一种安检便携式金属探测器

一种安检便携式金属探测器

技术领域

本发明专利涉及单片机技术领域，尤其涉及一种安检便携式金属探测器。

背景技术

金属探测安检门诞生于1960年，步入工业时代最初的金属探测器也主要应用于工 矿业，是检查矿产纯度、提高效益的得力帮手。随着社会的发展，犯罪案件的上升。1970年金 属探测器被引入一个新的应用领域——安全检查，也就是今天我们所使用的金属探测安检 门雏形，它的出现意味着人类对安全的认知已步入一个新纪元。

一个产品的出现带动了一个行业的发展，于是安检这个既陌生又熟悉的行业开始 进入市场。50多年过去了，金属探测器经历了几代探测技术的变革，从最初的信号模拟技术 到连续波技术直到今天所使用的数字脉冲技术，金属探测器简单的磁场切割原理被引入多 种科学技术成果。无论是灵敏度、分辨率、探测精确度还是工作性能上都有了质的飞跃。应 用领域也随着产品质量的提高延伸到了多个行业。

70年代随着航空业迅速发展，劫机和危险事件的发生使航空及机场安全逐渐受到 重视，于是在机场众多设备中金属探测安检门扮演着排查违禁物品的重要角。同样在70 年代，由于金属探测安检门在机场安检中的崭露头角，大型运动会展览会及政府重要部门 的安全保卫工作中开始启用金属探测安检门作为必不可少的安检仪器。

发展到80年代，监狱暴力案件呈直线上升趋势，如何及早有效预防并阻止暴力案 件发生成了监狱管理工作中的重中之重，在依靠警员对囚犯加强管理的同时，金属探测安 检门再次成为了美国、英国、比利时等发达国家监狱管理机构必备的安检设备，形成平均每 300个囚犯便使用一台金属探测安检门用于安检；与此同时手持式、便携式金属探测器得到 长足的发展。

进入90年代，迅速升温的电子制造业成了这个时代的宠儿，大型的电子公司为了 减少产品流失、结束员工与公司之间的尴尬局面，陆续采用金属探测安检门和手持式金属 探测器作为管理员工行为、减少产品流失的利刃。于是金属探测器又有了它新的角－产 品防盗。9.11事件以后,反恐成为国际社会一个重要议题。爆炸案、恐怖活动的猖獗使恐怖 分子成了各国安全部门誓要打击的对象。此时国际社会对“安全防范”的认知也被提到一个 新的高度。

发明专利内容

本发明专利涉及一种安检便携式金属探测器，本发明由金属探测电路和声音报警电路 组成。如图1所示，Q1、L1、L2、C2、C3、R1、W组成高频振荡电路，调节电位器W，可以改变振荡级 增益，使振荡器处于临界振荡状态；Q2、Q3组成检测电路，电路正常振荡时，振荡电压交流电 压超过0.6V时，Q2就会在负半周导通将C4放电短路，结果导致Q3截止；当探测线圈L1靠近金 属物体时，会在金属导体中产生涡电流，使振荡回路中的能量损耗增大，正反馈减弱，处于 临界态的振荡器振荡减弱，使Q2截止，R2给C4充电，Q3导通，给Q4、Q5组成的音频振荡电路供 电工作，推动蜂鸣器发声。

附图说明

图1：金属探测器电路原理图。

图2：晶体管高频放大器原理线路图。

图3：高频振荡电路正负反馈过程一图。

图4：高频振荡电路正负反馈过程二图。

图5：基本的三极管开关图。

图6：开关控制电路图。

图7：低频振荡电路 Q4、Q5由截止到饱和过程图。

图8：低频振荡电路 Q4、Q5由饱和到截止过程图。

图9：报警电路图。

图10：金属探测器电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本发明专利进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本发明专利，并不用于限定本发明专利。

本发明专利涉及一种安检便携式金属探测器，本发明由金属探测电路和声音报警 电路组成。如图1所示，Q1、L1、L2、C2、C3、R1、W组成高频振荡电路，调节电位器W，可以改变振 荡级增益，使振荡器处于临界振荡状态；Q2、Q3组成检测电路，电路正常振荡时，振荡电压交 流电压超过0.6V时，Q2就会在负半周导通将C4放电短路，结果导致Q3截止；当探测线圈L1靠 近金属物体时，会在金属导体中产生涡电流，使振荡回路中的能量损耗增大，正反馈减弱， 处于临界态的振荡器振荡减弱，使Q2截止，R2给C4充电，Q3导通，给Q4、Q5组成的音频振荡电 路供电工作，推动蜂鸣器发声。

进一步的，图2是本发明采用晶体管的高频功率放大器的原理线路。除电源和偏置 电路外，它是由晶体管，谐振回路和输入回路三部分组成。高频功放中常采用平面工艺制造 的NPN高频大功率晶体管，它能承受高电压和大电流，并有较高的特征频率ft。晶体管作为 一个电流控制器件，它在较小的激励信号电压作用下，形成基极电流iB，iB控制了较大的集 电极电流iC，iC流过谐振回路产生高频功率输出，从而完成了把电源的直流功率转换为高 频功率的任务。为了使高频功放以高效输出大功率，常选在丙类状态下工作，为了保证在丙 类工作，基极偏置电压应使晶体管工作在截止区，一般为负值，即静态时发射结为反偏。此 时输入激励信号应为大信号，一般在0.5V以上，可达1到2V，甚至更大。

