DE1548159C - Elektrische Schaltungsanordnung zum Auffinden und Anzeigen metallischer Fremd korper in Forderstromen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung zum Auffinden und Signalisieren metallischer Fremdkörper in Förderströmen aus nichtmetallischen Gütern mit einem das strömende Gut durchsetzenden Wechselfeld und mindestens zwei Suchspulen, deren Signal bei Durchtritt eines metallischen Fremdkörpers über eine Schaltungsanordnung eine Vorrichtung zum Aussondern des Fremdkörpers betätigt.

Der Transport der Güter durch die Spulenanordnung erfolgt beispielsweise durch ein Förderband, eine Rutsche öder in freiem Fall. Die Geschwindigkeit des Gutes kann daher sehr verschieden sein und zwischen ICh² und 10 m/sec liegen.

Aus der deutschen Patentschrift 929 046 ist eine Vorrichtung bekannt, welche die beim Durchtritt von Fremdkörpern durch die Spulenanordnung entstehende und gleichgerichtete Differenzspannung differenziert, d. h. die Differenzspannung in eine Spannung umwandelt, die der zeitlichen Änderungsgeschwindigkeit der Eingangsspannung proportional ist.

Auf diese Weise tritt eine konstante Differenzspannung nicht in Erscheinung. Anschließend wird diese differenzierte Spannung mit einer der Durchgangszeit des Gutes durch die Spulenanordnung entsprechenden Zeitkonstante derart modifiziert, daß der Auslösevorgang nur bei Differenzspannungen mit entsprechender Charakteristik zum Ansprechen gebracht wird. Unter Modifizieren wird dabei die spezielle Differenzierung durch Anpassung der Größe der Zeitkonstante der Zeitglieder in der Weise verstanden, daß Differenzspannungsimpulse von dem Durchfallen des Gutes durch die Spulenanordnung entsprechender Zeitdauer maximal große elektrische Auslösespannungen ergeben. Dabei werden langsame und schnellere Impulse in zunehmendem Maße unterdrückt.

Die Abstimmung der Zeitglieder auf spezielle Geschwindigkeiten des Gutes bedingen einen erhöhten Aufwand. Durch Bemessung der Ansprechfähigkeit des Gerätes auf spezielle Geschwindigkeiten des Gutes können Ansprechlücken entstehen, wenn sich die Geschwindigkeit des Gutes ändert. Beispielsweise kann die Transportgeschwindigkeit aus betrieblichen Gründen umschaltbar sein, wenn das Gut rutschend oder fallend befördert wird. Durch Ballung, Stauung, Reibungsänderung und andere Umstände kann eine Geschwindigkeitsänderung eintreten. Ein großer Fremdkörper fällt schneller als ein kleiner, wenn er sich in einem spezifisch leichteren Gut, welches durch Reibung gebremst wird, befindet. Im zitierten Beispiel wird das modifizierte Signal direkt zum Aufladen eines Kondensators benutzt, dem ein veränderlicher Entladewiderstand parallel geschaltet ist. Mit der an diesem Kondensator stehenden Spannung wird der Auslösevorgang ein-und ausgeschaltet. '

Die Entladekurve eines ohmisch belasteten Kondensators folgt der Beziehung

Spannung nach der Zeit /[see],
U₀ = Spannung zur Zeit /nun,
e = Basis des natürlichen Logarithmus,
R = Widerstand [mü],
C = Kapazität [μ¥]).

Daraus folgt, daß die Zeit, nach der die Kondensatorspannung auf einen bestimmten Wert abgesunken ist, mit von der Ladespannung U₀ bestimmt ist. Die Dauer des Auslöseimpulses ist daher von der Höhe der Ladespannung U₀ abhängig, welche wiederum von der Größe des Fremdkörpers und seiner Geschwindigkeit abhängig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zügrunde, ein Gerät mit sehr hoher Empfindlichkeit zu schaffen, das bei einheitlicher Konstruktion geeignet ist, die in bewegten Gütern befindlichen metallischen Fremdkörper wahlweise anzuzeigen, zu signalisieren, den Transport

ίο zu stoppen oder auszuscheiden, ohne daß dem Gerät die aufgezeigten Nachteile anhaften. Die Geschwindigkeit der im Gut befindlichen Fremdkörper soll weitgehend ohne Einfluß auf die Ansprechempfindlichkeit und die Dauer des Auslöseimpulses sein. Durch die vom Anwender geforderte höchstmögliche Ansprechempfindlichkeit muß die Justage der Spulenanordnung sehr fein und temperaturstabil sein.

