BR112018068545B1 - Dispositivo detector indutivo de fator 1 e procedimento de calibração - Google Patents

Abstract

?DISPOSITIVO DETECTOR INDUTIVO DE FATOR 1". A presente invenção se refere a um dispositivo detector (1) dos tipos indutivo e de "fator 1", que compreende um circuito (2) ressonante LC alimentado por um gerador (3) adaptado, uma cadeia operacional de meios (4, 5, 6) de obtenção por meio de amostragem e tratamento do sinal de resposta e um conjunto funcional de meios (7, 8) de avaliação de pelo menos um valor bloqueado transitoriamente do sinal tratado e do fornecimento de informações de detecção ou não detecção. Um dispositivo detector (1) caracterizado em que os meios de obtenção e tratamento compreendem meios (5) analógicos de filtração e/ou amplificação do sinal de resposta amostrado e um meio (10) de compensação da derivação de temperatura do sinal de resposta por meio de uma correção do sinal amostrado após sua conversão numérica, associado ou incluindo um sensor de temperatura (10').

Description

[001] A presente invenção se refere ao campo dos dispositivos de detecção indutiva que permite detectar a presença com relação a certa posição ou à proximidade de um objeto metálico, particularmente os detectores usados na indústria e baseados na análise de sinal fornecida por meio de um circuito ressonante LC.

[002] Tais detectores são comercializados pela requerente há muitos anos e estão, por exemplo, descritas nos documentos FR2827677, EP1580889, EP1580536, EP1965177 e EP2546614.

[003] Mais especificamente, a invenção tem por objeto um dispositivo detector de proximidade ou presença, do tipo indutivo e de "fator 1", ou seja, projetado e que funciona de modo a apresentar preferencialmente uma variação bem pequena de distância de detecção para os diferentes materiais metálicos principais (aço, alumínio, bronze, cobre, zinco, etc).

[004] No caso de um detector indutivo convencional, a distância de detecção nominal Sn é sempre fornecida para um alvo de aço (norma EN60947-5-2). Para determinar a distância de detecção no caso de outros metais (tais como alumínio ou cobre), é necessário aplicar um fator de correção nessa base nominal Sn. Por exemplo, a distância de detecção para o alumínio pode ser de 0,40 x Sn (fator 0,40); ou, no caso do aço inoxidável, pode ser de 0,70 x Sn (fator 0,70). No caso do aço, o fator tem valor 1, ou seja, corresponde a uma distância de detecção de 1 x Sn = Sn.

[005] Deve-se notar, em termos de detecção, os materiais metálicos podem ser classificados em duas categorias: - os materiais ferromagnéticos (aço, ferro) que, quando estão próximos de uma bobina de detecção, têm tendência de aumentar a resistência da série Rs dessa bobina (a indutância da série Ls varia pouco); - os materiais não ferromagnéticos (alumínio, cobre, bronze, etc) que, quando estão próximos de uma bobina de detecção, têm tendência de diminuir a indutância da série Ls dessa bonina (a série Rs varia pouco).

[006] No estado da técnica, pode-se qualificar um detector como sendo "fator 1" desde que seja projetado e funcione de modo tal que a mesma distância de detecção Sn se aplique sensivelmente a todos os metais ou pelo menos aos metais principais (ou seja, pelo menos: aço, ferro, alumínio, cobre, bronze, zinco e suas ligas possíveis).

[007] A figura 1 ilustra esquematicamente os principais parâmetros que intervêm na definição dos desempenhos/características desse tipo de sensores. Nessa figura, indicam-se: - a base nominal "Sn": Base convencional que serve para projetar o detector; - a base real "Sr": Base medida sob a tensão de alimentação nominal e a temperatura ambiente (± 10% de Sn); - a base útil "Su": Base medida nos limites admissíveis de temperatura e tensão de alimentação (± 10% de Sr).

[008] Já existem numerosas apresentações de detectores de "fator 1", tais como, por exemplo, os sistemas baseados em emissão/recepção (montagem do tipo transformador) com 3 ou 4 bobinas (ver US7106052 e EP2493076A1) ou os sistemas baseados em medição de frequência (ver EP2017652A1).

