AT397312B - Detektor - Google Patents

Description

AT397312B

Die Erfindung betrifft einen Detektor zum induktiven Orten von metallischen Gegenständen, insbesondere Bindedraht oder bandförmigen Umreifungen an stückförmigen Fördergut, mit einer im wesentlichen U-förmigen Sendespule und drei Empfängerspulen.

In der GB-PS 1 585 580 ist ein ähnlicher Detektor zum induktiven Orten von metallischen Gegenständen beschrieben. Der Detektor dient zum Aufspüren von vergrabenen oder versunkenen Kabeln oder Pipelines. Da es sich dabei um die gegenseitige Wirkung von Primär- und Sekundär- (Wirbelstrom-) Magnetfeldern handelt und dabei relativ große Entfernungen zwischen Detektor und Metallteil auftreten, ist auf Grund der hohen Empfindlichkeit eine große metallfreie Zone im Bereich um den Detektor und dem Raum zwischen Detektor und dem zu detektierenden Metall erforderlich, die den Einsatz dieses Detektors mitten unter massiven Maschinen als zu empfindlich erscheinen läßt.

Aufgabe der Erfindung ist es, Bindedraht oder bandförmige Umreifungen auf einem stückförmigen Fördergut aus Altpapier, Zellstoff, u. a., unabhängig vom Abstand zum Detektor immer in ein und derselben quer zur Förderrichtung liegenden Ebene zu orten. Die Aufgabe wird erschwert, da dieser Bindedraht z. B. im Fördergut eingeschnitten sein kann oder durch Teile des Fördergutes verdeckt ist. Weiters soll das Gerät möglichst unbeeinflußbar durch umgebendes Metall eines Kettenförderers oder Plattenbandes bzw. selbst für die Umgebung nicht gefährlich sein, wie z. B. radioaktive Strahlung, Mikrowellen, u. ä. Der Bindedraht soll nach Ortung automatisch durch eine Zange erfaßt, aufgeschnitten und vom Packstück abgezogen werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Empfängerspulen nahe dem einen Ende der Sendespule im wesentlichen in einer senkrecht zur Symmetrieebene der Sendespule und tangential zu deren nicht von metallischen Gegenständen gestörten Kraftlinien verlaufenden Ebene nebeneinander symmetrisch zur Symmetrieebene der Sendespule angeordnet sind.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Ansicht einer Anlage mit einem Packstück und dem Detektor,

Figur 2 eine Ansicht des Detektors mit ungestörten Kraftlinien;

Figur 3 eine Ansicht des Detektors mit durch einen metallischen Gegenstand verformten Kraftlinien;

Figur 4 eine Ansicht in Richtung "A" des Detektors;

Figur 5 eine schematische Darstellung der Aufgabenstellung.

Die Sendespule (1) wird über einen U-förmigen ferromagnetischen Kem (8) gewickelt, wobei die Wicklung bis an beide Enden reichen soll, damit die magnetischen Kraftlinien (9) fast nur vorne im Bereich der U-Enden (5) austreten können. Dadurch hat die Umgebung an der Rückseite des U nur mehr geringen Einfluß auf das Meßergebnis. Der Spulenkern (8) besteht je nach verwendeter Frequenz aus Trafoblech für ca. 50 Hz, Siferrit-Material oder Luft für Frequenzen ab ca. 15 kHz. Windungszahl (ca. 50 - 500) und Drahtdurchmesser (ca. 1 mm) sind ebenfalls abhängig von der verwendeten Frequenz, aber auch von der Betriebsspannung und der gewünschten Reichweite beziehungsweise Leistung. Niedere Frequenzen (50 bis 15000 Hz) und höhere Spannung (24 V bis 380 V) sind vorzuziehen, da beide Forderungen hohe Windungszahlen verlangen und die Sendespule (1) lückenloser gewickelt werden kann.

Die Empfängerspulen (2,3,4) sind länglich gewickelt; lichte Weite ca. 7 x 2,5 cm, ca. 5000 Windungen mit CuL-Draht 0,07 mm Durchmesser bei ca. 100 Hz. Die Anordnung der Spulen (1,2,3,4) zueinander ist von größter Bedeutung und wurde in Figur 2 und 4 dargestellt. Die Ebenen aller 3 Empfängerspulen sind bei metallfreier Umgebung, d. h. ohne Draht (6) aber erregter Sendespule (1) auf minimalste Spannungsabgabe einzujustieren und dann mit Kunststoff entweder je an einem Ende auszugießen und einstellbar zu belassen oder komplett auszugießen.

Grundsätzlich ist jede Metallanhäufung in der Nähe des Detektors wie üblich zu vermeiden. Der Vorteil dieser Erfindung liegt jedoch darin, daß eine Metallanhäufung in der Umgebung durch Nachjustierung der Empfängerspulen (2, 3, 4) auf minimalste Spannungsabgabe bei suchobjektloser Umgebung weitgehend egalisiert werden kann.

