D处，A,B两处各装一个步进电机，使丝杠AB 由A运动到C,传感器D先由A运动到B,再由B运动到A。
金属检测系统的设计与研究
金属检测系统的设计与研究摘要：以C8051F350单片机为核心，利用线性霍尔传感器CS3503测试了金属在通电线圈磁场改变过程中的作用，以及转换成电压的改变，然后对霍尔传感器测得的微弱电压放大，峰值检波，将输出电压信号输入单片机，实现内部A/D转换，并且和单片机内预设定值作了对比，由此判定金属为危险品，然后确定报警与否。
关键词：金属探测仪；线性霍尔元件；电磁感应；灵敏度0前言金属探测仪就是对金属进行专门检测的设备，作为检测的重要设备，它已在社会生活，工业生产等许多领域中得到了广泛的应用。
随着科学技术水平的不断提高，对其提出了更高要求，因此，金属探测器也得到越来越多研究人员的重视。
由于金属探测器响应快、尺寸小，使用方便的优点，在多种用途上深受人们的青眯。
以便能对金属物体进行精确的探测，便要求金属探测器可靠性高，探测精度高。
针对这一问题，提出了一种基于磁阻式位移传感原理的新型金属探测系统设计方法。
使用极高线性霍尔元件做传感器，感应金属在通电线圈中磁场的改变，从而提高了检测精度；处理模块采用单片机C8051F350为核心，对接收模块输出信号进行处理并分析和判断，有效地确保金属检测得以实施。
1 总体设计本设计的总体设计方案如图1所示。
整个金属检测系统由三个部分组成：（1）金属探测模块。
该模块包括高频逆变电路，谐振电路；（2）数据采集模块。
该模块包括CS3503线性霍尔传感元件，放大电路，峰值检波电路；（3）软件设计部分。
将霍尔器件固定于电感线圈中央，可以检测线圈磁场是否发生变化，以及转换成电压信号。
当有某一种或几种金属棒穿过时该传感器就会发出一个电信号。
在没有金属穿过的情况下，输出信号是一个固定值而不会发出警报；当金属物进入磁力线中或被磁化时则输出一定频率的电信号，经过放大、滤波等预处理后送入单片机系统，对该信号强度大小及波形进行分析处理，以确定是否存在金属。
金属被探测出来之后，霍尔元件依据磁场的变化而转换成电压信号，经放大，峰值检波，输出稳定峰值通过单片机内A/D转换，并与单片机内预设值运算对比，用它来判定金属是否存在。
金属探测器的设计方案选择
金属探测器的设计方案选择本设计以简便易行低成本为出发点，利用电磁感应和涡流效应为原理，设计了一款较为实用的金属探测器，具有灵敏度高、结构简单、工作稳定等优点。
本文首先介绍了设计金属探测器的计划和必备条件。
随后提供了三个设计备选方案，并根据简易性和低成本为原则选择了以场强识别探测金属作为最终方案。
标签：金属探测器;设计;方案选择现如今各行各业都加强了保安工作的部署，正是受此影响金属探测器的应用领域也成功地渗透到其他行业。
如：高考进入考场前的检查、娱乐场所。
公共娱乐场所的治安问题历来是社会各界关注的焦点，也是治安管理工作的难点。
据统计，每年娱乐场所恶性打架斗殴事件和刑事案件发案率占60%以上，其作案凶器均是消费者随身带入娱乐场所。
然而，此时简单的通道式金属探测门已不能完全满足安检的要求，安保人员需要的是一种能准确判定金属物品藏匿位置的安检产品。
于是这种简单便捷的金属探测技术孕育而生，这样安保人员利用金属探测器能够查找出报警的位置。
一、设计背景本设计采用场强识别：利用金属物体对信号产生谐波的场强变化而使振幅之变化来识别金属物体。
利用探头线圈产生交变电磁场在被测金属物中感應出涡流，涡流产生反作用于探头，使探头线圈阻抗发生变化，从而使探测器的振荡器振幅也发生变化。
该振幅变化量作为探测信号，经放大、变换后转换成音频信号，驱动音响电路发声，音频信号随被测金属大小及距离的变化而变化。
二、方案比较（一）方案一高频振荡器探测金属方案一原理框图如图1所示。
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，由于电磁感应现象，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（二）方案二六反相器数字集成电路探测金属其电路图为：电路图中，金属探测器的探头是一只高Q值的电感L。
金属物质定位系统的简易设计