Die Aufgabe besteht weiterhin darin, daß das Metallsuchgerät keine Zeitglieder enthalten darf, die nur bei einer bestimmten Durchfallgeschwindigkeit des Gutes durch die Spulenanordnung maximale Signale abgeben. Größe und Geschwindigkeit des metallisch verunreinig- r ten Gutes sollen keinen Einfluß auf die Auslöseimpulsdauer haben. Die Justage der Spulenanordnung muß trotz veränderlicher Temperaturen weitgehend optimal bleiben.

Zur Lösung dieser Aufgabe bei einer Schaltungsanordnung der eingangs angegebenen Art wird gemäß der Erfindung so vorgegangen, daß jeder der beiden gleichartigen Spulen der Suchspulehanordnung eine in Sperrichtung vorgespannte Diode wechselspannungsmäßig parallel geschaltet ist und daß eine an den Spulen auftretende Differenzspannung nach Verstärkung und Begrenzung im Verstärker und Gleichrichtung im Diskriminator sowohl über einen komplexen Widerstand einer der Dioden als auch einem Zerhacker zugeführt wird und daß das zerhackte Differenzspannungssignal über Verstärker und Amplitudensieb einen monostabilen Multivibrator erregt, dessen Signal einen Schalter betätigt.

Bei dieser Anordnung ist infolge der Rückführung an erne der Dioden eine derart gepolte, die Vorspannung verändernde Spannung angelegt, daß infolge Änderung der Sperrschichtkapazität der Diode das ¹V.

Differenzspannungssignal gleich null wird, während alle Signale, die innerhalb der längst möglichen Änderung infolge Durchtritts eines Fremdkörpers liegen, dem Zerhacker zugeführt werden. Die Signale aus dem Zerhacker betätigen — nach Verstärkung und Begrenzung — den monostabilen Multivibrator, der sodann den Schalter betätigt. Die Kippdauer des Multivibrators ist einstellbar.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der schematischen Zeichnung be-

schrieben. .

Das von der Suchspulenanordnung 1 bei Durchtritt eines Fremdkörpers entstehende Differenzspannungssignal wird einem Verstärker .und Begrenzer 6 zugeleitet. Das verstärkte und begrenzte Differenz-Spannungssignal wird anschließend in einem bekannten Phasendiskriminator mit einer dem Wechselfeld der Spulenanordnung 1 proportionalen Wechselspannung verglichen, die vom Oszillator 8 erzeugt wurde. ' Die am Signalausgangspunkt 22 bei Verstimmung der Suchspulenanordnung 1 entstehende Spannung wird nun über einen komplexen Widerstand 9 einer Diode 4 zugeführt, die ebenso wie Diode 3 den gleichartigen und gleichgepolten Spulenteilen 2 gleichpolig wechsel-

spannungsmäßig parallel geschaltet ist und die über einen komplexen Widerstand 10 eine feste, veränderbare Vorspannung 11 erhält. Diode 3 erhält über die komplexen Widerstände 12 und 13 eine feste veränderbare Vorspannung 14. Die Vorspannungen 11 und 14 sind etwa gleich groß und so gepolt, daß jede Diode gesperrt ist. Die Trennkondensatoren 5 verhindern einen Kurzschluß der Vorspannungen durch die Spulen 2. Die an den Signalausgangspunkt 22 von Diskriminator 7 gelieferte Spannung ist bei exaktem Abgleich der Spulenanordnung Null. Verändert sich der Abgleich der Spulenanordnung, gelangt über den Widerstand 9 eine derart gepolte Spannung an die Diode 4, daß durch sinngemäße Änderung der Sperrschichtkapazität eine Korrektur des Abgleichs bzw. der Justage bwirkt wird.

Der Widerstand 9 muß so bemessen sein, daß die durch verunreinigte Güter längstmögliche Änderung der Spannung am Signalausgangspunkt 22 nicht an die Diode 4 gelangen kann. Die Diode 3 ist angeordnet, damit jeder der Spulen 2 die gleichen dynamischen Kapazitäten zugeordnet sind, damit bei Amplitudenänderungen der vom Oszillator 8 gelieferten Spannung keine Unsymmetrien auftreten können.

