DE10355650A1 - Metalldetektor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Metalldetektor, bei dem das Rückwirkungssignal eines Hochfrequenzoszillators, nach Kontaktierung eines in unmittelbarer Nähe des Hochfrequenzoszillators kontaktlos positionierten einpoligen Messkopfes mit einem metallischen Gegenstand beeinflusst wird und die Beeinflussung eine Auswerteelektronik steuert, die ein optisches und/oder akustisches Signal auslöst.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Metalldetektor zur Detektion der Kontaktberührung mit Metallobjekten.
• Aus der Patentschrift DE 42 12 363 C2 ist ein Metalldetektor bekannt, der die Veränderung einer Amplitude und die Frequenzverschiebung eines Oszillators auswertet. Die Annäherung metallener Gegenstände an den frequenzbestimmenden Resonanzkreis verursachen eine Frequenz- und Amplitudenänderung die nachfolgend angezeigt werden. Die Schaltung ist mit einer Amplituden- und Frequenzmesseinrichtung ausgestattet.
• Weiter sind nach dem Stand der Technik Induktive Näherungsschalter bekannt, welche die Annäherung metallischer Objekte berührungslos detektieren.
• Alle Vorrichtungen haben den Nachteil, dass die Annäherung metallischer Gegenstände detektiert wird, nicht jedoch der direkte Kontakt.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde Kontaktberührung mit Metallobjekten zu detektieren.
• Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des ersten Patentanspruchs beschriebene Erfindung eines Metalldetektors, der einen einpoligen Messkopf, einen am einpoligen Messkopf berührungslos positionierten Hochfrequenzoszillator und eine am Hochfrequenzoszillator angeschlossene Auswerteelektronik aufweist, gelöst.
• Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Messkopf einpolig ist. Als Messkopf genügt daher ein einfacher elektrisch leitender Stab beliebiger Länge.
• Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass es ausreichend ist den Hochfrequenzoszillator berührungslos an dem einpoligen Messkopf zu positionieren. Es ist möglich verschiedenen Messköpfe, beispielsweise mit verschiedener Länge, sehr einfach zu gebrauchen in dem der Hochfrequenzoszillator in der Nähe, jedoch berührungslos an dem Messkopf positioniert wird.
• Ein Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass an den Hochfrequenzoszillator eine Auswerteelektronik angeschlossen ist, die Veränderungen des Schwingkreises des Hochfrequenzoszillators bei Kontaktberührung des Messkopfes mit Metallobjekten registriert.
• Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 2 beschrieben. Sofern der Metalldetektor bei der Kampfmitteldetektion bzw. -räumung eingesetzt wird, kann eine herkömmliche Minensuchnadel als Messkopf eingesetzt werden, sofern die Minensuchnadel metallisch leitend ist.
• Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 3 beschrieben. Durch eine Empfindlichkeitsregelung in der Auswerteelektronik ist eine Rauschunterdrückung möglich, die durch die Auswertung geringer Abweichungen des Schwingkreises des Hochfrequenzoszillators entsteht. Je nach Umgebungsbedingungen kann es zu erhöhter Rauschentwicklung kommen, die durch die Empfindlichkeitsregelung unterdrückt wird. Die Verwendung einer monostabilen Kippstufe hat den Vorteil, das die Abweichung des Schwingkreises im Moment der Kontaktberührung in ein wahrnehmbares Signal einstellbarer Länge gewandelt werden kann und nicht auf den kurzen Moment des tatsächlichen Kontaktschlusses beschränkt bleibt. Die Ausgabe des so gewonnenen, gut wahrnehmbaren Signals durch eine Leuchtdiode und/oder einen Piezo- Summer dient der optischen und/oder akustischen Signalwahrnehmung.
• 1 zeigt einen schematischen Aufbau des Metalldetektors.
• 2 zeigt einen beispielhaften Schaltplan des Metalldetektors.
