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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsfähigkeitsprüfung des Metalldetektors in
einem Metallseparatorsystem. Solche Systeme weisen einen vom Metalldetektor
gesteuerten Metallabscheider auf und es wird der zu überwachende
Fördergutstrom
durch das Feld einer von einem Signalgenerator gespeisten Sendespule
geführt.
Das sich einstellende Feld wird dann mit einer Empfangsspule aufgenommen
und die Ausgangssignale beider Spulen werden einer Auswerteschaltung
zur Erkennung störender
Metallteilchen zugeführt.
Das Ausgangssignal der Auswerteschaltung kann dann zur Steuerung
des Metallabscheiders verwendet werden. Im Detail bezieht sich die
Erfindung auf ein Verfahren, bei dem kurzzeitig ein das Feld eines
ein störendes
Metallteilchen nachbildendes Testsignal derart zugeführt wird, daß im Ausgang
der Empfangsspule ein Erkennungssignal für ein solches Metallteilchen
entsteht, das als Kriterium für
die Funktionsfähigkeit
des Systems dient, sowie auf Einrichtungen zur Durchführung eines
solchen Verfahrens.
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Die
Technik von Metalldetektoren in Metallseparatorsystemen ist durch
zahlreiche Veröffentlichungen
bekannt, so vor allem durch die Zeitschrift "Automation", Dezember 1965, Seiten 82 bis 88. Diese
Technik hat eine Weiterentwicklung dahingehend erhalten, daß nicht
nur die Anwesenheit von Metall detektiert, sondern auch die Art
des detektierten Metalls festgestellt wird. Eine Darstellung des
einschlägigen
Standes der Technik findet sich beispielsweise in der Deutschen
Patentschrift 195 21 266. Es wird hierzu nicht nur die beim Durchtritt
eines Metallteilchens durch die Spulen eintretende Amplitudenänderung,
sondern auch die dieser zugeordnete Phasenänderung ausgewertet.
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Der
Einsatz von Metallabscheidern erfolgt bei Fördersystemen meist zur Verhütung von
Schäden
in nachfolgenden Verarbeitungsmaschinen oder zwecks Gewährleistung
einer Fremdkörperfreiheit
in Produkten, bei deren Herstellung im Förderweg solche ungewolllt in
das Fördergut
gelangen können. Schon
frühzeitig
hat man sich deshalb mit der Überwachung
der Funktionsfähigkeit
eines Metalldetektors und auch einer von diesem gesteuerten Abscheideweiche
befaßt.
Diese Überwachung
erfolgte meist mit Test-Metallkörpern,
die in das Transportgut eingebracht wurden. Bei gegebener Funktionsfähigkeit sprechen
dann der Metalldetektor und falls gewünscht auch die Abscheideweiche
an. Typische Lösungsansätze sind
beispielsweise der Australischen Patentschrift 562089, der Französischen
Offenlegunsschrift 2379077, der Europäischen Offenlegungsschrift
0418069 B1, der US-Patentschrift 4672837 und der Deutschen Offenlegungsschrift 2837265
entnehmbar. Bis auf die letztgenannte Deutsche Offenlegungsschrift
beschreiben die genannten Dokumente die Verwendung von Testkörpern, eine
Methode, die nicht unumstritten ist. Nach der letztgenannten Offenlegungsschrift
wird dem genüber
ein von einer unmittelbare Anwendung von Testkörpern absehendes elektrisches
Verfahren angewendet, indem das Empfangsspulenfeld durch eine künstliche
Bedämpfung
in etwa so beeinflußt
wird, wie es bei dem Durchtritt eines störenden Metallteilchens der
Fall wäre.
Dieses Verfahren hat sich aber wegen der dabei auftretenden Komplizierung
der Schaltung vor allem bei einer geforderten hohen Empfindlichkeit
des Metalldetektors bislang nicht durchgesetzt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Schwierigkeiten hinsichtlich
Ansprechempfindlichkeit und Unsicherheit zu begegnen.