Die magnetischen Kraftlinien (9) beschreiben zwischen den Spulenaustritten der Senderspule (1) ohne Beeinflussung durch Metall den allgemein bekannten Kraftlinienverlauf von Pol zu Pol (Fig. 2). Bei Auftreten von Draht (6), der tangential zu diesen Kraftlinien liegt, werden diese vom Draht konzentrisch angezogen, d. h. sie schmiegen sich dem Draht (6) parallel an (Figur 3). Da die Kraftlinien dadurch den wesentlich kürzeren Weg einer Sekante beschreiben, eine bestimmte Kraftlinie (9) entsprechend ihrem Energieinhalt eine bestimmte Länge und daher Richtung besitzt, verläuft die Kraftlinie daher länger parallel zum Draht und muß dann mit einem wesentlich kleineren Krümmungsradius beidseitig in die Senderspule (1) eintreten.

Die ursprünglich tangential zu den Kraftlinien (9) justierten flachen Empfängerspulen (2,3,4) mit einer Spannungsabgabe = V werden nun von den stärker gekrümmten Kraftlinien intensiv durchdrungen. In der Folge werden entsprechend hohe Spannungen bis ca. 2 V induziert, die nach ihrer Aufbereitung auf Gleichheit geprüft und bei Gleichheit das gewünschte Signal liefern.

Bei dieser Gelegenheit sei auch erklärt, wie die an anderer Stelle erwähnte relativ hohe Unempfindlichkeit gegenüber großen Eisenteilen zustandekommt: Relativ große Eisenteile beeinflussen die ursprüngliche Form der Kraftlinien (9) (ohne Draht), sodaß durch Justierbarkeit der Ebene der Empfängerspulen (2,3,4) diese -2-

Claims (3)

1. AT397312B wieder in tangentiale Richtung zu den Kraftlinien gebracht werden können. Es ist daher wieder der Ausgangszustand mit Empfängerspannung U = V hergestellt. Ebenso sei bemerkt, daß die Entfernung dieser Eisenteile relativ groß im Verhältnis zum Abstand der Empfängerspulen untereinander ist, sodaß dadurch kaum eine Unsymmetrie in den Empfängerspulen entsteht (Figur 4). Ein weiterer Vorteil für die Aufgabe, Draht zu detektieren ist, daß vorwiegend nur jene Kraftlinien (9) gekrümmt werden, welche in der Ebene des Drahtes verlaufen, d. h. trotz enger Lage der danebenliegenden Empfängerspulen ist die Auswirkung auf diese sehr gering. Die Empfindlichkeitsverteilung ist nicht wie üblich bei Metallsuchgeräten und induktiven Näherungsschaltem kreisrund sondern extrem oval bis linienförmig. Die Answerteelektronik: Die von den 3 Empfängerspulen (2, 3, 4) abgegebenen Wechselspannungen gelangen im Zuge der Signalaufbereitung im Normalfall an je einen Operationsverstärker, im Falle sehr großer Unterschiede der Entfernung zwischen Detektor und Draht an je einen logarithmischen Operationsverstärker, werden gleichgerichtet und in einem Integrationsteil etwas geglättet In der Folge gelangen die Ausgangssignale der zu den beiden äußeren Empfängerspulen (2 und 4) gehörenden Integrationsteile an die beiden Eingänge ("+") und eines Komparators. Dieser gibt ausschließlich bei Spannungsgleichheit d. h. in der Symmetrieposition des metallischen Gegenstandes (6), ein Signal (”An) ab. Da Spannungsgleichheit auch dann besteht wenn kein Draht vorhanden ist, nämlich V, wird ein weiteres Signal ("B") aus der mittleren Empfängerspule (3) herangezogen. Erst wenn das Signal ("B") für "Metall vorhanden" ansteht wird das Signal ("A") zum endgültigen Ausgangssignal. PATENTANSPRÜCHE 1. Detektor zum induktiven Orten von metallischen Gegenständen, insbesondere Bindedraht oder bandförmigen Umreifungen an stückförmigem Fördergut, mit einer im wesentlichen U-förmigen Sendespule und drei Empfängerspulen, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängerspulen (2, 3,4) nahe dem einen Ende der Sendespule (1) im wesentlichen in einer senkrecht zur Symmetrieebene (7) der Sendespule und tangential zu deren nicht von metallischen Gegenständen (6) gestörten Kraftlinien verlaufenden Ebene nebeneinander symmetrisch zur Symmetrieebene (7) der Sendespule (1) angeordnet sind.
2. 2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendespule (1) um einen Kern ($) aus ferromagnetischem Material gewickelt ist. Hiezu
3. 3 Blatt Zeichnungen -3-