CN200973089Y - 地下金属管线探测仪发射机 - Google Patents
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Abstract
一种通过电磁法探测地下金属管线的发射机装置，主电路由单片机和H桥功放芯片及配谐电容和发射线圈组成，单片机产生不同频率的交流信号通过功放率放大电路进行功率放大，放大的信号通过继电器选通不同的配谐电容使电感和电容串联谐振电路在不同的频率点都处于谐振状态，把交流信号高效率的发射出去。该机发射信号的频率可变，发射功率八级可调，效率高，结构简单，成本低，安全稳定，可实时显示发射信号的频率和发射功率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用电磁法探测地下金属管线的发射装置。
背景技术
一般的基于电磁法原理的地下金属管线探测仪发射机采用的是利用电感线圈辐射一定频率电磁波的基本原理制成的。目前国内的地下金属管线探测仪发射机，不同程度的存在发射频率单一、发射功率较低且不可调、效率不高、价格昂贵、稳定性能差等缺陷。不利于较复杂的地质条件下和埋藏较深的管线的探测。如中国兵器勘查设计研究院BK-6A地下金属管线探测仪，发射功率仅在1.5W范围内连续可调，工作频率单一。又如中国高校科技成果转化网，项目编号为cuttjd2005031460所展示的发射机，重量达到8kg，输出最大功率10瓦，工作信号频率为890Hz.不仅频率单一，而且比较沉重，不利于野外探测。并且发射频率仅为890Hz，影响了电磁波的发射效率，不能在复杂埋设环境下检测，增大了接收部分的设计难度。
发明内容
本实用新型的目的就是克服现有地下金属管线探测仪发射机的不足，设计的一种发射信号的频率可变，发射功率八级可调且最大发射功率大于10W的地下金属管线探测仪发射机。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：稳压电路2的3脚与单片机4的电源端相连，单片机4产生的电压信号经IOB9与功率放大电路5的信号输入端相连，且单片机4的IOA0-3与频率选择电路6的开关的一端相连，频率选择电路6的开关的另一端与稳压电路2的3脚相连，IOA8-9与功率控制开关相连，单片机4的控制信号经IOA12-15与频率选择电路6中驱动电路中三极管的基极相连，配谐电容与线圈串联谐振电路的一端接功率放大电路5中H桥组件的10脚，另一端与频率选择电路6中继电器的常开端而H桥组件的9脚与单片机4的一个中断输入口相连，单片机4的IOA5脚与采样电压的输入脚相连，单片机的IOB0-7接显示和报警电路3中的液晶显示模块的数据端口D0-D7，IOB13、14、15分别接液晶显示模块的控制端口RS、RW、E。频率选择电路6是由三极管驱动电路和继电器及续流电路组成的，驱动信号由前面板开关控制单片机给出，开关与单片机的IOA0-3口连接，来控制单片机产生的频率及选通相应的继电器。单片机编程产生不同频率且占空比可调的矩形波作为输入信号，接到功率放大电路的信号输入端，经功率放大电路进行功率放大后，通过继电器选通相应的配谐电容，使该频率的信号在LC串联谐振的情况下以最大效率发射。
有益效果是：
多种可选的发射频率，可满足探测不同埋设环境下管道的需求。具有过热和过流保护功能使仪器系统更加稳定可靠。具有电源电压监测功能，当电源电压低于一定值时提示充电。效率高，结构简单，成本低，安全稳定，可实时显示发射信号的频率和发射功率的新型地下金属管线探测仪发射机。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明
图1是仪器的电路框图
图2是功率及频率选择电路图
图3是功率放大电路图
图4是稳压电路图
图5是开关与单片机接口电路图
具体实施方案：