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Bei
der Erfindung wird bei einem Verfahren der einleitend geschilderten
Art, beziehungsweise einer Einrichtung zur Durchführung eines
solchen Verfahrens dadurch begegnet, daß ein mit einem Testsignalgenerator
jeweils zum gewünschten
Prüfzeitpunkt
ein einen störenden
Metallkörper
nachbildendes Testsignal erzeugt und einer im Spulenbereich des
Metalldetektors angeordneten Zusatzspule zu Erzeugung eines Zusatzfeldes
zugeführt
wird, das es sich im Bereich der Empfangsspule dem Feld des Signalgenerators überlagert,
und daß als
Kriterium für die
Funktionsfähigkeit
des Metalldetektors das Ausgangsignal der Auswerteschaltung dient.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung werden unterschiedliche Testsignale
in einem im Testsignalgenerator vorgesehenen Speicher nach ihrer Amplitude
und/oder Phase abgespeichert und für die Überprüfung der Funktionsfähigkeit
entsprechend der gewünschten
Empfindlichkeit des Metalldetektors zur Speisung der Zusatzspule
abgerufen. Vorteilhaft ist es, wenn das Testsignal zur Ablegung
im Speicher in der Weise erzeugt wird, daß ein Testkörper während des Betriebs der Gesamtanlage
durch den Spulenbereich der Metallsucheinrichtung mit dem Fördergutstrom
geführt
und das über
die Zusatzspule aufgenommene Signal im Speicher des Testsignalgenerators
als später
verwendbares Testsignal für
die Speisung der Zusatzspule abgelegt wird. Alternativ kann das
Testsignal auch in einem vom eigentlichen Gerät trennbaren Speicherbaustein für die Speisung
der Zusatzspule abgelegt werden. Dadurch läßt sich ein einmal aufgenommenes
Testsignal auch in anderen Anlagen verwenden. Es ist es dann durch
Austausch eines solchen Bausteins gegen einen anderen solchen Baustein
möglich,
die Anlage auf ein anderes Testsignal umzurüsten. Das ist besonders nützlich,
wenn zur Unterscheidung spezifischer Metalle das Testsignal mit
einer gegenüber dem
Sendesignal wählbaren,
für die
Materialart des zu erkennenden Metallart charakteristischen Phasenlage
der Zusatzspule zugeführt
wird, weil dann die Anlage beispielsweise auf Aluminium-Fremdkörper, Messing-Fremdkörper, Fremdkörper aus VA-Stahl
oder Eisen rasch umrüstbar
ist. Empfehlenswert ist es ferner, wenn eine Einrichtung zur Bestimmung
der Fördergeschwindigkeit
des Fördergutes
vorgesehen wird und dem einzelnen abgespeicherten Testsignal der
jeweils zugehörige
Wert der Fördergeschwindigkeit
im Speicher als Formfaktor des Signalverlaufs zugeordnet wird, und
wenn als Testsignal jeweils das für den Augenblickszustand der
Förderung
maßgebliche
Testsignal einschließlich der
charakteristischen Phasenlage der Zusatzspu le zugeführt wird.
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Nach
einer besonderen Ausgestaltungen Einrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
bei einem Metalldetektor in einem Metallseparatorsystem, in dem
ein zu überwachender
Fördergutstrom
durch das Feld einer von einem Signalgenerator gespeisten Sendespule
geführt
wird und bei dem das sich einstellende Feld mit einer Empfangsspule
aufgenommen wird und die Ausgangssignale beider Spulen einer Auswerteschaltung
zur Erkennung störender
Metallteilchen zugeführt
werden, deren Ausgangssignal zur Steuerung eines des Metallabscheiders
dient, und bei dem kurzzeitig ein das Feld eines ein störendes Metallteilchen nachbildendes
Testsignal derart zugeführt
wird, daß im
Ausgang der Empfangsspule ein Erkennungssignal für ein solches Metallteilchen
entsteht, das als Kriterium für
die Funktionsfähigkeit
des Systems dient, bei dem desweiteren eine der beiden Spulen als
Differenzspule ausgebildet ist, besteht darin, daß die Zusatzspule
derart angeordnet wird, daß das
von ihr erzeugte Feld zumindest überwiegend
im Feldbereich einer der beiden Teilspulen der Differenzspule wirksam
wird. Eine Alternative hierzu besteht darin, daß auch die Zusatzspule zweigeteilt
ausgebildet ist und je eines der beiden Zusatzspulenteile derart
angeordnet ist, daß das
von ihm erzeugte Feld zumindest überwiegend
im Feldbereich einer der beiden Teilspulen der Differenzspule wirksam
wird.
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Vorteilhaft
ist auch, wenn die Auswerteschaltung und auch der Speicher für das Testsignal
in Digitaltechnik ausgebildet sind und die Zusatzspule über eine
Analog-Digital-Wandler mit dem Speicher zumindest für den Auslesevorgang
verbunden ist.
