金属探测器说明书.docVIP

目录前言-11课程设计任务-22总体方案框图设计-43单元电路具体设计-53.1振荡器电路-53.2信号放大电路-73.3整流电路-83.4发光信号电路-84计算器件参数值-95选择相关元器件-106总体设计电路图-117实际电路调试-128收获、体会-139参考文献-1510附录-15前言电子技术课程设计是在学生学习完电路分析基础、模拟电子技术、数字电子技术课程之后，针对课程的要求对学生进行综合训练的一个实践教学环节。其主要目的是培养学生综合运用理论知识，联系实际要求作出独立设计，并进行安装调试的实际工作能力。通过本教学环节，学生应达到如下基本要求：（1） 综合运用电子技术课程设计中所学到的理论知识，结合课程设计任务要求适当自学某些新知识，独立完成一个课题的理论设计。（2） 通过查阅手册和文献资料，熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用元器件的原则。（3） 掌握模拟电路的安装、测量与调试的基本技能，熟悉电子仪器的正确使用方法，能独立分析实验中出现的正常或不正常现象（或数据），独立解决调试中出现的正常或不正常现象（或数据），独立解决调试中所遇到的问题。（4） 学会撰写课程设计报告。（5） 培养实事求是、严谨的工作态度和严肃认真的工作作风。1课程设计任务一、设计目的根据常用的电子技术知识，以及可获得技术书籍与电子文档，初步形成电子设计过程中收集、阅读及应用技术资料的能力；熟悉电子系统设计的一般流程；掌握分析电路原理、工程计算及对主要技术性能进行测试的常见方法；最终，完成从设计图纸到实物搭建的整个过程，并调试作品。二、任务与要求1、了解信号获取、变换、调理与控制的基本原理；2、掌握基本放大电路、振荡电路、整流电路、逻辑控制电路的应用；3、采用分立元件设计金属探测器电路；4、探测距离1020毫米；5、采用声或光报警；6、工作电源为+3+6V连续可调，输出电流0.5A。参考方案： 参考原理：探测变换电路以电感线圈作为金属探测元件，并由该电感和电容、放大电路构成三点式振荡电路，使振荡电路工作在临界状态，当有金属物品接近电感L（即探测器的探头）时，线圈中产生的电磁场将在金属物品中感应出涡流，这个能量损失来源于振荡电路本身，相当于电路中增加了损耗电阻。如果金属物品与线圈L较近时，电路中的损耗加大，线圈Q值降低，使本来就处于振荡临界状态的振荡电路停止工作。三、课程设计报告要求1封面2目录3正文（1）课程设计任务书；（2）总体方案框图设计（3）单元电路具体设计（4）计算器件参数值（5）选择相关元器件（6）画出总体设计电路图（7）实际电路调试，对调试过程中出现的问题给出定性的分析，最终能实现预计的效果。4课程设计中的收获和体会5参考文献四、评分标准项目评分比例得分课程设计出勤10%课程设计态度20%课程设计报告40%课程设计答辩30%课程设计总成绩五、任务安排周次工作日工作内容第一周1明确课程设计任务和内容，了解课题的基本情况，查阅相关资料。2根据任务要求进行总体方案设计和论证，单元电路设计和论证。3总体电路设计及完善，电路元器件参数确定，画出图纸。4实物安装，电路调试，参数调整，电路调整。5实物安装，电路调试，参数调整，电路调整。第二周1电路性能指标测试，进一步完善电路。2写出课程设计说明书初稿。3修改和完善课程设计内容及说明书。4提交课程设计说明书和能实现设计要求的电路实物，答辩。5提交课程设计说明书和能实现设计要求的电路实物，答辩。六、所需安装调试工具操作台、稳压电源、面包板、斜口钳、镊子、数字式万用表等。2总体方案框图设计简易金属探测器总体方案框图设计：放大器电路振荡器电路（LC振荡）整流电路发光报警电路 注：振荡器电路中电感线圈是带铁芯的线圈。当振荡电路调到临界振荡时，线圈旁没金属时发光二极管亮，当有金属靠近时发光二极管亮灭掉。3单元电路具体设计3.1振荡器电路图：金属探测器的探头是一个关键元件，它是一个带磁心的电感线圈。磁心可选10的收音机天线磁棒，截取15mm，再用绝缘板或厚纸板做两个直径为20mm的挡板，中间各挖一个10mm的孔，然后套在磁心两端，如图1所示。最后0.31的漆包线在磁心上绕300匝。这样做的探头效果最好。如果不能自制，也可以买一只6.8mH的成品电感器，但必须是那种绕在“工”字形磁心上的立式电感器，而且电感器的电阻值越小越好。 振荡器电路图金属探测器电路中的主要部分是一个处于临界状态的振荡器，当有金属物品接近电感L（即探测器的探头）时，线圈中产生的电磁场将在金属物品中感应出涡流，这个能量损失来源于振荡电路本身，相当于电路中增加了损耗电阻。如果金属物品与线圈L较近，电路中的损耗加大，线圈值降低，使本来就处于振荡临界状态的振荡器停止工作。从而控制后边发光二极管的亮灭。电路工作原理： 在这个电路中三极管VT1与外围的电感器和电容器构成了一个电容三点式振荡器。它的交流等效电路（不考虑RP和R2的作用如图5所示，当图5中三极管基极有一正信号时，由于三极管的反向作用使它的集电极信号为负。两个电容器两端的信号极性如图5所示，通过电容器的反馈，三极管基极上的信号与原来同相，由于这是正反馈，所以电路可以产生振荡，RP和R1的存在，消弱了电路中的正反馈信号，使电路处于刚刚起振的状态下. 