[009] Contudo, esses sistemas que empregam muitas bobinas são complexos, caros e pesados. Por outro lado, um sistema baseado na frequência poderia recorrer a componentes caros que possuem desempenhos frequentemente limitados (pouca frequência de comutação, pouca distância de detecção).

[010] A fim de atenuar esses inconvenientes, tem-se proposto um dispositivo detector de proximidade ou presença, do tipo indutivo e que funciona no modo de "fator 1", ou seja, que apresenta muito pouca variação na distância de detecção Sn em função dos principais tipos de metais e que compreende essencialmente, de um lado, um circuito ressonante LC alimentado por um gerador de pulsos de excitação que definem fases de detecção sucessivas e repetitivas e, de outro lado, uma cadeia operacional de meios de obtenção e tratamento do sinal de resposta, sob a forma de oscilações livres, geradas pelo próprio circuito de detecção LC durante cada fase de detecção, e que inclui notadamente um meio de amostragem e um circuito de conversão analógica digital, e, finalmente um conjunto funcional de meios de avaliação de pelo menos um valor temporariamente bloqueado do sinal processado e do fornecimento de informações ou de um sinal lógico de detecção ou não detecção.

[011] Tal dispositivo detector é, por exemplo, conhecido, pelo menos em parte, a partir do documento EP1530064.

[012] No caso de tal montagem de oscilador livre do tipo LC ressonante, observamos: - uma variação da amplitude das oscilações quando a bobina se situa próxima a um material ferromagnético; - uma variação da frequência oscilatória quando a bobina se situa próxima a um material não ferromagnético.

[013] Para se realizar uma detecção de "fator 1", basta se referir, de fato, a dois tipos de materiais: - o aço, que representa os materiais ferromagnéticos, e causa uma variação de Rs e, portanto, uma variação da amplitude no caso de um oscilador livre LC; - o alumínio, que representa os materiais não ferromagnéticos, e causa uma variação de Ls e, portanto, uma variação de frequência no caso de um oscilador livre LC.

[014] No caso do aço, a aproximação de um alvo causa uma atenuação de pseudo-oscilações, mas pouca variação na frequência do sinal (figura 2A).

[015] No caso do alumínio, a aproximação de um alvo causa um aumento da frequência de pseudo-oscilações, enquanto a amplitude do sinal não varia quase nada (figura 2B).

[016] O documento EP 1530064 indica que existe um momento de amostragem "Trif", em que se verificam as condições de funcionamento de "fator 1", ou seja, em que a diminuição da amplitude do sinal causado pela aproximação de um alvo de aço é igual à diminuição da amplitude induzida pela defasagem da sinusoide provocada pela aproximação de um alvo de alumínio (ver figura 3).

[017] Nesse documento EP, o momento "Trif" é determinado por meio de cálculo, mas sem que se indique o modo de determinação dos valores que permitem realizar tal cálculo. Além disso, não se fala do procedimento de fabricação, nem do procedimento de regulagem do detector, nesse documento.

[018] Por outro lado, a construção do circuito divulgada pelo documento EP1530064 explora o sinal de detecção sob a forma bruta, particularmente não filtrado, e apresenta pouca dinâmica desse sinal de detecção e, simultaneamente, uma forte derivação na temperatura deste último.

[019] O objetivo da presente invenção é melhorar um dispositivo detector que funciona no modo de "fator 1" do tipo revelado pelo documento EP1530064 pré-citado, superando pelo menos certas limitações deste último e fornecendo um dispositivo que apresenta uma base de detecção aumentada, assegurando uma detecção confiável e reproduzível.

