如何利用TDA0161接近开关芯片制作一个金属探测器？

金属探测器是一种非常常见的设备，可用于检查购物中心、酒店、电影院等内的人员是否携带任何金属或非法物品，例如管制刀具等。金属检测器有多种类型，例如手持式金属检测器，穿行金属检测器和地面搜索金属检测器。英锐恩单片机开发工程师表示，金属探测器很容易制作，主要使用到一颗接近传感器芯片。

在这个方案中，单片机工程师设计了一个简单的DIY型金属探测器电路，该电路使用非常简单的组件，单片机入门学习者可以尝试做一下。

在该方案中，使用的是一颗意法半导体的TDA0161接近传感器芯片，目前这款IC已经过时，所以仅做测试使用。如果找不到TDA0161，请尝试查找其他类似IC。

所需组件

（1）1 x TDA0161接近传感器芯片IC；

（2）2 x 47nF电容器（陶瓷电容器代码473）；

（3）1 x 1KΩ电阻（1/4W）；

（4）1 x 330Ω电阻（1/4W）；

（5）1 x 100Ω电阻（1/4W）；

（6）1 x 5KΩ电位器；

（7）1 x 2N2222A（NPN三极管）；

（8）1 x 5V蜂鸣器；

（9）线圈（取26–30AWG的铜线，并缠绕成直径5–6cm的线圈，并绕140–150匝）。

其他附加组件（用于LED）

（1）1 x 220Ω电阻（1/4瓦）；

（2）1 x 5mmLED。

有关TDA0161这颗IC的说明

TDA0161接近传感器芯片IC：TDA0161是STMicroelectronics制造的接近传感器芯片IC。它可以通过检测高频涡流损耗的细微变化来检测金属物体。

TDA0161IC可借助外部调谐电路充当振荡器，电源电流的变化将决定输出信号，即当金属物体靠近时电流高，而当没有金属物体时电流低。

TDA0161具有8个引脚，并采用双列直插式封装（DIP）。下图显示了TDA0161IC的引脚图。

线圈（电感器）：此方案采用了30AWG铜线，然后使用5.8厘米直径参考将其缠绕成线圈，线圈包括140–150匝。

金属探测器电路说明

当L1和C1的LC电路从附近的任何金属获得任何谐振频率时，将产生电场，这将导致在线圈中感应出电流并改变通过线圈的信号流。

可变电阻器用于将接近传感器的值更改为与LC电路相等，最好在线圈不靠近金属时检查该值。当检测到金属时，LC电路将改变信号。更改后的信号被提供给接近传感器芯片（TDA0161），该检测器将检测到信号的变化并做出相应的反应。当没有检测到金属时，接近传感器的输出为1mA；当线圈靠近金属时，接近传感器的输出为10mA。

当输出引脚为高电平时，电阻器R3将为晶体管Q1提供正电压。Q1将打开，LED发光，并且蜂鸣器发出蜂鸣声。电阻r2用于限制电流。

金属探测器的框图

金属探测器电路由三个主要部分组成：LC电路，接近传感器，输出LED和蜂鸣器。并联连接的线圈和电容器C1将构成LC电路。

如果检测到任何金属，接近传感器（TDA0161）就会被此LC密码触发。然后，接近传感器将打开LED并使用蜂鸣器发出警报。

LC电路：LC电路具有并联的电感器和电容器。当附近存在相同频率的材料时，该电路会发出谐振。LC电路交替对电容器和电感器充电。当电容器充满电时，会对电感器施加电荷。

电感器开始充电，当电容器两端的电荷为零时，它将以相反的极性从电感器吸取电荷。然后减少电感器电荷，并再次重复该过程。请注意，电感器是磁场存储设备，电容器是电场存储设备。

接近传感器：接近传感器可以在没有任何物理干扰的情况下检测物体。接近传感器的工作原理与红外传感器相同，接近也释放信号，除非并且直到反射回来的信号没有变化，否则它不会提供输出。

如果信号发生变化，它将检测并给出相应的输出。有不同的接近传感器，例如要检测塑料材料，我们可以使用电容式接近度，对于金属，我们应该使用电感式。

该金属探测器方案运行原理

由L1（线圈）和C1组成的LC电路是电路的主要金属检测器部分。借助该LC电路（也称为振荡电路或调谐电路），TDA0161IC充当振荡器并以特定频率振荡。

当LC电路从附近的任何金属中检测到任何谐振频率时，都会产生电场，这将导致在线圈中感应出电流并改变通过线圈的信号流。

可变电阻器用于将接近传感器的值更改为与LC电路相等，最好在线圈不靠近任何金属物体时检查该值。当检测到金属时，LC电路将改变信号。

更改后的信号被提供给接近传感器芯片（TDA0161），该检测器将检测到信号的变化并做出相应的反应。当未检测到金属时，接近传感器的输出将小于1mA，而当线圈靠近金属时，其输出将约为10mA（通常大于8mA）。

当输出引脚为高电平时，电阻器R3将为晶体管Q1提供正电压。Q1将打开并且LED将发光（电路中未显示），并且蜂鸣器将被激活。

（1）该方案的好处

基于TDA0161的接近传感器芯片IC金属检测器电路是一种非常简单易用的金属检测器，可用于检测家庭，办公室和花园中的小金属。不需要任何单片机，因为接近传感器将足以实施该方案。

（2）该方案的缺点

这种金属探测器电路的主要缺点是探测范围。金属物体必须与探测器保持10mm的距离。