CN102016645A - 用于确定金属导电部件的数字式工作的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于当在至少很大程度上不导电的运输流中出现金属导电部件时产生识别信号的装置，其中由交流发电机(5)通过发射线圈系统(S1)在运输流的待监测的部段中建立交变电磁场，该交变电磁场的在部件通过时触发的信号改变由接收线圈系统(S2，S3)检测到并且和后续的、在数字的基础上工作的评估电路(4)共同用于导出识别信号，该识别信号触发部件的信息和/或排除。接收线圈系统(S2，S3)对应于模数转换器(1)并且接收信号数字式地传输至评估电路(4)。对于交流发电机(5)的信号同样设置模数转换(3)，并且将以数字形式存在的接收信号和交流发电机(5)的以数字形式存在的信号输送至用于导出识别信号的评估电路(4)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于当在至少很大程度上不导电的运输流中出现金属导电部件时产生识别信号的装置。
背景技术
这种类型的装置通常以这种方式工作，即利用交流发电机通过发射线圈系统在运输流的待监测的部段中建立交变电磁场，该交变电磁场的在部件通过时触发的信号改变由接收线圈系统检测到并且和后续的评估电路共同用于导出识别信号，该识别信号触发部件的信息和/或排除。例如由德国公开文本37 14 009 A1和40 171 780A1以及其中提到的现有技术已知了这种装置的应用和结构。该识别信号用于操纵如光学和/或声学的信号装置的保护装置、运输装置的断开装置、或也用于使包含干扰部件的运输流改道到收集容器或类似物中。在DE 195 21 266中对于这种装置指出，用于获取识别信号的评估可以不仅在模拟的基础上而且在数字的基础上进行。对此，由接收线圈系统的、以模拟形式存在的输出信号中产生了总是以模拟形式导出的相位信号和振幅信号，并且输送至评估。外部干扰可能在模拟和数字工作的实施方式中制造困难。
发明内容
提出了一种用于当在至少很大程度上不导电的运输流中出现金属导电部件时产生识别信号的装置，其中由交流发电机通过发射线圈系统在运输流的待监测的部段中建立交变电磁场，该交变电磁场的在部件通过时触发的信号改变由接收线圈系统检测到并且和后续的、在数字的基础上工作的评估电路共同用于导出识别信号，该识别信号触发部件的信息和/或排除，在该装置中，这些困难根据本发明由此排除，即接收线圈系统对应于模数转换器并且接收信号数字式地传输至评估电路；对于交流发电机的信号同样设置模数转换；并且将以数字形式存在的接收信号和交流发电机的以数字形式存在的信号输送至用于导出识别信号的评估电路。
提出了一种用于当在至少很大程度上不导电的运输流中出现金属导电部件时产生识别信号的装置，其中由发射器通过发射线圈系统在运输流的待监测的部段中建立交变电磁场，交变电磁场的在部件通过时触发的信号改变由接收线圈系统检测到并且和后续的、在数字的基础上工作的评估电路共同用于导出识别信号，识别信号触发部件的信息和/或排除，该装置根据本发明的一个改进方案也由此排除提到的困难，即发射器设计为数字的发射器，发射器的数字的输出信号通过数模转换器输送至发射线圈系统；接收线圈系统对应于模数转换器并且接收信号数字式地传输至评估电路；并且将以数字形式存在的接收信号和数字的发射器的以数字形式存在的信号输送至用于导出识别信号的评估电路。
一个有利的实施方式的特征在于，这样高地选择模数转换的采样率，即仍可分辨由交流发电机输出的至少一个半波。此外有利的是，模拟工作的放大器前置于用于模拟的接收信号的模数转换器。对此证实为有利的是，作为模数转换器设置了16bit/模数转换器，并且放大器具有多于50、优选为大约100的放大系数。
附图说明
以下根据在附图中示出的实施例详细地说明本发明。
