基于Multisim的金属探测器设计与仿真

开发研究
基于Multisim 的金属探测器设计与仿真
黄俊华刘富成
（西北农林科技大学，陕西 咸阳 712100）
摘要：利用Multisim 软件设计了一种自激振荡式
金属探测器，完成了对金属探测器各支电路的设计与
测试,并对金属探测器的总电路进行了搭接与仿真，仿 真结果显示该金属探测器各部分功能良好，能够实现
金属探测的主要功能。

关键词:金属探测器;Multisim ；仿真
Multisim 是美国国家仪器（NI ）公司推出的在Win - dows 操作系统上运行的专门用于电子电路仿真与设计的 EDA 工具软件，适用于线路板的模拟或数字电路板的设计
工作，该软件包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述
语言输入方式,提供了一个完整的集成化设计环境,具有丰
富的仿真分析能力。

利用Multisim 软件进行金属探测器
的电路设计与仿真可以从理论上验证设计的金属探测器的 可行性，解决了重复焊接电路实验的问题，节省了设计的开 发成本与时间。

1 系统设计与工作原理
本文研究设计的金属探测器可以分成8个组成部分,
其系统框架如图1所示。

图1金属探测器系统框架
采用自激振荡式电路进行金属的探测，其工作原理是
利用一个处于临界状态的振荡器，当有金属物体接近探测 器探头（电感L ）时,线圈中会产生电磁场,而电磁场又会在 金属物品中感应出涡流,能量的损失来自于振荡电路，相当
于电路中增加了损耗电阻。

金属物品与探测器探头越接近, 振荡电路中的损耗越大，线圈值降低，使原本处于临界状态 的振荡器停止工作，利用这一关系控制发光二极管检测电
路中发光二极管的亮灭，便可实现对金属物品有无的探测,
这就是自激振荡式金属探测器的工作原理。

2支电路设计
2.1电容三点式振荡器电路
电容三点式振荡器（也称Colpitts 振荡器）是自激振荡 器的一种，是由串联电容、电感回路及正反馈放大器组成的,
其振荡回路中的2个串联电容的3个端点与振荡管的3个
管脚分别相接。

2.2发光二极管检测电路
该电路由三极管、发光二极管、电阻等组成,如图2所 示。

整流滤波后的直流电压使三极管Q3导通，这时它的
集电极为低电平，发光二极管LED3点亮。

当金属探测器 的电感线圈探头接近金属物品时，振荡电路停振，三极管
Q3的基极得不到正电压，三极管Q3截止，发光二极管
LED3熄灭。

图2发光二极管检测电路
在温度报警电路中,采用滑动变阻器模拟温度传感器, 假设使用的温度传感器为正温度系数热敏电阻，温度越高,
电阻阻值也越大。

温度报警电路如图3所示，滑动变阻器
R13的阻值为IRQ,在VCC 为+ 5V 时，其两端的阻值变
化范围为+ 2〜+ 3V,假设金属探测器工作温度范围是-40 〜+ 50弋,设定+ 2.05V 代表工作温度-40七，+ 2.95V 代 表工作温度+ 50弋。

设置UH=+ 2.95V 、UL 二+ 2.05V,金
属探测器在实际工作时采集实际工作温度，将实际Ui 值与
UH 、UL 相比较，通过发光二极管的亮灭来指示金属探测器
是否在规定的工作温度范围-40〜+ 50弋内。

2.4欠压报警电路
《湖北农机化＞2019年第46
期
开发研究基于脑机接口技术的信息传播变革研究
项纯纯1谭杰2
（1.浙江师范大学教师教育学院，浙江金华321000；
2.湖北科技学院人文与传媒学院，湖北咸宁437000）
摘要：脑机接口技术是脑科学离应用转化最近的重点领域之一，是构建人脑和外部世界进行信息直接传输的通路。

