專利名稱：金屬探測裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬探測裝置及方法。
技術(shù)背景產(chǎn)品中的金屬零部件是否安裝到位，對該產(chǎn)品的品質(zhì)有著很大的影響，因此，對金屬零 部件的檢測，是檢驗產(chǎn)品是否符合工程標(biāo)準(zhǔn)的重要環(huán)節(jié)，對于批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，如果手動地 去檢測，會耗費(fèi)大量的時間和人力。目前市場上有探測金屬的專用器件，如金屬接近開關(guān)， 但其價格比較昂貴，給生產(chǎn)廠商帶來了較大的額外成本。發(fā)明內(nèi)容鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種成本較低的金屬探測裝置及方法。一種金屬探測裝置，包括依次相連的一探測電路、 一電流產(chǎn)生電路、 一調(diào)節(jié)電路及一微 處理器，所述探測電路包括一探測元件，所述電流產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生一交流信號，所述交流 信號經(jīng)所述調(diào)節(jié)電路轉(zhuǎn)換為脈沖信號并傳送給所述微處理器，當(dāng)所述探測元件靠近金屬時， 所述交流信號的頻率發(fā)生改變，進(jìn)而改變所述微處理器接收脈沖信號的頻率，所述微處理器 通過偵測其接收到的脈沖信號的頻率是否改變，以判斷所述探測元件是否探測到金屬。一種應(yīng)用于上述金屬探測裝置的金屬探測方法，包括以下步驟所述探測元件探測一預(yù)定距離的固定成分的第一金屬，使所述電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生一第一 交流信號；所述調(diào)節(jié)電路將所述第一交流信號轉(zhuǎn)換為第一脈沖信號并傳送給所述微處理器； 所述微處理器存儲所接收到的第一脈沖信號的頻率作為基準(zhǔn)頻率；所述探測元件探測一與所述第一金屬具有同樣成分的第二金屬，使所述電流產(chǎn)生電路產(chǎn) 生一第二交流信號；所述調(diào)節(jié)電路將所述第二交流信號轉(zhuǎn)換為第二脈沖信號并傳送給所述微處理器； 所述微處理器比較所述第二脈沖信號的頻率與基準(zhǔn)頻率的大小，以判斷所述第二金屬與 探測元件的距離。所述金屬探測裝置及方法通過微處理器偵測電流產(chǎn)生電路輸出電流的頻率的變化，實現(xiàn) 了對金屬的探測，還可在所述微處理器中預(yù)設(shè)基準(zhǔn)頻率，通過比較其接收脈沖信號的頻率與 所述基準(zhǔn)頻率，實現(xiàn)了對金屬所在位置的判斷。

下面結(jié)合附圖及較佳實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述 圖l是本發(fā)明金屬探測裝置較佳實施方式的模塊圖。 圖2是本發(fā)明金屬探測裝置較佳實施方式的電路圖。 圖3是本發(fā)明金屬探測方法較佳實施方式的流程圖。
具體實施例方式
請參照圖i，本發(fā)明金屬探測裝置的較佳實施方式包括順序相連的一探測電路io、 一電
流產(chǎn)生電路20、 一調(diào)節(jié)電路30及一微處理器40。
請參照圖2，本實施方式中，所述電流產(chǎn)生電路20為一型號為TDA0161的集成芯片，包括 一電源端Vcc，用來連接一電源VCC，兩個檢測端D及一輸出端OUTPUT。所述探測電路10包括 一作為探測元件的電感L和一電容C，所述電感L和電容C并聯(lián)連接于所述電流產(chǎn)生電路20的兩 個檢測端D之間。所述調(diào)節(jié)電路30包括一電阻R1及一比較器C0M，所述比較器COM的型號為 LM393，其包括兩輸入端l、 2、 一輸出端3、 一電源端4及一接地端5，所述電源端4連接所述 電源VCC，所述輸入端1通過所述電阻R1連接所述電流產(chǎn)生電路20的輸出端0UTPUT，所述輸入 端2通過一電阻R2接地，所述輸入端2用以提供一基準(zhǔn)電壓，所述接地端5接地。所述微處理 器40為一單片機(jī)，型號為AT89C2051，其電源端Vcc連接所述電源VCC，計數(shù)端TO連接所述比 較器C0M的輸出端3， 1/0端P1.0通過串聯(lián)連接的一電阻R3和一發(fā)光二極管D1連接電源VCC， 其晶體振蕩反向輸入、輸出端X1、 X2連接一晶體振蕩器42，復(fù)位端RST連接一復(fù)位電路44， 接地端GND接地。
