CN101943759B - 一种非接触式物体探测用传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种非接触式物体探测用传感器,包括传感器主体,所述传感器主体具有线路板,所述线路板具有两个电路单元;每个所述电路单元具体包括:三级管、接地电阻、电感、平板电容器和并联电阻;其中,所述三级管的发射极经所述接地电阻与电源负极相连,所述三级管的集电极经所述电感与电源正极相连,所述三级管的基极经所述平板电容器与所述集电极相连,所述并联电阻的两端连接所述平板电容器的两端。本发明能够提供较高的探测准确度,对不同大小的金属及非金属物体具有相同的探测能力。
Description
技术领域
本发明涉及探测用传感器,特别是涉及一种非接触式物体探测用传感器。
背景技术
随着科技的发展,各种探测设备的应用也越来越广泛,例如安全检查的安检探测器,火灾预警的火焰探测器等等。其中,非接触式的探测传感器,是指不接触物体,就能探测物体的内部,典型的是金属探测器。
金属探测器是一种专门用来探测由金属组成的部件外,还可以用来探测隐蔽在墙壁内的电线、埋在地下的水管和电缆,及埋在地下的其它金属物体。
然而,现有的金属探测器存在以下缺陷:
1)探测准确度较低,对介质的成分及干湿度较为敏感;
2)只能对金属物体进行探测,不能探测非金属物体;
3)只能反映模拟探测信号的大小,不能探测和识别物体的形状。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种非接触式物体探测用传感器,能够提供较高的探测准确度、对不同大小的金属及非金属物体具有相同的探测能力。
为了实现上述目的,本发明提供了一种非接触式物体探测用传感器,包括传感器主体,所述传感器主体具有线路板,所述线路板上具有两个电路单元;
每个所述电路单元具体包括:三级管、接地电阻、电感、平板电容器和并联电阻;其中,所述三级管的发射极经所述接地电阻与电源负极相连,所述三级管的集电极经所述电感与电源正极相连,所述三级管的基极经所述平板电容器与所述集电极相连,所述并联电阻的两端连接所述平板电容器的两端。
优选地,上述的传感器中,所述两个电路单元在所述线路板上对称设置,所述平板电容器的两个电容极板之间具有可调整的夹角。
优选地,上述的传感器中,所述传感器主体还包括:安装底座和主体罩;
所述安装底座设置在所述线路板的下方,与所述线路板的底面相叠,所述主体罩从上方罩住所述线路板,所述安装底座、所述线路板和所述主体罩通过紧固装置固定连接。
优选地,上述的传感器中,还包括:
步进伺服电机,用于驱动所述传感器主体进行移动扫描,使之产生探测信号。
优选地,上述的传感器中,还包括:
信号处理模块,用于对所述探测信号进行采样和处理,生成具有灰度等级的点矩阵信号。
优选地,上述的传感器中,所述信号处理模块具体包括:
信号采样单元,用于对所述探测信号进行采样;
信号处理单元,用于对所述采样信号进行处理,生成具有灰度等级的点矩阵信号;
编码缓存单元,用于对所述点矩阵信号进行编码缓存;
通讯输出单元,用于输出所述点矩阵信号。
本发明实施例至少存在以下技术效果:
1,本探测传感器具有较高的探测准确度,对不同大小的金属及非金属物体具有相同探测能力。
2,本探测传感器输出的点矩阵通讯信号,阵点多,各阵点具有灰度等级,可从显示器件的图像上观察到所探物体,能反映出物体的外形。
3,本探测传感器采用可编程逻辑器件FPGA(Field Programmable GateArray即现场可编程门阵列),CPLD(Complex Programmable Logic Device,复杂可编程逻辑器件)组成的信号处理编码电路,保密性好,处理程序不易被读出,且处理程序更改升级方便容易。
附图说明
图1为本发明实施例提供的传感器的电路图;
图2为本发明实施例提供的传感器的原理框图。
具体实施方式
为实现本发明实施例的目的,技术方案更加清楚,下面将结合附图对具体实施例进行详细描述:
本发明是一种非接触式物体探测传感器,对不同形状的大小物体,具有相同的探测能力。具有探测准确度高、抗干扰能力强、与人机界面显示部件结合、图形可视等优点。
本发明为非接触式物体探测用传感器,具有两个电路单元,每个电路单元具体包括:三级管、接地电阻、电感、平板电容器和并联电阻;其中,三级管的发射极经接地电阻与电源负极相连;三级管的集电极经电感与电源正极相连;三级管的基极经平板电容器与集电极相连;并联电阻的两端连接平板电容器的两端。
此外,所述两个电路单元在线路板上对称设置,平板电容器的两个电容极板之间具有可调整的夹角,用于针对不同的介质进行调整。