本实用新型采用+12V电压输出的蓄电池1供电，功率放大电路中的LMD18200的6脚与蓄电池的正极相连，4脚与7脚与蓄电池的负极相连，蓄电池的正、负极分别连到7805的1、2脚，经7805稳压模块组成的稳压电路2后，由3脚输出一个+5V电压，与单片机4和显示及报警电路3的电源端相连。单片机4通过编程产生不同频率且占空比可调的矩形波作为输入信号，使输入信号占空比在1/16到8/16间递增或递减，发射功率八级可调，该信号通过单片机4的IOB9脚连到功率放大电路5中功率芯片LMD18200得3脚。同时单片机4的IOA12-15脚与频率选择电路6的驱动电路中三极管的基极相连，电容和电感串联电路的一端与功率放大电路5中功率芯片LMD18200的10脚相连，另一端与频率选择电路6中继电器的常开端相连。前面板的开关1、2的一端分别与单片机的IOA8和IOA9脚相连，开关3、4、5、6的一端分别与单片机4的IOA0-3脚相连，它们的另一端与稳压电路2中7805稳压模块的3脚相连。频率选择电路6中，继电器的一个控制端接+12V，另一个与三极管的集电极相连，续流电路就由一个续流二极管组成，其负极与继电器的连接+12V的控制端相连，正极与继电器的另一个控制端连接，三极管的基极和地之间接一个电阻。
仪器工作时，蓄电池1经7805稳压模块输出一个+5V电压输出，用以给单片机4和显示报警电路3供电。单片机4经编程产生4种频率且占空比可从1/16到8/16步进可调的矩形波，该信号连接到功率放大电路5中H桥组件LMD18200的3脚，且经前面板的开关1、2控制该矩形波的占空比，从而控制地下金属管线探测仪发射机的发射的功率。单片机4的IOA12-15与频率选择电路6中三极管8050的基极端，三极管8050以共射极方式连接组成频率选择电路6中继电器的驱动电路，继电器的常闭端与配谐电容与线圈串联电路中配谐电容的一端相连。开关3、4、5、6与单片机4的IOA3-IOA0相连。工作时，按下开关3、4、5、6的任意一个，则单片机4中IOA0-3四个脚中与按下的那个开关相对应的管脚输出一个高电平，使频率选择电路6中对应的继电器导通，使配谐电容与线圈串联电路7中对应的配谐电容和线圈组成串联电路，同时使单片机4的IOB9脚输出相应频率的信号到功率放大电路5中LMD18200的3脚，从而使谐电容和线圈组成串联电路在该频率下谐振，使地下金属管线探测仪发射机在谐振状态下发射。当继电器在关断地过程中产生大电流，则并联在继电器两端的续流二极管会和继电器里面的线圈构成回路，保护继电器不被烧坏。
功率放大电路5中，功率放大芯片LMD18200的3脚为单片机4产生的PWM信号的输入端，LMD18200的5、6脚接蓄电池1的+12V端，1、2脚和11、12脚间接外部10nF自举电容，可提供上升时间达100ns的驱动电压，从而保证开关频率达到500KHZ。9脚为温度报警标志端接到系统控制器的中断输入，当系统温度过热时，由系统控制器在接收到中断信号后将系统关断。当工作时，发生短路故障时，限流保护电路检测器件中的浪涌电流，该电流接近10A时，迅速关断功率器件，器件关断后，保护电路周期性的重新试图开通功率器件，一旦外界短路故障消失，器件就能够恢复正常运行。由液晶显示发射信号的频率和发射功率。单片机的IOA11接低电压指示灯，当工作时电压低于工作电压的最低值，该指示灯会亮，提示用户对本仪器充电。
本实施例中，典型使用凌阳SPCE061A单片机做为主控制器，其IOB0-7接显示和报警电路3中的1602液晶显示模块的数据端口D0-D7，IOB13、14、15分别接1602液晶显示模块的控制端口RS、RW、E。RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
Claims (2)
1.一种基于频域电磁法技术的地下金属管线探测仪发射机，包括蓄电池、稳压电路、配谐电容和线圈串联谐振电路，其特征在于：稳压电路(2)的3脚与单片机(4)的电源端相连，单片机(4)产生的电压信号经IOB9与功率放大电路(5)的信号输入端相连，且单片机(4)的IOA0-3与频率选择电路(6)的开关的一端相连，频率选择电路(6)的开关的另一端与稳压电路(2)的3脚相连，IOA8-9与功率控制开关相连，单片机(4)的控制信号经IOA12-15与频率选择电路(6)中驱动电路中三极管的基极相连，配谐电容与线圈串联谐振电路(7)的一端接功率放大电路(5)中H桥组件的10脚，另一端与频率选择电路(6)中继电器的常开端相连，而H桥组件的9脚与单片机(4)的一个中断输入口相连，单片机(4)的IOA5脚与采样电压的输入脚相连，单片机的IOB0-7接显示和报警电路(3)中的液晶显示模块的数据端口D0-D7，IOB13、14、15分别接液晶显示模块的控制端口RS、RW、E。
2.按照权利1所述的地下金属管线探测仪发射机，其特征在于：频率选择电路(6)是由三极管驱动电路和继电器及续流电路组成的，开关与单片机(4)的IOA0-3口相连。
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