专利名称：一种遥控金属探测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到模型车智能化控制检测领域，尤其涉及一种遥控金属探测装置。
背景技术：
随着安检工作的严格要求，市政路面下方施工的频繁，金属检测的需要越来越多。 金属探测装置体现了车辆工程，电子工程，遥控技术，计算机技术等多个领域理论与实践的 交叉。遥控技术，电子技术在金属检测方面的大量应用，使得金属检测在自动控制方面有了 深远的进步，进一步推动了金属检测的技术朝着自动化，智能化的方向发展。利用HCS12单 片机实现遥控金属探测技术的运用和发展必将引起金属检测的新的变革。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种遥控金属检测装置。它能够有效探测到路面下方 隐藏的金属的情况。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现一种遥控金属检测装置，包括模型车、金属探测传感器单元、模型车行驶单元、提 示报警单元和电源管理器，还包括遥控信号收发单元和自动控制单元，所述的金属探测传 感器单元、遥控信号收发单元、自动控制单元、提示报警单元和模型车行驶单元均安装在模 型车的车架上，金属探测传感器单元、遥控信号收发单元、提示报警单元和模型车行驶单元 的一端分别与电源管理器相连，它们的另一端与自动控制单元相连。本实用新型的其他技术特征为所述的金属探测传感器单元采用Siller振荡电 路，在模型车前方设置有8个相同的传感器，且各传感器等距成“一”字形排列。所述的自动控制单元采用HCS12系列单片机中的MC9S12)(DP512。所述的车模行驶单元由IRF2304和IRF4905组成的H桥驱动电路和S3010舵机构 成。所述的提示报警单元由1个蜂鸣器和8个LED灯组成。所述的遥控信号收发单元由红外发射器和红外接收器组成。本实用新型根据遥控信号发射装置发射的信号，由遥控信号接收，接受处理后转 变为电压值输入控制单元，控制单元根据相应IO 口(M0-M3)引脚电平的高低，控制车模的 行驶状态，即前进，后退，左转，右转；当检测到金属时，控制单元驱动蜂鸣器发出蜂鸣，提示 报警，并强制停车，说明金属探测传感器下方路面有金属存在，并在探测到金属的探头右边 有LED灯闪烁，指出探测结果的具体位置。该金属探测装置具有控制操纵灵活，实用性强， 电路设计简单，响应快速，探测准确，成本低等特点。
图1为本实用新型的结构示意图。[0013]图2为电源管理单元原理图，其中图加为电源稳压模块原理图，图2b为电源变压 模块原体图。图3为金属探测传感器单元的布置示意图。图4为金属探测传感器单元的原理图，其中图如为Siller振荡电路图，图4b为 乘法器电路；图4c为F. /V变换电路图。图5为遥控信号收发原理图，其中图fe为遥控信号发射原理图，图恥为遥控信号 接受原理图。图6为提示报警单元原理图，其中图6a为蜂鸣器电路图，图6b为LED电路图7为模型车行驶单元H桥电路原理图。图8遥控发射装置模型图。图9为自动控制单元的引脚接线原理图。
以下结合附图对本实用新型的具体内容作进一步详细说明。
具体实施方式
参见图1，本实用新型的遥控金属探测装置，包括“飞思卡尔”杯智能车竞赛模型 车，金属探测传感器单元，遥控信号收发单元，自动控制单元，模型车行驶单元，提示报警单 元。其中金属探测传感器单元，遥控信号收发单元，自动控制单元，提示报警单元，模型车行 驶单元都安装在车模的车架上。另外金属探测传感器单元，提示报警单元，模型车行驶单元 分别，遥控信号接受装置与自动控制单元相连接，并使用镍镉可充电电池(7. 2伏)对各单元 进行供电。所述模型车，其具有设置在车架上的前轮舵机，后轮驱动电机，使金属检测车在控 制单元控制下行驶。所述的金属探测传感器单元由Siller振荡电路，乘法器电路和锁相环实现F/ V变换电路组成。