專利名稱：一種手持式鐵磁金屬探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于應(yīng)用電子產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于"地磁傳感器"的手持式
鐵磁金屬探測器。適用于機(jī)場、港口以及重要出入口的安全檢測，用于探測人身或隨行李攜 帶的鐵磁金屬物品。此外，在食品行業(yè)、玩具生產(chǎn)等領(lǐng)域，用于檢查混入產(chǎn)品中的危害人身
安全的鐵磁金屬碎屑，是質(zhì)檢環(huán)節(jié)的一種有力工具；在木材加工行業(yè)等領(lǐng)域用于檢查混入 的危害加工機(jī)械的鐵磁金屬物品。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有手持式金屬探測器原理現(xiàn)有的手持式金屬探測器的工作基于線圈的電磁感 應(yīng)原理。當(dāng)有交變電流通過線圈時(shí)。在線圈周圍建立交變電磁場，電磁場的感應(yīng)強(qiáng)度與介 質(zhì)的磁導(dǎo)率、線圈的面積、線圈上的電流和距線圈中心點(diǎn)的距離有關(guān)。當(dāng)線圈有效探測范圍 內(nèi)無金屬物時(shí)，介質(zhì)的磁導(dǎo)率為真空磁導(dǎo)率(非金屬的相對磁導(dǎo)率=l)，磁感應(yīng)強(qiáng)度保持 不變；當(dāng)線圈有效探測范圍內(nèi)出現(xiàn)鐵磁性金屬物時(shí)，由于鐵磁性金屬的相對磁導(dǎo)率> l，會(huì) 使介質(zhì)的磁導(dǎo)率發(fā)生變化，從而引起線圈周圍的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化。另一方面，置于該交變磁 場中的金屬導(dǎo)體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生自行閉合的渦流，渦流要產(chǎn)生附加的磁場，與外磁場方向相反，會(huì) 削弱線圈磁場的變化。金屬的電導(dǎo)率越大，線圈中通過的交變電流的頻率越高，則渦流強(qiáng)度 就越大，對原磁場的抑制作用越強(qiáng)。當(dāng)有金屬物靠近或掠過通電線圈平面時(shí)，會(huì)引起通電線 圈建立的交變電磁場的變化，同時(shí)也使線圈中激勵(lì)信號(hào)的幅值、頻率、相位發(fā)生變化，對其 進(jìn)行檢測，即可判斷出金屬物體的存在。
優(yōu)點(diǎn)由于大部分金屬均會(huì)影響交變電磁場，所以檢測金屬范圍比較廣泛；技術(shù)
相對成熟。
缺點(diǎn) A、內(nèi)部含有精密放大、采樣電路，而且對于微小金屬的探測，需要對采樣后的信號(hào)
進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，導(dǎo)致需要使用高速、高性能運(yùn)算處理器，所以產(chǎn)品價(jià)格一般較高； B、內(nèi)部含有電感線圈，所以產(chǎn)品體積和重量較大，增大了使用人員的工作強(qiáng)度； C、為了提高靈敏度，必須增大線圈的Q值，所以需要采用傳統(tǒng)的漆包線繞制環(huán)氧 樹脂灌封模式，但這一模式工藝復(fù)雜，且質(zhì)量一致性難以保證； D、為了提高穩(wěn)定性(防止誤報(bào))，需機(jī)殼內(nèi)噴涂導(dǎo)電圖層，但限于國內(nèi)廠商噴涂工 藝水平，質(zhì)量不穩(wěn)定； E、由于需要對電感線圈加電，產(chǎn)生交變磁場，所以功耗較大； F、不能很好的適應(yīng)周圍環(huán)境，例如周圍存在金屬物體時(shí)，會(huì)影響對被測金屬物體 檢測的靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是應(yīng)用"地磁傳感器"制作手持式鐵磁金屬探測器，用于辨別周
