脈沖金屬探測器DIY線圈設(shè)計(jì)一類優(yōu)選

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1、 脈沖金屬探測器其 線圈的設(shè)計(jì) 有很多電路，出現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上的脈沖感應(yīng)金屬探測器。雖然它們用不同的方式去對信號進(jìn)行處理，產(chǎn)生磁場脈沖的電子元件，這些電子器件基本上是相同的。它的主要部分，是產(chǎn)生磁脈沖的線圈。 線圈的大小主要取決于所需的探測深度和被檢測的物體的最小尺寸。一般來講，可以這樣說，理論上的最大探測深度的線圈直徑的5倍，和線圈??檢測到的物體的最小尺寸的直徑的百分之五。這是最大的價(jià)值和嚴(yán)重依賴的情況。這是顯而易見的，你一個(gè)一米線圈你不可能檢測到5厘米的物體在5米深。但是，你需要一個(gè)什么類型的線圈，這是一個(gè)具體的問題。很多人會用金屬探測器搜索錢幣和珠寶。對于這些情況，一個(gè)25厘米或

2、40厘米的線圈就可以了。在我的使用情況，是我需要在一個(gè)兩米的深度定位一個(gè)20厘米的鐵蓋或者裝滿金屬的瓷器。這就是我為什么要去做一個(gè)1米的線圈。雖然線圈的物理尺寸和形狀可能會發(fā)生變化（正方形或橢圓形的線圈用于在特定的情況下，工作一樣但最好為圓形的），只略有不同的電感線圈之間的不同的物理設(shè)計(jì)。普遍使用的最佳脈沖感應(yīng)金屬探測器搜索線圈電感的范圍是在300至500μH。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，我將假定所使用的線圈是400μH。對于更小的線圈，就意味著需要繞更多的圈數(shù)。 線圈是由常用的電池供電。由于模擬電路進(jìn)行放大的小渦流拿起后的磁脈沖信號已經(jīng)停止時(shí)，10伏或12伏的雙電源是最實(shí)用的。將只收取與一個(gè)，兩個(gè)電源的

3、兩側(cè)，這給出了一個(gè)非對稱的電池放電，如果我們使用兩個(gè)單獨(dú)的電池組為電源的正和負(fù)側(cè)的線圈。因此，我們將僅使用一個(gè)電池組10或12伏，并生成與一個(gè)DC / DC轉(zhuǎn)換器的電源的另外一半電源。雖然這樣做是用在商品化的金屬檢測器電路，但這樣并不是十分理想。主要的問題是，所產(chǎn)生的DC / DC轉(zhuǎn)換器的電壓是有紋波的，這種紋波正與探測器器特別是在高頻率時(shí)，這可能會產(chǎn)生一些不必要的耦合。我們將這個(gè)問題歸納到電源上，現(xiàn)在只能假設(shè)我們的線圈之間的任何電壓是12伏（根據(jù)實(shí)際選擇的電池組，充電電池等充電。） 當(dāng)電壓通過一個(gè)高速雙極晶體管或MOSFET，該電壓被施加到線圈，在線圈中的電流將逐漸增加，直到它被充電晶體管

4、和其他元件與線圈電阻線的內(nèi)部電阻限制，如果脈沖的時(shí)間越長，磁場越高。這具有的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。更強(qiáng)的磁場能穿透更深的土壤。但是，如果選擇的時(shí)間過廠，比如說350μs，你可能會過度飽和的地面，無法找到小物件，產(chǎn)生背景噪音。因此，我們有250μsec左右的值，以限制最大的充電時(shí)間，電路電阻應(yīng)該足夠低，以便在該期間內(nèi)的足夠的電流在線圈中產(chǎn)生。電流是由線圈與MOSFET中到負(fù)電源中的總電阻值確定。但在選擇的時(shí)候要考慮它的安全系數(shù)去選擇線圈最大的阻值。許多脈沖感應(yīng)金屬探測器中使用的功率晶體管和MOSFET至少有5至8安培的最大連續(xù)電流。如果我們制作的線圈，是按照這樣一種方式，它有一個(gè)至少為2的歐姆電阻，將整個(gè)

5、線圈和回路的最大電流將永遠(yuǎn)不會超過最大的電池組和電池滿載7.5安培。2歐姆線圈電阻與電路電阻之和總共3歐姆用12伏的電壓，流過線圈的瞬間電流將達(dá)到約4安培的250μsec上面提到的，一個(gè)配合嚴(yán)密的脈沖感應(yīng)金屬探測器，對地下大深度尋找寶藏是綽綽有余。 現(xiàn)在，我們已經(jīng)定義了線圈的電感和電阻，但是線圈在這沒有說太多的物理設(shè)計(jì)，如果我們不知道尺寸。在下面的表格中，我總結(jié)了線圈的大小，線徑，圈數(shù)和一些常見的線圈尺寸。在任何各種參數(shù)下，我盡可能接近上述的電感和電阻值。這將減少電荷脈沖長度和放電電阻值時(shí)，改變線圈的問題。 常見的脈沖感應(yīng)線圈與它們的物理性質(zhì) 大小 塑造 圈數(shù) 線徑、截面積 電感