• Es zeigt 1 einen Messkopf 2 auf den berührungslos über ein Koppelglied 3 ein, durch einen Hochfrequenzoszillator 4 erzeugtes Wechselfeld übertragen wird. Die Berührung des Messkopfes 2 mit dem Metallobjekt 1 erzeugt eine kurzzeitige Rückwirkung auf den Hochfrequenzoszillator 4. Die Auswerteschaltung 5 erfasst und wertet die, durch die Rückwirkung auf den Hochfrequenzoszillator 4 verursachte Strom-/Spannungsänderung aus. Überschreitet die Strom-/Spannungsänderung den, durch die Empfindlichkeitsregelung 6 voreingestellten Grenzwert, wird die monostabile Kippstufe 7 angesteuert, die für eine definierte Zeitspanne die optische 9 und die akustische 8 Signalisierung aktiviert. Ein Gehäuse 10 in das die elektrischen/elektronischen Komponenten fest integriert sind, und durch das der Messkopf 2 durchgesteckt ist, erlaubt eine optimale Fixierung des Messkopfes 2 bei gleichzeitiger einfacher Auswechselbarkeit.
• Es zeigt 2 einen Hochfrequenzoszillator bestehend aus den Feldeffekttransistoren 11 und 12, den Gatewiderständen 13, 14 und dem als Leiterkreis ausgeführten Resonanzkreis 15. Als Rückkopplungselemente dienen 16 und 17.
• Mit der angegebenen Dimensionierung wird eine Oszillatorfrequenz von ca. 400MHz erreicht.
• Die Source-Ströme der Feldeffekttransistoren 11, 12 werden über 18 und 19 an Masse geführt.
• Über 18, 19 wird das Rückwirkungssignal abgegriffen und über den Schleifer des Potentiometers 19 an die zwei Verstärkerstufen, bestehend aus 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 und 28, 29, 30, 31 und 32, geführt.
• Mit dem Potentiometer 19 lässt sich das Eingangssignal des Verstärkers abschwächen, hierdurch ist eine Empfindlichkeitsregelung realisiert.
• Das verstärkte Rückwirkungssignal steuert die monostabile Kippstufe 33 an. Die Einschaltzeit der monostabilen Kippstufe 33 wird durch 34 und 35 bestimmt und ist auf etwa 0,01 Sekunden (deutlich wahrnehmbare Signaltondauer) eingestellt.
• Das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe 33 steuert für 0,01 Sekunden die Leuchtdiode 36 und den Piezo-Summer 37 der das Audiosignal erzeugt, an.
• Die Schaltung ist in einem Kunststoffgehäuse untergebracht. Als Energieversorgung dient eine 9 Volt Blockbatterie 43.
• Die Suchnadel ist in der Nähe des Resonanzkreises 15 befestigt. Der Abstand des Messkopfes 2 zum Resonanzkreis 15 kann bis zu 40 mm betragen.
• Referenzliste

  
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Claims (4)

1. Metalldetektor zur Detektion der Kontaktberührung mit Metallobjekten, bei dem der Metalldetektor – einen einpoligen Messkopf, – einen am einpoligen Messkopf berührungslos positionierten Hochfrequenzoszillator und – eine am Hochfrequenzoszillator angeschlossene Auswerteelektronik aufweist.
2. Metalldetektor nach Anspruch 1, bei dem der einpolige Messkopf eine elektrisch leitende Minensuchnadel ist.
3. Metalldetektor nach einem der Ansprüche 1 und 2, bei dem die Auswerteelektronik mindestens eine Verstärkerstufe, eine Empfindlichkeitsregelung, eine monostabile Kippstufe, ein optisches und ein akustisches Signalisierungselement aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Rückwirkungssignal auf einen Hochfrequenzoszillator, nach Kontaktierung eines in unmittelbarer Nähe des Hochfrequenzoszillators kontaktlos positionierten einpoligen Messkopfes mit einem metallischen Gegenstand, durch eine Auswerteelektronik auswertbar ist, und ein optisches und/oder akustisches Signal auslöst.