Разработка предложений по созданию усовершенствованного варианта металлодетектора - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника дипломная работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Разработка предложений по созданию усовершенствованного варианта металлодетектора

Основные принципы построения металлодетекторов, обзор аналогичных технических решений, патентный поиск. Анализ электрической функциональной и принципиальной схемы устройства. Расчет функциональных узлов. Выбор материалов, конструкции, комплектующих.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.


В современном мире остро стоит проблема защиты человека от террористической угрозы. Известно, что одним из средств контроля проноса оружия и запрещенных предметов в места массового скопления людей и на охраняемые объекты являются металлодетекторы. Металлодетекторами (metal detector дословно - металлообнаружитель) называют устройства, решающие с помощью магнитных методов задачи обнаружения проводящих предметов в непроводящей среде. Другие названия металлодетекторов - металлоискатели, металлообнаружители.
С каждым годом расширяется область использования металлоискателей в самых различных сферах. Металлодетекторы применяются сегодня в дефектоскопии, рудной разведке, в пищевой промышленности (для предотвращения случайного попадания в пищу металлических предметов различного рода), в деревообрабатывающей промышленности, в строительстве и в процессе ремонтных работ.
Особо следует выделить применение металлодетекторов в охранных структурах и криминалистике. Прежде всего - это «ворота», при проходе через которые можно обнаружить даже незначительные металлические предметы.
Требования к металлодетекторам последнего ряда предусматривают не только необходимость своевременного безошибочного обнаружения несанкционированного вноса металлических и металлосодержащих предметов, но и мобильность и миниатюрность данного устройства для обеспечения, например, скрытого контроля, а также возможность интеграции обнаружителя со средствами электронно-вычислительных машин для анализа и систематизации поступающей информации.
Объективно наиболее мобильным и отвечающим современным требованиям будет являться металлодетектор, имеющий помимо достаточной обнаружительной способности небольшие габариты; возможность продолжительной работы от аккумуляторной батареи; возможность интегрированной работы с персональным компьютером. В дополнение к этому важным для конкурентоспособности устройства будет его низкая стоимость при сохранении приемлемой надежности работы. Разработка варианта исполнения такого рода металлодетектора и является задачей данного дипломного проекта.
1 Литетратурно-патентные исследования
металлодетектор электрический патентный
Металлодетектор должен решать задачу селективного обнаружения определенных металлических или металлосодержащих объектов поиска на фоне металлических предметов личного пользования, обычно имеющихся у посетителей. Селективное обнаружение - способность установить факт наличия объекта поиска на фоне одновременного присутствия предметов личного пользования и не давать ложных тревог от предметов личного пользования при отсутствии объектов поиска. Селективное обнаружение может осуществляться только при наличии у объектов поиска характерных признаков. Под этими признаками понимаются какие-либо постоянные их свойства, выявляемые в том или ином реализуемом в металлодетекторе физическом методе, по которому имеются наибольшие различия между объектами поиска и основной частью множества предметов личного пользования.
1.1 Основные принципы построения металлодетекторов
В настоящее время задачи обнаружения проводящих предметов в непроводящей среде решаются в основном магнитными методами. Разновидностями магнитных методов являются индукционные токовихревые, с различными видами намагничивающего поля, и магнитоэлектрические, с использованием естественного геомагнитного поля земли или искусственного магнитного поля [1,2].
Металлодетекторы с гармоническим намагничиванием
Металлический предмет, помещенный в гармоническое магнитное поле, сам становится источником переменного магнитного поля, изменяющегося с той же частотой. Характерными признаками объекта поиска являются особенности их амплитудно-частотных (АЧХ) и фазочастотных (ФЧХ) характеристик. Т.е. электрофизические свойства материалов объекта поиска, а также геометрические размеры его элементов приводят к тому, что при некотором значении частоты намагничивающего поля амплитуда и фазовый сдвиг сигнала, переизлучаемого объектом поиска, будут при конкретной ориентации иметь отличия от множества предметов личного пользования.
