PDF《一种新型金属探测器的设计》

电机每转动一步,为45度,8个脉冲电机转一周.驱动器一般都具有 细分功能,常见的细分倍数有:1/2,1/4,1/8, 1/16,1/32,1/64;

或:1/5,1/10,1/20.细分 后步进电机步距角按下列方法计算:步距角 = 电 机固有步距角 / 细分数例如:一台 1.8° 电机设 定为 4细分,其步距角为 1.8°/

4 = 0.45°.当 细分等级大于 1/4 后,电机的定位精度并不能提 高,只是电机转动更平稳.步进电机通电方向及 分布解析图如图3所示. 3.2 电机驱动的设计 本文采用A3967SLB,PWM 恒流控制的微步 距驱动二相步进电机专用驱动器.A3967SLB 是 一个完善的微电机驱动器内置逻辑器. 它的设计 操作双极步进电机 全,半,季,和第八步模式, 输出驱动能力

30 V 和±750 毫安性.它的特点 是有固定关断时间的电流调节器,有能力在慢, 快,或混合电流衰减模式. 此电流衰减控制方案 以减少可听到的电流噪音,增加步进精确度,并 减少功耗.同时它可通过"步进"输入中输入一 个脉冲电动机将产生一个步骤即根据输入,产生 全,半,四分之一,或八分脉冲. 基于 A3967 驱 动芯片的细分断路器能为两级步进电机提供大约每 相750mA的驱动.它一般设置为

8 步细分模式, 控制步进电机转动,其驱动原理图如图4所示.

4 系统软件程序设计 4.1 金属检测器主程序流程图 如图5所示是程序的流程图,当系统接入电源 启动后程序进入运行状态.,X 轴的传送皮带开始 图1 系统总体模块图 图2 图2 XY 轴滑台 图3 步进电机细分解析图 图4 电机驱动原理图 图6 金属检测脉冲图

88 89 kzcd.chuandong.com 控制系统 CD技术与应用 CONTROL SYSTEM 图5 探测程序流程图 图7 金属探测器实物图 进行横向扫描,如果在扫描过程中检测到了目标 物体即直接停止运行进入检测响应阶段, 如果没 有检测到目标物体则 Y轴的传送皮带开始运行向前 走一小步后, X 轴传送皮带开始反向运行,再次 进行检测判断,如果检测到如果检测到目标物体 则进入检测响应阶段,若没有检测到目标物,则Y 轴的传送皮继续向前走一小步,X 轴的传送皮带开 始新的扫描,一直到检测到目标物体或者扫描完 整片区域后停止. 4.2 电机驱动模块程序设计 由于机械结构的限制,XY轴滑台只能在 50cm*50cm 的范围内滑动.而步进电机在控制的 过程中是记录脉冲个数,通过测试记录完成一个 轴的脉冲个数是

32000 个脉冲,步进电机走一步 是1600 个脉冲故完成一个轴需要

20 步.由于探 测器线圈有 2.5CM 故可以将其分为20等分每次步 进电机向前走一步即可完成整个区域的扫描. 4.3 金属探测模块程序设计 通过试验检测金属时线圈获取的脉冲峰值如 图6,设置金属判断阈值,对探测器检测到到的探 测信号判断对比.待检测物体有一角硬币、一元 硬币和直径为 4cm 的铁丝圈.一元和一角硬币是 相比铁丝圈而言是比较容易定位的,对于一元硬 币和一角硬币,金属探测模块的采集到的信号的 是一个幅值较高的脉冲信号,并且检测测线圈经 过硬币中心时返回的脉冲幅值最大如图 5.4 中第 一副为

1 角硬币脉冲图第二幅为一元硬币的脉冲 图,第三幅是铁圈的脉冲图.程序通过判断检测 到的峰值数据与阀值对比即可判断是否为金属, 进一步通过测试确定不同金属的阀值即可判断金 属的区别.

5 金属探测器测试结果及分析 5.1 时间测试结果及分析 对于该设计,需要测试的有两个方面,金 属探测器的探测时间与精度.首先探测时间是从 金属探测器开始运行到检测到目标物体所用的时 间.要考虑到最极端的情况及目标物体与探测器 的起点在对角线的两个角上,此时用的时间是最 长的.测试结果的完整性 对于检测时间,由于测 试的时候考虑的是最恶劣的情况,其实只需要测 试探测模块扫描整个 XY 轴滑台的时间,因此可以 在玻璃板下放置金属物体. 表1 所示的是金属探 测模块分别从四个角出发,扫描整个 XY轴滑台所 需要的时间. 由于自制机械结构材质偏软无法保证完全垂 直,故在扫描过程中两端不能完全的同步移动导 序号 出发位置 终止位置 扫面时间