为了更好地理解本发明，首先在使用附图的情况下根据图1至6说明提到的类型的金属检测器的原理和本质的结构-电路图。例如由德国专利文献195 21 266 C2已知了这种描述。然后根据另外的附图7和8阐明根据本发明的实施方式的实例。在图中示出：
图1示出金属检测装置的视图，该装置包围传送带B；
图2示出根据图1的金属检测装置的剖面；
图3示出具有发射线圈和包括两个线圈的、用于接收的线圈系统的电路图；
图4示出振荡曲线图，用于说明输送物流中导电部件对于通过接收线圈系统接收的信号的影响；
图5示出用于导出识别信号的电路的框图；
图6示出当金属导电部件通过时在阈值电路的输出端上出现的信号的时间变化曲线，该阈值电路用于导出识别信号；
图7示出根据本发明的装置，其带有在接收线圈系统的输出端上的模数转换器和模拟工作的交流发电机的模数转换器；和
图8示出用于根据本发明设计的、具有数字式工作的交流发电机的金属检测装置的框图。
具体实施方式
在图1和2中示意性示出的装置包括OT和UT两个部件，其中一个设计为U形和另一个设计为平坦的支座。这两个部件包围了传送带B，该传送带在示出的箭头的方向上输送待检查其中的不期望的金属部件的物体(如可能包含螺母M或金属薄片F)通过该装置。发射线圈S1布置在部件OT中。此外在部件OT中布置了为发射线圈供应交流电的发电机G以及电路A，该电路用于导出包含在输送物中的金属导电部件的识别信号。在支座UT中在输送的方向上偏移地布置了两个接收线圈S2和S3。线圈的实施方式和布置如壳体形式和导通开口的形状和方式一样，以本身已知的方式匹配于应用情况。通过未详细示出的触点，将其接口引导至部件OT中的电路A。连接导线AL用于将该装置与工作电源连接。输出导线SL用于将由待确定的部件触发的识别信号ES传输至开头提到的保护装置上。
通常如在图3中所示的那样，发射线圈S1和线圈对S2，S3通过电容器C2分别完善形成为电振荡回路。这样调谐这两个振荡回路S1，C1或S2，S3，C2，即它们形成与交流电的频率相匹配的带通滤波器，由发电机G供应该交流电。通过线圈以及进而在振荡回路S2，S3，C2中的电感的划分，可能的是，接收两个(相对于基准电位BP的)逆相的信号U1和U2并输送至评估电路A。
在图4中示出在线圈S2和S3处运动经过传送带的、金属导电部件通过时的影响。由线圈的交变场引起的涡流使通过S2和S3接收的信号Uemp的振幅和相位改变，该信号在没有这种场干扰的情况下相对于Use相位偏移了90°。这些改变通过箭头表示。振幅改变通过AZ并且相位改变通过PZ(如可从图5中看出地那样)进行评估。
如图5所示，电路A开始于(用作为接收器的)由所谓的运算放大器构成的差分放大器OP，在差分放大器的输出端处分为振幅支路AZ和相位支路PZ。在振幅支路AZ中借助于整流级SG确定信号Uemp的峰值。在相位支路PZ中插入相位鉴别器PV，将发电机G的信号Use作为相位基准信号输送至相位鉴别器。将SG和PV的输出电压输送至具有可调节的加权的比较装置K。在最简单的情况下，比较装置为减法器，其具有在其两个输入端中至少一个中的振幅调节器。
将比较装置K的输出信号(在一定条件下在放大器V中经过中间放大之后)通过过滤器F馈送给阈值电路SS，然后在阈值电路的输出端上可得到金属导电部件的识别信号AS，该信号被分类为干扰性的。为此，向阈值电路SS输送大小可调节的基准电压Usch，当超出该基准电压时，在SS的输出端中出现识别信号AS。过滤器F抑制在K的输出端中的直流电压分量并把频谱限定在为评估预定的区域上。当运输金属导电部件经过前述的根据图1至4的装置时，在V或SS的输入端中出现信号，该信号表示了运动的部件的特征振幅变化曲线。如果该部件相对于线圈S2和S3的距离较短，那么在每次经过两个线圈之一时，产生一个信号，如图6中以I示出地那样。相反，如果部件相对较长，那么AS的变化曲线大致如通过II所表明地那样。
