DE10355650B4 - Metalldetektor - Google Patents

Abstract

Metalldetektor zur Detektion der Kontaktberührung mit Metallobjekten der folgende Bestandteile umfasst:
– einen Messkopf bestehend aus einem elektrisch leitenden Stab beliebiger Länge
– einen am Messkopf berührungslos positionierten Hochfrequenzoszillator und
– eine am Hochfrequenzoszillator angeschlossene Auswerteelektronik.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Metalldetektor zur Detektion der Kontaktberührung mit Metallobjekten.
• Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 751 403 A1 ist ein kombinierter Sensor mit hybridem Messkopf zur kapazitiven und/oder induktiven Detektion bekannt. Dabei kann die Auswahl des Operationsmodus manuell, oder automatisch erfolgen. Durch diese Kombination wird ein Sensor vorgestellt, der die Möglichkeit zur kapazitiven und induktiven Messung in einem Gehäuse vereint.
• Weiter ist aus der Patentschrift DE 197 04 080 C2 ein Minensuchgerät bekannt, welches durch ein geländegängiges Miniaturfahrzeug gekennzeichnet ist, das an einem Nadelkopf eine Anzahl Minensuchnadeln aufweist, wobei jeder Minensuchnadel ein Druckmesssensor zugeordnet ist und die Druckmesssensoren mit einer Elektronikeinrichtung zusammengeschaltet sind, die zur Ansteuerung der Minensuchnadeln und zur Verarbeitung und Auswertung der aufgezeichneten Signale vorgesehen ist.
• In der Patentschrift 197 30 571 C1 wird eine Vorrichtung zur Detektion bzw. Verifikation von in einem Boden befindlichen Objekten wie AP- oder AT-Minen beschrieben. Die Vorrichtung weist einen Sender und einen Empfänger auf. Um die Vorrichtung nicht nur in trockenen Böden zum Einsatz bringen zu können, ist der Sender zur Emission einer Ultraschallstrahlung vorgesehen und der Empfänger entsprechend ultraschallempfindlich.
• 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 ist aus der Patentschrift DE 42 12 363 C2 ein Metalldetektor mit einem freischwingenden, dämpfungsempfindlichen Suchoszillator mit einer Suchspule und mit einer Amplitudenanzeigeeinrichtung zum Anzeigen eines zur Suchoszillatoramplitude proportionalen Anzeigesignals, gekennzeichnet durch eine Frequenzanzeigeeinrichtung zum Anzeigen eines von der Suchoszillatorfrequenz abgeleiteten zusätzlichen Anzeigesignals, bekannt.
• Aus der US Patentschrift 5,920,520 ist eine Suchnadel bekannt, die während des Kontaktes mit einem Gegenstand die Reflektion der von ihr gesendeten Schallwelle auswertet und nach Kalibrierung auf die Eigenrefflektionswelle der Suchnadel ein Ergebnis liefert aus der das Material des Gegenstandes bestimmbar ist.
• Die internationale Patentanmeldung WO 03/008895 offenbart darüber hinaus im Wesentlichen eine Suchnadel die einen Temperaturabgleich vornimmt um die Messwerte zur Identifikation des Materials der Gegenstände nicht zu verfälschen.
• 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 oder ein hoher Auswerteaufwand zur Detektion metallischer Gegenstände betrieben wird.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde Kontaktberührung mit Metallobjekten einfach zu detektieren.
• Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des ersten Patentanspruchs beschriebene Erfindung eines Metalldetektors zur Detektion der Kontaktberührung mit Metallobjekten der einen Messkopf bestehend aus einem elektrisch leitenden Stab beliebiger Länge, einen am Messkopf berührungslos positionierten Hochfrequenzoszillator und eine am Hochfrequenzoszillator angeschlossene Auswerteelektronik umfasst, gelöst.
• Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Messkopf lediglich ein einfacher elektrisch leitender Stab beliebiger Länge ist.
• Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass es ausreichend ist den Hochfrequenzoszillator berührungslos an dem elektrisch leitenden Stab zu positionieren. Es ist möglich verschiedene elektrisch leitende Stäbe, beispielsweise mit verschiedener Länge, sehr einfach zu gebrauchen in dem der Hochfrequenzoszillator in der Nähe, jedoch berührungslos an dem elektrisch leitenden Stab 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 elektrisch leitenden Stabes 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 elektrisch leitender Stab eingesetzt werden, sofern die Minensuchnadel metallisch leitend ist.
• 1 zeigt einen schematischen Aufbau des Metalldetektors.
• 2 zeigt einen beispielhaften Schaltplan des Metalldetektors.
• Es zeigt 1 einen elektrisch leitenden Stab 2 auf den berührungslos über ein Koppelglied 3 ein, durch einen Hochfrequenzoszillator 4 erzeugtes Wechselfeld übertragen wird. Die Berührung des elektrisch leitenden Stabes 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 elektrisch leitende Stab 2 durchgesteckt ist, erlaubt eine optimale Fixierung des elektrisch leitenden Stabes 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 elektrisch leitenden Stabes 2 zum Resonanzkreis 15 kann bis zu 40 mm betragen.
• Referenzliste

  
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Claims (2)

1. Metalldetektor zur Detektion der Kontaktberührung mit Metallobjekten der folgende Bestandteile umfasst: – einen Messkopf bestehend aus einem elektrisch leitenden Stab beliebiger Länge – einen am Messkopf berührungslos positionierten Hochfrequenzoszillator und – eine am Hochfrequenzoszillator angeschlossene Auswerteelektronik.
2. Metalldetektor nach Anspruch 1, bei dem der elektrisch leitende Stab eine Minensuchnadel ist.