一、金屬探測器的發展及其現狀

　　隨著科技水平的蓬勃發展，金屬探測器的功能也隨之增加。在1960年誕生出了全球第一臺金屬探測器，出生在工業時代的金屬探測器其主要應用在工礦業，是檢查礦產純度，提高礦產效率的得力幫手。隨著社會的不斷發展，形形色色的犯罪案件層出不窮，金屬探測器也有了它新的使命，在1970年金屬探測器被廣泛的使用在安全檢查中。直到現在安全檢查仍在使用金屬探測器，無時無刻的保護著我們的生活安穩和身體的健康。

　　一個優質的產品帶動著行業的發展，產業的提升。金屬探測器的發展經歷了好幾次科學技術的革新，從開始的信號模擬技術，到今天使用的數字脈沖技術，都讓金屬探測器無論是靈敏度、分辨率、還是探測的精確度上都有了質一樣的飛躍。

　　如今，金屬探測器不僅僅局限在安全問題上，考古方面甚至在我們的食品方面都有了金屬探測的蹤影，因為它不僅能檢測到軍火、管制刀具、硬幣、還能檢測到食品中的金屬雜質。跟傳統的金屬探測器相比，現代金屬探測器擁有著掃描快、靈敏度高、小巧攜帶方便的諸多優點，所以受到了人們越來越多的青睞和好評。

　　按照目前市場上金屬探測器遠離和檢測線路的不同，大致可以分為差拍式、自激感應式、耗能式和平衡式四種類型。傳統的金屬探測器，容易受到灰塵，水分，濕度等眾多因素的干擾，導致著檢測精度和探測器智能化程度低，不可以直接顯示實時的運行參數，系統的維護不夠方便，直接影響了人員的使用和測試的結果。

　　我們采用的是以MSP430F5529單片機和LDC1000電感/數字轉換器為核心，基于LDC1000的金屬探測模塊、系統控制與定位模塊、電機及驅動模塊、電源模塊和機械滑動平臺。Ldc1000電感/數字轉換器利用PCB線圈或自制線圈可以實現非接觸式電感線圈檢測，通過分析待測金屬物體對電感線圈磁場的影響可以很方便地實現金屬檢測。對ldc1000檢測到數據進行分析處理后驅動電機運動，從而實現被測金屬物體的精確定位。充分利用LDC1000在微距檢測和精確定位方面的優勢，實現了快速、精確、高效的金屬物體定位。達到了低成本，自動化水平高的功能。

　　二、LDC1000數字電磁傳感器

　　2.1 LDC1000的簡介

　　Ldc1000是美國德州儀器公司TI推出的一塊全新的電感數字轉換器（LDC），具有低功耗，小封裝，低成本的優良性質。它的SPI界面可以很方便的連接MCU。LDC1000只需要外接一個PCB線圈或者自制線圈就可以實現非接觸式電感檢測。LDC1000的電感檢測并不是指像Q表那樣測試線圈的電感量，而是可以測試外部金屬物體和LDC1000相連的測試線圈的空間位置關系。

　　利用LDC1000這個特性配以外部設計的金屬物體即可很方便實現，水平或垂直距離檢測；角度檢測；位移監測；運動檢測；振動檢測；金屬成分檢測；可以廣泛應用在汽車、消費電子、計算機、工業、通信和醫療領域。

　　2.2 其他傳感器的缺點

　　其他的傳感技術：大致上可以分為六大種，1開關傳感器，它的成本很低但是在惡劣環境下不可靠；2壓力感測器，比前者可靠，但是分辨率有限而且不適合遠距離傳感；3超聲波傳感，是一種前沿技術，有著很高的精度，但不適合于惡劣的環境；4電容式傳感器，是智能手機普遍采用的傳感器，具有靈敏度高，但是物體的選擇性差；5霍爾傳感器，它需要磁體和校準；6光學傳感器，在惡劣的環境下不可靠。

　　2.3 LDC1000的主要特點

　　LDC1000將線圈和彈簧用作電感傳感器，使它能在更低的系統成本下，保持和實現更高的分辨率、可靠性以及靈活性。LDC1000不僅可以測量位置，運動。或者金屬和導體的構成，甚至可以檢測彈簧的壓縮、擴張與扭曲度，應用的范圍非常廣泛。放眼現在存在的傳感器，無論是高靈敏度還是高精度的高端傳感器，更甚是低端、低成本的輸出僅為“0”和“1”的開關傳感器，這些功能TI公司首創的LDC1000都可以完美勝任。

　　LDC技術的優勢體現：

　　1.更高的分辨率：通過16位共振阻抗以及24位電感值，在位置感應應用中可實現亞微米級的分辨率；

　　2.更高的可靠性：提供非接觸傳感技術，這樣就避免了與油污塵土等非導電污染物的影響，可以延長設備的使用壽命；

　　3.更高的靈活性：允許傳感器遠離電子產品安放，處于PCB無法安置的地理位置；

　　4.更低的成本：采用低成本傳感器以及傳導目標，更不像霍爾傳感器一樣需要磁體；

　　5.無限的可能性：支持壓縮的金屬薄片或導油墨的目標，為創新性系統提供了無限的可能；

　　6.更低的系統功率：在標準工作時的工作功率不足8.5mw，在待機模式下功率不足1.25mw；

　　2.4 LDC的原理和內部結構

　　LDC實際上是一個特殊的ADC，外接一個傳感線圈。它的采集的信號有兩個：傳導的目標接近時導致的線圈渦流損耗（RP），以及線圈的電感值（L）。根據線圈的不同，這個傳感回路的震蕩頻率范圍為5KHZ~5MHZ，渦流損耗Rp的分辨率是16位，電感測量L的分辨率為24位。為了進一步減小傳感器的體積和成本，傳感線圈可采用PCB線圈。

　　LDC1000的檢測原理是利用大學物理中學到的電磁感應原理。在PCB線圈或者自制線圈中加上交變電流，線圈周圍就會產生交變磁場。這時，如果有金屬物體的進入磁場，將會在金屬的表面產生渦流。渦流電流跟線圈的電流方向相反，產生的電磁場與線圈產生的相反。所以，渦流是金屬物體距離，大小，成分的函數。渦流產生的反向磁場與線圈耦合在一起，就象是有另一個次先線圈一樣，這樣就形成一個變壓器。由變壓器的互感作用，在初級線圈的這一側就可以檢測到次級線圈的參數。所以當有金屬物體接近時，就會使傳感器的數值發生變化，對這一變化進行判斷便可基本確定硬幣的位置。理論上其感應信號最大的地方為它的中心，程序可以根據一個精確的定位，使傳感器上的標志物指向金屬物體的中心。