[020] Para isso, a invenção objetiva um dispositivo detector de proximidade ou presença, do tipo indutivo e de "fator 1", tal qual mencionado anteriormente, caracterizado pelos meios de obtenção e tratamento, que compreendem, de um lado, meios analógicos de filtração e/ou amplificação do sinal de resposta amostrado, após sua obtenção e tendo sua conversão digital, e, de outro lado, um meio de compensação da derivação da temperatura do sinal de resposta por meio de correção do sinal amostrado após sua conversão digital, associado a ou que possui um sensor de temperatura que forneça informações sobre a temperatura de, pelo menos, uma parte do dispositivo detector, que compreende o circuito ressonante LC e os meios de obtenção e tratamento da cadeia operacional situada antes do circuito de conversão A/D.

[021] A invenção será mais bem compreendida graças à descrição adiante, que se refere a um modo de operação preferido, executado a título de exemplo não limitativo e explicado com referência aos desenhos esquemáticos anexos, em que:

[022] as figuras 1 a 3 já foram descritas anteriormente;

[023] a figura 4 é um esquema sinóptico dos principais elementos funcionais constitutivos do dispositivo detector segundo a invenção;

[024] as figuras 5A a 5F são esquemas elétricos equivalentes simplificados de diferentes variantes de operação da cadeia operacional de produção e obtenção do sinal de detecção que faz parte do dispositivo segundo a invenção;

[025] a figura 6 é uma representação gráfica (com rebloqueio temporário) das curvas [amplitude/tempo] representativas dos sinais de detecção (sinusoides pseudoamortecidos) destacados nos limites do circuito ressonante LC do dispositivo detector segundo a invenção, isto ocorrendo em resposta a uma excitação impulsional e respectiva na ausência de um alvo, na presença de um alvo de aço (ferro) na distância Sn e na presença de um alvo de alumínio na distância Sn;

[026] a figura 7 é uma representação em uma escala diferente de detalhe A da figura 6, demonstrando igualmente os momentos de amostragem dos sinais (representam-se apenas as curvas dos sinais de "ferro" e "alumínio");

[027] as figuras 8A a 8C ilustram diferentes casos de posicionamento do momento de amostragem de "fator 1" (Tacq) com relação a momentos de amostragem prospectivos utilizados efetivamente durante a fase de teste de regulagem e calibração do dispositivo detector segundo a invenção; e

[028] a figura 9 é um fluxograma do procedimento de aprendizagem ou calibração empregado no contexto da invenção.

[029] A figura 4, e parcialmente as figuras 5, ilustram sinóptica e funcionalmente um dispositivo detector 1 de proximidade ou presença, do tipo indutivo e que funciona no modo de "fator 1".

[030] Esse dispositivo 1 compreende essencialmente, de um lado, um circuito 2 ressonante LC alimentado por um gerador 3 de impulsos de excitação, que define fases sucessivas e repetidas de detecção e, por outro lado, uma cadeia operacional dos meios 4, 5, 6 e 12 de obtenção e tratamento do sinal de resposta (oscilações livres), fornecido por tal circuito 2 de detecção LC durante cada fase de detecção, que compreende notadamente um meio de amostragem 4 e um circuito 6 de conversão analógica digital, e, por fim, um conjunto funcional de meios 7 e 8 de avaliação, notadamente por meio de comparação, de pelo menos um valor bloqueado temporariamente do sinal tratado e do fornecimento de informações ou de um sinal lógico de detecção ou não detecção.

[031] Esse dispositivo 1 compreende igualmente uma unidade 9 de gestão e comando, do tipo microcontrolador, para controlar o funcionamento desse dispositivo 1.

[032] Conforme a invenção, é previsto que os meios de obtenção e tratamento pré-citados compreendem, de um lado, os meios 5, 12 e 13 analógicos de filtração e/ou amplificação do sinal de resposta amostrado, após sua obtenção e antes de sua conversão digital e, por outro lado, um meio 10 de compensação da derivação na temperatura do sinal de resposta por meio de uma correção do sinal amostrado após sua conversão digital, associado a ou que possui um sensor de temperatura 10' que fornece informações sobre a temperatura de pelo menos uma parte do dispositivo detector 1, que compreende o circuito 2 ressonante LC e os meios 4, 5, 11, 12 e 13 de obtenção e tratamento da cadeia operacional situados antes do circuito 6 de conversão A/D.