Die durch metallische Verunreinigungen beim Passieren der Spulenanordnung an dem Signalausgangspunkt 22 auftretende Spannung wird über den Kondensator 15 dem Zerhacker 16 zugeleitet. Der Kondensator 15 ist eingefügt, damit der Diskriminator? nicht gleichstrommäßig von dem Zerhacker belastet wird und damit nicht rückwirkende Spannungen aus dem Zerhacker, der mit Transistoren verwirklicht wird, über den Widerstand 9 an die Diode 4 gelangen können. Der Kondensator 15 muß so bemessen sein, daß die durch verunreinigte Güter längstmögliche Veränderung der Spannung am Signalausgangspunkt 22 ohne Verlust an die Zerhackerschaltung 16 weitergeleitet werden. Die im Zerhacker 16 entstandenen Impulse werden dem Verstärker und Begrenzer 17 zugeleitet und weiter dem Amplitudensieb 18, welches nur solche Impulse durchläßt, die eine bestimmte Amplitude aufweisen und vorzugsweise begrenzt sind. Damit steht am Ausgang des Amplitudensiebes 18 eine Impulsreihe zur Verfügung, deren Impulseinzelform unabhängig von Geschwindigkeit und Größe der die Spulenanordnung passierenden metallischen Verunreinigungen ist. Durch eine hohe Zerhackerfrequenz und durch genügende Bandbreite des Verstärkers und Begrenzers 6 ist gewährleistet, daß schnellste Bewegungen der metallischen Verunreinigungen durch die Spulenanordnungen am Ausgang des Amplitudensiebes 18 definierte, immer gleichartige Impulse hervorrufen, die geeignet sind, digitale Baugruppen zu steuern. Die am Ausgang des Amplitudensiebes 18 auftretenden Impulse werden dem monostabilen Multivibrator 19 zugeführt, dessen Kippdauer einstellbar ist. Sofort nach Erscheinen der Impulse kippt der monostabile Multivibrator 19 und sperrt das Amplitudensieb 18 so, daß keine Beeinflussung der Kippdauer durch weiter auftretende Impulse möglich ist. Gleichzeitig liefert der monostabile Multivibrator 19 einen Impuls gleicher Länge, der ein Relais oder vorzugsweise einen elektronischen Schalter 20 erregt. Die

ίο Impulsdauer des monostabilen Multivibrators wird vorzugsweise so eingestellt, daß sie langer ist als die maximale Durchgangsdauer der metallischen Verunreinigungen durch die Spulenanordnung. Der am Ausgang des Schalters 20 zur Verfügung stehende Impuls leitet dann den Arbeitsvorgang (z. B. Aussondern) ein.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrische Schaltungsanordnung zum Auffinden und Signalisieren metallischer Fremdkörper in Förderströmen aus nichtmetallischen Gütern mit einem das strömende Gut durchsetzenden Wechselfeld und mindestens zwei Suchspulen, deren Signal bei Durchtritt eines metallischen Fremdkörpers über eine Schaltungsanordnung eine Vorrichtung zum Aussondern des Fremdkörpers betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden gleichartigen Spulen (2) der Suchspulenanordnung (1) eine in Sperrichtung vorgespannte Diode (3,4) wechselspannungsmäßig parallel geschaltet ist und daß eine an den Spulen(2) auftretende Differenzspannung nach Verstärkung und Begrenzung im Verstärker (6) und Gleichrichtung im Diskriminator (7) sowohl über einen komplexen Widerstand (9) einer der Dioden (3) oder (4) als auch einem Zerhacker (16) zugeführt wird und daß das zerhackte Differenzspannungssignal über Verstärker (17) und Amplitudensieb (18) einen monostabilen Multivibrator (19) erregt, dessen Signal einen Schalter (20) betätigt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Vorspannungen für die Dioden (3, 4) einstellbar ist und die Vorspannung (11,14) über Kondensatoren (5) gleichstrommäßig getrennt sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem monostabilen Multivibrator (19) ein Amplitudensieb (18) angeordnet ist, das beim Auftreten des ersten vom Zerhacker (16) stammenden Signals durch Rückführung vom Multivibrator (19) die nachfolgenden Impulse sperrt.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der monostabile Multivibrator (19) in seiner Kippdauer einstellbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen