金屬探測(cè)器是一種非常常見的設(shè)備，可用于檢查購(gòu)物中心、酒店、電影院等內(nèi)的人員是否攜帶任何金屬或非法物品，例如管制刀具等。金屬檢測(cè)器有多種類型，例如手持式金屬檢測(cè)器，穿行金屬檢測(cè)器和地面搜索金屬檢測(cè)器。英銳恩單片機(jī)開發(fā)工程師表示，金屬探測(cè)器很容易制作，主要使用到一顆接近傳感器芯片。

在這個(gè)方案中，單片機(jī)工程師設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的DIY型金屬探測(cè)器電路，該電路使用非常簡(jiǎn)單的組件，單片機(jī)入門學(xué)習(xí)者可以嘗試做一下。

在該方案中，使用的是一顆意法半導(dǎo)體的TDA0161接近傳感器芯片，目前這款IC已經(jīng)過(guò)時(shí)，所以僅做測(cè)試使用。如果找不到TDA0161，請(qǐng)嘗試查找其他類似IC。

所需組件

（1）1 x TDA0161接近傳感器芯片IC；

（2）2 x 47nF電容器（陶瓷電容器代碼473）；

（3）1 x 1KΩ電阻（1/4W）；

（4）1 x 330Ω電阻（1/4W）；

（5）1 x 100Ω電阻（1/4W）；

（6）1 x 5KΩ電位器；

（7）1 x 2N2222A（NPN三極管）；

（8）1 x 5V蜂鳴器；

（9）線圈（取26–30AWG的銅線，并纏繞成直徑5–6cm的線圈，并繞140–150匝）。

其他附加組件（用于LED）

（1）1 x 220Ω電阻（1/4瓦）；

（2）1 x 5mmLED。

有關(guān)TDA0161這顆IC的說(shuō)明

TDA0161接近傳感器芯片IC：TDA0161是STMicroelectronics制造的接近傳感器芯片IC。它可以通過(guò)檢測(cè)高頻渦流損耗的細(xì)微變化來(lái)檢測(cè)金屬物體。

TDA0161IC可借助外部調(diào)諧電路充當(dāng)振蕩器，電源電流的變化將決定輸出信號(hào)，即當(dāng)金屬物體靠近時(shí)電流高，而當(dāng)沒有金屬物體時(shí)電流低。

TDA0161具有8個(gè)引腳，并采用雙列直插式封裝（DIP）。下圖顯示了TDA0161IC的引腳圖。

線圈（電感器）：此方案采用了30AWG銅線，然后使用5.8厘米直徑參考將其纏繞成線圈，線圈包括140–150匝。

金屬探測(cè)器電路說(shuō)明

當(dāng)L1和C1的LC電路從附近的任何金屬獲得任何諧振頻率時(shí)，將產(chǎn)生電場(chǎng)，這將導(dǎo)致在線圈中感應(yīng)出電流并改變通過(guò)線圈的信號(hào)流。

可變電阻器用于將接近傳感器的值更改為與LC電路相等，最好在線圈不靠近金屬時(shí)檢查該值。當(dāng)檢測(cè)到金屬時(shí)，LC電路將改變信號(hào)。更改后的信號(hào)被提供給接近傳感器芯片（TDA0161），該檢測(cè)器將檢測(cè)到信號(hào)的變化并做出相應(yīng)的反應(yīng)。當(dāng)沒有檢測(cè)到金屬時(shí)，接近傳感器的輸出為1mA；當(dāng)線圈靠近金屬時(shí)，接近傳感器的輸出為10mA。

當(dāng)輸出引腳為高電平時(shí)，電阻器R3將為晶體管Q1提供正電壓。Q1將打開，LED發(fā)光，并且蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲。電阻r2用于限制電流。

金屬探測(cè)器的框圖

金屬探測(cè)器電路由三個(gè)主要部分組成：LC電路，接近傳感器，輸出LED和蜂鳴器。并聯(lián)連接的線圈和電容器C1將構(gòu)成LC電路。

如果檢測(cè)到任何金屬，接近傳感器（TDA0161）就會(huì)被此LC密碼觸發(fā)。然后，接近傳感器將打開LED并使用蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。

LC電路：LC電路具有并聯(lián)的電感器和電容器。當(dāng)附近存在相同頻率的材料時(shí)，該電路會(huì)發(fā)出諧振。LC電路交替對(duì)電容器和電感器充電。當(dāng)電容器充滿電時(shí)，會(huì)對(duì)電感器施加電荷。

電感器開始充電，當(dāng)電容器兩端的電荷為零時(shí)，它將以相反的極性從電感器吸取電荷。然后減少電感器電荷，并再次重復(fù)該過(guò)程。請(qǐng)注意，電感器是磁場(chǎng)存儲(chǔ)設(shè)備，電容器是電場(chǎng)存儲(chǔ)設(shè)備。

接近傳感器：接近傳感器可以在沒有任何物理干擾的情況下檢測(cè)物體。接近傳感器的工作原理與紅外傳感器相同，接近也釋放信號(hào)，除非并且直到反射回來(lái)的信號(hào)沒有變化，否則它不會(huì)提供輸出。

如果信號(hào)發(fā)生變化，它將檢測(cè)并給出相應(yīng)的輸出。有不同的接近傳感器，例如要檢測(cè)塑料材料，我們可以使用電容式接近度，對(duì)于金屬，我們應(yīng)該使用電感式。

該金屬探測(cè)器方案運(yùn)行原理

由L1（線圈）和C1組成的LC電路是電路的主要金屬檢測(cè)器部分。借助該LC電路（也稱為振蕩電路或調(diào)諧電路），TDA0161IC充當(dāng)振蕩器并以特定頻率振蕩。

當(dāng)LC電路從附近的任何金屬中檢測(cè)到任何諧振頻率時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，這將導(dǎo)致在線圈中感應(yīng)出電流并改變通過(guò)線圈的信號(hào)流。

可變電阻器用于將接近傳感器的值更改為與LC電路相等，最好在線圈不靠近任何金屬物體時(shí)檢查該值。當(dāng)檢測(cè)到金屬時(shí)，LC電路將改變信號(hào)。

更改后的信號(hào)被提供給接近傳感器芯片（TDA0161），該檢測(cè)器將檢測(cè)到信號(hào)的變化并做出相應(yīng)的反應(yīng)。當(dāng)未檢測(cè)到金屬時(shí)，接近傳感器的輸出將小于1mA，而當(dāng)線圈靠近金屬時(shí)，其輸出將約為10mA（通常大于8mA）。

當(dāng)輸出引腳為高電平時(shí)，電阻器R3將為晶體管Q1提供正電壓。Q1將打開并且LED將發(fā)光（電路中未顯示），并且蜂鳴器將被激活。

（1）該方案的好處

基于TDA0161的接近傳感器芯片IC金屬檢測(cè)器電路是一種非常簡(jiǎn)單易用的金屬檢測(cè)器，可用于檢測(cè)家庭，辦公室和花園中的小金屬。不需要任何單片機(jī)，因?yàn)榻咏鼈鞲衅鲗⒆阋詫?shí)施該方案。

（2）該方案的缺點(diǎn)

這種金屬探測(cè)器電路的主要缺點(diǎn)是探測(cè)范圍。金屬物體必須與探測(cè)器保持10mm的距離。