其带来的脑脑交互信息传播方式，将迎来群体智能协同的脑联网时代，对于人类信息传播有着巨大的启示意义。

从信息传播的基本工具、传播效率、内容对称和信息处理模式4个主要发展方向论述了脑机接口技术带来的信息传播变革。

关键词：脑机接口；脑脑交互；脑联网；信息传播
0引言
脑机接口（brain-computerinterface）指的是实现生物脑与机器互联沟通的技术［匕这项技术通过对脑电波信号的解码,并将解译成计算机的语言指令,经过UA 脑与计算机等智能设备之间构建连接通路和控制渠道，人脑不需要语言或肢体动作,不依赖于外周神经和肌肉，能够直接表达出自身想法，或控制其他设备。

脑机接口主要分为植入式和非植入式2种类型。

植入式电极的动作指令传达更精确，能进行复杂命令的编码，但会带来一些手术创伤。

非植入式电极在其功能性上，脑电信号探测范围小，动作指令传达精确度有限，但不需进行开颅手术。

目前,脑机技术主要用于医疗领域,通过用机器替代身体机能或者恢复身体功能，帮助瘫痪的人宜立行走，提高生活质量，例如2014年巴西世界杯开幕式亮相的“外骨骼”，以及借助心流基因工程（FlowGenomeProject）,来改善人们的精神状态。

甚至通过植入高带宽电极，实现人类智能的高增长，跨越生物极限。

当思考角度从人类单体扩展到群体时，脑机接口将推翻“语言”这一低效的沟通方式,
设计的欠压报警电路是由“与非”门电路和发光二极管组成的+5V电源低压报警电路，电路简单，但工作可靠、功耗低。

当+5V的稳压电源使用较长一段时间，电压下降到+3V时,发光二极管就会从发光状态变为闪光状态，提醒用户更换电池。

3总电路的仿真与分析
将各支电路通过直接耦合的方式级联在一起，组成总电路。

总体电路仿真结果显示温度报警电路和欠压报警电路功能正常,与其支电路的仿真结果相同,但是，金属检测电路的仿真速度较慢，存在明显的延时。

通过调整仿真的最大步长可以提高复杂电路的仿真速度。

4结束语影响人类对信息处理的效率，改变人类协作方式，甚至带来人类社会的群体智能进化。

1改变人类信息沟通的基本工具
1.1作为常用沟通工具的语言的局限性
传递和保存知识是语言和文字的重大功能,这是人类得以生存下来以及快速发展的最重要的原因，但随着比特世界的迅猛发展，语言有着其工具意义上的不可避免的局限性。

第一,人们在传递大脑中的信息时,会压缩大脑想法,从而造成信息缺失，甚至出现错误，发生'饲不达意'的情况。

第二，人们进行信息传输过程中，也可能造成信息的缺失和误解。

传递信息的主体将信息完整地发送给客体,但客体并没有完全接收，例如教学期间学习者分心走神，即'左耳进右耳出”o第三，语言被受众解压过程中，也会存在对信息的误解。

由于价值体系、文化和意识的差异,使个人对语言的解压方式产生偏差。

例如说到“苹果”，受众可能想到的是一家超级公司，或者是吃一个苹果,相同词汇存在多重释义，且理论上都无法肯定双方理解了传递的信息内容。

第四，语言传播的带宽很低。

计算机宽带的传播速度是语言的20多万倍，计算机传输1G的文件只需几秒，而人们要把这1G的文件所有信息讲述给另_个人,需要几十天的时间。

以及“言不尽意”等词语,更是体现了语言的局限性。

第五，不恰当的语言使用，也会阻隔和束缚人的思维。

互联网虽使人们的交往更便捷,但这看似严密的连接，却增强了人与人之间在真实世界中的疏离感⑵。

在互联网上匿名的随心表达意见，也让矛盾更加突
本文研究利用电路仿真软件Multisim完成了一种自激振荡式金属探测器各支电路的设计与测试,并对金属探测器的总电路进行了搭接与仿真测试。

测试结果显示，设计的金属探测器工作正常，达到了设计要求,但也存在复杂电酚真速度慢的问题。

参考文献：
［1］黄勇.金属探测器的研究与设计［D］.广州:华南理工大学, 2010.
⑵房旭民•一种高灵敏度金属探测器⑴.电子技术应用,1991
（09）:14-16.
（收稿日期：2019-06-03）
《湖北农机化》2019年第16期［。