简易金属探测器设计与实现

简易金属探测器设计与实现

一、目的要求

制作简易金属探测器，为了用于安全检查、搜查身上的金属制品，包括手机、管制刀具等，还可以设计制作出汽车探测、流量统计、电梯楼层控制、生产设备位置检测、生产设备开发设计、电子产品设计、游乐设备开发、金属接近开关、人体内金属探测。本设计采用双面玻纤印刷电路板制作了电感传感器，通过高频振荡电路、检测电路、音频振荡电路构成简易金属探测器。

通过学习传感器原理及应用理论课程，应用电涡流传感器知识，进行简易金属探测课程设计，对常用元件器的识别与检测、电子产品的装配与焊接能力、基本电路的分析及应用能力，同时增强对电子产品调试与维修能力、常用检测仪器仪表的使用与操作能力，提高分析问题解决实际工程问题的能力。（绘制电路图、仿真调试，安装实物、实物调试、数据测试，绘制数据表或曲线图，绘制PCB电路板）

二、工作原理

金属探测器的设计是根据电涡流传感器探测线圈靠近金属物体时，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，控制音频振荡输出至蜂鸣器，根据蜂鸣器声音有无，提示是否探测到金属。系统主要由高频振荡电路、检测电路、音频振荡报警输出三部分电路组成，详见图1所示。

高频振荡电路检测电路音频振荡电路

图1、简易金属探测器工作原理图

工作原理： Q1、L1、L2、C2、C3、R1、W组成高频振荡电路，调节电位器W，可以改变振荡级增益，使振荡器处于临界振荡状态，也就是说刚好使振荡器起振。Q2、Q3组成检测电路，电路正常振荡时，振荡电压交流电压超过0.6V时,Q2就会在负半周导通将C4放电短路，结果导致Q3截止；当探测线圈L1靠近金属物体时，会在金属导体中产生涡电流，

通电调试：安装好后接上电源，调节电位器到刚好不发声（不靠近金属的情况下）用印刷板天线靠近金属，此时应该发声，远离金属后应该停止发声，若远离不能停止发声，

应该把电位器逆时针方向调一点点再试，直到符合要求为止。适当的改变C5的容量可以

表1中分别针对****进行测试，实际试验最大探测距离可以达到5CM甚至更远，可以隔着衣服探测出口袋的手机、钥匙、硬币等金属。

五、实验结果

本探测器的线圈有效直径大约是4CM，线圈Q值和直径跟探测距离的关系还有待大家来进行实验探索，一般来说，采用本探测器原理制作的金属探测器，最大有效探测距离约等于探测线圈的直径。

六、应用领域

本金属探测器原理的用途举例一：如果要在某路面探测是否有汽车经过，由于汽车底盘离路面有0.5米或以上的高度，加上水泥会掩埋5-10CM的深度，因此，在地面掩埋直径1米的线圈就可以稳定准确可靠的检测出上面是否有汽车存在，这在公路流量统计、停车场禁停区域统计是很有实用价值的。

本金属探测器原理的用途举例二：在电梯控器的每楼层都必需一个传感器，检测电梯是否到达了停止位置，如果采用机械行程开关的话，会存在寿命和可靠性因素；如果采用光电耦合器的话，就会存在长时间灰尘沉积故障；因此，最好的方法就是安装一个金属探测器，根据金属的有无来确定电路的通断。这在很多设备、机器中都会有很高的实用价值。

七、结论

本设计具有采用最少元件，电路设计简单、携带方便等特点。通过L1、L2采用印刷板上的铜皮导线形成电感，电路简单可靠。设计的简易探测器能稳定可靠的控测2.5CM左右的金属，最大探测距离约5CM。

本研究可以用于安防检测........领域。

改进设想：如果需要更远的探测距离和更高的灵敏度，进一步更改探测线圈，探测线圈的直径越大，探测距商就会越远；探测线圈的Q值越高，对小金属分辨能力就越强。

参考文献

[1] 韩吉生.基于单片机金属探测仪检测仪的设计[J].科学时代, 2015(5).:15-18

[2] 陆希悦.一种新型便捷式金属测量仪[J]. 电子测试与仪器学报,2014.(2):28-32

[3] 兰羽. 基于AT89S51的金属测量仪的设计[J].工业仪表与自动化装置, 2016(4):105-107.

[4] 隋传国.信号的拾取和放大处理[J].中国仪器仪表,2015(6):102-104.

[5] .

[6]

[7]

[8]

[9] .

[10]

致谢