CN102016646B - 用于确定金属导电部件的装置 - Google Patents

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，其中例如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在评估电路中转换为识别信号。各个系统部件分配为单独的、其自身通过总线系统共同作用的电路组件。

Description

用于确定金属导电部件的装置

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利用后续的评估电路用于导出识别信号，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40 171 780 A1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。在此，各个系统部件，如传感器单元、评估电路、程序控制器等通常组合为一个组件并通过导线网络彼此电连接。这不仅在出现故障时不利于故障查找，而且当需要整个装置匹配改变的工作条件时，也影响了灵活性。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述困难。 

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，其中借助于传感器单元检测在监测部段中由这些部件引起的磁场改变，并把这种改变输送至对应于传感器单元的、用于导出识别信号的评估单元，该识别信号触发部件的信息和/或排除；并且其中各个系统部件进一步组合为组件。在该装置中，上述目的由此实现，设置包括传感器单元和在数字的基础上工作的评估电路的第一电路组件，该第一电路组件自身这样设计，即该第一电路组件仅在部件通过时发出识别信号；设置第二电路组件，把来自于第一电路组件的识别信号作为输入信号输送至该第二电路组件，并且在该第二电路组件上布置了用于控制信号交换和信息交换的控制中心；设置第三电路组件，把来自于第一电路组件的识别信号作为输入信号输送至该第三电路组件，并且该第三电路组件包括连同所属的操作单元在内的显示装置，用于显示和调节整个装置的运行状态；设置总线系统，优选为以太网系统；以及各个电路组件具有用于该总线系统的相应的接口并通过该总线系统彼此连接，以用于交换调节信号和信息信号。 

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，其中传感器单元包括交流发电机，该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场改变由接收线圈系统检测到并输送至用于导出识别信号的评估电路，在该装置中，第一电路组件包括用于给线圈供电的交流发电机、用于线圈信号的接收器以及在数字的基础上工作的评估电路。在此有利的是，第一电路组件布置在线圈壳体中，优选地布置在从外部可触及的、可闭合的壳体中。在此还有利的是，所有电路组件布置在一个共同的、对应于线圈的仪器壳体中。 

当第一电路组件包括被动式传感器单元以及在数字的基础上工作的评估电路时，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利用尤其由霍尔发生器或磁敏元件组成的被动式传感器单元工作。 

在本发明的一个改进方案中，第二电路组件和第三电路组件一起布置在仪器壳体中。有利的是，显示装置设计为具有作为操纵键或调节键的触摸区域的显示器。 

在该装置的一个根据本发明的、特殊的设计方案中，每个电路组件具有自身的控制模块(controller控制器)用于调节电路组件的部件，控制模块可从控制中心出发通过总线系统调节。 

如果电路组件之间的总线连接设计为电缆连接，那么有利的是，除了自身的总线导线外，电缆连接也包括用于各个电路组件的供电的导线。 

附图说明

下面进一步解释本发明。为了更好地理解本发明，首先利用附图1至6说明所述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43 42 826 C2已知了这种描述。然后根据另外的图7至10阐明根据本发明将各个部件划分为各个电路组件、它们彼此的连接以及和其它部件的连接。 

附图示出： 

图1示出金属检测装置的视图，该装置包围传送带； 

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示出电路板I的实施方式； 

图8示出电路板II的实施方式； 

图9示出电路板III的实施方式； 

图10示出电路板III的一个特殊的实施方式，该电路板具有显示装置和操作区域的结构上的结合体； 

图1a示出用于说明各个电路组件的连接的框图。 

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中的电路组件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。 

通常地，如图3所示，发射线圈S1通过电容器C1并且线圈对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中所示的Sig.1。相反，如果部件相对较长，那么AS的变化曲线大致对应于Sig.2。 

在图6中示出基准电压Usch在阈值电路SS中的影响。只有在超过阈值时才出现用作识别信号的输出信号AS。这种阈值电路本身是已知的。通过该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在后面示出。 