Рассмотрим это на следующем примере. Фазовый сдвиг поля, переизлучаемого металлическим предметом, больше у массивного предмета, к которым ближе объект поиска, чем у тонкостенного, что более характерно для предметов личного пользования. Это связано с воздействием на намагничивающее поле реакции вихревых токов, протекающих ближе к поверхности металла. С глубиной из-за поверхностных вихревых токов уменьшается напряженность электромагнитного поля. Эти токи оказывают экранирующее влияние на проникновение поля, что одновременно вызывает их ослабление и нарастающий с глубиной сдвиг по фазе по отношению к намагничивающему полю. Глубина проникновения электромагнитных полей и вихревых токов в металл зависит от частоты:
где - частота, - электропроводность, - магнитная проницаемость.
Из формулы видно, что глубина проникновения вихревых токов в металл уменьшается с ростом частоты. Поэтому на высоких частотах массивный металлический предмет и тонкостенный (одинаковой площади и формы, изготовленные из одного и того же материала), окажутся источниками одинаковых переизлученных полей. Т.е. на высоких частотах нельзя отличить массивный предмет от немассивного.
Теория метода вихревых токов дает возможность при различных частотах намагничивающего поля определить изменение активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления катушки в зависимости от электропроводности, размера и формы предмета, помещенного в катушку. Теория базируется на уравнениях Максвелла. Из решения этих уравнений вытекает ряд формул, на основании которых можно получить семейство зависимостей комплексного сопротивления катушки от электропроводности, магнитной проницаемости материала и размеров предмета, помещенного в нее. Эти зависимости показывают, что имеется максимум реактивной составляющей комплексного сопротивления катушки, соответствующий определенным параметрам (размерам, материалу), находящегося в ней предмета.
Рисунок 1.1 - Структурная схема металлодетектора с гармоническим намагничиванием
На рисунке 1.1 представлена структурная схема металлодетектора с использованием гармонического намагничивания. При гармоническом методе поле переизлучения объекта поиска измеряется на фоне намагничивающего поля, превышающего его по амплитуде в тысячи и миллионы раз. Поэтому в металлодетекторе используется компенсатор, устраняющий сигнал, наведенный в приемной катушке намагничивающим полем. В пороговом устройстве оцениваются амплитуда и фазовый сдвиг поля переизлучения объекта поиска, фиксируемого приемной катушкой.
Достоинство гармонического метода - высокая помехозащищенность, обусловленная возможностью эффективной фильтрации в диапазонах частот, отличных от рабочих.
Недостаток - необходимость значительной жесткости конструкций катушек и предохранения их от сотрясений и прикосновения посетителей.
Примерами металлодетекторов, в которых используется гармонический метод, являются следующие модели: 773 LF (Rens Manufacturing Со, США), МР 1783 (Valon GmbH, Германия), Intelliscan 12000 (RANGER, США).
На рисунке 1.2 приведена структурная схема металлодетектора, в котором используется импульсное намагничивание. Блок задержек обеспечивает проведение измерений после прекращения действия импульса возбуждающего поля.
Характерными признаками объекта поиска при использовании такого метода являются продолжительность и вид процесса затухания вихревых токов в обследуемом предмете, переносимые в сигнал, наведенный в приемной катушке переизлученным полем. В качестве критериев селекции могут использоваться как мгновенные значения переходной характеристики для различных моментов времени, так и результат их совместной обработки по специальным алгоритмам, выбранным для распознавания объекта поиска.
Рисунок 1.2 - Структурная схема металлодетектора с импульсным намагничиванием
Теоретически, можно, стробируя сколь угодно подробно переходную характеристику переизлучения, получить неограниченный объем информации об электромагнитных характеристиках объекта поиска. Кроме того, в момент измерения намагничивающее поле выключено и не создает помех для оценки поля переизлучения. Однако возможности технической реализации метода переходных процессов существенно снижают его обнаруженческие и селективные параметры. При применении этого метода идеальным является намагничивающее поле, изменяющееся по прямоугольному закону. Однако на практике получить это в настоящее время невозможно. Для получения максимальной напряженности намагничивающего поля при ограниченных размерах (массе) катушки и энергозатратах, активное сопротивление катушки стараются минимизировать (не более единиц или десятков Ом). Задний фронт импульса намагничивающего тока зависит от быстродействия силовых ключей, разрывающих цепь этого тока, и еще в большей степени от условий отсутствия затухающих колебаний намагничивающего поля после выключения тока. Кроме постоянной времени намагничивающей цепи, необходимо учитывать и постоянную времени приемной катушки, воспринимающей поле переизлучения объекта. Для предотвращения возникновения затухающих колебаний эта постоянная также должна быть не менее некоторого значения.