圍環(huán)境中的鐵磁金屬。[0012] 為了達(dá)到本實(shí)用新型的目的應(yīng)用"地磁傳感器"制作一種手持式鐵磁金屬探測 器，其特征在于電感連接PNI 11096驅(qū)動(dòng)芯片，PNI 11096驅(qū)動(dòng)芯片連接AVR(Atmega48)， AVR(Atmega48)連接光報(bào)警器、聲報(bào)警器，AVR(Atmega48)連接電平轉(zhuǎn)換SP3232EN，電平轉(zhuǎn) 換SP3232EN連接PC單片機(jī)串口組成。應(yīng)用"地磁傳感器"制作手持式鐵磁金屬探測器，用 于辨別周圍環(huán)境中的鐵磁金屬。由于地磁傳感器的分辨率較高，能夠探測出周圍磁場的微 小變化，所以極大的提高了對于鐵磁金屬檢測的靈敏度和探測距離；由于地磁傳感器體積 小，價(jià)格低，所以降低了探測器的成本、體積和重量；由于系統(tǒng)沒有耗能原器件，所以功耗極 低，可以使用普通AV電池供電。 本實(shí)用新型的手持式鐵磁金屬探測器特點(diǎn) 1、價(jià)格低、體積小、重量輕，便于工作人員長時(shí)間操作； 2、功耗低，可以使用普通AV電池供電； 3、靈敏度高，探測距離遠(yuǎn)； 4、具有周圍環(huán)境適應(yīng)功能，探測器具有自適應(yīng)按鍵，點(diǎn)擊按鍵后，可以自動(dòng)記憶當(dāng) 前地磁場強(qiáng)度，并以此為基準(zhǔn)進(jìn)行鐵磁金屬探測； 5、靈敏度可調(diào)節(jié)； 6、聲、光報(bào)警； 7、不足只能檢測鐵磁類金屬(鐵、鋼、鎳、錳等)，對于金、銀等金屬檢測靈敏度很 低。 2、使用"地磁傳感器"檢測鐵磁性金屬原理 地球表面及其空間存在磁場，對于一個(gè)不太大的范圍內(nèi)( 一平方公里)，地球磁場 可以認(rèn)為均勻不變，其大小約為50uT左右。"地磁傳感器"就是用于專門探測這種地磁場變 化，其分辨率一般可達(dá)0. 015uT。 鐵磁金屬由于會(huì)受到周圍磁場(含地磁場)的磁化，而使自身產(chǎn)生磁場，該金屬會(huì)
影響周圍磁場的變化，使得"地磁傳感器"的讀數(shù)發(fā)生改變，從而檢測出被測物體。 隨著技術(shù)的進(jìn)步，當(dāng)前地磁傳感器芯片的價(jià)格已經(jīng)大幅度下降(30元人民幣/
片)，這使得應(yīng)用"地磁傳感器"檢測鐵磁金屬成為可能。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)硬件組成框圖。
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)工作流程圖。
具體實(shí)施方式圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)硬件組成框圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)工作 流程圖。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的解決方案。本實(shí)用新型系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框 圖如圖1所示，電感連接PNI 11096驅(qū)動(dòng)芯片，PNI11096驅(qū)動(dòng)芯片連接AVR(Atmega48)， AVR(Atmega48)連接光報(bào)警器、聲報(bào)警器，AVR(Atmega48)連接電平轉(zhuǎn)換SP3232EN，電平轉(zhuǎn) 換SP3232EN連接PC單片機(jī)串口組成。 正常工作模式電感感應(yīng)出的地磁信號(hào)輸入到PNI 11096驅(qū)動(dòng)芯片中，PNI 11096驅(qū)動(dòng)芯片把采集到的模擬信號(hào)數(shù)字化以后，再通過SPI (Motorola公司推出的一種同步串 行接口)總線傳給單片機(jī)。當(dāng)單片機(jī)接收到PNI 11096的數(shù)據(jù)后，先進(jìn)行分析如果采集到 的信號(hào)不在閾值范圍內(nèi)，則做出光、聲報(bào)警處理，如果采集到的數(shù)據(jù)在閾值范圍內(nèi)，則不作 出任何處理。單片機(jī)串口輸出的TTL(電壓值是0-5V之間)電平通過SP3232EN芯片轉(zhuǎn)換 以后變成RS232(電壓值是-12到+12V之間)電平可直接與PC(個(gè)人計(jì)算機(jī))直接通訊。 所用芯片描述 PNI 111096(SPI串行接口輸出3軸磁通傳感驅(qū)動(dòng)和控制器)PNI 11096是在PNI 公司的磁通傳感器基礎(chǔ)上研制出的一種低磁測量應(yīng)用專項(xiàng)集成電路?？梢钥刂坪蜏y量3個(gè) 分立的磁通傳感器。每個(gè)傳感器是獨(dú)立且有選擇地進(jìn)行測量，還有獨(dú)立的組配測量方案。 PNI 11096具備高判斷模式。優(yōu)點(diǎn)低電流:< 500Ua@3V高靈敏電壓2. 2V到5. 0V ;快速樣
