DE19838249A1 - Anwendung von magnetoresistiven Sensoren zum Sortieren von Partikeln - Google Patents
Anwendung von magnetoresistiven Sensoren zum Sortieren von PartikelnInfo
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- B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
- B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
- B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
- B07C5/34—Sorting according to other particular properties
- B07C5/344—Sorting according to other particular properties according to electric or electromagnetic properties
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf die Anwendung von magneto-resistiven Sensoren (MR, GMR) zum Sortieren von metallischen und nichtmetallischen Partikeln. Die Partikel durchlaufen ein magnetisches Wechselfeld im Frequenzbereich von 0,1 bis 1,0 MHz. In den metallischen Partikeln entstehen Wirbelströme, die das Magnetfeld abschwächen. Die Änderungen des Magnetfeldes werden von den magneto-resistiven Sensoren erfasst und in elektronische Signale umgeformt, die ausgewertet werden (Blockschaltdiagramm).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Anwendung von magneto
resistiven Sensoren (MR, GMR) zum Sortieren von metallischen und
nichtmetallischen Partikeln.
Durch neue Entwicklungen im Bereich der Halbleitersensoren
stehen seit kurzen geeignete Magnetfeldsensoren zur Verfügung,
die eine hohe Empfindlichkeit mit gleichzeitig hoher
Frequenzbandbreite kombinieren. Prinzipiell geeignet sind hier
magnetoresistive (MR-) Sensoren oder Hallsensoren. Hallsensoren
benötigen zur Zeit noch relativ starke Felder und sind in ihrer
Bandbreite auf relativ niedrige Frequenzen eingeschränkt, so
dass diese nur für die Detektion größerer Partikel geeignet
sind. MR-Sensoren besitzen Bandbreiten bis über ein Megahertz,
sind sehr feldempfindlich und damit die am besten geeigneten
Sensoren. Neue Impulse aus diesem Bereich sind von den sog.
giganto-magnetoresistiven (GMR-) Sensoren zu erwarten. Die
Eindringtiefe des Magnetfeldes in Aluminium beträgt etwa 0,3 mm
bei 100 kHz und etwa 0,08 mm bei 1 MHz. Dadurch erzeugen in
diesem Frequenzband auch kleine oder sehr dünne Aluminium-
Partikel eine messbare Abschwächung des Magnetfeldes.
Die geringen Abmessungen der Halbleiter-Magnetfeldsensoren sowie
die hohe Messfrequenz ermöglichen eine hohe räumliche Auflösung
in einer Array-Anordnung bei gleichzeitig hoher Zeitauflösung.
Damit ist dieses Messverfahren prädestiniert für den Einsatz in
Sortieranlagen, in denen metallische und nichtmetallische
Komponenten z. B. einer Schredderfraktion getrennt werden sollen.
Auch die bisher sehr problematischen Beimengungen kleiner
nichtmagnetischer Metallpartikel sind auch bei hoher
Partikelgeschwindigkeit noch sicher zu erkennen.
Mit diesen Eigenschaften ist ein äußerst wirtschaftlicher
Betrieb einer Sortieranlage für Metall-Nichtmetallfraktionen
möglich.
Darüber hinaus besitzt das Messprinzip das Potential auch
verschiedene Metalle einer Mischfraktion (ggf. vorsortiert nach
Größe) über ihre unterschiedlichen elektrischen Leitfähigkeiten
zu unterscheiden.
Die Erfindung ist durch die Anwendung von Sensoren
charakterisiert, bei welcher die metallischen und
nichtmetallischen Partikel ein magnetisches Wechselfeld im
Frequenzbereich von 0,1 bis 1,0 MHz durchlaufen und nur in den
metallischen Partikeln dabei Wirbelströme erzeugt werden, die
das Magnetfeld abschwächen und die Änderungen des Magnetfeldes
von den magnetoresistiven Sensoren erfasst und in elektronische
Signale umgeformt werden, die gleichgerichtet, gefiltert und
verstärkt als Nachweissignale für die metallischen Partikel
ausgewertet werden.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass
magneto-resistive Sensoren geeignet sind, um auch relativ kleine
Magnetfeldänderungen zu erfassen und in elektronisch auswertbare
Signale umzuformen. Der praktische Einsatz dieser Idee ist in
der Vergangenheit nicht realisierte worden, weil einerseits nur
dann relativ große Feldänderungen auftraten, wenn die zu
erfassenden Teile sich entweder sehr langsam bewegt hatten oder
relativ groß waren oder magnetisch sein mussten. Der Einsatz
höherer Frequenzen allein hätte hier auch noch nicht weiter
geholfen, sondern es hätten dann auch noch relativ große
Magnetfeldstärken aufgebracht werden müssen. Andererseits waren
Sensoren nicht vorhanden, die für höhere Frequenzen im Bereich
von 1 MHz einsetzbar sind.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des Blockschaltdiagramms
erläutert, welches die Anwendung von magneto-resistiven Sensoren
gemäß der Erfindung zeigt.
