专利名称：一种密度探测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种探测物体密度差异的传感装置，特别是涉及一种密度 探测器。
背景技术：
现有的探测器有多种，其中最常见的有金属探测器、温度探测器、湿度探 测器、及各种信号探测器等。大多探测器的探测原理也基本相似，主要是由探 测传感装置、测试信号装置、基准信号装置及信号处理、分析比较、判断和显 示装置组成。但上述的探测器都是针对某一种特定的物质作为监测目标。如金 属探测器只能检测金属。温度探测器只针对温度等。而对各种物质的密度变化， 上述的探测器均无法检测。
授权公告号为CN2533466Y的实用新型专利提供了一种非接触式管道流体 密度探测器，该探测器由发光元件、发射光路、接受光路、接收光敏元件、补 偿光敏元件贺探测头组成；探测头有一凹槽，凹槽内有透明管道通过，被测流 体与探测头之间由透明管道隔离。发光元件发白光。发光电路中有光源补偿电 路。该密度探测器只能具体检测流体的密度。不能用于固体密度的检测，对于 隐藏在固体内部异物密度的探测无能为力。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能检测物体密度变化的探测器。 本实用新型的目的通过如下技术方案实现
一种密度探测器，包括前级信号装置、单片机和声光指示装置；前级信号 装置由感应片和前级信号源组成；声光指示装置由双色LED和蜂鸣器组成；感应片与前级信号源连接，生成检测密度变化信号；前级信号源与单片机连接，单片机分别与双色LED和蜂鸣器连接。为进一步实现本实用新型的目的，所述感应片优选为由铝膜组成。 所述前级信号源由单定时器TLC555C集成电路及配套的电阻、电容组成。 所述前级信号源由六位施密特反相器M74HC14C1R的集成电路及配套的电阻、电容组成。所述单片机为HT48R05A型或SN8P2501B型单片机。所述双色LED为XC-0010型三脚共阳双色LED。所述蜂鸣器为HC-12085型电磁式无源蜂鸣器。所述密度探测器还包括为单片机提供系统时钟信号的晶振，晶振接入单片机。所述密度探测器还包括一串联连接的电阻和电容，电阻一端与电源连接， 另一端与电容串连，电容另一端接地，电阻的两端分别与单片机连接。 相对于现有技术，本实用新型具有如下优点(1) 能检测不同物体中密度差异的变化；该种探测器通过基准信号源产生 一个基准信号，首先在被测得物体上采集一个初始值作为基准值。然后将探测 器在被探物体上慢慢移动，当物体的密度有变化时，信号源发出的信号会随之 改变，单片机处理器测得信号超出设定值时，可通过声响及闪烁指示灯表明存 在密度差异，因而可以确定密度不同的物体的位置。(2) 可检测物体间密度差异程度。通过单片机处理器测得信号超出设定值 的程度，根据变化值与不同的设定比较结果而发出不同节奏的声响及闪烁指示 灯的快慢，由此来判断密度的变化程度。进而可基本判断隐藏物体的基本类型。(3) 结构简单，成本低，实用性强。该装置主要由前级信号装置、单片机和声光指示装置组成，结构简单，成本只有拾元人民币左右；可用于探测异物， 也可用于在装修好的墙上安装支架时寻找将固定拴固定在墙的最密的位子或表 墙内的托梁，便于电视架、书架、画架等安装牢固。(4)利用该探测器的原理，略加改动即可作为纺织及造纸行业方面的应 用。如抽纱的粗细均匀度监视及控制、纸张制造厚度控制及密度变化控制等。
以下结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型要 求保护的范围并不局限于实施方式表达的范围。图1是本实用新型密度探测器结构示意框图；图2是图1的电路原理图；图3是图1的第二种形式的电路原理图；图4是图1中单凭机程序流程框图。
具体实施方式