Важным преимуществом метода переходных процессов перед гармоническим - отсутствие высоких требований к жесткости конструкции катушек и относительная независимость от малых перемещений и сотрясений. Так же принципиальным достоинством данного метода является возможность произвольного расположения приемной и излучающей катушек, так как прямое проникновение излучаемого сигнала в приемную катушку и действие на нее отраженного сигнала разнесены во времени. В принципе, одна катушка может выполнять роль как приемной, так и излучающей, однако в данном случае гораздо сложнее будет развязывать высоковольтные выходные цепи генератора импульсов тока и чувствительные входные цепи. Следует отметить, что схемотехника импульсных металлодетекторов более проста, особенно при использовании современных электронных компонентов (силовые ключи на МОП - транзисторах, микроконтроллеры, прецизионные ОУ), что положительно сказывается на стоимости таких устройств. Ввиду перечисленных достоинств в настоящее время серийно выпускаемые модели металлодетекторов, в которых используется метод переходных процессов, значительно превосходят по количеству модели с гармоническим намагничиванием. Металлодетектор именно такого типа и будет проектироваться в настоящем дипломном проекте.
К н едостатк ам импульсных металлодетекторов следует отнести сложность реализации на практике дискриминации объектов по типу металла, высокие технические требования к аппаратуре генерации и коммутации импульсов тока и напряжения большой амплитуды, и худшая, чем у гармонического метода, помехозащищенность.
Примерами металлодетекторов, в которых используется метод переходных процессов, являются следующие модели: Metor -200 (Metorex International, Финляндия), PMD 2 (C.E.I.А, Италия), Поиск_3 (Россия), Рубеж_2 (Россия).
Для уменьшения вышеописанных недостатков в современных металлодетекторах, использующих электромагнитные методы обнаружения, находит применение дискретно-пространственное сканирование излучающих и приемо-измерительных операций (использование многокатушечных систем). В случае распределения предметов личного пользования по высоте, такое построение обеспечивает анализ переизлученных полей по каждой зоне, а не по совокупному полю, переизлученному всеми объектами. Измерение и анализ индуцированного сигнала осуществляется в каждой зоне отдельно и поочередно в разные моменты времени. Переизлучают только предметы, попавшие в ту или иную зону. Совместная обработка сигналов со всех каналов в некоторых случаях, очевидно, позволит отстроиться даже от металлических частей ручной клади. Многокатушечные системы применены в таких моделях металлодетекторов как Intelliscan 12000 и Metor_200. Это дало возможность разделить обнаружение по зонам и уменьшить вероятности ложных тревог.
Магнитометрами называется обширная группа приборов, предназначенных для измерения параметров магнитного поля (например, модуля или составляющих вектора магнитной индукции). Использование магнитометров в качестве металлоискателей основано на явлении локального искажения естественного магнитного поля Земли ферромагнитными материалами, например железом. Обнаружив с помощью магнитометра отклонение от обычного для данной местности модуля или направления вектора магнитной индукции поля Земли, можно с уверенностью утверждать о наличии некоторой магнитной неоднородности (аномалии), которая может быть вызвана железным предметом.
По сравнению с рассмотренными ранее металлодетекторами, магнитометры имеют гораздо большую дальность обнаружения железных предметов. Впечатляет информация о том, что с помощью магнитометра можно зарегистрировать мелкие обувные гвозди от ботинка на расстоянии 1 метр, а легковой автомобиль - на расстоянии до 10 метров[1]. Такая большая дальность обнаружения объясняется тем, что аналогом излучаемого поля обычных металлоискателей для магнитометров является однородное магнитное поле Земли, поэтому отклик прибора на железный предмет обратно пропорционален не шестой, а третей степени расстояния.
Принципиальным недостатком магнитометров является невозможность обнаружения с их помощью предметов из цветных металлов, а также громоздкость и сложность конструкции.