[033] Graças a essas disposições particulares que contribuem cumulativamente para a melhoria dos desempenhos em termos de qualidade e precisão e, portanto, de base máxima do dispositivo detector 1, a dinâmica do sinal explorável e sua independência com relação às variações de temperatura ficam claramente melhoradas com relação ao estado da técnica.

[034] Vantajosamente, a avaliação do valor amostrado no momento crítico determinado é realizada em comparação com um único valor determinado na fase de calibração na produção.

[035] Preferencialmente, e como mostram as figuras 5A, 5C, 5E e 5F, a cadeia operacional inclui, além do meio de amostragem 4, por exemplo, sob a forma de um amostrador-bloqueador, um meio de amplificação sob a forma de um amplificador diferencial, associado a um meio 5' de subtração do componente contínuo do sinal apresentado na entrada do amplificador diferencial 5.

[036] Como disposições construtivas práticas para aumentar a dinâmica do sinal, pode-se prever, além disso:

[037] - utilizar um amostrador-bloqueador 4 externo ao microcontrolador 9, que permite diminuir o momento de amostragem, alvejar melhor o ponto a ser amostrado e realizar um tratamento analógico (amplificação, filtragem) antes da conversão analógica-digital;

[038] - aumentar a resolução do conversor A/D 6 (por exemplo, em 12 bits), com esse circuito realizando uma conversão analógico-digital do sinal emitido pelo amplificador 5 e não uma conversão direta do sinal de saída do circuito LC 2.

[039] A fim de evitar sinais parasitas ou interferências de frequência elevada, pode-se determinar que, conforme ilustrado nas figuras 5B a 5D e 5F, a cadeia operacional inclua, além do meio de amostragem 4 e antes do circuito de conversão 6, assim como, se for o caso, antes do eventual meio de amplificação 5, um circuito de filtração analógico 12, preferencialmente sob a forma de um filtro RC de passagem baixa, que compreenda uma resistência 12’ em série e um capacitor 12" em paralelo.

[040] Para facilitar e aumentar a frequência e a repetibilidade dos ciclos ou fases de detecção, pode-se determinar, como a figura 5 mostra simbolicamente, depois de um circuito de detecção 2 LC e antes do meio de amostragem 4, um meio de comutação 11 para descarregar seletivamente esse circuito LC 2.

[041] Por exemplo, o amostrador-bloqueador 4 pode compreender um interruptor 4' associado a um capacitor 4" de memorização (ver figura 5).

[042] Alternativa ou adicionalmente no primeiro circuito de filtração 12 pré-citado, eventualmente em associação com a presença de um meio de amplificação 5, a cadeia operacional pode incluir assim, depois do circuito de detecção LC 2 e antes do meio de amostragem 4, um circuito de filtração analógico 13, preferencialmente sob a forma de um filtro RC de passagem baixa que compreende uma resistência 13’ em série e um capacitor 13" em paralelo (figuras 5D a 5F).

[043] As figuras 5A a 5F ilustram as diferentes variantes construtivas possíveis para a cadeia operacional do dispositivo 1, segundo a invenção, em função das combinações presenças ou não dos diferentes meios de filtração e amplificação 5, 12 e 13.

[044] No contexto de uma apresentação prática da invenção, podem-se levar em conta vantajosamente as considerações seguintes.

[045] O filtro 12, situado, se for o caso, após o amostrador 4, permite estabilizar o sinal antes da conversão analógico-digital (supressão das perturbações induzidas pelo amostrador, supressão da diafonia induzida pelo circuito oscilante LC, supressão das perturbações de radiofrequências, etc). Sua frequência de corte é pequena (por exemplo, da ordem de 16 kHz, mas podendo varia em função das características do dispositivo detector 1, particularmente de sua frequência de comutação). No caso da montagem da figura 5D, o capacitor 12” deve ficar suficientemente elevado (por exemplo, mínimo de 10 nF) para limitar a atenuação induzida pela transferência de carga desse capacitor 12” para o capacitor interno do conversor analógico-digital 6 durante a conversão.