金属探测器的振荡频率约为40KHz，主要由电感L、电容器C1、C2决定。调节电位器RP减小反馈信号，使电路处在刚刚起振的状态。电阻器R2是三极管VT1的基极偏置电阻。3.2信号放大电路图:微弱的振荡信号通过电容器C4、电阻器送到由三极管VT2、电阻器R4、R5及电容器C5等组成的电压放大器进行放大。3.3整流电路图:由二极管VD1和VD2进行整流，电容器C6进行滤波。3.4发光信号电路图：整流滤波后的直流电压使三极管VT3导通，它的集电极为低电平，发光二极管VD3亮。在金属探测器的电感探头L接近金属物体时，振荡电路停振，没有信号通过电容器C4，三极管VT3的基极得不到正电压，所以三极管VT3截止，发光二极管熄灭。4计算器件参数值5选择相关元器件L 6.8mH的成品电感器(带有铁芯)Rp1 W502 5.1KRp2 W504 510KC1 103 0.01uFC2 103 0.01uFC3 103 0.01uFC4 104 0.1uFC5 104 0.1uFC6 电解电容（带正负）2.2uFR1 3.3KR2 680KR3 3.3KR4 2MR5 6.8KR6 100KVD1 1N4148VD2 1N4148VD3 发光二极管VT1 3DG6C 高频硅管VT2 3DG6C 高频硅管VT3 3DG6C 高频硅管 电源 3VS 开关6总体设计电路图金属探测器的振荡频率约为40KHz，主要由电感L、电容器C1、C2决定。调节电位器RP减小反馈信号，使电路处在刚刚起振的状态。电阻器R2是三极管VT1的基极偏置电阻。微弱的振荡信号通过电容器C4、电阻器送到由三极管VT2、电阻器R4、R5及电容器C5等组成的电压放大器进行放大。然后由二极管VD1和VD2进行整流，电容器C6进行滤波。整流滤波后的直流电压使三极管VT3导通，它的集电极为低电平，发光二极管VD3亮。在金属探测器的电感探头L接近金属物体时，振荡电路停振，没有信号通过电容器C4，三极管VT3的基极得不到正电压，所以三极管VT3截止，发光二极管熄灭。7实际电路调试所需安装调试工具：操作台、直流电源、面包板、剥线钳、镊子、数字式万用表等。电子电路调试及故障排除:1调试前检查电子电路装接完毕后，不要急于通电测试，而首先必须做好以下调试前的检查工作。（1）检查连线情况（2）检查元器件装接情况（3）检查电源输入端与公共接地端间有否短路2电子电路调试（1）通电观察（2）静态调试（3）动态调试3电子电路故障排除（1）常见故障a测试设备引起的故障，可能有测试设备本身就有故障，功能不灵或测试棒损坏使用权之无法测试；还有可能操作者对仪器使用不正确引起故障b电路元器件本身因原引起的故障。c人为引起故障。d电路接触不良引起的故障。e各种干扰引起的故障。4电子电路干扰（1）干扰源干扰源种类很多，常见的有：a接地处不当引进的干扰。b“共地”是抑制噪声和防止干扰的重要手段。d感应干扰。(2）检查排除故障的基本方法a直接观察法直接观察法是指不使用任何仪器，而只利用人的视觉、听觉、嗅觉以及直接碰摸元器件作为手段来发现问题，寻找和分析故障。b参数测试法参数借助于仪器帮助发现问题，并应用理论知识分析找出故障原因。d对比法怀疑某一电路存在问题时，可将此电路的参数与工作状态和相同的正常电路进行一一对比，从中分析故障原因判断故障点。f断路法断路法用于检查短路故障最有效。其也是一种逐步缩小故障范围的方法。8收获、体会本次设计基本完成，设计制作的一个简易金属探测器。在制作的过程中，遇到了很多的问题，同时也学到了很多东西。设计初期，通过查阅各种关于简易金属探测器电路工作原理的书籍，初步确定了制作方案。制作方案确定后开始实物来搭建电路，在搭建电路时出现了很多问题，例如三极管引脚的判别，电解电容是有正负极的，电阻可以通过色环来快速读出其值等。这些问题都是要我们仔细留意的，认真检查中做出来的，这也更加证明了理论与实践的差别。实践中还有很多外界的干扰和误差，这个在理论中没法考虑到的。正是在不断解决这些问题的同时，制作的电路也越来越成熟。本以为搭建完电路通电后，只要通下电就完成了，可是后来才发现通电调试才是这次实验最困难的阶段，因为会有各种原因会导致通电失败，例如线路本身接错的，由于对面包板制作原理不理解会使线路造成短路、断路等情况；还有在制作导线时，如果线头做的不好会导致线路的接触不良，在通电调试时就会出现时亮时不亮的情况，然后就慢慢查线路了，做完后总结出刚做时不要只求速度也要做的精细，因为欲速则不达嘛，反复查多次线路不如一次性仔细的做。当然在接完线通电调试前，再检查下有正负区分的器件有没有接反是必要，这会为你省去一些多余的复查和通过成功率。除上面一些原因外，电路还是不好，可以检查下使用的元器件的好坏。基本上只要上述的因素都排除后，再把调节振荡电路的反馈的电位器调至使振荡电路临界振荡，当有金属靠近线圈时便会使发光二极管熄灭，无金属靠近线圈时发光二极管一直亮，电路的通电调试就完成了。 通过制作这个简易的金属探测器，我发现电子技术强大的功能和广大的发展空间，再次觉得这方面课程的使用性，并激发了我对其的兴趣。了解电子技术对我们日常生活带来的便利，不由得感慨科学的伟大。其实制作起来还是比较漫长的过程，这需要我们认真、耐心、坚持不懈的努力才能成功的。作为现当代的工科学者，我们要把理论和实践相结合，只有