所述TDA0161集成芯片20內(nèi)部具有一振蕩器，與所述探測電路10相連，當(dāng)所述金屬探測 裝置工作時，所述振蕩器自激產(chǎn)生交流信號，該交流信號流過所述電感L，并在所述電感L周 圍產(chǎn)生交變的原磁場，所述交流信號還經(jīng)由電阻R1轉(zhuǎn)換為電壓信號，所述比較器COM的輸入 端l接收該電壓信號，該電壓信號與比較器COM輸入端2的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后，輸出脈沖信 號給所述微處理器的計數(shù)端TO 。
當(dāng)所述電感L沒有靠近金屬時，所述TDA0161集成芯片20輸出交流信號的頻率為f2，則所 述微處理器接收脈沖信號的頻率為f2。當(dāng)所述電感L靠近金屬時，該金屬置于所述原磁場中 ，金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，為電渦流，該電渦流會對所述TDA0161集成芯片20的振蕩器產(chǎn)生 的交流信號產(chǎn)生疊加影響，使所述集成芯片20的振蕩器產(chǎn)生的交流信號的幅度和相位得到改 變，進(jìn)而改變所述交流信號的頻率，所述交流信號改變后的頻率為f3。因此，在檢測時，如 果所述微處理器40接收脈沖信號的頻率f3不等于f2，說明所述金屬探測裝置探測到金屬，所述微處理器40即控制其I/0端P1.0輸出一電平信號，控制所述發(fā)光二極管D1導(dǎo)通，所述發(fā)光 二極管D1發(fā)光指示探測到金屬。
隨著金屬與電感L之間的距離越近，所述TDA0161集成芯片20輸出的交流信號的頻率越大 ，所述微處理器40接收脈沖信號的頻率也越大，即在單位時間內(nèi)，所述微處理器40接收所述 脈沖信號的次數(shù)越多。
可根據(jù)上述原理，通過判斷產(chǎn)品中的金屬零部件與電感L之間的距離與一預(yù)設(shè)的距離的 大小關(guān)系，來判斷該金屬零部件是否在一規(guī)定的范圍內(nèi)，例如，判斷產(chǎn)品中的螺絲等是否安 裝到位。請參考圖3，利用圖1和圖2中的金屬探測裝置探測一固定成分的第一金屬的距離時 ，包括以下步驟
步驟100:將一樣品金屬以一預(yù)先設(shè)定的距離m靠近所述電感L，所述樣品金屬的成分與 需要探測的第一金屬的成分相同。
步驟120:所述微處理器40存儲其接收脈沖信號的頻率f，所述頻率f作為一基準(zhǔn)頻率。 步驟130:將所述電感L靠近所述第一金屬。
步驟140:所述微處理器40計算其接收脈沖信號的一第一頻率fl 。
步驟150:所述微處理器40通過判斷第一頻率fl與其預(yù)先存儲的基準(zhǔn)頻率f的關(guān)系，判斷 所述電感L與所述第一金屬之間的距離與距離m的大小關(guān)系，以判斷需要探測的第一金屬是否 在規(guī)定的范圍內(nèi)。
在步驟150中，如果第一頻率fl大于基準(zhǔn)頻率f，說明第一金屬與電感L的距離小于m，反 之，第一金屬與電感L的距離大于m，如果第一頻率fl等于基準(zhǔn)頻率f，說明第一金屬與電感 L的距離等于m。因此可以根據(jù)實際情況，在所述微處理器40中重新設(shè)置一基準(zhǔn)頻率，該基準(zhǔn) 頻率可以是任一固定成分的金屬，在離所述電感L一定距離時，所述微處理器40接收到脈沖 信號的頻率，通過一次或多次的比較，來確定要探測的金屬與電感L的距離，進(jìn)一步確定該 金屬的位置。
本實施方式中，所述微處理器40還可以連接顯示器，或通過其他可行的方法，使用戶可 監(jiān)測到所述微處理器40的比較結(jié)果，以根據(jù)此結(jié)果對存儲在微處理器40的基準(zhǔn)頻率進(jìn)行重設(shè) ，或根據(jù)此結(jié)果直接判斷金屬的位置。
所述金屬探測裝置實現(xiàn)了對金屬的探測，還可以通過判斷金屬與探測元件之間的距離大 小，來判斷金屬所在的位置。
權(quán)利要求
1.一種金屬探測裝置，包括依次相連的一探測電路、一電流產(chǎn)生電路、一調(diào)節(jié)電路及一微處理器，所述探測電路包括一探測元件，所述電流產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生一交流信號，所述交流信號經(jīng)所述調(diào)節(jié)電路轉(zhuǎn)換為脈沖信號并傳送給所述微處理器，當(dāng)所述探測元件靠近金屬時，所述交流信號的頻率發(fā)生改變，進(jìn)而改變所述微處理器接收脈沖信號的頻率，所述微處理器通過偵測其接收到的脈沖信號的頻率是否改變，以判斷所述探測元件是否探測到金屬。
