墻骨探測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種探測裝置，尤其涉及一種墻骨探測裝置。
【背景技術】
[0002]通常，用于探測隱藏在某表面之下的物體，例如墻體內部諸如木頭、金屬等其他材料的物體的探測裝置被稱作墻骨探測裝置(stud sensor)。在建筑裝修領域，墻骨探測裝置是很有用的工具，其能探測到隱藏的物體，從而幫助使用者定位以進行后續的操作，例如拔除殘留在墻體內的鐵釘、在墻面上鉆孔等。
[0003]目前通用的墻骨探測裝置大多為基于電容的電子裝置，這是因為大多隱藏在某表面之下的物體是具有與其周圍物質不同的介電常數的，因此只要能探測這種介電常數的變化就能探測到隱藏的物體。一般地，墻骨探測裝置具有一個用于接近被探測的表面的探測面，探測面上布置有一個或多個電容極板。使用時，將探測面接近被探測的表面(例如墻面)，并在該表面上移動，當墻骨探測裝置探測到電容極板上的電容值的變化時，就能判斷該處表面之下具有隱藏的物體。高級的墻骨探測裝置還能確定隱藏的物體的邊界、中心、材質等。
[0004]隨著科技的發展，小體積、高集成度、快速的響應速度已成為各類電子裝置的發展趨勢，制作小體積、高集成度、快速的響應速度的墻骨探測裝置是本領域技術人員的目標，并且小體積、高集成度、快速的響應速度的墻骨探測裝置能更好地滿足使用者的需求。
[0005]因此，本領域的技術人員致力于開發一種墻骨探測裝置，其能實現小體積、高集成度和快速的響應速度。
【發明內容】
[0006]有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種墻骨探測裝置，通過采用集成電路芯片，實現小體積、高集成度和快速的響應速度。
[0007]為實現上述目的，本發明提供了一種墻骨探測裝置，用于探測隱藏在表面之下的物體，所述墻骨探測裝置的探測面在所述表面上移動，其特征在于，
[0008]所述墻骨探測裝置包括第一電容極板、第二電容極板、第一檢測電路、第二檢測電路和微控制單元；
[0009]所述第一電容極板和所述第二電容極板在所述探測面上；所述第一電容極板與所述表面構成第一電容器，所述第一電容器具有第一電容；所述第二電容極板與所述表面構成第二電容器，所述第二電容器具有第二電容；
[0010]所述第一檢測電路耦接于所述第一電容極板，所述第一檢測電路處理對應于所述第一電容的電壓信號并輸出第一電壓信號；
[0011]所述第二檢測電路耦接于所述第二電容極板，所述第二檢測電路處理對應于所述第二電容的電壓信號并輸出第二電壓信號；
[0012]所述第一檢測電路的輸出端與所述微控制單元的第一輸入端相連，所述第二檢測電路的輸出端與所述微控制單元的第二輸入端相連；所述微控制單元比較所述第一電壓信號和所述第二電壓信號，并根據所述比較的結果確定所述物體的位置。
[0013]進一步地，所述微控制單元為AD型微控制單元。
[0014]進一步地，所述第一電容極板和所述第二電容極板具有相同的結構參數和介電常數。
[0015]進一步地，在所述探測面上，所述第一電容極板和所述第二電容極板被并列地布置。
[0016]進一步地，所述第一檢測電路和所述第二檢測電路中的各個元件和各個所述元件間的連接皆相同。
[0017]進一步地，當所述第一電壓信號和所述第二電壓信號相同時，所述微控制單元確定所述物體的中心位置。
[0018]進一步地，所述第一檢測電路包括第一振蕩器，所述第二檢測電路包括第二振蕩器，所述第一振蕩器的輸入端連接到所述微控制單元的第一 PWM通道，所述第二振蕩器的輸入端連接到所述微控制單元的第二 PWM通道。
[0019]進一步地，所述第一振蕩器和所述第二振蕩器皆為RC振蕩電路。
[0020]進一步地，所述第一振蕩器的輸出端連接在所述第一電容極板上，所述第二振蕩器的輸出端連接在所述第二電容極板上。
[0021]進一步地，所述第一檢測電路包括第一觸發器，所述第一振蕩器的所述輸出端連接到所述第一觸發器的第一輸入端；所述第二檢測電路包括第二觸發器，所述第二振蕩器的所述輸出端連接到所述第二觸發器的第一輸入端。
[0022]進一步地，所述第一觸發器和所述第二觸發器皆為⑶4093觸發器。
[0023]進一步地，所述墻骨探測裝置還包括電源模塊，所述電源模塊與所述微控制單元、所述第一檢測電路和所述第二檢測電路分別相連以供電。
[0024]進一步地，所述電源模塊包括電源和穩壓電源芯片，所述電源與所述穩壓電源芯片的輸入端相連，所述穩壓電源芯片的輸出端與所述微控制單元、所述第一檢測電路和所述第二檢測電路分別相連。
[0025]進一步地，所述電源模塊具有指示燈。
[0026]進一步地，所述電源為電池組。
[0027]進一步地，所述墻骨探測裝置還包括輸出模塊，所述輸出模塊的輸入端連接到所述微控制單元的輸出端。
[0028]進一步地，所述輸出模塊為顯示屏。
[0029]進一步地，所述墻骨探測裝置還包括輸入模塊，所述輸入模塊的輸出端連接到所述微控制單元的第三輸入端。
