CN101634720B - 金属探测装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种金属探测装置，包括依次相连的一探测电路、一电流产生电路、一调节电路及一微处理器，所述探测电路包括一探测元件，所述电流产生电路用于产生一交流信号，所述交流信号经所述调节电路转换为脉冲信号传送给所述微处理器，当所述探测元件靠近金属时，所述交流信号的频率发生改变，进而改变所述微处理器接收到的脉冲信号的频率，所述微处理器通过侦测其接收脉冲信号的频率是否改变，以判断所述探测元件是否探测到金属。本发明还提供了一金属探测方法，所述金属探测装置及方法成本较低。

Description

金属探测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种金属探测装置及方法。

背景技术

产品中的金属零部件是否安装到位，对该产品的品质有着很大的影响，因此，对金属零部件的检测，是检验产品是否符合工程标准的重要环节，对于批量生产的产品，如果手动地去检测，会耗费大量的时间和人力。目前市场上有探测金属的专用器件，如金属接近开关，但其价格比较昂贵，给生产厂商带来了较大的额外成本。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种成本较低的金属探测装置及方法。

一种金属探测装置，包括依次相连的一探测电路、一电流产生电路、一调节电路及一微处理器，所述探测电路包括一探测元件，所述探测元件为一电感；所述电流产生电路为一型号为TDA0161的集成芯片，用于产生一交流信号，所述探测元件连接于集成芯片的两个检测端之间，集成芯片的输出端与所述调节电路相连；所述调节电路包括一第一电阻及一比较器，所述第一电阻的一端连接所述电流产生电路，另一端连接所述比较器的一第一输入端，所述第一电阻用于将所述电流产生电路的交流信号转换为电压信号输出给所述比较器的第一输入端，所述比较器的一第二输入端通过一第二电阻接地，所述比较器通过比较其第一、第二输入端的电压信号，产生脉冲信号；所述微处理器内预存有一基准频率值，所述微处理器通过其一计数端接收所述脉冲信号，当所述探测元件靠近金属时，所述交流信号的频率发生改变，进而改变所述微处理器接收脉冲信号的频率，所述微处理器通过比较其接收到的脉冲信号的频率值与所述预存的基准频率值，以判断所述探测元件是否探测到金属以及所述金属与探测元件的距离，所述微处理器的一I/O端口还通过一发光二极管连接一电源，当所述微处理器接收脉冲信号的频率改变时，所述微处理器的I/O端输出一电平信号控制所述发光二极管导通发光，以指示所述探测元件探测到金属。

一种应用于上述金属探测装置的金属探测方法，包括以下步骤：

所述探测元件探测一预定距离的固定成分的第一金属，使所述电流产生电路产生一第一交流信号；

所述调节电路将所述第一交流信号转换为第一脉冲信号并传送给所述微处理器；

所述微处理器存储所接收到的第一脉冲信号的频率作为基准频率；

所述探测元件探测一与所述第一金属具有同样成分的第二金属，使所述电流产生电路产生一第二交流信号；

所述调节电路将所述第二交流信号转换为第二脉冲信号并传送给所述微处理器；

所述微处理器比较所述第二脉冲信号的频率与基准频率的大小，若所述第二脉冲信号的频率大于所述基准频率，则所述第二金属与探测元件的距离小于所述第一金属与探测元件的距离，若所述第二脉冲信号的频率小于所述基准频率，则所述第二金属与探测元件的距离大于所述第一金属与探测元件的距离，若所述第二脉冲信号的频率等于所述基准频率，则所述第二金属与探测元件的距离等于所述第一金属与探测元件的距离。

所述金属探测装置及方法通过微处理器侦测电流产生电路输出电流的频率的变化，实现了对金属的探测，还可在所述微处理器中预设基准频率，通过比较其接收脉冲信号的频率与所述基准频率，实现了对金属所在位置的判断。

附图说明

下面结合附图及较佳实施方式对本发明作进一步详细描述：

图1是本发明金属探测装置较佳实施方式的模块图。

图2是本发明金属探测装置较佳实施方式的电路图。

图3是本发明金属探测方法的流程图。

具体实施方式

请参照图1，本发明金属探测装置的较佳实施方式包括顺序相连的一探测电路10、一电流产生电路20、一调节电路30及一微处理器40。

请参照图2，本实施方式中，所述电流产生电路20为一型号为TDA0161的集成芯片，包括一电源端Vcc，用来连接一电源VCC，两个检测端D及一输出端OUTPUT。所述探测电路10包括一作为探测元件的电感L和一电容C，所述电感L和电容C并联连接于所述电流产生电路20的两个检测端D之间。所述调节电路30包括一电阻R1及一比较器COM，所述比较器COM的型号为LM393，其包括两输入端1、2、一输出端3、一电源端4及一接地端5，所述电源端4连接所述电源VCC，所述输入端1通过所述电阻R1连接所述电流产生电路20的输出端OUTPUT，所述输入端2通过一电阻R2接地，所述输入端2用以提供一基准电压，所述接地端5接地。所述微处理器40为一单片机，型号为AT89C2051，其电源端Vcc连接所述电源VCC，计数端T0连接所述比较器COM的输出端3，I/O端P1.0通过串联连接的一电阻R3和一发光二极管D1连接电源VCC，其晶体振荡反向输入、输出端X1、X2连接一晶体振荡器42，复位端RST连接一复位电路44，接地端GND接地。

所述TDA0161集成芯片20内部具有一振荡器，与所述探测电路10相连，当所述金属探测装置工作时，所述振荡器自激产生交流信号，该交流信号流过所述电感L，并在所述电感L周围产生交变的原磁场，所述交流信号还经由电阻R1转换为电压信号，所述比较器COM的输入端1接收该电压信号，该电压信号与比较器COM输入端2的基准电压进行比较后，输出脉冲信号给所述微处理器的计数端T0。

