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AN-1095微型金属探测器

内容
参考文献
2.介绍
3.设计目标
4.系统级设计方法
5. SLG46140设计方法
六，结论

工具书类

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作者：安德里·Kurepa

介绍

此GreenPAK申请描述了用于定位接近度，以及机器人中有用的短程金属检测器。一些例子：包括汽车门，冰箱门，各种设备，盖，安全联锁装置，钥匙或锁的盖子。使用光学耦合器或电感金属探测器典型的实现方式通常会导致它们的组分的相对昂贵的成本。

图1。已完成设备的示例

设计目标

基于SLG46140集成电路的感应金属探测器的主要优点是组件和生产成本低，并且是一个非常紧凑的完整设备。它由两个2200 pF电容器（C1和C3）、一个100 pF电容器（C2）、一个GreenPAK IC SLG46140（U1）、22 uH有源电感（L1）和LED（D1）组成。整个装置的最终尺寸为5.5x11 mm。

该装置具有电流消耗在空闲时，在5V电源的10毫安。它使用64毫安时积极地检测金属，其包括用于将LED大约50毫安。与这里示出的设计中，设备检测到直径为3mm的金属物体的存在出到4mm的距离。

系统级设计方法

微小金属检测器的电路示意图示于图2中操作的原理如下：

图2。微型金属探测器示意图
  • L1，C1和C3形成具有振荡大约1MHz的固有频率的振荡回路。
  • 该频率由SLG46140 GreenPAK IC测量。
  • 如果振荡频率不同于在GreenPAK IC，那么两个发光二极管D1点亮编程的值，和EXT信号到报头P1变为高。

所提出的PC板，用于将检测器如图3所示。这是一个小2面板用的5.5x6毫米的尺寸。所有的板的主要内容是在顶层上。只有LED是在底层上。

线圈L1是安装垂直于电路板，如图1。

图3。微型金属探测器PCB设计
图4。微型金属探测器SLG46140设计

SLG46140设计方法

SLG46140 GreenPAK内部闭塞电路如图4所示。

这些组件的配置是下一个：

  • CNT0 / DLY0是在计数器模式，并给出了短脉冲，每8毫秒一次。
  • CNT3 / DLY3 / FSM1是在计数器模式，并给出了短脉冲每隔100毫秒。
  • 5脚和11脚设置为数字输出2倍推拉。
  • PIN9设置数字输出，支持4倍推拉。
  • PIN12设置为数字输入与施密特触发器。
  • 其它元件的配置示于图5。

对于4位LUT1 / 14位CNT2 / DLY2 / FSM0计数器数据可以取决于预设电压，响应的所需的距离，并且该金属的磁化率。
图5.元素配置

在初始化时，PIN 12低。当转动装置上的逆变器2-L1将推动上PIN9高电平，并且由于逆变器2-L0，外部振荡器输入EXT CLK1被驱动为低电平。

上PIN 9的高电平会导致线圈L1和电容器C1和C3的充电。在当在电容器C3中的电荷的电平超过逆变器2-L1，它接通和PIN9将是低的阈值的时刻，外部振荡器输入EXT CLK1将设定为高。计数器CNT2 / DLY2 / FSM0计数上升EXT CLK1的边缘。由于电容器C3的放电，将禁用逆变器2-L1，其输出将被打开，PIN9变高，外部振荡器输入EXT CLK1将是低和振荡回路C1-L1-SLG46140 [2-L1] -C3将返回其原始状态。

通电500秒后，计数器CNT0/DLY0将打开。每8毫秒，它将重置CNT2/DLY2/FSM0值。如果在这8毫秒内，计数器累积的脉冲超过给定数量（在实验室条件下，最佳数量为7800），它将设置DFF2触发器高。当CNT3/DLY3/FSM1将触发器DFF2重置为初始状态时，此触发器将在100ms内开启。高触发输出信号通过2-L2或元件和管道延迟（设置为9ms）打开LED，因此至收割台P1的EXT信号变高。该电路中的延迟用于确保当计数器CNT3/DLY3/FSM1复位触发器DFF2时，金属物体存在的信号不会中断。

如果设备不是从金属物体4毫米进一步移动时，计数器CNT2 / DLY2 / FSM0不会有时间来算必要以接通号码，并且防止输出变为高电平。然后超过100ms后更少，计数器CNT3 / DLY3 / FSM1将触发器DFF2复位到初始状态。

9毫秒之后将发生以下情况：管道延迟输出变为低电平，OR 2-L2输出变低，LED将关闭和EXT信号到报头P1变低。

结论

使用一个SLG46140 GreenPAK所以能够设计出成本低，易于实现和非常紧凑的金属探测器，其具有4毫米的检测范围小的金属物体。