[046] O filtro 13, situado, se for caso, antes do amostrador 4, permite principalmente suprimir as perturbações de radiofrequência captadas pela indutância do circuito LC (efeito antena). A frequência de corte desse filtro 13 deve ser mais elevada que a frequência de oscilação do circuito LC 2 para não alterar o sinal útil. A frequência de corte se estende tipicamente de algumas centenas de kHz a várias dezenas ou centenas de MHz em função do tipo de perturbação de radiofrequência presente. O capacitor 13” deve ter pouco valor (algumas dezenas ou centenas de pF) e a resistência 13’ pode ser substituída por uma indutância de pouco valor ou uma ferrita.

[047] Assim, a filtração do tipo "de passagem baixa" realizada pelo filtro 12 ou 13, ou ainda pela operação concomitante desses dois filtros 12 e 13, permite, de um lado, estabilizar o sinal (antes e/ou depois da amostragem) e, de outro lado, imunizar o dispositivo detector 1 e, mais particularmente, a parte de sua cadeia operacional situada antes do conversor 6, contra as perturbações eletromagnéticas de alta frequência presentes nos ambientes industriais (como, por exemplo, uma cadeia de montagem, notadamente por soldagem).

[048] Evidentemente, as resistências 12’ e 13’ podem ser substituídas por indutâncias.

[049] Com relação ao ganho da média de amplificação 5, este deveria ficar suficientemente elevado para melhorar sensivelmente a dinâmica do sinal útil. Tampouco este não deveria ser elevado demais, a fim de evitar saturar o amplificador 5, particularmente em casos de derivação contínua de sinal e de seu componente durante variações de temperatura. Um ganho compreendido entre 5 e 10, preferencialmente fixado ao redor de 6, tem obtido resultados satisfatórios nos testes realizados pelos inventores.

[050] De acordo com uma característica vantajosa da invenção, o meio 10 de compensação da derivação de temperatura consiste em uma tarefa computadorizada realizada pelo microcontrolador 9 em cada fase de detecção, explorando, de um lado, o valor medido pelo sensor de temperatura 10’ e, do outro lado, informações armazenadas resultantes de avaliações experimentais anteriores e relativas à influência da temperatura no sinal de detecção, com essas informações armazenadas consistindo, por exemplo, em uma função de compensação estimada ou uma tabela de correspondência.

[051] Assim, a fim de realizar uma compensação suficientemente precisa e repetível para respeitar os limites regulatórios (ver EN60947-5-2, que autoriza uma derivação de temperatura de ± 10% da base real), a solução fixada pela invenção para compensar a derivação de temperatura é baseada em uma correção digital do sinal a partir de uma temperatura captada através de um sensor de temperatura 10’.

[052] Para aprimorar essa compensação na temperatura, faz-se necessário identificar previamente a derivação do sinal em função da temperatura. Essas medições de derivação são realizadas como os valores de saída do conversor A/D 6 para compensar ao mesmo tempo a derivação do sensor indutivo (circuito LC 2), bem como toda a cadeia de obtenção consecutiva.

[053] Depois de ter realizado previamente (em uma fase de aprimoramento) as identificações digitais da derivação do sinal em vários dispositivos detectores 1 idênticos, torna-se possível determinar uma derivação média e repetível para pelo menos uma série de tais dispositivos 1. É possível compensar a derivação com o auxílio de uma função codificada diretamente no microcontrolador 9. Essa compensação também pode ser realizada através de uma tabela de correspondência (chamada de "tabela de conferência").

[054] Segundo uma outra característica da invenção, que permite evitar todos os cálculos complexos, bem como utilizar recursos para fazer isso, prevê-se vantajosamente que o valor do bloqueio temporário (valor de temporização após o final do impulso de excitação), que é explorado pelo microcontrolador 9 para comandar o amostrador-bloqueador 4 e corresponde ao ponto de "fator 1", consiste em um valor fixado [valor da amplitude; temporização após o final do impulso de excitação] determinado experimentalmente por meio de amostragem dos sinais de resposta fornecidos pelos alvos de ferro e alumínio, respectivamente, posicionados na distância de detecção Sn desejada, com esses sinais de resposta sendo captados com o dispositivo detector 1 pronto para ser usado.