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Dies
eröffnet
in einfacher Weise für
das Auslesen des Speichers eine Steuereinrichtung vorzusehen, mit
der das abgespeicherte Testsignal geschwindigkeitsspezifisch, bezogen
auf die Transportgeschwindigkeit des Fördergutstromes auslesbar und
damit den Betriebsverhältnissen
der Anlage besonders angepaßt
wird. Um bei einer Prüfung
des Metallabscheiders während
des Transportbetriebs für
das Fördergut
eine unerwünschte
Abscheidung – weil
eigentlich störende
Fremdkörper
fehlen – möglichst
zu vermeiden, kann in an sich bekannter Weise eine Betätigungssperre
für die
Abscheideweiche des Metallabscheiders vorgesehen werden, deren Betätigungssignal
aus der Testsignal-Schaltung derart abgeleitet ist, daß während der
Funktionsprüfung
eine Fördergutabscheidung
unterdrückt
wird. Hierzu empfiehlt es sich allerdings die Überprüfungszeit möglichst kurz zu machen. Eine
störendes
Metallteilchen, das sich gerade während der Überprüfung im Spulenbereich befindet,
kann nach einer vorteilhaften Weiterbildung dadurch erkannt werden,
daß das
Signal im Ausgang der Auswerteschaltung von dem sich ohne eine störendes Metallteilchen
auftretenden Verlauf wesentlich unterscheidet. Dies ist durch eine
Differenzschaltung erkennbar, der einerseits das Auswertesignal
im durch ein Metallteilchen ungestörten Zustand aus einem hierfür vorgesehenen
Speicher und andererseits das tatsächlich anfallende Auswertesignal
zugeführt
werden.
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Unterscheiden
sich die beiden Signale, so entsteht im Ausgang der Differenzschaltung
ein Signal, das als Warn- und auch als Schaltkriterium für den eigentlichen
Metallabscheider dienen kann.
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand von in einer Zeichnung wiedergegebenen
Ausführungsbeispielen
näher erläutert. In
dieser zeigt
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die 1 ein
Schemabild eines Metallabscheider mit Metalldetektor,
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die 2 schematisch
eine Spulenanordnung in einem nach der Differenzmethode arbeitenden
Metalldetektor,
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die 3 ein
Schwingungsdiagramm zur Verdeutlichung der Wirkung von leitenden
Teilen im Fördergutstrom
auf das über
das Spulensystem aufgenommene Signal,
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die 4 den
zeitlichen Verlauf des beim Durchgang eines metallisch leitenden
Teiles auftretenden Signals Uemp,
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die 5 das
Blockschaltbild einer Schaltung zur Ableitung des Amplituden-Änderungssignals AS
und des Phasen-Änderungsignals
PS bei Passieren eines aufzufindenden Teiles im Förderstrom
und deren weitere Verarbeitung zum Erkennungssignal ES, und zwar
in Analogtechnik-Ausführung,
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die 6 ein
Schemabild einer ersten Ausführung
des Testsignalgenerators mit einstellbarer Amplitude und Phase,
bezogen auf das Sendesignal
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die 7 ein
Schemabild einer anderen Ausführung
des Testsignalgenerators mit einstellbarer Amplitude und Phase,
bezogen auf das Sendesignal,
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die 8 das
Blockschaltbild eines Schaltung zur Ableitung des Amplituden-Änderungssignals AS
und des Phasen-Änderungsignals
PS bei Passieren eines aufzufindenden Teiles im Förderstrom
und deren weitere Verarbeitung zum Erkennungssignal ES, für die Auswertung
von AS und PS in Digitaltechnik-Ausführung
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Wie
bereits in der einleitend erwähnten
Literaturstelle "Automation" Dezember 1965 dargelegt, arbeiten
die Metalldetektoren in Metallabscheidern der in Rede stehenden
Art entweder mit nur je einem Solenoid als Sendespule und als Empfangsspule oder
mit einer Differenzspule auf der Sende- oder der Empfangsspule und
einem Solenoid auf der anderen Seite. In der 1 ist schematisch
ein solcher Metalldetektor MD dargestellt. In Transportrichtung
des Fördergutes
folgt – wie
in der erwähnten
Zeitschrift angedeutet – ein
Metallabscheider MA, der vom Metalldetektor MD gesteuert wird. Beide
umschließen ein
Förderband
FB auf dem im Fördergut
ein metallischer, störendes
Fremdkörper
FK in der durch einen Pfeil angedeuteten Richtung transportiert
wird.