品抽查率每秒達(dá)到2000個(gè)樣品；全數(shù)字接口 SPI協(xié)議。 ATMEGA48單片機(jī)ATMEGA48單片機(jī)是ATMEL公司研發(fā)出的增強(qiáng)型內(nèi)置FLASH的 RISC(Reduced Instruction Set CPU)精簡指令集高速8位單片機(jī)。優(yōu)點(diǎn)可靠性高，速度 快，低功耗。 SP3232EN電平轉(zhuǎn)換芯片優(yōu)點(diǎn) 1、在+3. 0V至+5. 5V供壓下，符合真正的EIA/TIA-232-F標(biāo)準(zhǔn) 2、滿負(fù)載情況下，最小傳輸速率120Kbps 3、 1 ii A低功耗關(guān)斷模式，并保持接收器活動(dòng)狀態(tài)(SP3222E) 4、兼容RS-232接口，電源可低至+2. 7V 系統(tǒng)參數(shù) 1、電源:DC 2. 7V-5. 5V 2、工作電流〈5mA 3、磁場分辨率0. 015uT 4、環(huán)境溫度-25°C +60°C 5、相對濕度不大于90% (當(dāng)溫度25"時(shí)) 6、大氣壓力74. 8Kpa 106Kpa(海拔2500m以下) 操作步驟 正常工作模式 1、打開電源開關(guān)，該設(shè)備正常工作，電源指示燈亮； 2、手持該設(shè)備靠近鐵磁性金屬物品，報(bào)警指示燈亮，同時(shí)發(fā)出語音報(bào)警。 更改閾值模式 1、按下"設(shè)置"鍵，系統(tǒng)自動(dòng)將當(dāng)前環(huán)境中地磁感應(yīng)得到的數(shù)據(jù)設(shè)定為參考域值； 2、指示燈亮，表示設(shè)置成功。 更改閾值模式按鍵抬起單片機(jī)INTO輸入口為高電平，按鍵按下單片機(jī)INTO 輸入口為低電平，單片機(jī)外部中斷觸發(fā)方式設(shè)為低電平觸發(fā)，按鍵按下，單片機(jī)檢測輸入 的低電平，進(jìn)入外部中斷處理將當(dāng)前環(huán)境中地磁感應(yīng)數(shù)據(jù)存到單片機(jī)作為新的閾值。
權(quán)利要求一種手持式鐵磁金屬探測器，其特征在于電感連接PNI 11096驅(qū)動(dòng)芯片，PNI 11096驅(qū)動(dòng)芯片連接AVR，AVR連接光報(bào)警器、聲報(bào)警器，AVR連接電平轉(zhuǎn)換SP3232EN，電平轉(zhuǎn)換SP3232EN連接PC單片機(jī)串口組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種基于“地磁傳感器”的手持式鐵磁金屬探測器，是由電感連接PNI 11096驅(qū)動(dòng)芯片，PNI 11096驅(qū)動(dòng)芯片連接AVR(Atmega48)，AVR(Atmega48)連接光報(bào)警器、聲報(bào)警器，AVR(Atmega48)連接電平轉(zhuǎn)換SP3232EN，電平轉(zhuǎn)換SP3232EN連接PC單片機(jī)串口組成。價(jià)格低、體積小、重量輕，便于工作人員長時(shí)間操作；功耗低，靈敏度高，探測距離遠(yuǎn)。適用于機(jī)場、港口以及重要出入口的安全檢測，用于探測人身或隨行李攜帶的鐵磁金屬物品。此外，在食品行業(yè)、玩具生產(chǎn)、木材加工等領(lǐng)域，用于檢查混入產(chǎn)品中的危害人身安全的鐵磁金屬碎屑，是質(zhì)檢環(huán)節(jié)的一種有力工具。
文檔編號(hào)G01V3/08GK201535824SQ20092009853
公開日2010年7月28日 申請日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者宋維, 岳中立 申請人:天津師范大學(xué)