金属探测器课程设计模板要点.docx

课程 TI 杯电子设计 题目 金 属 探 测 器 主要内容： 根据设计要求，运用所学的模拟电子技术及电路基础等知识，自行设计一种可以准确探测小范围内是否存在金属物体的电子装置，采用声音报警方式提示使用者附近存在金属物体或提示电池电力不足。 基本要求： 1. 工作温度范围：-40℃～+50℃ 连续工作时间：一组 5 号干电池可连续工作 40h（小时）。 探测距离大于 20cm（金属物体越大，测距也越大，对 1 分硬币的探测距离是 20cm）。 具有自动回零功能，并可抑制土壤效应。主要参考资料： 陈有卿.实用电子制作精选[M].北京：机械工业出版社，1994.11 鹤壁市金属探测器厂撰文.金属探测器 TC 系列[J].北京电子报.1995 年第 22 期 张凤言.电子电路基础[M].北京：高等教育出版社，1995 电子电路百科全书编辑组. 电子电路百科全书[M].北京：科学出版社.1988 房旭民撰文.一种高灵敏度的金属探测器[J].电子技术应用.1991 年第 9 期 彭介华.电子技术课程设计指导[M].高等教育出版社，1997. 李哲英等．实用电子电路设计[M]．北京：电子工业出版社,1997. 完成期限 2014.8.12——2014.8.15 指导教师 专业负责人 2014 年 8 月 14 日 目 录 TOC \o 1-2 \h \z \u 任务和要求 1 总体方案设计与选择 1 高频振荡器探测金属 2 场强识别探测金属 2 六反相器数字集成电路探测金属 2 电路总原理框图设计 4 单元电路设计 4 直流电源及振荡、检波电路设计方案 4 前置放大电路设计方案 5 电压-电流变换电路 6 电流-频率变换电路 7 直流电源欠压报警电路 8 单元电路的级联设计 8 设计总结 8 参考文献 10 附 录 1 电子技术课程设计（报告） 电子技术课程设计（报告） 1 任务和要求 任务 设计并制作一个可自主移动的金属物体探测定位器（以下简称探测器），可探测置于玻璃板下的金属物体并给出定位指示。该探测器需采用 TI 公司 LDC1000 电感/数字转换器评估板（AY-LDC1000）作为金属物体探头，探头上应有定位指针，以给出明显定位指示。 探头可在水平放置的玻璃板上移动。用直径 Φ2（mm）的铁丝围成约 50cm×50cm 的正方形闭合框作为探测区边界置于玻璃板下，示意图见图 1。 无色透明普通玻璃板或有机玻璃板 金属物体 玻璃板下 探头进入区玻璃板下铁丝方框 50cm×50cm 金属物体探测环境示意图图 2.要求 在探测区域内某处（距探测边界≥5cm）玻璃下放置一枚直径约19mm 的镀镍钢芯 1 角硬币（第五套人民币的 1 角硬币）。探头能从 探头进入区一侧任意指定位置和方向自 “ ” 行进入探测区（铁丝框包围区域）。通过探测，定位指针应指在硬币边沿之内，探测定 位速度越快越好，且探测 定位总时间应不超过 2 分钟。完成定位时给出声光指示，此后探头不得再移动。（30 分） 将 1 角硬币更换成直径约 25mm 的镀镍钢芯 1 元硬币（第五套人民币 1 元硬币），重复要求（1）的探测过程。定位完成后，定位指针与硬币圆心之间的定位误差应控制在 5mm 以；探测定位速度越快越好，探测定位总时间不应超过2 分钟。完成定位时给出声光指示，此后探头不得再移动。（30 分）（3） 将硬币改为自制圆铁环（用 Φ2 铁丝绕制），铁环外直径 4cm。重复要求（1）的探测过程，应使定位指针尽可能指向铁环圆心，定位误差应控制在 5mm 以内；完成定位时给出声光指示，此后探头不得再移动，探测定位总时间应不超过 3 分钟。（30 分）（4） 其他自主发挥功能。（10 分）（5） 设计报告。 （20 分） 项目主要内容分数 系统方案系统结构、方案比较与选择 4 理论分析与计算探测器组成方案与工作原理分析、检测与控制算法 6 电路与程序设计电路设计，程序结构与设计 5 测试方案与测试结果测试结果及分析 3 设计报告结构及规范性摘要，设计报告正文的结构，公式、图表的规范性 2 总分 20 1 总体方案设计与选择 高频振荡器探测金属 调节高频振荡器的增益电位器，恰好使振荡器处于临界振荡状态，也就是说刚好使振荡器起振。当探测线圈L 靠近金属物体时，由于电磁感应现像，会在金属导体中产生涡电流，使振荡回路中的能量损耗增大，正反馈减弱，处于临界态的振荡器振荡减弱， 甚至无法维持振荡所需的最低能量而停振。如果能检测出这种变化，并转换成声音信号， 根据声音有无，就可以判定探测线圈下面是否有金属物体了。 高频 高频 振荡器 振荡 检测器 音频 振荡器 功率 放大器 电源 图 1 高频振荡器探测金属原理图