本探测传感器由传感器主体(即线路板、主体罩、安装底座组成的一体化装置主体)、由步进伺服电机驱动扫描部分、信号的采集处理缓存部分、数据通讯部分等组成,所述传感器主体包括电子线路板、主体罩及安装底座,安装底座与线路板底面相叠,主体罩则罩住线路板上的元器件,三者通过紧固装置固定联结。
本发明实施例提供的传感器电路图,如图1所示,所述线路板上设有平板电容式振荡--发射--接收一体化传感器,该传感器由两组对称的电路单元110、120组成,电路单元110中:三极管V1的发射极经电阻R11与电源负极相连,即接地,集电极经电感L1与电源正极相连,基极经平板电容器C1与集电极相连,平板电容器C1两端并联有电阻R12。
电路单元120中:三极管V2的发射极经电阻R21与电源负极相连,即接地,集电极经电感L2与电源正极相连,基极经平板电容器C2与集电极相连,平板电容器C2两端并联有电阻R22。三极管V1、V2的发射极及电源正、负极与主体罩相连。
其中,平板电容器的极板之间具有可调整的夹角,两个极板之间的距离为75~100毫米,每片极板的面积为42×32~60×50平方毫米。
具体使用时,探测传感器与所探测物体保持非接触状态,当检测到金属物体时,电容回路振荡频率下降,振幅上升;当检测到非金属物体时,如塑料,炸药、木材等,电容回路振荡频率上升,振幅下降;当介质中掺杂着石块,砖头时,其电容回路振荡频率和振幅无变化。
上述电容回路振荡频率和振幅的变化量,由DSP(digital singnal processor,信号处理器),可编程逻辑器件FPGA,CPLD组成的电路处理编码后,变成有灰度等级的点矩阵通讯信号送入缓存器,由数据通讯系统将信号送出。
图2为本发明实施例提供的探测传感器的原理框图。本发明的非接触式物体探测传感器包括上述一体化装置主体210(传感器主体)和步进伺服电机220;
所述步进伺服电机220,用于驱动信号采样部件进行移动扫描。
传感器还包括:
信号处理模块230,用于对所述探测信号进行处理,生成具有灰度等级的点矩阵信号;
其中,所述信号处理模块230具体包括:
信号采样单元231,用于对所述探测信号进行采样;
信号处理单元232,用于对所述采样信号进行处理,生成具有灰度等级的点矩阵信号;
编码缓存单元233,用于对所述点矩阵信号进行编码缓存;
通讯输出单元234,用于输出所述点矩阵信号。
上述信号处理模块230,可以通过信号处理器DSP,可编程逻辑器件FPGA或CPLD等器件实现。
由上可知,本发明实施例具有以下优势:
1,本探测传感器具有较高的探测准确度,对不同大小的金属物体及非金属物体具有相同的探测能力。
2,本探测传感器输出的点矩阵通讯信号,阵点多,各阵点具有灰度等级,与人机界面显示部件结合能观察到所探测物体,且能反映出物体的外形。
3,本探测传感器采用可编程逻辑器件FPGA,CPLD组成的信号处理编码电路,保密性好,处理程序不易被读出,且处理程序更改升级,方便容易。
4.本传感器具有抗干扰能力强,结构轻巧、可移植性好等诸多优点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种非接触式物体探测用传感器,包括传感器主体,所述传感器主体具有线路板,其特征在于,所述线路板具有两个电路单元;
每个所述电路单元具体包括:三级管、接地电阻、电感、平板电容器和并联电阻;其中,所述三级管的发射极经所述接地电阻与电源负极相连,所述三级管的集电极经所述电感与电源正极相连,所述三级管的基极经所述平板电容器与所述集电极相连,所述并联电阻的两端连接所述平板电容器的两端;
所述两个电路单元在所述线路板上对称设置,所述平板电容器的两个电容极板之间具有可调整的夹角;
所述传感器主体还包括:安装底座和主体罩;
所述安装底座设置在所述线路板的下方,与所述线路板的底面相叠,所述主体罩从上方罩住所述线路板,所述安装底座、所述线路板和所述主体罩通过紧固装置固定连接;
所述的传感器还包括:
步进伺服电机,用于驱动所述传感器主体进行移动扫描,使所述传感器主体产生探测信号;
信号处理模块,用于对所述探测信号进行采样和处理,生成具有灰度等级的点矩阵信号;
所述信号处理模块包括:
信号采样单元,用于对所述探测信号进行采样;
信号处理单元,用于对所述采样信号进行处理,生成具有灰度等级的点矩阵信号;
编码缓存单元,用于对所述点矩阵信号进行编码缓存;
通讯输出单元,用于输出所述点矩阵信号。
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