当所述电感L没有靠近金属时，所述TDA0161集成芯片20输出交流信号的频率为f2，则所述微处理器接收脉冲信号的频率为f2。当所述电感L靠近金属时，该金属置于所述原磁场中，金属表面产生感应电流，为电涡流，该电涡流会对所述TDA0161集成芯片20的振荡器产生的交流信号产生叠加影响，使所述集成芯片20的振荡器产生的交流信号的幅度和相位得到改变，进而改变所述交流信号的频率，所述交流信号改变后的频率为f3。因此，在检测时，如果所述微处理器40接收脉冲信号的频率f3不等于f2，说明所述金属探测装置探测到金属，所述微处理器40即控制其I/O端P1.0输出一电平信号，控制所述发光二极管D1导通，所述发光二极管D1发光指示探测到金属。

随着金属与电感L之间的距离越近，所述TDA0161集成芯片20输出的交流信号的频率越大，所述微处理器40接收脉冲信号的频率也越大，即在单位时间内，所述微处理器40接收所述脉冲信号的次数越多。

可根据上述原理，通过判断产品中的金属零部件与电感L之间的距离与一预设的距离的大小关系，来判断该金属零部件是否在一规定的范围内，例如，判断产品中的螺丝等是否安装到位。请参考图3，利用图1和图2中的金属探测装置探测一固定成分的第一金属的距离时，包括以下步骤：

步骤100：将一样品金属以一预先设定的距离m靠近所述电感L，所述样品金属的成分与需要探测的第一金属的成分相同。

步骤120：所述微处理器40存储其接收脉冲信号的频率f，所述频率f作为一基准频率。

步骤130：将所述电感L靠近所述第一金属。

步骤140：所述微处理器40计算其接收脉冲信号的一第一频率f1。

步骤150：所述微处理器40通过判断第一频率f1与其预先存储的基准频率f的关系，判断所述电感L与所述第一金属之间的距离与距离m的大小关系，以判断需要探测的第一金属是否在规定的范围内。

在步骤150中，如果第一频率f1大于基准频率f，说明第一金属与电感L的距离小于m，反之，第一金属与电感L的距离大于m，如果第一频率f1等于基准频率f，说明第一金属与电感L的距离等于m。因此可以根据实际情况，在所述微处理器40中重新设置一基准频率，该基准频率可以是任一固定成分的金属，在离所述电感L一定距离时，所述微处理器40接收到脉冲信号的频率，通过一次或多次的比较，来确定要探测的金属与电感L的距离，进一步确定该金属的位置。

本实施方式中，所述微处理器40还可以连接显示器，或通过其他可行的方法，使用户可监测到所述微处理器40的比较结果，以根据此结果对存储在微处理器40的基准频率进行重设，或根据此结果直接判断金属的位置。

所述金属探测装置实现了对金属的探测，还可以通过判断金属与探测元件之间的距离大小，来判断金属所在的位置。

Claims (2)

1.一种金属探测装置，包括依次相连的一探测电路、一电流产生电路、一调节电路及一微处理器，所述探测电路包括一探测元件，所述探测元件为一电感；所述电流产生电路为一型号为TDA0161的集成芯片，用于产生一交流信号，所述探测元件连接于集成芯片的两个检测端之间，集成芯片的输出端与所述调节电路相连；所述调节电路包括一第一电阻及一比较器，所述第一电阻的一端连接所述电流产生电路，另一端连接所述比较器的一第一输入端，所述第一电阻用于将所述电流产生电路的交流信号转换为电压信号输出给所述比较器的第一输入端，所述比较器的一第二输入端通过一第二电阻接地，所述比较器通过比较其第一、第二输入端的电压信号，产生脉冲信号；所述微处理器内预存有一基准频率值，所述微处理器通过其一计数端接收所述脉冲信号，当所述探测元件靠近金属时，所述交流信号的频率发生改变，进而改变所述微处理器接收脉冲信号的频率，所述微处理器通过比较其接收到的脉冲信号的频率值与所述预存的基准频率值，以判断所述探测元件是否探测到金属以及所述金属与探测元件的距离，所述微处理器的一I/O端口还通过一发光二极管连接一电源，当所述微处理器接收脉冲信号的频率改变时，所述微处理器的I/O端输出一电平信号控制所述发光二极管导通发光，以指示所述探测元件探测到金属。

2.一种应用如权利要求1所述的金属探测装置的金属探测方法，包括以下步骤：

所述探测元件探测一预定距离的固定成分的第一金属，使所述电流产生电路产生一第一交流信号；

所述调节电路将所述第一交流信号转换为第一脉冲信号并传送给所述微处理器；

所述微处理器存储所接收到的第一脉冲信号的频率作为基准频率；

所述探测元件探测一与所述第一金属具有同样成分的第二金属，使所述电流产生电路产生一第二交流信号；

所述调节电路将所述第二交流信号转换为第二脉冲信号并传送给所述微处理器；

所述微处理器比较所述第二脉冲信号的频率与基准频率的大小，若所述第二脉冲信号的频率大于所述基准频率，则所述第二金属与探测元件的距离小于所述第一金属与探测元件的距离，若所述第二脉冲信号的频率小于所述基准频率，则所述第二金属与探测元件的距离大于所述第一金属与探测元件的距离，若所述第二脉冲信号的频率等于所述基准频率，则所述第二金属与探测元件的距离等于所述第一金属与探测元件的距离。

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