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Die
Schwierigkeit solcher Anlagen besteht darin, daß bei einem Ausfall im Metalldetektor und/oder
dem Metallabscheider nicht ohne weiteres die damit eintretende Störung unverzüglich erkannt werden
kann, weil der Transport einfach weiterläuft. Wie einleitend erläutert, überprüft man deshalb
in der Praxis in mehr oder weniger regelmäßigen Zeitabständen die
Gesamtanlage dadurch, daß man
ein Metallteilchen in das Fördergut
einbringt und das Ansprechen der Anlage und die Ausscheidung des
vorsätzlich
eingebrachten Metallteilchens überwacht.
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Nach
der Erfindung ist in der ausgangsseitigen Öffnungsebene des Metalldetektors
eine kleine Zusatzspule derart angeordnet, daß zumindest ein Teil eines über sie
erzeugten Feldes in der Ausrichtung mit dem Feld der beim Ausführungsbeispiel
dort befindlichen Empfangsspule übereinstimmt.
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Zur Überprüfung der
Gesamtanlage oder auch nur des Metalldetektors wird während des
Fördervorgangs
für das
Fördergut
durch die Zusatzspule ein elektrischer Strom geschickt, dessen zeitlicher Verlauf
wenigstens nahezu dem Verlauf des Signals in der zugeordneten Empfangsspule
entspricht, den ein metallischer Testkörper in ihr verursachen würde. Es
wird also das Passieren eines Testkörpers für den Metalldetektor vorgetäuscht und
dementsprechend spricht der Metalldetektor an und betätigt den
nachfolgenden Metallabscheider. Durch entsprechende Amplitudenwahl
des Testignals hat man die Möglichkeit
unterschiedliche Testkörpergrößen zu simulieren.
Die Betätigung
des Metallabscheiders bei diesem Testablauf kann auf einfache Weise
dadurch unterbunden, daß in
die Steuerleitung STL vom Metalldetektor zum Metallabscheider ein
nur schematisch angedeuteter Unterbrecher U eingefügt wird,
der diese Verbindung für
die Testzeit unterbricht. Die Steuerung des Unterbrechers U kann
von dem Starter für den
Testvorgang aus erfolgen.
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Der
Metalldetektor ist beim Beispiel in Differenzspulenausführung angenommen.
Schematisch ist diese Spulenausführung
in der 2 wiedergegeben. Mit ESP1 ist die eine und mit
ESP2 die andere der in Differenzschaltung betriebenen Empfangsspulen
bezeichnet. Zwischen ihnen befindet sich die Sendespule SSP. Im
Feldbereich einer der Empfangsspulen, beim Beispiel der Empfangsspule ESP2
ist eine Zusatzspule ZSP so angeordnet, daß sie mit ESP2 verkoppelt ist.
Die Zusatzspule ZSP ist zwar im Feld der Gesamt-Spulenanordnung,
jedoch umschließt
sie den Fördergutstrom
nicht. Desweiteren kann ihre Spulenfläche auch gering gegenüber den
Spulen ESP1, SSP und ESP2 gewählt
werden,
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In
der 3 ist der zeitliche Verlauf des Sendesignals USE
und des zugehörigen
Empfangssignals Em in nur einer der beiden Empfangsspulen gegenübergestellt.
Man sieht die Phasenverschiebung zwischen beiden Signalen, die 90° im ungestörten Fall
beträgt.
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Tritt
ein störendes
Metallteil durch das Spulensystem, so sind zunächst zwei Fälle zu unterscheiden, nämlich der
eines in Förderrichtung
kurzen und der eines in Förderrichtung
langen Metallteiles. Dies ist in der 4 dargestellt.
Bei einem kurzen Metallteil ergibt sich ein etwa sinusförmiger Verlauf A-A' und bei einem langen
Metallteil ein Verlauf entsprechend B-B'. In jedem Fall entsteht zunächst ein Empfangssignalanstieg
und dann ein Empfangssignalabfall. Der Fall A-A' entspricht einem extrem kleinen Metallteil
und damit dem Regelfall eines Testkörpers für die Prüfung des Metalldetektors auf
ein sicheres Ansprechen auch bei der kleinsten gerade nicht mehr
zulässigen
Metallteilchen.