进一步的，根据本发明的原理图可以看出R1、L1、L2、Q1、C2、C3、W组成高频振荡器。 由图3看出是正反馈过程一：Q1由截止到饱和的过程。接通电源之后，Q1开始导通、导致Q1的 Ib上升，Ic也随之上升，导致L1的感生电动势e1（上+下－）上升，L2的感生电动势e2（下+上- 带•为同名端）也最终上升，通过电容C2耦合，反馈到三极管Q1的基极，再次导致Q1的Vb上 升，最后导致三极管Q1饱和。图4是正反馈过程二：Q1由饱和到截止的过程。三极管Q1饱和之 后，电源通过L2、Q1、W给C2充电，电容C2上充得的电压为上+下-，导致Q1的Vb下降，电流Ib下 降，且Ic也随之下降，导致L2的感生电动势e2（上-下+）上升，L1的感生电动势e1（上+下-）也 最终上升；通过电容C2耦合使三极管Q1的Vb下降，最后导致三极管Q1截止。

进一步的，三极管除了可以当做交流信号放大器之外，也可以作为开关用。如图5 所示，即为三极管电子开关的基本电路图。由图5可知，负载电阻被直接跨接于三极管的集 电极（c极）与电源之间，而位居三极管主电流的回路上，输入电压Vin则控制三极管开关的 开启与闭合动作，当三极管呈开启状态时，负载电流便被阻断。反之，当三极管呈闭合状态 时，电流便可以流通。详细地说，当Vin为低电压时，由于基极没有电流，因此集电极亦无电 流，致使连接于集电极端的负载亦没有电流，而相当于开关的开启，此时三极管工作于截止 区。同理，当Vin为高电压时，由于有基极电流流动，因此使集电极流过更大的放大电流，因 此负载回路便被导通，而相当于开关的闭合，此时三极管工作于于饱和区。

进一步的，根据本发明的原理图（图6）可以看出Q2、Q3工作在开关状态，组成开关 控制电路。当L1、L2没有探测到金属物品时，导致Q1的集电极为低电平，即Q2的基极为低电 平，Q2饱和，其集电极输出高电平，导致Q3基极为高电平，Q3截止。当L1、L2探测到金属物品 时，导致Q1截止，其集电极为高电平，即Q2的基极为高电平，Q2截止，其集电极输出低电平， 导致Q3基极为低电平，Q3饱和。

进一步的，根据本发明的原理图（图7）可以看出Q4、Q5、R3、R4、C5组成低频振荡器； 振荡过程：

（1）Q4、Q5由截止到饱和过程：由前分析可知，当有金属靠近时，三极管Q3饱和，低频振 荡器供电，电容C5的充电回路如图所示，电容C5充电左-右+，Q4基极电位下降，三极管Q4导 通，三极管Q5也随之导通，导致三极管Q5的C级电位下降通过电容C5的耦合作用，三极管Q4 的B级电位再次下降，导致三极管Q4、Q5最终饱和；

（2）Q4、Q5由饱和到截止过程，C5放电过程，C5放电如图8所示：电容C5放电之后，三极管 Q4的B级电位升高，三极管Q5的B级电位反之下降，导致三极管Q5的C级电位升高；通过电容 C5的耦合作用，三极管Q4的B级电位再次升高，三极管Q5的B级电位再下降导致三极管Q4、Q5 最终截止。

进一步的，本发明采用蜂鸣器报警，蜂鸣器就是我们日常所称的喇叭，是一种使用 广泛的电子元器件，本设计主要用于报警提示。蜂鸣器的工作电流相对来说比较大，并且电 路中的TTL实际中不能驱动蜂鸣器工作，这是就需要我们增加电流放大电路，而一个管脚又 不能支持蜂鸣器发出警报声，因此，还要添加一个三极管用来使蜂鸣器通过更大的电流。如 图9所示，具体工作见整机工作。Q4、Q5由截止到饱和，再Q4、Q5由饱和到截止，C5放电过程反 复循环，形成低频振荡信号，送入SP产生蜂鸣报警。

进一步的，本发明的原理如图10所示，工作原理：

（1）当L1、L2没有探测到金属物品时，R1、L1、L2、Q1、C2、C3、W组成高频振荡器工作在振 荡状态，L1、C3产生并联谐振（阻抗最大），导致Q1的集电极为低电平，即Q2的基极为低电平， Q2饱和，其集电极输出高电平，导致Q3基极为高电平，Q3截止，导致Q4、Q5、R3、R4、C5组成的 低频振荡器没有供电而停振，蜂鸣器SP不工作，不报警；

（2）当L1、L2探测到金属物品时，金属物品大幅改变L1、L2电感量，使得R1、L1、L2、Q1、 C2、C3、W组成高频振荡器停止振荡，L1、C3失谐，导致Q1截止，其集电极为高电平，即Q2的基 极为高电平，Q2截止，其集电极输出低电平，导致Q3基极为低电平，Q3饱和，导致Q4、Q5、R3、 R4、C5组成的低频振荡器供电起振，输出低频信号送给蜂鸣器SP，蜂鸣报警。

以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本 发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利 的保护范围之内。