2 如權(quán)利要求l所述的金屬探測裝置，其特征在于所述微處理器 內(nèi)預(yù)存有一基準(zhǔn)頻率值，當(dāng)所述探測元件靠近金屬時，所述微處理器通過比較其所接收到的 脈沖信號的頻率值與所述預(yù)存的基準(zhǔn)頻率值，以判斷所述金屬與探測元件的距離。
3 如權(quán)利要求1或2所述的金屬探測裝置，其特征在于所述調(diào)節(jié)電 路包括一第一電阻及一比較器，所述第一電阻的一端連接所述電流產(chǎn)生電路，另一端連接所 述比較器的一第一輸入端，所述第一電阻用以將所述電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的交流信號轉(zhuǎn)換為電 壓信號輸出給所述比較器的第 一輸入端，所述比較器的 一第二輸入端通過一第二電阻接地， 所述比較器通過比較其第一、第二輸入端的電壓信號，產(chǎn)生脈沖信號。
4 如權(quán)利要求l所述的金屬探測裝置，其特征在于所述電流產(chǎn)生 電路為一型號為TDA0161的集成芯片，所述探測元件連接于所述集成芯片的兩個檢測端之間，所述集成芯片的輸出端與所述調(diào)節(jié)電路相連。
5 如權(quán)利要求1或2所述的金屬探測裝置，其特征在于所述微處理器通過其一計數(shù)端接收所述脈沖信號。
6 如權(quán)利要求l所述的金屬探測裝置，其特征在于所述探測元件為一電感。
7 如權(quán)利要求l所述的金屬探測裝置，其特征在于所述微處理器的一i/o端還通過一發(fā)光二極管連接一電源，當(dāng)所述微處理器接收脈沖信號的頻率改變時， 所述微處理器的i/o端輸出一電平信號控制所述發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光，以指示所述探測元件探測到金屬。
8. 一種應(yīng)用如權(quán)利要求l所述的金屬探測裝置的金屬探測方法，包 括以下步驟所述探測元件探測一預(yù)定距離的固定成分的第一金屬，使所述電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生一第 一交流信號；所述調(diào)節(jié)電路將所述第一交流信號轉(zhuǎn)換為第一脈沖信號并傳送給所述微處理器； 所述微處理器存儲所接收到的第一脈沖信號的頻率作為基準(zhǔn)頻率；所述探測元件探測一與所述第一金屬具有同樣成分的第二金屬，使所述電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生一第二交流信號；所述調(diào)節(jié)電路將所述第二交流信號轉(zhuǎn)換為第二脈沖信號并傳送給所述微處理器； 所述微處理器比較所述第二脈沖信號的頻率與基準(zhǔn)頻率的大小，以判斷所述第二金屬與探測元件的距離。
9.如權(quán)利要求8所述的金屬探測方法，其特征在于若所述第二脈 沖信號的頻率大于所述基準(zhǔn)頻率，則所述第二金屬與探測元件的距離小于所述第一金屬與探 測元件的距離，若所述第二脈沖信號的頻率小于所述基準(zhǔn)頻率，則所述第二金屬與探測元件 的距離大于所述第一金屬與探測元件的距離。
10.如權(quán)利要求8所述的金屬探測方法，其特征在于若所述第二脈 沖信號的頻率等于所述基準(zhǔn)頻率，則所述第二金屬與探測元件的距離等于所述第一金屬與探 測元件的距離。
全文摘要
一種金屬探測裝置，包括依次相連的一探測電路、一電流產(chǎn)生電路、一調(diào)節(jié)電路及一微處理器，所述探測電路包括一探測元件，所述電流產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生一交流信號，所述交流信號經(jīng)所述調(diào)節(jié)電路轉(zhuǎn)換為脈沖信號傳送給所述微處理器，當(dāng)所述探測元件靠近金屬時，所述交流信號的頻率發(fā)生改變，進(jìn)而改變所述微處理器接收到的脈沖信號的頻率，所述微處理器通過偵測其接收脈沖信號的頻率是否改變，以判斷所述探測元件是否探測到金屬。本發(fā)明還提供了一金屬探測方法，所述金屬探測裝置及方法成本較低。
文檔編號G01V3/06GK101634720SQ200810303078
公開日2010年1月27日 申請日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者宮連仲, 柳天佑, 強(qiáng) 秦 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司