本实用新型的密度探测器应用于家庭装修。当房屋装修好后，要在以装修 好的墙上安装支架，如电视架、书架、画架等，都需将固定拴固定在墙的最密 的位子，或是墙内的托梁上，以便有很好的支撑力来保证安全。如采用本实用 新型密度探测器侧很容易实现，又无须破坏墙壁来寻找。具体的密度探测器结构以及应用情况如下如图1所示，本实用新型的密度探测器主要包括以下装置前级信号装置、 单片机3和声光指示装置。前级信号装置由感应片1和前级信号源2组成；声 光指示装置由双色LED和蜂鸣器组成。感应片1与前级信号源2连接，生成检 测密度变化信号；前级信号源2与单片机3连接，信号源将检测的密度变化信 号送至单片机3座信号处理、分析，并与设置的差值进行比较；单片机3分别与双色LED4和蜂鸣器5连接，将比较结果去驱动不同的声、光、指示装置。感应片1主要由铝膜组成，该铝膜为生产电容用的铝膜。将铝膜贴在探测 器的底部，即形成感应片1。密度探测器通过铝膜下端的介质(绝缘体)使铝膜 及大地之间形成电容。当该种介质的密度产生变化时，必会引起电容的变化。 通过该种变化来改变前级信号源的原有频率。前级信号源2是由单定时器TLC555C集成电路及配套的电阻、电容组成。 TLC555C集成电路是多谐振荡器，振荡器的触发极与感应片1的感应片通过螺 旋丝连接。接通电后即产生初始的基准震荡频率信号。当感应片下端介质的密 度变化而造成电容值变化时，频率信号也将随之变化，即可产生频率的差值。 TLC555C组成的信号源(TLC555C的引脚3)与单片机的计数器输入接口 (单 片机的引脚IO)连接，由单片机进行测频。前级信号源2还可以是由六位施密特反相器M74HC14C1R的集成电路及配 套的电阻、电容组成。M74HC14C1R施密特触发器组成两个多谐振荡器，感应 膜接在其中的一个触发极上，通过检测两个振荡器的相位差来进行判断密度的 变化(相位差比较模式)。接通电后即产生初始的基准震荡频率信号。当感应膜 下端介质的密度变化而造成电容值变化时，频率信号也将随之变化，即可产生 相位差。M74HC14C1R组成的信号源的两路信号(M74HC14C1R芯片的6脚和 14脚)与单片机的两个I/0口 (单片机的2脚和17脚)连接，由单片机进行两 路信号的相位比较。信号采集、判断及相关指示驱动是由HT48R05A型或SN8P2501B型单片机 3完成。通电后即进行自检及将前级的初始信号频率(或相位差值)保存作为基 准信号。而后将随后采集的频率信号(或相位差)与基准信号进行比较。当差 值超出设置的区间时即按照原设计的差值区域发出相应的光和蜂鸣驱动指令。声、光指示装置4是由三脚共阳双色(红、绿)LED (型号为XC-0010)及 电磁式无源蜂鸣器(型号为HC-12085)组成。该装置接到单片机3发来的相关 指令时，即会按照指令发出快、慢或长鸣的声和不同色及快、慢闪烁或长明的 光。如图2所示，由铝膜组成的感应片1接入前级信号源2单定时器T L C 5 5 5 C芯片的第2、 6引脚，检测被测物体(绝缘体)与大地形成电容的变化， 即被测物体的密度变化。前级信号源2是由TLC555C集成电路设计的多谐振荡 器，振荡器芯片的第3引脚为信号输出，连接至单片机的第l O引脚，也就是 计数器输入脚。配套的电阻之一R1与电阻之二R2串联，电阻之一R1的一端 接在电源端，与电阻之二R2的串联端接在振荡芯片的第7引脚，电阻之二R2 的另一端接在芯片的第2引脚与第6引脚的短路端，配套的电容C2接在第6引 脚与电源的负极之间，由此组成多谐振荡器。电阻之一R1、电阻之二R2、电容 C2决定振荡器的振荡频率， 一般取振荡频率148.8KHz。当探测物质的密度变化 时，多谐振荡器的频率也会随之改变。单片机3为HT48R05A型单片机，完成 信号采集、数据比较、区域划分及相关的声光驱动等。双色LED中的红色LED Dl、绿色LED D2的一端分别并联接入单片机的第1引脚和第1 8引脚，其中 l脚为绿色指示灯驱动，1 8脚为红色指示灯驱动，另一端并接后与第四电阻 R6连接，第四电阻R6另一端与3伏电源连接。