Siller振荡电路构成探测金属的探头，由Siller振荡电路输出的 基准频率和探测频率输入乘法器电路，乘法器电路将频率变换为电压，将此信号输入 锁相环实现F/V变换电路，得到一个五伏特的标准电压，将该电压输入单片机的IO 口 (PORTAOP0RTA7)，如果探测到金属时，IO 口引脚处应该为高电平，控制单元进行检测， 从而判断是否检测到金属。所述遥控信号收发单元由红外发射器和红外接收器组成。红外发射器中包含高频 振荡器及红外管的驱动两大部分。振荡器发出的高频振荡信号经放大驱动红外发光管，使 红外发光管在脉冲驱动电流的驱动下，发出同频率的脉动红外光。红外接收器包含光电转换、频率选择放大两大部分。光电转换即为光敏管将收到 的红外光转换为电信号，频率选择电路则实现对特定频率作出响应。本方案采用了 LM567 集成锁相环选频电路实现对频率的锁定。对将光信号转化为电信号的红外接收管的输出经 多级CMOS非门构成的前置放大器放大后，输入集成锁相环选频电路，经过频率比较锁相 环选频电路的输出脚会输出一个低电平，该信号输入单片机的IO 口(P0RTM0— P0RTM3), 如果接收到信号，相应的IO 口引脚处应该为高电平，控制单元检测该信号端电平，作为控 制车模行驶状态的判断条件。所述的自动控制单元采用Freescale公司生产的HCS12系列 单片机中的MC9S12)(DP512，其通过实时检测红外接收单元处理信号后对应的输入IO 口(M口)的电压值，控制模型车的行驶状态，同时检测金属探测传感器单元所对应的IO 口(A 口) 的电压值，判断车模前方金属探测传感器所覆盖区域是否有金属存在，如果有金属存在，则 驱动蜂鸣器工作，驱动LED灯闪烁，发出报警信息，并强制停车。如果没有金属存在，则继续 探测。所述的车模行驶单元采用由IRF2305和IRF4905组成的H桥驱动电路和FUTABA公 司的S3010舵机，H桥电路其能实时的接收控制单元所输出的控制信号(PWM波，采用PWM45 通道，采用PWM67通道)，根据控制信号来控制模型车的向前向后行驶，S3010舵机能实时 接收控制单元所输出地控制信号(PWM波，采用PWM23通道)，根据控制信号来控制模型车的 向左向右转向。所述提示报警单元，由1个蜂鸣器和8个LED灯组成。蜂鸣器由控制单元的IO 口 (Bi)驱动，该单元使用场效应管控制蜂鸣器电源的通断，从而产生断续的声音，每次发声延 续0.3秒并中断2秒，使环境中的回声消失，并达到安静状态，开关电路采用顶2304驱动效 应管IRL3803来控制蜂鸣器的电源通断，控制声音的产生，从而起到提示报警的作用。LED灯由控制单元的IO 口(E0-E7)驱动，每个LED灯安装在每个探头的右边，当该 探头检测到金属时，对应的LED灯开始闪烁，表示此探头下方检测到金属，准确提示金属位 置。本实用新型采用全国大学生“飞思卡尔”杯大学生智能车竞赛A车模，该车模前方 安装转向舵机实现转向功能，车体后部自带直流电机，通过控制单元输出控制信号，使模型 车前进后退，转向，安装在车模前方的金属探测传感器探测路面下方的金属，当探测传感器 信号处理电路向控制单元IO 口(A 口)输入高电平时，表明探头下方有金属存在，控制单元 驱动报警提示单元的蜂鸣器发出断续声音，驱动LED灯闪烁，控制车模处于静止状态(不在 接受遥控信号的遥控)，提示使用者此处检测到金属。参照图2，电源管理单元由稳压模块和变压模块组成。稳压模块中，LT1084-5中间 引脚接地，输入端接7. 2伏电源正极，输入端经过104微法电容接地，输出端经过104微法 电容接地，输出端即为5伏，给控制单元，车模行驶单元中的转向舵机，红外收发单元装置， 金属探测传感器单元供电。车模行驶单元中的H桥驱动直接由7. 2伏电源供电。变压模块将7. 2伏电压变为负9伏特，给金属探测传感器单元供电。LT1070的1 脚经过IK电阻连接1微法电容接地，LT1070的2脚经过1. 