[055] Na prática, e como mostra a figura 6, o ponto de "fator 1" escolhido corresponde preferencialmente à interseção de duas curvas de sinais de resposta dos alvos de ferro e alumínio, sob a forma de pseudo-oscilações sinusoidais amortecidas, na fase descendente da alternância positiva de seu terceiro período. Entretanto, pode-se utilizar qualquer outro ponto de interseção entre as duas curvas, incluindo pontos durante alternâncias negativas dos sinais de resposta.

[056] Assim, de acordo com uma característica da invenção, prevê-se determinar, na fase de regulagem: - o ponto de amostragem ideal que permite uma detecção de "fator 1"; - o ponto de comutação do dispositivo 1 ligado à base exigida Sn.

[057] Na prática, a solução fixada é baseada na pesquisa do ponto de "fator 1" para amostragens sucessivas. Esse procedimento permite aprimorar o ponto ideal quando o dispositivo 1 estiver totalmente montado e resinado, eliminando completamente o uso de um dispositivo externo (calculadora, etc) e caro. Essa técnica permite igualmente aproximar melhor a base nominal Sn, uma propriedade particularmente interessante no caso de bases aumentadas e/ou faixas de temperatura extensos.

[058] No caso de cada um dos dois materiais de referência (ferro e alumínio) posicionados na distância de detecção Sn desejada, o microcontrolador 9 realiza N medições ao redor do ponto de "fator 1" com um momento de amostragem "Tacq" variante de T0 a T0 + N.dt (Tacq = T0 + N x dt, com dt correspondendo à resolução temporária e N sendo a variante de 0 a 9 nesse caso). As amplitudes que correspondem às diferentes amostras estão armazenadas nas tabelas (Valor de Ferro e Valor de Alumínio).

[059] Embora o ponto de "fator 1" (cruzamento das curvas de ferro/alumínio) exista em qualquer período de sinal oscilatório amortecido, a amostragem no início da fase descendente do terceiro período (ver figura 6) parece ser um bom compromisso em termo de estabilidade.

[060] O número N de pontos de amostragem deve ser escolhido como sendo bastante grande (pelo menos 10) para se conseguir determinar o "ponto de fator 1" em todos os casos: é, de fato, necessário considerar as tolerâncias iniciais dos componentes, que introduzem variações de amplitude, frequência ou base temporal de uma peça para outra.

[061] Os resultados das amostragens das duas curvas da figura 7 estão apresentados na tabela seguinte, em duas partes:

[062] Os valores de "Valor de Ferro" e "Valor de Alumínio" são, em seguida, comparados entre si, o que permite determinar o valor absoluto do desvio entre os valores de Valor de Ferro[N] e Valor de Alumínio[N]. O menor desvio corresponde ao ponto de amostragem mais próximo do ponto de "fator 1", que é o ponto de cruzamento das duas curvas de resposta de ferro e alumínio.

[063] O índice M corresponde ao menor desvio de ferro/alumínio e permite determinar: - o momento de amostragem Tacq = T0 + M x dt ideal para uma detecção de "fator 1"; - o limiar de detecção escolhido correspondente à média entre Valor de Ferro[M] e Valor de Alumínio[M].

[064] O momento de amostragem Tacq corresponde teoricamente ao cruzamento entre as curvas de resposta de ferro e alumínio, mas, na prática, pode- se observar um desvio entre o ponto de amostragem e o cruzamento real das duas curvas - ver figuras 8A a 8C. Na fase de desenvolvimento, torna-se necessário verificar se, apesar desse desvio, o dispositivo detector 1 pode ser sempre considerado como sendo o "fator 1", ou seja, se a variação da base real Sr em função dos materiais devida a esse desvio permanece sempre dentro do ± 10% da Sn autorizados pela norma EN60947-5-2.