从OP的输出端至SS的输出端的电路段在某种程度上可以说形成了评估装置。 

根据图1的装置在第二方面使用了包括两个线圈的线圈系统。还可以以本身已知的方式仅利用一个线圈工作。同样地，在某些情况下还可以放弃发电机。例如，当检验齿轮中各个齿的一致性时，从齿轮的旋转中得出个别阶段中相应的振动，并使之借助于线圈或光学地与由滑过的金属的、通常为铁磁的齿轮齿相比较，然后得出可对比的关系。 

在更老的设备中通常借助于所谓的模拟工作的组件来处理信号Use和Uemp。如果在处理这些信号之前在评估电路中通过模数转换器把它们转换为数字信号，那么可在数字的基础上进行处理。相应的组成部分，如通常设计为减法器的比较装置K、放大器V、 过滤器和阈值电路在商业中已知为所谓的IC并可买到。在本发明的内容中提出数字的信号处理。 

如图5所示，评估电路A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。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。 

进一步的处理在于，振幅-和相位改变-信号矢量相加。为此，90°相位偏移例如由此引入，即如在图5中所示地，在相位支路中插入90°移相器。互相相位偏移90°的信号在包含在比较装置中的加法器中组合为矢量总信号SV。该总信号不仅具有取决于运输流中的材料的相位角α或向着改变信号的0°。更确切地说，总矢量SV的量也是待检测的部件的材料量的标准。 

在本发明的实施例中，在图7，8和9中给出其电路组件，整个系统设置划分为三个装配有各个电路部件的电路板或电路组件I，II和III。 

第一电路组件或板I(图7)包括发射器G、接收器E(对应于图5中的OP)和评估电路A(对应于图5中虚线点框出的电路段A)。作为用于连接其它电路组件或板的交换点，其配有通至总线系统、 优选通至以太网系统的接口1，通过该接口接收其它电路组件的信号或传输信号至其它电路组件。 

第二电路组件或板II(图8)也可称为中央程序控制器，包括用于控制整个程序的控制模块3，该控制模块通过操作区域2(参见图9)处理为其它电路组件输入或设定的信息并通过接口1′转送信息或从其它电路组件接收信息。通过总线系统将来自电路组件I的识别信号作为输入信号输送给电路组件。 

第三电路组件III(图9)配有显示装置4、如LCD显示器，在其上以本身已知的方式为操作人员显示了分别设定的值和也在一定条件下的整个装置的瞬时状态。该电路组件也配有用于连接至总线系统的接口1″，通过该接口进行与其它电路组件的信息交换和控制信号交换。 

因此得出如图1a所示的整个电路图。借助于数字式工作的总线系统，优选地经过以太网系统通过与电路部件1，1′和1″连接的接口x，y和z进行各个电路组件之间的数据交换或信号交换。这由此得以简化，即电路组件配有数字式工作的部件。仅仅是电路组件I的发射器发出模拟信号。然而发射器配有数字式工作的频率调节装置，并因此同样可数字式控制。这种发射器或振荡器同样已知为专业名词“频率合成器”且在商业中可得到。 

此外，三个电路组件中的每个还对应电源模块，该电源模块为各个部件提供大多不相同的工作电压。电路板I和III的电源模块5和5′从中央电源6得到其馈电-或工作-电压，在实施例中该中央电源6布置在电路板II上并可由公共电网供电。 

在实施例中，电路板分别还对应控制模块7，7′(所谓的“Controller控制器”)，其中分别存储了通过相关的电路板的总线 系统传输的整定值，借助于整定值开始对各个电路板的不同部件进行相应的调节。通过该存储实现了能够在对各个电路板上的部件进行调节之后将电路组件II在部件调节方面不活跃地设置并且电路板II基本上只还必须为设备-监控和装置运营商的信息而工作。为此电路板II配有两个接口9和10，其中例如接口9用于连接运营商的其它仪器并且接口10用于连接服务装置。 