从OP的输出端至SS的输出端的电路部段在某种程度上可以说形成了评估装置。如图5所示，评估电路在用作接收器的、通过所谓的运算放大器形成的差分放大器OP之后开始，在差分放大器的输出端处分为振幅支路AZ和相位支路PZ。在振幅支路AZ中借助于级SG确定信号Uemp的绝对值，其表示振幅改变信号AS。在相位支路PZ中插入相位鉴别器PV，相位鉴别器接收发电机G的信号Use作为相位基准信号。相位改变信号PS在PV的输出端处等待处理。
在图6中示意性地示出在线圈S2处运动经过传送带的、金属导电部件通过时的影响。由线圈S1的交变场Use在部件中引起的涡流使通过S2和S3接收的信号Uemp的振幅和相位位置改变，该信号在没有这种场干扰的情况下相对于Use相位偏移了90°。该改变区域通过箭头表示。在图6中示出了基准电压Usch在阈值电路SS中的影响。仅仅在超过阈值时出现用作识别信号的输出信号AS。这种阈值电路自身已知。通过阈值电路也有效地抑制了背景噪声的影响，其在图6中作为固有信号预先并且紧接着示出。
在本发明的、在图7中描述的实施例中，在接收线圈系统的输出端上连接了模数转换器1，模拟工作的放大器2优选地前置于该模数转换器。由接收线圈系统S2，S3接收的信号U1，U2作为数字形式的信号输送至评估单元4的比较装置6。发射信号分量在为发射线圈供电的交流发电机5处接收并且输送至模数转换器3。模数转换器的数字输出信号作为第二输入信号输送至评估单元4的数字式工作的比较装置6，用于形成识别信号。转换器1，3优选地这样设计，即它们输出单极的输出信号。在比较装置6的输出端中的数字信号(参看图5中的K)然后在使用数字式工作的模块、如过滤器7等等的情况下进一步处理成识别信号AS。
模数转换器1在接收线圈系统S2，S3中尽可能近地布置。由此防止干扰的信号杂散。由转换器1的输出端到评估单元4的输入端的数字的传输路径相对于此基本上不敏感。
模数转换的采样率(该采样率是用于从模拟信号中对振幅试样取样的采样频率)这样高地选择，即相应于已知的采样原理仍分辨了由交流发电机输出的振荡的至少一个半波。有利的是采样频率为大约1兆赫兹，以便确保对于不同的使用情况的普遍的使用。在采样率和放大系数之间也就给出了相互的相关性。证明为有利的是，作为模数转换器设置了16bit/模数转换器，并且放大器具有多于50、优选为100的放大系数。
在图8的框图中示出了包括将各个组件联接在一起的另一个有利的实施方式。在此相应于图7使用参考标号。
由接收线圈系统S1，S2将导线引导至模数转换器1，其是高分辨率的模数转换器。在配有比较装置6的评估单元4中，设置了未详细示出的、和根据图7的实施方式不同的交流发电机5′，其信号作为数字信号输出。这种发电机例如由Horst Geschwinde的书“Einführung in die PLL-Technik”，Vieweg-Verlag，1978公开了。该发射信号通过数模转换器8作为发射线圈S1的模拟信号传输。为了降低噪声信号分量，在该实施方式中也还设置了设计作为数字模块的过滤器7。
用于在各个系统组件之间进行信号交换的、数据技术上的连接在实施例中借助于总线系统、特别是基于已知的以太网系统进行。为此通常所谓的“控制器”对应于各个系统组件，该控制器是带有存储性能的控制模块。由此，对于包括操作区域的中央控制单元可能的是，使各个部件进入要求的运行状态中，从而这些部件根据通过中央控制装置的调节也可以自身无中央控制装置地继续工作。
以下还对于提到的在模数转换之前的信号放大和模数转换器的分辨率之间的关系做出说明。在形成相位信号和振幅信号之前的、模拟的接收线圈信号的前置放大中需要较高的放大率，例如大约105以及更多。然后例如可以利用10bit模数转换器获得大约4.9毫伏的信号分辨率。在根据本发明的设计中，也就是说将接收线圈信号转换成数字信号并且随后在总电路的数字区域(Dititalbereich)中形成相位信号和振幅信号，可在使用16bit模数转换器和将接收线圈信号前置放大102的情况下获得大约38微伏的信号分辨率。
