使用LDC1000设计的金属物体探测定位器详细资料说明

　　一、金属探测器的发展及其现状

　　随着科技水平的蓬勃发展，金属探测器的功能也随之增加。在1960年诞生出了全球第一台金属探测器，出生在工业时代的金属探测器其主要应用在工矿业，是检查矿产纯度，提高矿产效率的得力帮手。随着社会的不断发展，形形色色的犯罪案件层出不穷，金属探测器也有了它新的使命，在1970年金属探测器被广泛的使用在安全检查中。直到现在安全检查仍在使用金属探测器，无时无刻的保护着我们的生活安稳和身体的健康。

　　一个优质的产品带动着行业的发展，产业的提升。金属探测器的发展经历了好几次科学技术的革新，从开始的信号模拟技术，到今天使用的数字脉冲技术，都让金属探测器无论是灵敏度、分辨率、还是探测的精确度上都有了质一样的飞跃。

　　如今，金属探测器不仅仅局限在安全问题上，考古方面甚至在我们的食品方面都有了金属探测的踪影，因为它不仅能检测到军火、管制刀具、硬币、还能检测到食品中的金属杂质。跟传统的金属探测器相比，现代金属探测器拥有着扫描快、灵敏度高、小巧携带方便的诸多优点，所以受到了人们越来越多的青睐和好评。

　　按照目前市场上金属探测器远离和检测线路的不同，大致可以分为差拍式、自激感应式、耗能式和平衡式四种类型。传统的金属探测器，容易受到灰尘，水分，湿度等众多因素的干扰，导致着检测精度和探测器智能化程度低，不可以直接显示实时的运行参数，系统的维护不够方便，直接影响了人员的使用和测试的结果。

　　我们采用的是以MSP430F5529单片机和LDC1000电感/数字转换器为核心，基于LDC1000的金属探测模块、系统控制与定位模块、电机及驱动模块、电源模块和机械滑动平台。Ldc1000电感/数字转换器利用PCB线圈或自制线圈可以实现非接触式电感线圈检测，通过分析待测金属物体对电感线圈磁场的影响可以很方便地实现金属检测。对ldc1000检测到数据进行分析处理后驱动电机运动，从而实现被测金属物体的精确定位。充分利用LDC1000在微距检测和精确定位方面的优势，实现了快速、精确、高效的金属物体定位。达到了低成本，自动化水平高的功能。

　　二、LDC1000数字电磁传感器

　　2.1 LDC1000的简介

　　Ldc1000是美国德州仪器公司TI推出的一块全新的电感数字转换器（LDC），具有低功耗，小封装，低成本的优良性质。它的SPI界面可以很方便的连接MCU。LDC1000只需要外接一个PCB线圈或者自制线圈就可以实现非接触式电感检测。LDC1000的电感检测并不是指像Q表那样测试线圈的电感量，而是可以测试外部金属物体和LDC1000相连的测试线圈的空间位置关系。

　　利用LDC1000这个特性配以外部设计的金属物体即可很方便实现，水平或垂直距离检测；角度检测；位移监测；运动检测；振动检测；金属成分检测；可以广泛应用在汽车、消费电子、计算机、工业、通信和医疗领域。

　　2.2 其他传感器的缺点

　　其他的传感技术：大致上可以分为六大种，1开关传感器，它的成本很低但是在恶劣环境下不可靠；2压力感测器，比前者可靠，但是分辨率有限而且不适合远距离传感；3超声波传感，是一种前沿技术，有着很高的精度，但不适合于恶劣的环境；4电容式传感器，是智能手机普遍采用的传感器，具有灵敏度高，但是物体的选择性差；5霍尔传感器，它需要磁体和校准；6光学传感器，在恶劣的环境下不可靠。

　　2.3 LDC1000的主要特点

　　LDC1000将线圈和弹簧用作电感传感器，使它能在更低的系统成本下，保持和实现更高的分辨率、可靠性以及灵活性。LDC1000不仅可以测量位置，运动。或者金属和导体的构成，甚至可以检测弹簧的压缩、扩张与扭曲度，应用的范围非常广泛。放眼现在存在的传感器，无论是高灵敏度还是高精度的高端传感器，更甚是低端、低成本的输出仅为“0”和“1”的开关传感器，这些功能TI公司首创的LDC1000都可以完美胜任。

　　LDC技术的优势体现：

　　1.更高的分辨率：通过16位共振阻抗以及24位电感值，在位置感应应用中可实现亚微米级的分辨率；

　　2.更高的可靠性：提供非接触传感技术，这样就避免了与油污尘土等非导电污染物的影响，可以延长设备的使用寿命；

　　3.更高的灵活性：允许传感器远离电子产品安放，处于PCB无法安置的地理位置；

　　4.更低的成本：采用低成本传感器以及传导目标，更不像霍尔传感器一样需要磁体；

　　5.无限的可能性：支持压缩的金属薄片或导油墨的目标，为创新性系统提供了无限的可能；

　　6.更低的系统功率：在标准工作时的工作功率不足8.5mw，在待机模式下功率不足1.25mw；

　　2.4 LDC的原理和内部结构

　　LDC实际上是一个特殊的ADC，外接一个传感线圈。它的采集的信号有两个：传导的目标接近时导致的线圈涡流损耗（RP），以及线圈的电感值（L）。根据线圈的不同，这个传感回路的震荡频率范围为5KHZ~5MHZ，涡流损耗Rp的分辨率是16位，电感测量L的分辨率为24位。为了进一步减小传感器的体积和成本，传感线圈可采用PCB线圈。

　　LDC1000的检测原理是利用大学物理中学到的电磁感应原理。在PCB线圈或者自制线圈中加上交变电流，线圈周围就会产生交变磁场。这时，如果有金属物体的进入磁场，将会在金属的表面产生涡流。涡流电流跟线圈的电流方向相反，产生的电磁场与线圈产生的相反。所以，涡流是金属物体距离，大小，成分的函数。涡流产生的反向磁场与线圈耦合在一起，就象是有另一个次先线圈一样，这样就形成一个变压器。由变压器的互感作用，在初级线圈的这一侧就可以检测到次级线圈的参数。所以当有金属物体接近时，就会使传感器的数值发生变化，对这一变化进行判断便可基本确定硬币的位置。理论上其感应信号最大的地方为它的中心，程序可以根据一个精确的定位，使传感器上的标志物指向金属物体的中心。