Общеизвестен факт, что с помощью современных радиолокаторов можно обнаружить такой объект, как самолет, на расстоянии нескольких сотен километров. Современная электроника позволяет создать компактное устройство, пусть намного уступающее по дальности обнаружения современным стационарным радиолокаторам, но позволяющее обнаруживать интересующие нас предметы. Типичным для них является применение достижений современной микроэлектроники СВЧ, компьютерной обработки полученного сигнала. Использование современных высоких технологий практически делает невозможным самостоятельное изготовление этих устройств. К преимуществам радиолокаторов следует отнести принципиально более высокую дальность обнаружения. Отраженный сигнал в грубом приближении можно считать подчиняющимся законам геометрической оптики и его ослабление пропорционально не шестой и даже не третьей, а лишь второй степени расстояния. Применение таких устройств пока весьма ограничено.
1.2 Обзор аналогичных технических решений
Производитель - СЕIА (Италия), цена - 7850 у. е. Металлодетектор 02PN10 позволяет определять различные типы оружия (магнитные, немагнитные, изготовленные из композитных материалов) небольших размеров и с минимальной массой, сохраняя при этом высокую селективность по отношению к объектам разрешенным для проноса (очки, ключи, металлические пуговицы, монеты и пр.). Основные области применения: аэропорты с большим пассажиропотоком, массовые мероприятия, требующие повышенной безопасности.
- доступ к функциям управления, и программирования с помощью набора Chip_карт с различными уровнями безопасности;
- регулировка чувствительности в широком диапазоне;
- устойчивость к электромагнитным помехам и механическим вибрациям;
- возможность установки двух и более металлодетекторов на расстоянии до 5 сантиметров (автоматическим разнесением частот генерации электромагнитного поля);
- не требуется предварительная и периодическая калибровка;
- защита от несанкционированного доступа к панели управления с помощью механического ключа и системы из двух паролей;
- обнаружение объектов перемещающихся с высокой скоростью (до 15 м/с).
- световая индикация с градацией массе детектируемого объекта;
- зеленая шкала для объектов с массой ниже заданного порога
- красная шкала для объектов с массой выше заданного порога
- программируемые уровень громкости и тональность звукового
- тональность сигнала может быть фиксированной, либо
изменяться в зависимости от массы детектируемого объекта.
- цветовое исполнение: светло-серый (RAL 7040);
- рабочее напряжение: 115/230 В, 45-65 Гц;
- температурный диапазон: от -15 °С до +50 °С;
- относительная влажность воздуха: до 95 % (без конденсации).
Производитель - Garrett Electronics (США), цена - 5050 y.e. Многозонный арочный металлодетектор высокой надежности с 32 зонами индикации металла по вертикали арки. Высокая точность обнаружения, современный дизайн, позволяют использовать данную модель в местах с повышенными требованиями к безопасности. GARRETT PD_6500 позволяет определить положение объекта проноса на теле человека с помощью индикации на вертикальной панели, что позволяет свести к минимуму необходимость ручного досмотра. Благодаря использованию многокатушечной схемы имеет абсолютно равномерное покрытие по всей высоте арки. Настраивается на любую массу металла, начиная от нескольких грамм и больше. Работой прибора управляет микропроцессор, программа которого исключает взаимную маскировку предметов с противоположными магнитными свойствами. Включает 20 стандартных программ для любых условий работы, в т.ч. АЭРОПОРТ, ШКОЛА, СУД, СТРОЕНИЯ, АТОМНЫЙ ОБЪЕКТ, ТЮРЬМА. В каждой программе реализовано 200 уровней чувствительности
Имеется возможность синхронизации нескольких детекторов для одновременной работы. В составе устройства счетчик количества проходов, на ИК-барьере.
Технические характеристики GARRET PD _ 6 500:
­ питание 100-240 В, 50/60 Гц, 5Вт;
­ внешние размеры 0.9 х 2.2 х 0.57 м;
­ внутренние размеры 0.76 х 2 х 0.57 м.
­ соответствует всем требованиям Федеральной Администрации Авиации США от 1991 г. по применению в аэропортах;
­ соответствует стандарту 0601.00 Национального института силовых структур криминального правосудия США;
­ соответствует новой директиве Европейского сообщества по Электромагнитной совместимости;
­ соответствует стандарту IEC по требованиям безопасности для электронных измерительных аппаратов.
Производитель - METOREX (Финляндия), цена - 6300 €.
