基於（yú）Multisim的金屬探測儀（yí）設（shè）計與仿真

精（jīng）探安檢設備公司利用Multisim軟件設計了一種（zhǒng）自激振蕩式金屬探測儀，可（kě）以完成對金屬探測（cè）器各支電路的設計與測試，並對金屬探測器的總電路進（jìn）行了搭（dā）接（jiē）與仿真。下（xià）麵就對此（cǐ）金屬探測儀的（de）設計與仿真結（jié）果作個簡單的介紹。

此金屬探測儀是采用自激振蕩式電路進行金屬的探測，其工作原理是利用一（yī）個處於臨界狀態的振蕩器，當有金屬物體接近探測器探頭（電感L）時，線圈（quān）中會產生電磁場（chǎng），而電（diàn）磁場又會在金（jīn）屬物品中感應出（chū）渦流，能量的損失來自於振蕩電（diàn）路，相當（dāng）於電路中增加了（le）損耗（hào）電（diàn）阻（zǔ）。金屬（shǔ）物品與金屬探測儀（yí）探頭越接近，振蕩電路中的損（sǔn）耗越大，線（xiàn）圈值降低，使原本（běn）處於臨界狀態（tài）的振蕩器停止工作，利用這一關係控（kòng）製發光二極管檢測電路（lù）中發光二極管的亮滅，便可實現對金屬（shǔ）物品有無的探測（cè），這就是自激振蕩式金屬探測器的工作原理。

一（yī）、金屬探測儀主要電路設計：

1.電容三點式振蕩器（qì）電路。電容三點式振蕩器（也稱Colpitts 振蕩器）是自激振蕩器的一種，是由串聯電容、電（diàn）感回路及正反饋放大器組成的，其振蕩回路中的2個串聯電容的3個端點與（yǔ）振蕩管的3個管腳分別相接。

2.發（fā）光二極管檢測電路。該電路由三極管、發光（guāng）二極管、電阻等組成。整流濾波後的直流電壓使三極管Q3導通，這時它的集電極為低電平，發光二極管LED3點亮。當金屬探（tàn）測儀的電感（gǎn）線圈探頭接（jiē）近金屬物品時，振蕩電路停振，三極管Q3的基（jī）極得不到正電壓，三極管Q3 截止，發（fā）光二極管LED3熄（xī）滅。

3.溫度報警（jǐng）電路。在溫度報警電（diàn）路中（zhōng），采用滑動變阻器模（mó）擬溫（wēn）度傳感（gǎn）器，假（jiǎ）設使用的溫度傳感器為正溫度係數熱敏電阻，溫度越高，電阻阻值也越大。

4.欠壓報警電路（lù）。設計的金（jīn）屬探測儀欠壓報警電路是由“與非”門電路和發光（guāng）二（èr）極（jí）管組成的+5V電源低壓報警電路，電路簡單，但工作可靠、功耗低。當+5V的穩壓電源使用較長一段時間，電壓下降到+3V時（shí），發光二極管就會（huì）從發光狀態（tài）變為閃光狀態，提醒用戶更換電池（chí）。

二、總電路的仿真與分析

將金屬探測儀的各支電（diàn）路通過直接耦合的方（fāng）式級聯在一起，組成總電路。總體電路仿真結果顯示溫度（dù）報警電路和欠壓報警（jǐng）電路功能正常，與其支電路（lù）的仿（fǎng）真結果相同，但是，金屬檢（jiǎn）測電路的仿真速度較慢，存在明顯的延時。通過調整仿真的更大步長可（kě）以提高複雜電路的仿（fǎng）真速（sù）度。

精探安檢設備公司研究利（lì）用電路仿真軟件Multisim完（wán）成了一種（zhǒng）自激振（zhèn）蕩式金屬探測儀各（gè）支電路的設（shè）計與測試，並對其總電路進行了搭接與仿真測試。測試結果顯（xiǎn）示，設計的金屬探測儀工作正常，達到了設計要求，但也（yě）存在複雜電（diàn）路仿真速度慢（màn）的問題。