6、 電阻 O 120毫米 圓 36 0.40毫米/ 0.14毫米2 405μH 1.9歐姆 150毫米 圓 31 0.40毫米/ 0.14毫米2 394μH 2.0歐姆 O 175毫米 圓 28 0.40毫米/ 0.14毫米2 387μH 2.1歐姆 200毫米 圓 26 0.40毫米/ 0.14毫米2 406μH 2.2歐姆 250毫米 圓 22 0.40毫米/ 0.14毫米2 380μH 2.3歐姆 300毫米 圓 20 0.50毫米/ 0.20毫米2 390μH 1.6歐姆 400毫米 圓 17 0.50毫米

7、/ 0.20毫米2 396μH 1.8歐姆 500毫米 圓 15 0.50毫米/ 0.20毫米2 400μH 2.0歐姆 1.01.0米 方 10 0.66毫米/ 0.34毫米2 406μH 2.0歐姆 1.41.4米 方 8 0.66毫米/ 0.34毫米2 387μH 2.2歐姆 1.81.8米 方 7 0.80毫米/ 0.50毫米2 398μH 1.7歐姆 在此表中的值是理論值，由線圈的物理外形決定。尤其是電感量可以由線與線之間的距離變化，即使是電感量有不同的變化。，即使電感不同，這里提到的值的10％或20％，線圈都能正常運(yùn)作，圓形線圈

8、選用漆包銅線。線徑0.4到0.5mm是常見的厚度，在每個(gè)城市的角落都可以買得到，如果方形線框要用電纜的話，可以用8*0.4或者8*0.5線徑的電纜，但一定要購買沒有屏蔽的。 電曲線和歧視的 線圈的放電曲線圖可以被分為三個(gè)部分。 第1階段：在驅(qū)動(dòng)MOSFET的擊穿效應(yīng) 大多數(shù)脈沖金屬探測器使用MOSFET，通過線圈的電流脈沖來調(diào)節(jié)。我們的設(shè)計(jì)也將采用MOSFET FOT這個(gè)任務(wù)。如果MOSFET被關(guān)閉時(shí)，電流由線圈中并聯(lián)的電阻中的產(chǎn)生回路，該回路應(yīng)與線圈的電感密切匹配的。對于理想的阻尼的400μH線圈，使用約680歐姆的電阻器。300μH的電感線圈應(yīng)并聯(lián)一個(gè)600歐姆的電阻。如果我們加在

9、線圈中的電流達(dá)到2安培的，與一個(gè)680歐姆的放電電阻器的電壓將達(dá)到峰值到1360伏。不是一般的功率元件能夠處理此電壓，特別是功率MOSFET的用于驅(qū)動(dòng)搜索線圈的擊穿電壓要選擇在300和750??伏之間，根據(jù)功率元件的品牌和型號的。這意味著，在第一階段期間的線圈放電，在線圈上的電壓將被限制到大約500伏特，通過并聯(lián)電阻中流過的電流的一部分，和它的一部分，通過驅(qū)動(dòng)功率MOSFET。這是不太理想的，因?yàn)楦叩姆烹婋妷阂馕吨斓拇艌銮袚Q，但我們應(yīng)該慶幸的，這MOSFET的動(dòng)作其實(shí)是防止其他部件被損壞。 脈沖的時(shí)間停留在第1階段的放電曲線的量依賴于流經(jīng)線圈的電流的放電開始時(shí)，擊穿電壓的MOSFET和

10、線圈，布線和并聯(lián)電阻器的電阻的總和。假設(shè)在循環(huán)中的主電阻體由并聯(lián)電阻引起，我們可以用下列公式計(jì)算的長度的第一階段： TS1= L線圈*（I的線圈- Vbrk_down/ R潮濕）/ Vbrk_down 顯然，這個(gè)公式是唯一有效的，當(dāng)我線圈> Vbrk_down/ R潮濕的，因?yàn)榉駝t的第一階段從來沒有進(jìn)入理想的曲線直接進(jìn)入第二階段的。具有400μH的線圈，680歐姆的阻尼電阻器，一個(gè)初始2安培和MOSFET的擊穿電壓為500伏的線圈電流在我們的例子中，該第一階段的放電曲線將持續(xù)一微秒。 第2階段：在阻尼電阻器線圈電壓高電流衰減 一旦由電流在線圈中感應(yīng)的電壓已達(dá)到以下的值的MOSFET的擊