蜂鸣器B15接入单片机3的第 6第6弓l脚脚和第7第6引脚，蜂鸣器为无源蜂鸣器，故需PFD脉冲驱动。 晶振6接入单片机的第1 3、 1 4引脚，为单片机提供系统时钟信号。电阻之 三R5—端与电源连接，另一端与第一电容C1串连，第一电容C1另一端接地, 电阻之三R5的两端分别与单片机的第11、 12引脚连接，作用于单片机在通上 电时能够正确复位，从程序的起始端开始运行。如图3所示，图中示出了可应用于本实用新型实例的另一种前级信号源。 由铝膜组成的感应片1接入前级信号源M74HC14C1R芯片的第1 9引脚。当检 测被测物体(绝缘体)与大地形成电容的变化(即被测物体的密度变化)两振 荡器的频率相位差也随之变化。前级信号源2是由M74HC14C1R集成电路设计 的双多谐振荡器。第一电阻R1分别与芯片的第2引脚和第3引脚连接，第一电 容C1的一端也连接于第2引脚，另一端接在电源的负极，由此组成基准相位信 号源，第一电阻R1和第一电容C1决定该多谐振荡器的振荡频率；第二电阻R2 分别与芯片的第18引脚和第19引脚连接，第二电容C2的一端也连接于芯片的 第19引脚，另一端接在电源的负极，由此组成探测相位信号源；第二电阻R2 和第二电容C2决定该多谐振荡器的振荡频率；前级信号源M74HC14C1R芯片 的第1 9引脚接在感应片上，当探测物质的密度变化时，两多谐振荡器的相位 差也会随之改变。振荡器芯片的第6引脚和第1 4引脚分别为两个相位信号输 出，并分别连接至单片机的第2引脚和第1 7引脚(I / O输入脚)；单片机3 为HT48R05A型单片机，完成信号采集、数据比较、区域划分及相关的声光驱 动等。双色LED中的红色LED Dl、绿色LED D2的一端分别并联接入单片机 的第1引脚和第1 8引脚，其中1脚为绿色指示灯驱动，1 8脚为红色指示灯 驱动，另一端并接后与第三电阻R3连接，第三电阻R3另一端与3伏电源连接。 蜂鸣器B1接入单片机的第6引脚和第7引脚，蜂鸣器为无源蜂鸣器，故需PF D脉冲驱动。晶振6接入单片机的第l 3、 1 4引脚，为单片机提供系统时钟 信号。第四电阻R4—端与电源连接，另一端与第三电容C3串连，第三电容C3 另一端接地，第四电阻R4的两端分别与单片机的第11、 12引脚连接，作用于 单片机，在通上电时能够正确复位，从程序的起始端开始运行。如图4所示，本实用新型一种密度探测器的单片机3通过软件实现不同密度的探测，其运行程序的步骤如下(11) 开始探测时，首先接通电源；(12) 随后进行程序初始化，设置单片机的各个引脚及相关的功能设定当 采用TLC555C作信号源芯片时，第l、 18引脚设为输出脚，第10引脚设为计数 器输入脚，第6、 7引脚设为蜂鸣器驱动脚；当采用M74HC14C1R作信号源芯片 时第l、 18引脚设为输出脚，第2、 17引脚设为输入脚，6、 7脚设为蜂鸣器 驱动脚。(13) 红色指示灯长亮，蜂鸣器长鸣，采集初始基准频率信号并储存；(14) 以初始信号计算差值区(1、 2、 3区段)；1区为总值X系数1; 2 区为总值X系数2; 3区为总值X系数3。系数可根据不同的需要来进行设定；(15) 关闭红色指示灯，蜂鸣器，打开绿色指示灯；(16) 开始采集测试信号(17) 将采集的测试信号频率与初始基准信号频率相比较，(18) 比较差值结果是否大于设定值l区，如小于，则运行步骤(21)，关 闭红色指示灯，关闭蜂鸣器，打开绿色指示灯再转回步骤(16)。如大于，则运 行步骤(19);(19) 比较差值结果是否大于设定值2区？如小于，则运行步骤(22)，关 闭绿色指示灯，蜂鸣器慢节拍鸣叫，红色指示灯慢节拍闪烁，转回步骤(16)。 如大于，则运行步骤(20);(20) 比较差值结果是否大于设定值3区？如小于，则运行步骤23，关闭绿色指示灯，蜂鸣器快节拍鸣叫，红色指示灯快节拍闪烁，再转回步骤(16)。 