[0030]進一步地，所述輸入模塊為鍵盤。
[0031]在本發明的較佳實施方式中，提供了一種用于探測隱藏在表面之下的物體的墻骨探測裝置，其探測面上并列地布置有結構參數和介電常數皆相同的第一電容極板和第二電容極板，第一、第二電容極板分別與被探測的表面(及其之下的物體)構成第一、第二電容器，第一、第二電容器具有第一、第二電容。該墻骨探測裝置還包括微控制單元、第一檢測電路、第二檢測電路電源模塊、輸出模塊和輸入模塊。第一、第二檢測電路分別包括第一、第二振蕩器，它們分別連接到第一、第二電容極板；第一、第二檢測電路還包括多個⑶4093觸發器；第一、第二檢測電路分別將對應于第一、第二電容的電信號進行去噪、放大的處理后獲得第一、第二電壓信號；微控制單元對第一、第二電壓信號進行比較，獲得物體的位置信息并可在輸出模塊上顯示該位置信息，輸出模塊是液晶顯示屏；輸入模塊是鍵盤，用于供使用者向微控制單元輸入指令；電源模塊分別地為微控制單元、第一檢測電路和第二檢測電路供電。由此可見，本發明的墻骨探測裝置通過使用微控制單元，大大提高了裝置的集成度和響應速度；通過使用具有振蕩器和CD4093觸發器的第一、第二檢測電路處理并獲得的第一、第二電壓信號，大大提高了裝置的精確度和抗干擾能力；由此使本發明的墻骨探測裝置具有小體積、高集成度、快速的響應速度、高精確度和良好的抗干擾性能。
[0032]以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特征和效果。
【附圖說明】
[0033]圖1是在一個較佳的實施例中，本發明的墻骨探測裝置的模塊結構圖。
[0034]圖2顯示了在一個較佳的實施例中，本發明的墻骨探測裝置的兩個電容極板在探測面上的布置。
[0035]圖3顯示了在一個較佳的實施例中，本發明的墻骨探測裝置的第一檢測電路的電路結構。
[0036]圖4顯示了在一個較佳的實施例中，本發明的墻骨探測裝置的第二檢測電路的電路結構。
[0037]圖5顯示了在一個較佳的實施例中，本發明的墻骨探測裝置的電源模塊的電路結構。
【具體實施方式】
[0038]本發明的墻骨探測裝置用于探測隱藏在表面之下的物體，其具有一個探測面20 (參見圖2)，使用時將探測面20貼合或貼近被探測的表面并沿該表面移動。
[0039]如圖1所示，在一個較佳的實施例中，本發明的墻骨探測裝置包括微控制單元10、第一電容極板21、第二電容極板22、第一檢測電路31、第二檢測電路32和電源模塊40。第一電容極板21和第二電容極板22具有相同的結構參數和介電常數，如圖2所示，它們被并列地布置在探測面20上。在探測面20貼合或貼近被探測的表面時，第一電容極板21和第二電容極板22分別與被探測的表面（及其之下的物體）構成第一電容器和第二電容器，第一電容器具有第一電容，第二電容器具有第二電容。微控制單兀10為AD型微控制單兀。
[0040]如圖3所示，第一檢測電路31具有輸入端IN1和輸出端0UT1，其中輸入端IN1與第一電容極板21相連，輸出端0UT1與微控制單兀10的第一輸入端相連。第一檢測電路31包含第一振蕩器51，第一振蕩器51的輸入端連接到微控制單元10的第一 PWM通道PWM1，第一振蕩器51的輸出端與第一電容極板21相連。第一檢測電路31還包含第一觸發器U21,第一觸發器U21是⑶4093觸發器，第一振蕩器51的輸出端接入第一觸發器U21的第一輸入端。
[0041]本實施例中，第一振蕩器51由電阻R50、R51、R52以及電容器C21、C22構成，其中，電阻R50、R51和R52串聯；電容器C21 —端連接在電阻R50和電阻R51之間，另一端接地；電容器C22 —端連接在電阻R51和電阻R52之間，另一端接地。較佳地，選用的電阻R50、R51和R52的阻值分別為1ΚΩ、1ΚΩ和820ΚΩ ;選用的電容器C21和C22的電容皆為104yF。第一振蕩器51輸出具有第一振蕩頻率的電壓信號。
[0042]本實施例中，第一檢測電路31還包括元件：觸發器U22、觸發器U23、觸發器U24、放大器 U43、晶體管 Q5、電阻 R26、R53、R54、R27、R30、R55、R56、R31、R58、R57 和 R34、電容器C24、C23、C25、C26、C27、C28和C29以及二極管D3。這些元件的連接關系如圖3所示，在此不贅述。較佳地，選用的各個元件的參數如下：
[0043]觸發器U22、觸發器U23和觸發器U24皆為CD4093觸發器；
[0044]放大器U43的型號為LM324 ；
[0045]二極管D3的型號為IN4148 ；
[0046]晶體管Q5為晶體管9014 ;
[0047]電阻 R26、R53、R54、R27、R30、R55、R56、R31、R58、R57 和 R34 的阻值分別為 120ΚΩ、33K Ω、10K Ω、47Κ Ω、10Κ Ω、10Κ Ω、470Κ Ω、100Κ Ω、470K Ω、150Κ Ω 和 1Κ Ω