专利名称：一种手持式铁磁金属探测器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于应用电子产品的技术领域，涉及一种基于"地磁传感器"的手持式
铁磁金属探测器。适用于机场、港口以及重要出入口的安全检测，用于探测人身或随行李携 带的铁磁金属物品。此外，在食品行业、玩具生产等领域，用于检查混入产品中的危害人身
安全的铁磁金属碎屑，是质检环节的一种有力工具；在木材加工行业等领域用于检查混入 的危害加工机械的铁磁金属物品。
背景技术：
现有手持式金属探测器原理现有的手持式金属探测器的工作基于线圈的电磁感 应原理。当有交变电流通过线圈时。在线圈周围建立交变电磁场，电磁场的感应强度与介 质的磁导率、线圈的面积、线圈上的电流和距线圈中心点的距离有关。当线圈有效探测范围 内无金属物时，介质的磁导率为真空磁导率(非金属的相对磁导率=l)，磁感应强度保持 不变；当线圈有效探测范围内出现铁磁性金属物时，由于铁磁性金属的相对磁导率> l，会 使介质的磁导率发生变化，从而引起线圈周围的磁感应强度变化。另一方面，置于该交变磁 场中的金属导体内会产生自行闭合的涡流，涡流要产生附加的磁场，与外磁场方向相反，会 削弱线圈磁场的变化。金属的电导率越大，线圈中通过的交变电流的频率越高，则涡流强度 就越大，对原磁场的抑制作用越强。当有金属物靠近或掠过通电线圈平面时，会引起通电线 圈建立的交变电磁场的变化，同时也使线圈中激励信号的幅值、频率、相位发生变化，对其 进行检测，即可判断出金属物体的存在。
优点由于大部分金属均会影响交变电磁场，所以检测金属范围比较广泛；技术
相对成熟。
缺点 A、内部含有精密放大、采样电路，而且对于微小金属的探测，需要对采样后的信号
进行数字信号处理，导致需要使用高速、高性能运算处理器，所以产品价格一般较高； B、内部含有电感线圈，所以产品体积和重量较大，增大了使用人员的工作强度； C、为了提高灵敏度，必须增大线圈的Q值，所以需要采用传统的漆包线绕制环氧 树脂灌封模式，但这一模式工艺复杂，且质量一致性难以保证； D、为了提高稳定性(防止误报)，需机壳内喷涂导电图层，但限于国内厂商喷涂工 艺水平，质量不稳定； E、由于需要对电感线圈加电，产生交变磁场，所以功耗较大； F、不能很好的适应周围环境，例如周围存在金属物体时，会影响对被测金属物体 检测的灵敏度。

发明内容本实用新型的目的是应用"地磁传感器"制作手持式铁磁金属探测器，用于辨别周
围环境中的铁磁金属。[0012] 为了达到本实用新型的目的应用"地磁传感器"制作一种手持式铁磁金属探测 器，其特征在于电感连接PNI 11096驱动芯片，PNI 11096驱动芯片连接AVR(Atmega48)， AVR(Atmega48)连接光报警器、声报警器，AVR(Atmega48)连接电平转换SP3232EN，电平转 换SP3232EN连接PC单片机串口组成。应用"地磁传感器"制作手持式铁磁金属探测器，用 于辨别周围环境中的铁磁金属。由于地磁传感器的分辨率较高，能够探测出周围磁场的微 小变化，所以极大的提高了对于铁磁金属检测的灵敏度和探测距离；由于地磁传感器体积 小，价格低，所以降低了探测器的成本、体积和重量；由于系统没有耗能原器件，所以功耗极 低，可以使用普通AV电池供电。 本实用新型的手持式铁磁金属探测器特点 1、价格低、体积小、重量轻，便于工作人员长时间操作； 2、功耗低，可以使用普通AV电池供电； 3、灵敏度高，探测距离远； 4、具有周围环境适应功能，探测器具有自适应按键，点击按键后，可以自动记忆当 前地磁场强度，并以此为基准进行铁磁金属探测； 5、灵敏度可调节； 6、声、光报警； 7、不足只能检测铁磁类金属(铁、钢、镍、锰等)，对于金、银等金属检测灵敏度很 低。 2、使用"地磁传感器"检测铁磁性金属原理 地球表面及其空间存在磁场，对于一个不太大的范围内( 一平方公里)，地球磁场 可以认为均匀不变，其大小约为50uT左右。"地磁传感器"就是用于专门探测这种地磁场变 化，其分辨率一般可达0. 015uT。 铁磁金属由于会受到周围磁场(含地磁场)的磁化，而使自身产生磁场，该金属会
影响周围磁场的变化，使得"地磁传感器"的读数发生改变，从而检测出被测物体。 随着技术的进步，当前地磁传感器芯片的价格已经大幅度下降(30元人民币/
片)，这使得应用"地磁传感器"检测铁磁金属成为可能。 本实用新型的优点