金属物质定位系统的简易设计司马明【摘要】文章分析了电感感测是一种遥控的、短程感测技术,此项技术能够在灰尘、污垢、油和潮湿环境中实现导体目标的低成本、高分辨率感测,这使得它在恶劣环境中非常可靠.该探测器需采用TI公司LDC1000电感/数字转换器评估板(AY-LDC1000)作为金属物体探头,探头上应有定位指针,以给出明显定位指示.探头可在水平放置的玻璃板上移动,可探测置于玻璃板下的金属物体并给出定位指示.【期刊名称】《无线互联科技》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】2页(P48-49)【关键词】电感感测;LDC1000;金属探测;自主移动【作者】司马明【作者单位】武昌工学院,湖北武汉 430065【正文语种】中文根据设计要求，本系统设计包括3大部分：金属检测模块、步进控制模块、主控模块。
系统构成如图1所示，下面对各部分进行方案论证。
1.1 金属检测方案的论证与选择方案1：采用由拍频振荡电路和探头振荡电路组成，其电路能保持拍频振荡电路的振荡频率与探头电路的频率相差在1kHz以内，可产生一个清晰可闻的音调。
当探头接近金属物时，使原来的音调发生变化，由此来探测金属的存在。
方案2：采用由振荡电路组成的。
基频振荡电路其振荡频率范围为130～200kHz;其中只有振荡回路自由频率约为160kHz.当线圈未接近金属时，调节基准振荡频率与自由振荡频率一致。
线圈附近的磁导率发生变化，就导致了线圈磁通的变化，其谐振率也随之变化，其谐振频率也随之变化，从而基准振荡频率与自由振荡频率不同，高阻耳机发声。
方案3：采用LDC1000数字电感转换器，通过电感感测检测实现线性/角位置、位移、运动、压缩、振动、金属成分的检测。
通过一个串行外设接口（SPI）与微控制器（MCU）连接。
在检测到被测物体时，LDC1000数字电感转换通过串行外设接口（SPI）返回数字信号给微控制器(MCU)处理。
来判断是否检测到金属。
由于方案3是采取的数字信号返回给微控处理器，比模拟信号更易处理选择，故采用方案3。
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硬 币和 自制 铁 环 置 于 ５０ ｅｍｘ５０ ｅｍ的 检 测 区域 中 ，系统 能 准 确 定 位 扫 描 区域 内 的硬 币和 铁 环 。
关 键 词 ：单 片 机 ；电感 传 感 器 ；步 进 电机 ；自动 扫 描 ；精 确 检 测
中 图 分 类 号 ：ＴＰ２７７
文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｅｍ ｂｅｄｄｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
一 种金属物体探 测定位系统装置 的设计
黄 虎 ，汤 惠
（成 都 理 工 大 学 信 息 科 学 与 技 术 学 院 ，四 川 成 都 ６１００５９）
摘 要 ： 系 统 通 过 金 属 的 涡 流 效 应 引 起 的 通 电 线 圈 磁 场 的 变 化 精 确 检 测 金 属 物 体 ， 以 ＭＳＰ４３０ 为 控 制 核 心 ，
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｍｅｔａｌ ｏｂｊｅｃｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｖｉｃｅ
Ｈｕａｎｇ Ｈ ｕ，Ｔａｎｇ Ｈｕｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００５９，Ｃｈｉｎａ）
ＬＤＣ１０００ 电感 数 字 转 换 器 作 为 金 属 物 体 探 头 ，采 用 ４２ＢＹＧＨ 两 相 混合 式 步 进 电机 扫 描 ，ＬＣＤ１２８６４液 晶 屏 显 示 金 属 物
体 的 位 置 ，设 计 制 作 了 一 种 可 自主 移 动 的 金 属 探 测 定 位 系 统 装 置 ，阐 释 了 系 统 的 硬 件 电 路 及 其 软 件 流 程 。 经 测 试 ，
ｔｏｒ ｃａｎ ｂｅ ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｍｏｂｉｌｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｍｅａｎｓ ｃｈａｎｇｅｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｃｏｉｌ ｉｓ ｅｎｅｒｇｉｚｅｄ ｔｈｅ ｍａｇ—
ｎｅｔｉｃ ｆ ｉｅｌｄ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｄｅｔｅｃｔ ｍｅｔａｌ ｏｂｊｅｃｔｓ．Ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆ ｌｏｗ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｃｌｕｃｅｄ．Ａｆｔｅｒ ｔｅｓｔｉｎｇ，ｃｏｉｎｓ ａｎｄ