尤其有利的是，显示装置配有所谓的、本身已知的“触摸区域”，这是因为随之可以简化数据交换流和信号流。这在图10中示意性示出。具有触摸区域2′的LCD显示器8固定在电路组件III上，并通过未示出的电线与该电路组件连接。 

各个电路组件通过总线系统的连接不仅减小了外界干扰的影响。更确切地说，通过该总线系统可以在不必增加运行费用的情况下由此可以把整个装置的电路组件“工作地点-操作区域/显示装置”转移到工作经济性上有利的位置。 

例如如图1所示，各个电路组件通常安装在所谓的检测器壳体中。根据本发明的设计方案以简单的方式实现了把整个设备的各个电路组件根据人类工程学的角度布置在整个设备中。因此实现了把位于检测器壳体的相应的、从外部可触及的、可利用壳体盖封闭的凹部中的具有发电机、接收器和评估电路的电路组件，和操作区域以及在自身的壳体中的显示装置一起布置在操作人员容易触及的地方。此外，显著地避免了干扰场对整个电路的影响。 

参考标号一览表 

A           →用于导出识别信号的电路 

AL          →用于供电的连接导线 

AZ          →振幅支路 

B           →传送带 

C1，C2      →电容器 

G           →交流发电机 

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 

SV          →矢量总信号 

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 

1，1′，1″ →用于总线系统的接口 

2           →操作区域 

2′    →触摸区域 

3      →中央控制单元 

4      →显示装置 

5      →电路组件I的电源 

5′    →电路组件III的电源 

6      →为5和5′供电的中央电源 

7      →I的内部程序控制器 

7′    →III的内部程序控制器 

8      →LCD显示器(显示装置) 

9      →接口 

10     →接口 

I      →第一电路组件 

II     →第二电路组件 

III    →第三电路组件 

Claims (9)

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，其中借助于传感器单元检测在监测部段中由所述部件引起的磁场改变，并把所述改变输送至对应于所述传感器单元的、用于导出所述识别信号的评估电路，所述识别信号触发所述部件的信息和/或排除，其中，所述传感器单元包括交流发电机，所述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场改变由接收线圈系统检测到并输送至用于导出所述识别信号的所述评估电路；并且其中各个系统部件进一步组合为组件，其特征在于，设置包括用于给发射线圈供电的所述交流发电机、所述接收线圈系统以及在数字的基础上工作的评估电路的第一电路组件，所述第一电路组件自身这样设计，即所述第一电路组件包括仅在所述部件通过时发出所述识别信号；设置第二电路组件，在所述第二电路组件上布置了用于控制信号交换和信息交换的控制中心；设置第三电路组件，把来自于所述第一电路组件的所述识别信号作为输入信号输送至所述第三电路组件，并且所述第三电路组件包括连同所属的操作单元在内的显示装置，用于显示和调节整个装置的运行状态；设置总线系统；以及各个所述电路组件具有用于所述总线系统的相应的接口并通过所述总线系统彼此连接，以用于交换调节信号和信息信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，以太网系统设置作为所述总线系统。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一电路组件布置在从外部可触及的、可闭合的壳体中。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一电路组件包括具有霍尔发生器或磁性的磁敏元件的被动式传感器单元以及在数字的基础上工作的所述评估电路。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二电路组件和所述第三电路组件一起布置在仪器壳体中。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所有电路组件布置在一个共同的、对应于所述线圈的仪器壳体中。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述显示装置设计为具有作为操纵键或调节键的触摸区域的显示器。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个电路组件具有自身的控制模块用于调节所述电路组件的部件；以及所述控制模块可从所述控制中心通过所述总线系统调节。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电路组件之间的总线连接设计为电缆连接，除了自身的总线导线外，所述电缆连接也包括用于各个所述电路组件的供电的导线。

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