图1是本实用新型的系统硬件组成框图。
图2是本实用新型实施例的系统工作流程图。
具体实施方式图1是本实用新型的系统硬件组成框图。图2是本实用新型实施例的系统工作 流程图。
以下结合附图详细说明本实用新型的解决方案。本实用新型系统硬件设计框 图如图1所示，电感连接PNI 11096驱动芯片，PNI11096驱动芯片连接AVR(Atmega48)， AVR(Atmega48)连接光报警器、声报警器，AVR(Atmega48)连接电平转换SP3232EN，电平转 换SP3232EN连接PC单片机串口组成。 正常工作模式电感感应出的地磁信号输入到PNI 11096驱动芯片中，PNI 11096驱动芯片把采集到的模拟信号数字化以后，再通过SPI (Motorola公司推出的一种同步串 行接口)总线传给单片机。当单片机接收到PNI 11096的数据后，先进行分析如果采集到 的信号不在阈值范围内，则做出光、声报警处理，如果采集到的数据在阈值范围内，则不作 出任何处理。单片机串口输出的TTL(电压值是0-5V之间)电平通过SP3232EN芯片转换 以后变成RS232(电压值是-12到+12V之间)电平可直接与PC(个人计算机)直接通讯。 所用芯片描述 PNI 111096(SPI串行接口输出3轴磁通传感驱动和控制器)PNI 11096是在PNI 公司的磁通传感器基础上研制出的一种低磁测量应用专项集成电路。可以控制和测量3个 分立的磁通传感器。每个传感器是独立且有选择地进行测量，还有独立的组配测量方案。 PNI 11096具备高判断模式。优点低电流:< [email protected]高灵敏电压2. 2V到5. 0V ;快速样
品抽查率每秒达到2000个样品；全数字接口 SPI协议。 ATMEGA48单片机ATMEGA48单片机是ATMEL公司研发出的增强型内置FLASH的 RISC(Reduced Instruction Set CPU)精简指令集高速8位单片机。优点可靠性高，速度 快，低功耗。 SP3232EN电平转换芯片优点 1、在+3. 0V至+5. 5V供压下，符合真正的EIA/TIA-232-F标准 2、满负载情况下，最小传输速率120Kbps 3、 1 ii A低功耗关断模式，并保持接收器活动状态(SP3222E) 4、兼容RS-232接口，电源可低至+2. 7V 系统参数 1、电源:DC 2. 7V-5. 5V 2、工作电流〈5mA 3、磁场分辨率0. 015uT 4、环境温度-25°C +60°C 5、相对湿度不大于90% (当温度25"时) 6、大气压力74. 8Kpa 106Kpa(海拔2500m以下) 操作步骤 正常工作模式 1、打开电源开关，该设备正常工作，电源指示灯亮； 2、手持该设备靠近铁磁性金属物品，报警指示灯亮，同时发出语音报警。 更改阈值模式 1、按下"设置"键，系统自动将当前环境中地磁感应得到的数据设定为参考域值； 2、指示灯亮，表示设置成功。 更改阈值模式按键抬起单片机INTO输入口为高电平，按键按下单片机INTO 输入口为低电平，单片机外部中断触发方式设为低电平触发，按键按下，单片机检测输入 的低电平，进入外部中断处理将当前环境中地磁感应数据存到单片机作为新的阈值。
权利要求一种手持式铁磁金属探测器，其特征在于电感连接PNI 11096驱动芯片，PNI 11096驱动芯片连接AVR，AVR连接光报警器、声报警器，AVR连接电平转换SP3232EN，电平转换SP3232EN连接PC单片机串口组成。
专利摘要本实用新型公开一种基于“地磁传感器”的手持式铁磁金属探测器，是由电感连接PNI 11096驱动芯片，PNI 11096驱动芯片连接AVR(Atmega48)，AVR(Atmega48)连接光报警器、声报警器，AVR(Atmega48)连接电平转换SP3232EN，电平转换SP3232EN连接PC单片机串口组成。价格低、体积小、重量轻，便于工作人员长时间操作；功耗低，灵敏度高，探测距离远。适用于机场、港口以及重要出入口的安全检测，用于探测人身或随行李携带的铁磁金属物品。此外，在食品行业、玩具生产、木材加工等领域，用于检查混入产品中的危害人身安全的铁磁金属碎屑，是质检环节的一种有力工具。
文档编号G01V3/08GK201535824SQ20092009853
公开日2010年7月28日 申请日期2009年8月31日 优先权日2009年8月31日
发明者宋维, 岳中立 申请人:天津师范大学