墙体中钢筋、金属水管、电线探测器

　　1　引言

　　室内装修或安装空调免不了要在混凝土墙体上打洞,如盲目打洞,则很可能打到混凝土中的钢筋上,这会损坏冲击钻的钻头,更严重的是,裸露的钢筋会锈蚀(打到钢筋的孔往往弃之不用,但又不作修补),从而损害建筑物的强度。打到墙中电源暗线(220V电源火线),会造成自家或邻居供电中断,除修补极为困难外还有可能危及操作人员的生命。打坏水管也会造成很大损失。因此墙体上打洞前最好先用探测器探明墙内该处确无上述管线为好。市场上已有若干探测器,一类用电位器调零后再测,这比较麻烦,另一类采用单片机自动调零,但价格昂贵。设计了一种不用单片机也不用电位器,但可自动调零且性能稳定,适合于规模生产的钢筋、金属水管、电线探测器,对样机进行了严格检测,证明具有造价低,稳定而使用方便的优点。

　　2　探测电路原理

　　探测器电原理图如图1,运放的输出端与反相输入端之间接有L、C组成的并联谐振回路,其谐振频率约为76kHz.该并联谐振回路与,以及用作可变电阻的N沟道结型场效应管2SK163(Q1)构成负反馈支路,而正反馈支路由接在输出端和同相输入端之间的电阻及组成。正常工作时电路综合效果为正反馈,故起振,输出峰值(无钢筋等时)约为1.5V(可调节R1实现),频率为76 kHz的正弦振荡,经整流,滤波,放大后在其输出端形成直流控制电压,去控制用作可变电阻的场效应管,而内阻的变化构成负反馈量的变化,从而使U1输出基本稳定。测量时钢筋等金属物靠近电感L,会使其Q值下降,从而使U1输出减小,于是就可进行测量了。需要说明的是,Q1等组成的反馈幅度控测,其反馈量要适当,反馈过深会造成探测灵敏度下降(但不会完全不能工作),电路调节适当时,U1的输出幅度变化仅与无源元件L、C、R1、R2等(均应采用优质,低温度系数的)的温度系数有关,而与有源元件Q1、U1几乎无关,这说明电路的设计已接近最优状态。

　　3　显示等电路原理

　　用户手持探测器,在空气中闭合电源开关,探测器得电起振,输出约-2 VDC(相对于地线,下同)初始化电压,用户在测量前按下常闭按钮开关,此时初始化电压已存于采样保持电容中,且约3 min不变,因为跟随器是具有MOS输入端的运放,其输入阻抗极高。同时此电压经U3输出,在形成分压,作为相应的比较电压,送到U2组成的各比较器的反相输入端,而U2的所有同相输入端连在一起接U4,1输出。按下S2后即可对墙体进行探测,当移动探测器逐渐靠近金属物时,由于涡流L的Q值逐渐下降,U1输出正弦振荡幅度逐渐减小,最终使U4,1输出直流绝对值逐渐下降,于是D2-D5会依次亮,指示测到了钢筋(或金属水管),离开最远时D2亮,最近时D5亮。