24K电阻接地，2脚经过18. 7K 电阻，连接330微法电容的正极，C6(330微法)电容负极接地，LT1070的3脚悬空，LT1070 的5脚经过100微亨电感连接LT1070的4脚，4脚经过二极管IN5819连接C6 (330微法) 电容的正极，C6 (330微法)电容的正极连接稳压芯片7909的输入端，7909的输出端连接 C7 (330微法)电容的正极，C7 (330微法)负极接地，7909的输出端输出为-9伏，金属探测 中的F/V转换电路供电。参照图3，金属探测传感器单元由8个探测传感器组成，它们等距成“一”字形排 列，每个传感器之间距离为4厘米，在每个探测传感器的右方各有一个LED显示灯，当探测 到金属时，与每个探测器对应的LED灯闪烁，并通过传感器板上的两个安装孔将其安装在 车模前方，每个传感器探测方向朝下。参照图4，金属探测传感器原理图由Siller振荡电路，乘法器电路，锁相环实现 F/V变换电路组成。Siller振荡电路构成探测金属的探头，9013NPN型三极管基极经过R2(IOK)接地，三极管的基极连Rl (IOK)Rl与L (100微亨)连接后连接+5伏电压，三极管发 射级经过R3 (680K)接地，三极管的集电极连接电阻R (5K)后与电感连接，三极管的集电 极经过两个电容Cl (104微法电容)和C2 (104微法电容)与+5伏连接，C2 (104微法电 容)与C3 (104微法电容)连接后经过电阻R4 (5K)连接三极管发射级，C3与R4之间经过 104微法电容输出得到的金属检测频率信号。乘法器电路将频率变换为电压，由Siller振荡电路输出的基准频率和探测频率 输入乘法器电路，乘法器电路将此频率差转化为电压变化。在原理图中，MC1496的2脚和 3脚连接，1脚连接一个Rl (100欧)的下拉电阻，将金属探测得到的频率输入此脚，4脚连 接R4 (500欧)后与IOK划线变阻器Rpl连接，经过R2 (1K)与1脚连接，5脚连接R5 (IK) 后接地，6脚经过LllOO微亨电感与+5伏电压连接，6脚位方波信号的输出端，8脚连接R3 (20k)后与10脚连接，10脚位基准频率信号输入端，8脚经过R7 (100欧)接地，R7连接R8 (1K)后与+5伏电压连接，+5伏电压经过L2 (100微亨)连接12脚。锁相环实现F/V变换电路实现频率差转换为可供控制单元检测的电压，得到一个 五伏特的标准电压，将该电压输入控制单元的IO 口，控制但与进行检测。在原理图中，4046 的1脚悬空，2脚经过电阻R3(20K)后与9脚连接，9脚经过104微法电容接地，9脚连接+5 伏电压，10脚和15脚悬空，5脚和8脚连接后接VSS (+5伏)，11脚经过R2 (IK)接-9伏， 12脚经过Rl (100欧)接-9伏，6脚和7脚经过104微法电容互相连接，3脚和4脚连接。参照图5，遥控信号收发单元由发射装置和接收装置组成。在发射装置中，电阻 Rs(IK)连接非门Dl的输入端，非门Dl的输出端经过电阻R(IK)与Rs连接，非门Dl的输入 端连接非门D2的输入端，非门D2的输入端经过104微法电容接电阻R，非门D2的输出端 连接非门D3的输入端，非门D3的输出端连接三极管9013NPN型的基极，三极管的集电极经 过100欧电阻连接电源(+3伏)正极，三极管发射机连接电源负极。在接受装置中，发光二极管一端接地，另一端经过100欧姆电阻与+5伏特电源连 接，该端与104微法电容连接后与100欧姆电阻连，电阻右端连接非门1的输入端，1的输出 端连接非门2的输入端，2的输出端连接非门3的输入端，3的输出端连接非门4的输入端， 非门4的输出端经过C3 (104微法电容)连接LM567的3脚，LM567的4脚连接+5伏电压， 2脚经过C2 (104微法电容)接地，7脚直接接地，5脚经过Rp连接6脚，6脚经过104微法 电容接地。参照图6，提示报警单元原理图由蜂鸣器电路和LED电路组成。