在附图中出于简明的原因未示出操作单元和所属的、用于运行状态的显示单元。这些单元大多布置在出于人类工程学的原因与实际的金属检测器远离的位置上。在本发明的一个优选的实施方式中，模数转换在距离接收线圈小于几分米的较短距离中设置。然后实际的评估电路或者可以设置在从那里算起的更大的距离中，或者也可以和电路板上的模数转换器组合在一起。然后在后一种情况下，该电路模块例如可以如同在根据DE 195 21 266的装置中那样安置在线圈壳体中的可封闭的凹部中。
参考标号一览表
A →模拟工作的评估单元
AL →用于供电的连接导线
AZ →振幅支路
B →传送带
BP →基准电位
C1，C2 →电容器
ES →干扰部件的识别信号
F →金属薄片
G →交流发电机
K →比较装置
M →螺母
OP →差分放大器或运算放大器
OT →用于识别部件的装置的上部部件
PV →相位鉴别器
PZ →相位支路
S1 →用于产生场的发射线圈
S2，S3 →用于电磁场的接收线圈
SG →振幅支路AZ中的整流级
SS →识别信号级
U1，U2 →在线圈S2或S3上接收的信号
Uemp →在差分放大器OP的输出端上的接收信号
Use →发电机G的信号
UT →用于识别部件的装置的下部部件
1 →模数转换器
2 →模拟放大器
3 →数模转换器
4 →评估单元
5 →交流发电机(模拟)
5′ →交流发电机(数字)
6 →比较装置
7 →过滤器
8 →数模转换器
Claims (5)
1.一种用于当在至少很大程度上不导电的运输流中出现金属导电部件时产生识别信号的装置，其中由交流发电机通过发射线圈系统在所述运输流的待监测的部段中建立交变电磁场，所述交变电磁场的在所述部件通过时触发的信号改变由接收线圈系统检测到并且和后续的、在数字的基础上工作的评估电路共同用于导出所述识别信号，所述识别信号触发所述部件的信息和/或排除，其特征在于，所述接收线圈系统对应于模数转换器并且接收信号数字式地传输至所述评估电路；对于所述交流发电机的信号同样设置模数转换；并且将以数字形式存在的所述接收信号和所述交流发电机的以数字形式存在的信号输送至用于导出所述识别信号的所述评估电路。
2.一种用于当在至少很大程度上不导电的运输流中出现金属导电部件时产生识别信号的装置，其中由发射器通过发射线圈系统在所述运输流的待监测的部段中建立交变电磁场，所述交变电磁场的在所述部件通过时触发的信号改变由接收线圈系统检测到并且和后续的、在数字的基础上工作的评估电路共同用于导出所述识别信号，所述识别信号触发所述部件的信息和/或排除，其特征在于，所述发射器设计为数字的发射器，所述发射器的数字的输出信号通过数模转换器输送至所述发射线圈系统；所述接收线圈系统对应于模数转换器并且接收信号数字式地传输至所述评估电路；并且将以数字形式存在的所述接收信号和所述数字的发射器的以数字形式存在的信号输送至用于导出所述识别信号的所述评估电路。
3.根据权利要求1或2所述的用于产生识别信号的装置，其特征在于，这样高地选择所述模数转换的采样率，即仍可在线圈中分辨交流电信号的至少一个半波。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于产生识别信号的装置，其特征在于，模拟工作的放大器前置于用于模拟的所述接收信号的所述模数转换器。
5.根据权利要求4所述的用于产生识别信号的装置，其特征在于，在接收支路中的模数是16bit/模数转换器，并且所述放大器具有大于50、优选为100的放大系数。
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