如大于，则运行步骤(24)，关闭绿色指示灯，蜂鸣器长鸣、红色指示灯长亮， 再转回步骤(16)。只要不断开电源，则按上述的步骤如此不断的循环。 上述探测器在家庭装修上的应用步骤如下步骤1 :把传感器放在墙上，按住开关(相当于图4的第(11)步)，红色LED灯立刻亮着并带有嗡嗡声(相当于流程图第(12) (14)步，此时的 1区=总值><1.25% 、 2区-总值X2.3。/。、 3区-总值X2.8。/。)，然后红色LED灯 灭掉，嗡嗡声消失。绿色LED灯亮。这表明校准已完成并可进入可读模式。该 步骤即完成了图4的步骤(11) (15);步骤2 :按住开关并向同一 (右边)方向缓慢平稳移动。在墙表面上移动 时，红色LED灯会闪动并发出嗡嗡声，这就表明探测器将完全或接近托梁的边 缘。该步骤即完成了图4的步骤(16) (24);步骤3 :用铅笔在探测器的边缘画上标记号。步骤4 :松开按钮，把传感器放到另外一边，按住开关，从右到左移动直 到红色LED灯亮着，并有嗡嗡声为止。重复图4的步骤(16) (24) 步骤5 :用铅笔在STUD边缘画上标记号。步骤6 :用铅笔在两个标记号的中间画上记号。这就是托梁的中心点。 本实用新型的密度探测器略加改动即可应用于纺织及造纸行业。如抽纱的 粗细均匀度监视及控制。应用时，改动主要是在前级感应采用双极板，以此来 增加感应强度，其它同上。当棉纤或纸张通过双极板之间时，棉纤的粗细与松 紧、纸张的厚薄与纸浆的稠密等，都可非常明显的反应出来。当在差值区间控 制上选择合理限值，则能很好地实现纺纱、织布、造纸的质量控制。
权利要求1、一种密度探测器，其特征在于包括前级信号装置、单片机和声光指示装置；所述前级信号装置由感应片和前级信号源组成；声光指示装置由双色LED和蜂鸣器组成；感应片与前级信号源连接，前级信号源与单片机连接，单片机分别与双色LED和蜂鸣器连接。
2、 根据权利要求1所述的密度探测器，其特征在于所述感应片主要由铝膜 组成。
3、 根据权利要求1所述的密度探测器，其特征在于所述前级信号源由单定 时器TLC555C集成电路及配套的电阻、电容组成。
4、 根据权利要求1所述的密度探测器，其特征在于所述前级信号源由六位 施密特反相器M74HC14C1R的集成电路及配套的电阻、电容组成。
5、 根据权利要求1所述的密度探测器，其特征在于所述单片机为HT48R05A 型或SN8P2501B型单片机。
6、 根据权利要求1所述的密度探测器，其特征在于所述双色LED为 XC-0010型三脚共阳双色LED。
7、 根据权利要求1所述的密度探测器，其特征在于所述蜂鸣器为HC-12085 型电磁式无源蜂鸣器。
8、 根据权利要求1所述的密度探测器，其特征在于所述密度探测器还包括 为单片机提供系统时钟信号的晶振，晶振接入单片机。
9、 根据权利要求1所述的密度探测器，其特征在于所述密度探测器还包括 一串联连接的电阻和电容，电阻一端与电源连接，另一端与电容串连，电容另 一端接地，电阻的两端分别与单片机连接。
专利摘要本实用新型公开了一种可探测物体密度变化的密度探测器，该探测器包括前级信号装置、单片机和声光指示装置；前级信号装置由感应片和前级信号源组成；声光指示装置由双色LED和蜂鸣器组成；感应片与前级信号源连接，生成检测密度变化信号；前级信号源与单片机连接，单片机分别与双色LED和蜂鸣器连接。感应片为由铝膜组成。该探测器能检测不同物体中密度差异的变化；并可检测物体间密度差异程度，结构简单，成本低，实用性强。可用于探测异物，也可用于在装修好的墙上安装支架时寻找将固定拴固定在墙的最密的位子或表墙内的托梁，便于电视架、书架、画架等安装牢固，还可应用于纺织及造纸行业。
文档编号G08B21/00GK201096695SQ200720056958
公开日2008年8月6日 申请日期2007年9月14日 优先权日2007年9月14日
发明者马源治 申请人:马源治