在蜂鸣器电路图 中，IR2304的1脚连接控制单元的PBl，此为驱动信号接收端，2脚和4脚接地，3脚连接+5 伏特电压，5脚连接R2 (30欧)后连接IRL3803的1脚，IRL3803的3脚接地，IRL3803的2 脚连接压电式蜂鸣器的输入端，VCC (+5伏特)给压电式蜂鸣器供电，VCC经过IN5819连接 IR2304的8脚，6脚经过104微法电容连接8脚。在LED电路图中，发光二极管的负向段接 地，正向端接R (100欧姆)，R另一端接控制单元对应IO 口(E0-E7)。参照图7为模型车行驶单元的H桥驱动电路图。由两个P型场效应管Ql，Q2和两 个N型场效应管Q3，Q4组成。控制单元的控制信号输出端P5连接⑶4001B的1，2引脚， CD4001B 的 3 引脚连接 CD4001B 的 12，13 引脚，CD4001B 的 11 引脚连接 IRF4905 和 IRF3205 的栅极，IRF4905的漏极连接IRF3205的源极，两个IRF4905的漏极连接后与VCC (+5伏) 连接，连个IRF的源极之间连接电机，电机两个接线端接一个104微法电容。控制单元的P7连接CD4001B5,6引脚，CD4001B的4引脚连接CD4001B的8，9引脚，CD4001B的10引脚连 接IRF4905和IRF3205的栅极，两个IRF3205的源极共接地。桥臂上的四个场效应管相当 于四个开关，P型管在栅极为低电平时导通，高电平时关闭，N型场效应管在栅极为高电平 时导通，低电平时关闭。场效应管为电压控制元件，栅极通过电流几乎为零，CD4001B其电 压放大作用。 参照图8，为遥控发射装置模型图，共有五个按钮，其中1号按钮为开关，控制遥控 发射装置的工作与否，2号按钮控制模型车前进，3号按钮控制模型车后退，4号按钮控制模 型车左转，5号按钮控制模型车右转。
权利要求1.一种遥控金属检测装置，包括模型车、金属探测传感器单元、模型车行驶单元、提示 报警单元和电源管理器，其特征在于还包括遥控信号收发单元和自动控制单元，所述的金 属探测传感器单元、遥控信号收发单元、自动控制单元、提示报警单元和模型车行驶单元均 安装在模型车的车架上，金属探测传感器单元、遥控信号收发单元、提示报警单元和模型车 行驶单元的一端分别与电源管理器相连，它们的另一端与自动控制单元相连。
2.如权利要求1所述的遥控金属检测装置，其特征在于所述的金属探测传感器单元 采用Siller振荡电路，在模型车前方设置有8个相同的传感器，且各传感器等距成“一”字 形排列。
3.如权利要求1所述的遥控金属检测装置，其特征在于所述的自动控制单元采用 HCS12系列单片机中的MC9S12XDP512。
4.如权利要求1所述的遥控金属检测装置，其特征在于所述的车模行驶单元由 BT7960S组成的H桥驱动电路和S3010舵机构成。
5.如权利要求1所述的遥控金属检测装置，其特征在于所述的提示报警单元由1个 蜂鸣器和8个LED灯组成。
6.如权利要求1所述的遥控金属检测装置，其特征在于所述的遥控信号收发单元由 红外发射器和红外接收器组成。
专利摘要本实用新型公开了一种遥控金属探测装置，根据遥控信号发射装置发射的信号，由遥控信号接收，接受处理后转变为电压值输入控制单元，控制单元根据相应IO口(M0-M3)引脚电平的高低，控制车模的行驶状态，即前进，后退，左转，右转；当检测到金属时，控制单元驱动蜂鸣器发出蜂鸣，提示报警，并强制停车，说明金属探测传感器下方路面有金属存在，并在探测到金属的探头右边有LED灯闪烁，指出探测结果的具体位置。该金属探测装置具有控制操纵灵活，实用性强，电路设计简单，响应快速，探测准确，成本低等特点。
文档编号G01V3/00GK201859221SQ20102062457
公开日2011年6月8日 申请日期2010年11月25日 优先权日2010年11月25日
发明者席海华, 张塬, 王晓彪, 谢培 申请人:长安大学