单片机金属检测器系统研究

　　0　引　言

　　金属检测器最早是由探雷器等军用设备发展而来,现代很多工业生产加工企业,如食品、医药、木材、烟草、橡胶、塑料、化工等,其加工的原材料中不允许混杂有金属杂物,否则会危及人体健康、降低产品质量,损坏机器设备。金属检测器就是用于检测各种非金属不导电材料中的金属杂物,从而保证生产加工产品的质量和保护机器设备及人身的安全。早期的军用探雷器是通过声音来判断地下是否有金属,这种方法必须要有非常专业的人员来做出判断,不是很直观;现在金属检测器是直接判断有或没有金属且灵敏度可调,这两者之间就有本质的区别。

　　1　金属检测器系统概述

　　金属检测器是利用控制器内部的振荡器向传感器发送一定频率的交流电压,使传感器检测窗口内产生一个中频稳幅磁场。当移动金属通过传感器检测窗口时,稳幅磁场受到金属扰动,于是产生一个微弱的变化信号,经过控制器内部电路采集放大、A/D变换、CPU处理,判断是金属后,发出报警信号同时CPU通过驱动电路对输送机发出停止指令,达到检测金属杂物的目的。

　　采用单片机控制的A/D数据采集电路能有效的排除干扰信号带来的影响,减少了金属检测器误报警的次数,提高金属检测器的灵敏度。该套电路已在实际应用中得到了很好的证实。

　　金属检测器系统由下列部分组成,如图1所示。信号发射放大单元、信号接收单元、A/D数据采集、CPU信号处理单元、输出单元、驱动单元。

　　信号发射是由石英晶体正弦波震荡电路发出一定频率的信号经过一系列的放大处理输送到传感器内部形成一个中频稳幅磁场。信号接收是通过传感器内部线圈接收到这个电磁场信号经过A/D数据采集转化成一个电压信号,送入CPU处理。当此电压信号有变化时,CPU立即启动判断程序,判断是否有金属通过,如是金属CPU将输出信号到驱动单元,让输送机停止输送或启动剔除装置进行剔除金属作业;如不是金属CPU将继续等待下一个电压信号变化。通过事先编制好的程序,区别金属信号和干扰信号的特点,就能有效区分是金属信号还是干扰信号。

　　2　A/D数据采集

　　由CPU控制的A/D数据采集是该套检测系统中的核心,其作用就是将从接收单元接接收到的电磁场信号由模拟信号转换成适合于数字处理的二进制数。系统中CPU采用Atmel公司生产的AT89C52芯片实现A/D转换系统。AT89C52与MCS-51单片机完全兼容,采用静态时钟方式,可以降低耗电量。其内部有FLASH存储器,在系统开发时可以十分容易地进行程序修改。而且在系统工作中,突然掉电也能有效地保存一些数据信息[1]。