ｈｏｍ ｅｍａｄｅ ｈｏｏｐ ｉｎ ５０ ｃｍ ｘ ５０ ａｍ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｚｏｎｅ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｌｏｃａｔｅ ｔｈｅ ｓｃａｎ ｃｏｉｎｓ ａｎｄ ｈｏｏｐ ａｒｅａ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ；ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ ｓｅｎｓｏｒ；ｓｔｅｐｐｅｒ ｍｏｔｏｒ；ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｓｃａｎｎｉｎｇ；ａｃｃｕｒａｔｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
０ 引 言 金 属 探 测 器 作 为 一 种 常 见 的 非 接 触 式 安 全 检 测 装
置 ，在 工 业 生 产 领 域 及 日常 安 检 、社 会 生 活 中 有 着 十 分 广 泛 的 应 用 。 常 见 的 金 属 探 测 器 以 霍 尔 传 感 器 作 为 探 测 头 ，需 要 配 合 较 复 杂 的 硬 件 电 路 ，且 误 差 较 大 ［１＿ 。 本 设 计 通 过 步 进 电 机 驱 动 的 、ｙ 轴 丝 杆 滑 台 带 动 金 属 物 体 探 头 ＬＤＣ１０００在 水 平 放 置 的 玻 璃 板 扫 描 区 域 内 按 照 一 定 规 则 进 行 快 速 检 测 扫 描 ， 不 接 触 目标 物 体 ， 电 感 数 字 传 感 器 将 金 属 导 体 的 检 测 信 号 数 字 化 ，主 控 芯 片 实 时 分 析 处 理 传 感 器 的 数 据 ，准 确 定 位 金 属 物 体 位 置 ，实 时 显 示 出 扫 描 结 果 ， 整 个 扫 描 过 程 有 语 音 提 示 ，无 人 工 干 预 ，完 全 实 现 自动 扫 描 。 系 统 具 有 较 高 的 探 测 速 度 与 精 度 ，既 方 便 又 省 时 。 系 统 可 以 应 用 于 火 车 站 、码 头 和 大 型 会 场 等 地 方 的 日常 安 检 及 建 筑 施 工 中 墙 壁 内 钢 筋 、 电 线 的 检 测 ，可 以 帮 助 人 们 寻 找 身 边 的 金 属 物 件 ，也 能 够 在 灰 尘 、污 垢 、油 污 及 潮 湿 工 业 生 产 环 境 中 实 现 导 体 目标 的 低 成 本 、高 分 辨 率 的 感 测 。 此 外 ， 电 感 数 字 传 感 器 采 用 线 圈 产 生 磁 场 ，不 需 要 磁 体 和 复 杂 的 校 准 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ＭＳＰ４３０ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ｕｓｉｎｇ ＬＤＣ ＩＯ００ ｉｎｄｕｃｔｏｒ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ａｓ ａ ｍｅｔａｌ ｏｂｊｅｃｔ ｐｒｏｂｅ，ｕｓｉｎｇ ４２ＢＹＧＨ ｈａｔｃｈｂａｃｋ ｈｙｂｒｉｄ ｓｔｅｐｐｉｎｇ ｍｏｔｏｒ ｓｃａｎｎｉｎｇ，ＬＣＤ１２８６４ ＬＣＤ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａ ｍｅｔａｌ ｄｅｔｅｃ—
ＤＯＩ：１０．１６１５７／ｉ．ｉｓｓｎ．０２５８—７９９８．２０１６．０３．０１５
中 文 引 用 格 式 ：黄 虎 ，汤 惠 ．一 种 金 属 物 体 探 测 定 位 系 统 装 置 的 设 计 【Ｊ］．电 子 技 术 应 用 ，２０１６，４２（３）：５４－５６，６０． 英 文 引 用 格 式 ：Ｈｕａｎｇ Ｈｕ，Ｔａｎｇ Ｈｕｉ．Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｍｅｔａｌ ｏｂｊｅｃｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｖｉｃｅ【Ｊ】．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，２０１６，４２（３）：５４—５６，６０．