11、穿電壓時(shí)，電流將指數(shù)衰減到零?？梢愿淖冞@種衰變的電流回路中的總電阻和線圈中的磁場的物理性質(zhì)。的磁力線在到達(dá)金屬可以改變的衰減曲線的第二個(gè)階段，但也存在一些問題檢測到它們。首先是非常高的電壓。當(dāng)線圈電壓下降到低于MOSFET的擊穿電壓時(shí)，第2階段進(jìn)入（某處大約500伏），并結(jié)束的電壓被降低到足以被拾起，常見的模擬電路（通常是0.5或1伏左右）。這個(gè)階段也是非常短的，這使得它難以執(zhí)行可靠的測量，這給任有關(guān)下列內(nèi)容的信息的存在，或在到達(dá)的磁場的金屬 大多數(shù)脈沖感應(yīng)金屬探測器，因此就跳過第二個(gè)階段，并等待開始檢測和歧視周期的第三階段?；贒SP的檢測器是不同的，因?yàn)樗鼤詣?dòng)偵測的準(zhǔn)確時(shí)刻時(shí)的放電曲線

12、，從第2階段到第三階段。 常見的脈沖感應(yīng)金屬探測器，信號處理電路，阻尼電阻器有兩個(gè)平行的定位二極管串聯(lián)。這些二極管充當(dāng)拉一側(cè)的電阻兩側(cè)之一的電源側(cè)的電壓限制器。這是作用的信號在模擬處理的虛擬接地的電源側(cè)。只要線圈電壓大于0,7伏，這些二極管需要打開，二極管上的電壓實(shí)際上是固定的。一旦線圈電壓下降到低于此值，二極管靠近和測得的電壓在線圈的實(shí)際剩余電壓。 在我們的例子線圈，第2階段將持續(xù)大約3.9μsec，直到線圈中的電流已經(jīng)降到足夠拉這個(gè)魔法值0.7伏以下的電壓。此較少的裝置的放電曲線的第二階段，和持久的渦流可以被檢測的最后階段開始結(jié)束。如果金屬是在磁場的范圍內(nèi)，進(jìn)入第三階段的時(shí)刻，將轉(zhuǎn)移。

13、有色金屬將導(dǎo)致線圈的電感增加，實(shí)際上導(dǎo)致延遲的過渡點(diǎn)。將導(dǎo)致第三階段，將前面輸入的非鐵金屬。我沒有解釋的過渡點(diǎn)的精確測量，我們需要一個(gè)又好又快的模擬測量系統(tǒng)和快速的CPU計(jì)算周期。這是我們的數(shù)字信號處理器。 第三階段：最后的電流衰減和渦流 在最后的階段，被阻塞的潤濕電阻由兩個(gè)系列二極管，電流進(jìn)一步在輔助電阻器在電路衰減?，F(xiàn)在中流動(dòng)的電流，該電流的初始線圈電流的殘余，并且金屬在附近的渦流所引起的電流。這是歷史的階段，模擬和微控制器為基礎(chǔ)的脈沖感應(yīng)金屬探測器的信號分析。在此區(qū)域中的信號的分析是困難的原因有兩個(gè)。首先，信號電平非常低，這就需要有一個(gè)放大的100?1000倍，以獲得一些信息。這也將

14、放大的信號中的噪聲。第二個(gè)問題是，在主區(qū)域用于識別是在約第一個(gè)30微秒的衰變。忽略了第一部分的衰減曲線設(shè)計(jì)，正確識別金屬種類將是非常困難的。 模擬脈沖感應(yīng)金屬探測器和基本的基于微控制器的版本甚至更進(jìn)一步去不看著的信號形狀本身，但它在一個(gè)積分電容器平均，和使用該電容的端電壓，以確定如果已檢測到金屬。這會減少很多的噪音的高增益放大級，但整合的信號，將刪除所有金屬的具體信息。這就是為什么常見的脈沖感應(yīng)金屬探測器是如此糟糕的歧視。他們首先把幾乎所有的信息遠(yuǎn)，總和還剩下什么，然后說：“嘿，我有可能檢測到的東西，但不要問我如何和何時(shí)”。 在我們的檢測電子設(shè)備的輸入側(cè)的一個(gè)可能的曲線圖可以看出，在接下來的圖像。紅色曲線是沒有目標(biāo)目前的放電曲線，兩條曲線的差異，當(dāng)一個(gè)目標(biāo)是在磁場的覆蓋范圍。 4 技術(shù)l類別