劉勇++李富強(qiáng)++孫德明

管線檢測儀，主要應(yīng)用在房屋裝修時(shí)查找墻體中的電線、水管和金屬物。使用管線檢測儀可以有效提高施工效率和施工的安全性。通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明了設(shè)計(jì)制作的管線檢測儀能達(dá)到檢測水管、通電電線、金屬的目的，性能穩(wěn)定，檢測精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

【關(guān)鍵詞】STM32單片機(jī) 水管檢測 電線檢測 金屬檢測

1 緒論

管線檢測儀是針對墻體中電線、水管、金屬而設(shè)計(jì)的檢測儀，設(shè)計(jì)運(yùn)用傳感器，用以檢測被測管線電壓電流大小、埋藏位置。

本設(shè)計(jì)主要是對帶水的塑料水管、通電電線、金屬進(jìn)行檢測。針對水管檢測，自己動(dòng)手制做了電容極板檢測傳感器進(jìn)行信號檢測。針對通電電線，自己制作了感應(yīng)電板進(jìn)行信號檢測；針對墻內(nèi)金屬，利用電渦流原理檢測信號。

2 管線檢測儀硬件電路的設(shè)計(jì)

檢測水管模塊，自制電容式傳感器，主要根據(jù)水管中水的電解質(zhì)不同于墻體的電解質(zhì)，從而測量墻體中介電常數(shù)的變化，得到輸出信號隨被測水管位置變化的規(guī)律。

利用電容充放電原理的脈沖型測量電路，其中E、f為方波激勵(lì)電源的幅值和頻率，D1-D4為特性相同的二極管，本設(shè)計(jì)選用IN4148，A為放大器，Cx1、Cx2即為差動(dòng)變面積式電容傳感器的兩個(gè)差接電容CAC，CBC，BL，為負(fù)載電阻。其中方波用于控制電容Cx1、Cx2的充放電。本設(shè)計(jì)選用NE555P來生成所需的方波，因?yàn)?55定時(shí)器外接電路簡單，雖然產(chǎn)生的方波不是很好看，但經(jīng)過整形后會(huì)得到較好的波形。同時(shí)由于占空比與振蕩頻率之間彼此獨(dú)立，互不影響，可組成占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器，且占空比調(diào)節(jié)范圍較寬。

2.1 通電電線檢測

實(shí)現(xiàn)原理為：當(dāng)電路處于常態(tài)時(shí)，Q1因柵極懸空二導(dǎo)通，形成漏電流，Q2基極無電流流入，D3處于熄滅狀態(tài)。當(dāng)感應(yīng)板靠近AC220V或以上的交變電源時(shí)，因電源在四周將形成一交變電場，感應(yīng)板上將感應(yīng)出相應(yīng)交變電壓加到Q1柵極，感應(yīng)板上感應(yīng)電壓為負(fù)時(shí)，Q1截止，電壓經(jīng)過R1、D4加至Q2基極，Q2導(dǎo)通，D3發(fā)光。從而檢測通電電線位置。

2.2 金屬檢測

工作原理為：Q1、L1、L2、C2、C3、R1、W組成高頻振蕩電路，適合的振蕩級增益可通過電位器W調(diào)節(jié)得到，適合的振蕩增益可使蕩器處于臨界振蕩狀態(tài)，即剛好使振蕩器起振。這里的檢測電路由Q2、Q3組成，電路正常振蕩時(shí)，振蕩電壓超過0.6V時(shí)，Q2就會(huì)在負(fù)半周導(dǎo)通使C4放電短路，這樣可讓Q3截止；當(dāng)金屬物體靠近檢測線圈L1時(shí)，金屬導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生渦電流，導(dǎo)致振蕩回路中的能量損耗增大，正反饋減弱，從而使處于臨界狀態(tài)的振蕩器振蕩減弱，甚至無法維持振蕩所需的最低能量導(dǎo)致不再進(jìn)行振蕩，使Q2截止，R2給C4充電，Q3導(dǎo)通，使蜂鳴器和發(fā)光二極管動(dòng)作。從而判定金屬物體的位置。

3 總結(jié)

本文設(shè)計(jì)的管線檢測儀的核心是STM32單片機(jī)。是集合三種功能的智能型檢測儀。該硬件的設(shè)計(jì)簡潔易用，軟件流程清楚明了，在保證實(shí)現(xiàn)基本工作性能的同時(shí)最大程度減小了成本。

參考文獻(xiàn)

[1]張文彬.電磁金屬檢測器的設(shè)計(jì)[D].天津：天津理工大學(xué)，2013.

作者單位

中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 江蘇省徐州市 221008endprint