In dem Blockschaltdiagramm ist ein Frequenzgenerator, der im
Bereich von 100 kHz bis 1 MHz arbeitet, gezeigt. Durch diesen
Frequenzgenerator kann über eine Feldspule ein magnetisches
Wechselfeld entsprechender Frequenz erzeugt werden. In
Querrichtung werden durch das erzeugte Wechselfeld hindurch die
zu untersuchenden Partikel geschickt, wobei es sich um solche
handelt, die entweder metallisch sind und demzufolge eine
Magnetfeldänderung bewirken oder andererseits solche, die
nichtmetallisch sind und keinerlei Einfluss auf das Wechselfeld
ausüben.
Unter dem Begriff Magnetfeldsensor sind solche Elemente zu
verstehen, die auf Magnetfeldänderungen ansprechen und hierauf
mit einem entsprechenden elektronischen Ausgangssignal
reagieren. Hier kommen die magneto-resistiven Sensoren oder die
giganto-magneto-resistiven Sensoren in Frage.
Die Ausgangssignale der Sensoren werden über eine
Sensorelektronik, einen Gleichrichter und einen Tiefpass über
eine AC-Kopplung geführt, so dass als Ausgang ein solches Signal
zur Verfügung steht, das auf irgendeine Weise den
Aussortierungsvorgang steuern kann.
Die Erfindung ist nicht auf das Aussortieren von metallischen
Partikeln aus einem Strom metallischer und nichtmetallischer
Partikel beschränkt. Sie kann auch angewendet werden, um
herauszufinden, welche Teilchen (unterschiedliche Materialien
bzw. Leitfähigkeitsunterschiede) und/oder welche Größen die
Teilchen haben, die das Magnetfeld passieren. Infrage kommt die
vorliegende Erfindung auch zur Messung von Materialströmen,
sofern diese metallische Partikel - wenn auch in kleinsten
Abmessungen - enthalten. Es kommt auch für die vorliegende
Erfindung bei nichtmetallischen Partikeln der Einsatz infrage,
sofern die zu detektierenden Partikel im magnetischen Feld
Wirbelströme erzeugen und dadurch Feldänderungen auftreten. Wenn
es beispielsweise um die Feindosierung von Wirkstoffen in
geringer Quantität im Vergleich zum Trägermedium geht, könnte
man diese Wirkstoffe leitend machen und auf diesem Wege auch die
kleinsten Quantitäten in einem relativ großen Materiestrom
genauestens dosieren.
Claims (1)
- Anwendung von magnetoresistiven Sensoren (MR, GMR) zum Sortieren von metallischen und nichtmetallischen Partikeln, bei welcher die Partikel ein magnetisches Wechselfeld im Frequenzbereich von 0,1 bis 1,0 Mhz durchlaufen und in den metallischen Partikeln dabei Wirbelströme erzeugt werden, die das Magnetfeld abschwächen und die Änderungen des Magnetfeldes von den magneto resistiven Sensoren erfasst und in elektronische Signale umgeformt werden, die gleichgerichtet, gefiltert und verstärkt als Nachweissignale für die metallischen Partikel ausgewertet werden.
Priority Applications (2)
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DE1998138249 DE19838249A1 (de) | 1998-08-22 | 1998-08-22 | Anwendung von magnetoresistiven Sensoren zum Sortieren von Partikeln |
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DE1998138249 DE19838249A1 (de) | 1998-08-22 | 1998-08-22 | Anwendung von magnetoresistiven Sensoren zum Sortieren von Partikeln |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=7878427
Family Applications (1)
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- 1999-08-23 WO PCT/EP1999/006167 patent/WO2000011448A1/de active Application Filing
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Also Published As
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WO2000011448A1 (de) | 2000-03-02 |
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