Проходной многозонный металлодетектор с индикацией проноса металла (8 зон) от уровня пола двусторонним дисплеем. Настраивается на любую массу металла от нескольких граммов и больше. Применение: аэропорты, морские порты, банки, общественные здания (залы суда, посольства, конференции), промышленность, тюрьмы, стадионы, больницы, электростанции, гостиницы, рестораны, казино, дискотеки.
METOR 200 оборудован предельно простым пультом дистанционного управления. Пульт находится внутри поперечной перекладины и может извлекаться во время изменения параметров или инсталляции металлодетектора. Также он может быть настроен для работы с одним или несколькими металлодетекторами.
Пульт дистанционного управления работает через пароли, что позволяет избежать изменения параметров другим человеком или использования другого дистанционного пульта управления. Пульт может быть заперт в поперечине, либо находиться у авторизованного персонала, что предотвращает возможность изменения параметров металлодетектора посторонними лицами. Буквенно-цифровой дисплей показывает результаты самодиагностики и количество проходов.
Программное обеспечение включает предустановленные программы, как того требуют международные организации в сфере безопасности, а также программы обнаружения различных материалов.
- рабочая температура: от_10 °С до +55 °С;
- влажность: до 95 %, без конденсата;
- рабочее напряжение: от сети 220 В / 45-65 Гц, батарея 24-35V DC; мощность: 45 Вт;
- сигнал тревоги: свечение дисплея красным светом; показывается строка относительного размера предмета; изменяемый тон и громкость сигнала тревоги;
- регулировка чувствительности: 100 уровней чувствительности в каждой программе;
- регулировка чувствительности зоны: восемь зон; каждая зона индивидуально регулируется (от 0 до 255 %) относительно полного уровня чувствительности;
- автоматическая или ручная настройка чувствительности;
- регулируемое время восстановления после тревоги;
- постоянная самодиагностика с выводом кода ошибки;
- единая сеть управления: подключение к сети управления METORNET® (RS422);
- перекладина + электроника вес в упаковке, кг: 20,0;
- перекладина + электроника объём в упаковке, м 3 : 0,13.
Производитель - Ranger Security (США), цена - 3950 у. е.
Tri Sector разработан для профессионального использования в области обеспечения безопасности в условиях ограниченного финансирования. Эта модель обеспечивает высокий уровень защиты. Как и все металлодетекторы Ranger, он оснащен функциями самодиагностики и автоматической калибровки. Это гармонический металлодетектор, он постоянно активен, его цепи детектирования не могут быть выключены или переведены в режим ожидания. Ranger Tri Sector обнаруживает предметы, как проносимые медленно, так и пробрасываемые в пространстве под аркой. Многие популярные металлодетекторы не удовлетворяют этим требованиям, они переводятся в рабочий режим из состояния ожидания только когда в пространство под аркой входит человек, и сотрудник охраны вынужден постоянно пристально наблюдать за происходящими событиями.
Ranger Tri Sector имеет три вертикальных сектора детектирования, что позволяет определить, находится ли подозрительный объект слева, справа или по центру в пространстве под аркой. Индикация соответствующего сектора осуществляется с помощью ярких светодиодов, расположенный на нижней части центрального блока детектора, а также на дисплее прибора.
- указание положения объекта - слева, справа или по центру в пространстве под аркой;
- 20 программ селективного обнаружения металлов;
- диапазон базовой чувствительности для всех программ от 1 до 99 % с шагом 1 %;
- настройка чувствительности каждой зоны от 1 до 99 % с шагом 1 %;
- диапазон рабочих температур -20 °C…+55 °C, при влажности до 95 %;
- возможность заказа моделей с шириной прохода 914 мм;
Металлодетекторы реализуют алгоритмы селективного металлодетектирования. Это означает, что для решения поставленной задачи прибор можно настроить таким образом, чтобы он обнаруживал целевые объекты и игнорировал все остальные. Например, в случае поиска оружия, можно настроить металлодетектор на обнаружение пистолетов, ножей, заточек и т. п., одновременно избежав ложных срабатываний от предметов личного пользования (монеты, ключи сотовые телефоны). Решая же задачу предотвращения хищений, возможно откалибровать прибор для поиска специфических предметов (от малогабаритных электронных изделий до многокомпонентных сплавов) и, опять же, не беспокоить обследуемых и персонал ложными срабатываниями от предметов, разрешенных к проносу. Селективность существенно облегчает и ускоряет процесс досмотра.
Алгоритмы селективного обнаружения реализованы в виде 20 программ селективного детектирования, которые позволяют быстро настроить металлодетектор для работы в большинстве случаев. Для решения специальных задач пользователь может создавать свои собственные программы, возможности которых ограничены только фантазией и трудолюбием создателя.
Особенно стоит отметить высокую помехоустойчивость металлодетекторов Ranger Security Detectors, которая обеспечивается как уникальной системой приемо-передающих контуров, так и использованием новейших цифровых алгоритмов обработки сигнал.
Цена: 2700 у. е. Проходной металлодетектор, предназначенный для поиска и обнаружения металлических предметов - огнестрельного и холодного оружия, скрытого в одежде, обуви и на теле человека в присутствии более мелких рассредоточенных металлических предметов: оправа очков, металлические пуговицы, ювелирные украшения, монеты, ключи, зубные коронки и т. п. Рекомендуется к установке в зонах особого режима, в зданиях судов, на проходных промышленных предприятий, спорткомплексах, дискотеках. Обнаружение металлических предметов соответствующих размеров задается настройкой с панели управления. При наличии металлических предметов более заданной массы раздается звуковой и световой сигнал тревоги. Тональность сигнала тревоги зависит от массы и размеров обнаруженного металлического предмета.
Звуковая и световая индикация о неисправности генераторных каналов и насыщении приемных каналов близко расположенными массивными металлическими предметами. Уровень электромагнитного поля металлодетектора не превышает допустимых по ГОСТ 12.1.002-84 и ГОСТ 12.1.006-84.1
- напряжение питания: 178..244 В, 50 Гц;
- потребляемая мощность: не более 200 Вт;
- диапазон рабочих температур: от -10 °C до +50 °C;
- пропускная способность: не менее 13 человек в минуту;
- суммарный вес боковых детектирующих панелей, блока обработки сигналов и блока питания: 101 кг;
- ширина прохода: 0,74 м или 0,54 м;
Известно, что металлодетекторы с импульсным намагничиванием применяются во многих сферах жизнедеятельности человека. Существует множество вариантов конструктивного и схемотехнического исполнения металлодетекторов такого типа. В ходе подготовки дипломного проекта были проведены патентные исследования, целью которых было выявить насыщенность рынка аналогичными или близкими к проектируемому устройству.
Выявленные в процессе патентного поиска аналоги имеют схожие с разрабатываемым устройством схемотехническое решение, близкие технические характеристики, однако, предполагают, зачастую, иную область применения (поисковые земляные работы, рудная разведка, использование в пищевой промышленности).
В настоящее время имеется доступ к широкой номенклатуре подобных приборов, однако, некоторые их характеристики нуждаются в доработке или усовершенствовании, поскольку разрабатываемое устройство предполагается применять с целью защиты хозяйственных объектов от несанкционированного проноса металлических и металлосодержащих предметов, а также людей в местах массового скопления от террористической угрозы и возможных последствий неосторожного обращения с холодным оружием.
Разрабатываемый металлодетектор, таким образом, может пользоваться спросом у потребителя, если будет являть собой оптимальное сочетание обнаружительных способностей, габаритных параметров при сравнительно невысокой стоимости и возможности интеграции с персональными компьютерами. Большое влияние на мобильность устройства оказывает выбор системы питания: питание от сети переменного тока не всегда удобно, поскольку ограничивает возможность быстрого развертывания поста охраны и скрытность контроля охраняемой зоны. С точки зрения этих требований, целесообразно предусмотреть питание от автономного источника (аккумуляторная батарея). На сегодняшний день на рынке имеется масса предложений автономных источников питания, которые работают как однократно, так и повторные циклы. Опасения по поводу сбоев в работе прибора при низком понижении заряда аккумулятора могут быть скомпенсированы при использовании современных преобразователей и стабилизаторов напряжения, позволяющих обеспечивать оптимальный уровень питания цепи при низком заряде аккумулятора еще некоторое время до смены источников питания.
Большинство современных устройств, имеющих в составе элементы микропроцессорной техники, могут интегрироваться с персональным компьютером для перепрограммирования и отладки микроконтроллеров, анализа уровней, поступающих на оконечный каскад прибора. Основным интерфейсом обмена данных при этом становится RS_232. Однако, в последнее время все более популярным становится интерфейс обмена данными USB. USB (англ. Universal Serial Bus - «универсальная последовательная шина») - последовательный интерфейс передачи данных для периферийных устройств в вычислительной технике. Для подключения периферийных устройств к шине USB используется четырёхпроводный кабель, при этом два провода (витая пара) в дифференциальном включении используются для приёма и передачи данных, а два провода - для питания периферийного устройства. Благодаря встроенным линиям питания USB позволяет подключать периферийные устройства без собственного источника питания.
Уменьшения габаритов и массы готового устройства можно будет добиться применением современной элементной базы, увеличением плотности монтажа. К тому же, грамотный подбор элементной базы позволит соблюсти требования климатического исполнения и повысить надежность готового устройства.
Таким образом, можно сформировать некоторые основные требования к проектируемому устройству:
1. Металлодетектор должен быть построен на принципе взаимной индукции связанных контуров, образованных генераторной рамкой, приемной рамкой и контуром вихревых токов металлического предмета, движущегося в пространстве под аркой.
2. Для детектирования металлических предметов должен использоваться импульсный метод намагничивания, как более совершенный и экономически выгодный.
3. Питание металлодетектора должно осуществляться от аккумуляторной батареи напряжением 12 В.
4. Потребляемая мощность - не более 20 Ватт.
5. Минимальная масса обнаруживаемого предмета - 30 г.
6. Устройство должно реагировать только на движущиеся предметы.
8. Управление и изменение параметров работы осуществить с помощью ЭВМ. Интерфейс обмена данными и командами - USB.
9. Несанкционированный пронос металлического предмета должен сигнализироваться световым и звуковым сигналом.
3. Анализ электрической функциональной и принципиальной схемы устройства
3.1 Функциональная схема устройства
На рисунке 3.1. приведена функциональная схема проектируемого металлодетектора. В состав устройства входит генераторная, приемная рамка, канал формирования импульсов и канал обработки полезного сигнала. Микроконтроллер (МК) формирует импульсы, которые с выходов усилителей мощности, включенных по мостовой схеме, подаются на генераторную рамку. Сканирующее магнитное поле создает в обнаруживаемом металлическом предмете вихревые токи, порождающие переизлученное магнитное поле. Переизлученное магнитное поле наводит в приемной рамке полезный сигнал. Так как достоверно известна фаза принимаемого сигнала и его временное положение, для повышения помехоустойчивости схемы применяется синхронное детектирование. Синхронный детектор собран на двух операционных усилителях, включенных по инвертирующей и неинвертирующей схемах, и двух аналоговых ключах, которые синхронно с управляющими сигналами подключают выходы усилителей к интегратору. Нап
Разработка предложений по созданию усовершенствованного варианта металлодетектора дипломная работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Реферат: Этикетка и упаковка
Этапы Магистерской Диссертации
Курсовая Работа На Тему Управління Кредитним Ризиком Банку На Рівні Окремої Позики
Реферат: Modern Vs Ancient Essay Research Paper Modern
Написать Мини Сочинение По Картине Золотая Осень
Контрольная работа: Политическая система принципата Августа
Реферат по теме Построение кодов исправляющих ошибки с использованием арифметики полей Галуа
Короткое Эссе О Казанском Кремле 7 Класс
Дизайн Сайта Курсовая Работа
Дипломная Работа Профилактика Безнадзорности И Правонарушений Несовершеннолетних
Особенности ценообразования при различных моделях рынка. Затратное и рыночное ценообразование.
Золотое Слово О Полку Игореве Эссе Мое
Курсовая работа: Разработка плана организации
Советы Владимира Мономаха Сочинение
Реферат: Business Systems Within Ibm Essay Research Paper
Образ семьи в "Повести о Петре и Февронии Муромских"
Диссертация О Начальной Военной Подготовке
Курсовая работа по теме Учет распределения и использования прибыли
Реферат: Технические приемы ориентирования на местности. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа по теме Облік коштів на поточному рахунку в іноземній валюті
Пределы исследования в судебном заседании - Государство и право контрольная работа
Моделирование антенны типа "Волновой канал" в программе MMANA - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника лабораторная работа
Частка як службова частина мови - Иностранные языки и языкознание реферат