[065] Na fase de produção, a regulagem do ponto de amostragem Tacq e a regulagem da distância de detecção Sn são realizadas em duas etapas sucessivas (com essas duas etapas podendo ser trocadas): 1. Posiciona-se um alvo de aço diante do dispositivo detector 1, na distância Sn, e um comando dispara uma sequência de aprendizagem que permite completar a tabela "Valor de Ferro". O detector sinaliza o final desse procedimento com o auxílio de sua saída. 2. Posiciona-se um alvo de alumínio diante do dispositivo detector 1, na distância Sn, e um comando dispara uma sequência de aprendizagem que permite completar a tabela "Valor de Alumínio".

[066] Em seguida, com o auxílio das duas tabelas, o microcontrolador 9 se torna capaz de determinar o ponto de amostragem ideal e o limiar de detecção. Esses dois parâmetros são, em seguida, salvos na memória e recuperados a cada ativação do detector. O dispositivo detector 1 sinaliza o final desse procedimento com o auxílio de sua saída.

[067] A transmissão do comando de aprendizagem pode ser realizada através de uma interface de parametrização que se comunica através das linhas de alimentação e da saída do dispositivo detector, conforme divulgado, por exemplo, no documento EP2748936, no nome da requerente.

[068] Um outro ponto importante para se aproximar ao máximo do ponto de "fator 1" consiste em prever uma resolução temporária elevada para a amostragem e, com isso, um ciclo de clock elevado e estável para o microcontrolador 9, preferencialmente pelo menos da ordem de 32 MHz e com pouca derivação de temperatura. Assim sendo, privilegiam-se as bases de tempo do tipo de ressonadores de quartzo ou osciladores MEMS.

[069] A invenção objetiva igualmente um procedimento de calibração de um dispositivo detector 1 tal como o mencionado acima, caracterizado por se posicionar sucessivamente um alvo de ferro e um alvo de alumínio na distância de detecção Sn desejada, adquirir muitas amostras (preferencialmente pelo menos dez) do sinal de resposta sinusoidal fornecido pelo circuito de detecção LC 2 do dispositivo detector 1 após uma excitação impulsional desse circuito, vantajosamente durante a fase descendente da primeira alternância do terceiro período desses dois sinais, e determinar (por meio de comparação e eventual interpolação) as coordenadas (amplitude, tempo) do ponto de interseção das curvas representativas dos dois sinais de resposta correspondentes ao ponto de "fator 1".

[070] A figura 9 ilustra um possível modo de realização prática das diferentes etapas do procedimento pré-citado.

[071] Evidentemente, a invenção não fica limitada ao modo de realização descrito e representado nos desenhos anexados. Continuam possíveis modificações, notadamente do ponto de vista da constituição dos diversos elementos ou por meio de substituição de equivalentes técnicos, portanto sem sair do campo de proteção da invenção.

Claims (9)

1. DISPOSITIVO DETECTOR (1) INDUTIVO DE "FATOR 1", de proximidade ou presença, ou seja, que apresenta muito pouca variação em sua distância de detecção Sn em função dos diferentes tipos principais de metais, com tal dispositivo detector (1) compreendendo essencialmente, de um lado, um circuito (2) ressonante LC alimentado por um gerador (3) de impulsos de excitação que definem as fases sucessivas e repetitivas da detecção e, de outro lado, uma cadeia operacional de meios (4, 5, 6, 12) de obtenção e tratamento do sinal de resposta, sob a forma de oscilações livres, fornecido por esse circuito (2) de detecção LC durante cada fase de detecção, incluindo notadamente um meio de amostragem (4) e um circuito (6) de conversão analógica digital e, por fim, um conjunto funcional de meios (7, 8) de avaliação, notadamente por meio de comparação, de pelo menos um valor bloqueado temporariamente do sinal tratado e de fornecimento de informações ou um sinal lógico de detecção ou não detecção, com tal dispositivo (1) compreendendo igualmente uma unidade (9) de gestão e comando, do tipo de microcontrolador, para controlar o funcionamento desse dispositivo (1), com esse dispositivo detector (1) sendo caracterizado por seus meios de obtenção e tratamento compreenderem, de um lado, meios (5, 12, 13) analógicos de filtração e/ou amplificação do sinal de reposta amostrado, após sua obtenção e antes de sua conversão digital, e, de outro lado, um meio (10) de compensação da derivação de temperatura do sinal de resposta por meio de uma correção do sinal amostrado após sua conversão digital, associado ou incluindo um sensor de temperatura (10'), que fornece informações sobre a temperatura de pelo menos uma parte do dispositivo detector (1), que compreende o circuito (2) ressonante LC e os meios (4, 5, 11, 12 ,13) de obtenção e tratamento da cadeia operacional situados antes do circuito (6) de conversão A/D.