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Um
einen Metalldetektor in einer Anordnung nach den 1 und 2 zu überprüfen, wird
an die Zusatzspule ZSP in 2 ein Signal
gelegt, das dem Signal A-A' nach
der 4 entspricht. Es wird dadurch ein Metallteilchen
vorgetäuscht,
da im wesentlichen nur das Feld im Bereich von ESP2 beeinflußt und damit
die Balance in der Differenzschaltung beider Spulen gestört wird,
wie es auch ein Metallteilchen tun würde. Ist der Metalldetektor
in Ordnung, so spricht er an, wenn die Störung zumindest dem Grenzwert
an Ansprechempfindlichkeit entspricht, für die er ausgelegt ist. Die
Amplitude dieser Störung
bestimmt die "simulierte
Metallteilchengröße" für den Metalldetektor.
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Bei
einer Realisierung einer solchen Einrichtung bestand die Sendespule
und jede der beiden in Differenzschaltung betriebenen Empfangsspulen
jeweils aus einer Windung mit einer Umschließungsfläche von etwa 1000 cm2. Die Zusatzspule Zsp hatte etwa 50 Windungen
in Form eines Solenoids, bei einer Umschließungsfläche von etwa 1,5 cm2. Die Zusatzspule Zsp war im Feldbereich
der in Förderichtung
ausgangseitigen Empfangsspule ESP2 angeordnet und wurde mit einer
vergleichsweise niedrigen Signalspannung von etwa 1,5 Vpp gespeist.
Die Zusatzspule Zsp kann z.B. auch die Form einer spiralförmigen Scheibenspule
erhalten, wie es an sich für die
Realisierung von Übertragerspulen
und Filterspulen allgemein bekannt ist. Die Scheiben- bzw. Flachspulenausbildung
erlaubt es in einfacher Weise, diese noch nachträglich im Bereich einer der
beiden Durchtrittsöffnungen
des Metalldetektors MD anzuordnen, da das elektromagnetische Feld
der eigentlichen Metalldetektor-Spulen, vor allem bei großen Durchtrittsöffnungen,
meist etwas nach außen greift.
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In
der Praxis wäre
es oft auch erwünscht
zu ermitteln, wie sich der Metalldetektor bei unterschiedlichen
Materialien eines störenden
Metallteilchens verhält.
Auch hierfür
ist die Erfindung einsetzbar.
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Dieser
Fall setzt eine Ausbildung der Auswerteschaltung voraus, wie sie
beispielsweise in der 5 und 10 des
DBP 195 21 266.5 beschrieben ist, auf die hier kurz eingegangen
werden soll. Die Auswerteschaltung beginnt, wie die 5 zeigt,
mit einem durch einen sogenannten Operationsverstärker gebildeten
Differenz-Verstärker
OP, dem die Signale Ue1 bzw. Ue2 der in Differenzschaltung betriebenen Empfangsspule
ESP1 bzw. ESP2 zugeführt
werden. An dem Ausgang von OP ist eine Aufteilung des Signals Udiff
in einen Amplitudenzweig AZ und einen Phasenzweig PZ vorgenommen.
Im Amplitudenzweig AZ wird mittels einer Gleichrichterstufe SG der Betragswert
des Signales Uem bestimmt, der das Amplituden-Änderungssignal
AS darstellt. Im Phasenzweig PZ ist ein Phasendiskriminator PV eingefügt, der
als Phasenbezugssignal das Signal Use des nicht näher dargestellten
Generators G bzw. des Senders erhält. Am Ausgang von PV steht
das Phasen-Änderungssignal
PS an. Der Umschalter US deutet an, daß bedarfsweise statt PS(90°) auch AS für die vektorielle
Addition bei der spätere
Phasenmessung verwendet werden kann.
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Die
gegenseitig um 90° phasenverschobenen
Signale AS und PS(90°)
werden in einem Summierer SU zu dem vektoriellen Summensignal SV
zusammengesetzt. Dies weist einen vom Material im Förderstrom
abhängigen
Phasenwinkel α beziehungsweise α' zu den Änderungssignalen
auf. Der Betrag des Summenvektors VS ist zugleich ein Kriterien
für die
Materialmenge des zu ermittelnden Teiles.
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Dieser
Phasenwinkel α wird
beim Ausführungsbeispiel
dadurch erhalten, daß PS(90°) und SV einem
Phasendiskriminator PV' zugeführt werden, der
ein der Phasendifferenz entsprechendes Gleichstromsignal umwandelt,
dessen Amplitude die Phasendifferenz wiedergibt, die damit beispielsweise
in einem Anzeigeinstrument PA gemessen und damit angezeigt werden
kann. Dieses Signal dient bei dem Ausführungsbeispiel jedoch zusätzlich zur
Steuerung eines Ausgangsstufe AST, die das eigentliche Erkennungssignal
ES erzeugt.