2. DISPOSITIVO DETECTOR de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela cadeia operacional incluir, além do meio de amostragem (4) sob a forma de um amostrador-bloqueador, um meio de amplificação (5) sob a forma de um amplificador diferencial, associado a um meio (5') de subtração do componente contínuo do sinal apresentado na entrada do amplificador diferencial (5).

3. DISPOSITIVO DETECTOR de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pela cadeia operacional incluir, além do meio de amostragem (4) e antes do circuito de conversão (6), assim como, se for o caso, antes do eventual meio de amplificação (5), um circuito de filtração analógica (12), preferencialmente sob a forma de um filtro RC de passagem baixa que compreende uma resistência (12’) em série e um capacitor (12") em paralelo.

4. DISPOSITIVO DETECTOR de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por compreender igualmente, depois do circuito de detecção (2) LC e antes do meio de amostragem (4), um meio de comutação (11) para descarregar seletivamente tal circuito LC (2).

5. DISPOSITIVO DETECTOR de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela cadeia operacional incluir, depois do circuito de detecção LC (2) e antes do meio de amostragem (4), um circuito de filtração analógica (13), preferencialmente sob a forma de um filtro RC de passagem baixa que compreende uma resistência (13’) em série e um capacitor (13") em paralelo.

6. DISPOSITIVO DETECTOR de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo meio (10) de compensação da derivação da temperatura consistir em uma tarefa computadorizada executada pelo microcontrolador (9), em cada fase de detecção, com exploração, de um lado, do valor medido pelo sensor de temperatura (10') e, de outro lado, das informações armazenadas resultantes de avaliações experimentais anteriores e relativas à influência da temperatura no sinal de detecção, com essas informações armazenadas sendo consistentes em uma função de compensação estimada ou, por exemplo, em uma tabela de correspondência.

7. DISPOSITIVO DETECTOR de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo valor do bloqueio transitório, que é explorado pelo microcontrolador (9) para comandar o amostrador-bloqueador (4) e que corresponde ao ponto de "fator 1", consistir em um valor fixado [valor de amplitude; temporização após o final do impulso de excitação] determinado experimentalmente por meio de amostragem dos sinais de resposta fornecidos pelos alvos de ferro e alumínio, respectivamente, posicionados na distância de detecção (Sn) desejada, com esses sinais de resposta sendo captados com o dispositivo detector (1) pronto para ser utilizado.

8. DISPOSITIVO DETECTOR de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo ponto de "fator 1" escolhido corresponder à intersecção das duas curvas dos sinais de resposta dos alvos de ferro e alumínio, sob a forma de pseudo-oscilações sinusoidais amortizadas, na fase descendente da alternância positiva de seu terceiro período.

9. PROCEDIMENTO DE CALIBRAÇÃO de um dispositivo detector como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por consistir em posicionar sucessivamente um alvo de ferro e um alvo de alumínio na distância de detecção (Sn) desejada, obter muitas amostras, preferencialmente pelo menos dez, do sinal de resposta sinusoidal fornecido pelo circuito de detecção LC (2) do dispositivo detector (1) após uma excitação impulsional de tal circuito, vantajosamente durante a fase descendente da primeira alternância do terceiro período desses dois sinais, e determinar por meio de comparação, e eventual interpolação, as coordenadas (amplitude, tempo) do ponto de interseção das curvas representativas dos dois sinais de resposta correspondentes ao ponto de "fator 1".

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