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Da
das von PV' erhaltene
Signal mit seiner Amplitude nur vom Phasenwinkel α bzw. α' abhängig ist,
kann die Amplitude als Ausage für
das Material des zu ermittelten Teiles benutzt werden. Unterschiedliche
Materialien ergeben also unterschiedliche Amplitudenwerte. Durch
eine Schwellwertschaltung SWS ist für bestimmte Phasenwinkel α beziehungsweise α' das von PV' kommende Steuersignal SS
winkelspezifisch in der Amplitude beeinflussbar und damit für die winkel-
beziehungsweise materialspezifische Steuerung von AST verwendbar.
Hierzu kann SWS als Schwellwertschaltung mit einer oberen und einer
unteren Schwelle ausgebildet werden, die nur solche Signale passieren
läßt, die
in ihrer Amplitude zwischen ihren beiden Amplitudenschwellwerten
liegen. Durch Einstellung der beiden Amplitudenschwellen läßt sich
somit ein gewünschter
Winkelbereich und damit ein bestimmter Materialbereich auswählen.
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In
der Ausgangsstufe AST wird das von SWS erhaltene Signal dazu verwendet,
daß das
ihr zugeführte
Signal SV nur für
den bestimmten Phasenwinkelbereich passieren kann, während für außerhalb des
Winkelbereichs einzuordnende Materialien eine Abschwächung oder
auch eine vollständige
Unterdrüc kung
erfolgt. Das ist zum Beispiel dadurch in einfacher Weise realisierbar,
daß die
Ausgangsstufe AST ein durch das Signal von SWS steuerbarer Dämpfungsregler
ist, der durch das ihm zugeführte Signal
aufgeregelt wird. Es dient dann in an sich bekannter Weise zur Ansteuerung
einer Betätigungsstufe
BT zur Aktivierung einer der einleitend erwähnten Schutz- oder Melde-Vorrichtungen.
Durch ein zwischengeschaltetes Verzögerungsglied VG lassen sich
eventuelle Laufzeit-Ungenauigkeiten zwischen dem Passieren des Spulensystems
durch ein festzustellendes Teil und dem Ansprechen der Schutz- oder Melde-Vorrichtung
ausgleichen.
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Es
ist auch möglich
die Schwellwertschaltung so auszubilden, daß sie nur für solche Amplitudenwerte das
Steuersignal vermindernd oder unterdrückend beeinflußt, die
dem Phasenwinkelbereich des zu erkennenden Materials entsprechen.
Das kann durch eine SWS nachgeschaltete Stufe erfolgen, die durch
dem zu erkennenden Material entsprechende Steuersignale geschlossen
wird, also kein Signal mehr abgibt und für anderen Materialien zugeordnete
Steuersignale öffnet,
womit das Steuersignal passieren kann. In diesem Fall ist AST gegensinnig
zum vorstehend behandelten Fall zu regeln. Auch in diesem Fall ist
ES somit eine Funktion des materialspezifischen Steuersignals SS
und der Amplitude von SV.
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Das
Erkennungssignal ES kann erforderlichenfalls über eine weitere Schwellenschaltung,
die nur einen geforderten Amplitudenwert überschreitende Signalwerte
und/oder einen einstellbaren Dämpfungsregler
mit nachgeordneter Schwellenschaltung zur Steuerung der eingangs
erwähnten
Schutzeinrichtungen als Betätigungssignal
verwendet werden. Es läßt sich
damit sozusagen die Ansprechempfindlichkeit regeln; denn sehr kleine
Teile aus einem sogenannten kritischen Material müssen manchmal nicht
unbedingt ausgeschieden werden.
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Während es
bei einer reinen Materialgrößen-Prüfung nicht
darauf ankommt, wie das Testsignal in der Phase zum Sendesignal
liegt – es
muß nur eine
Amplitudenstörung
eingeführt
werden – erfordert
eine materialspezifische Prüfung,
daß das
Testsignal in einer dem gewünschten
Testkörper-Material entsprechenden
Phasenlage zum Sendesignal liegt.
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Hierfür gibt es
mehrere Möglichkeiten.
Bei der Ausführung
nach der 6 ist ein Funktionsgenerator
FG, der genau den gewünschten
Signalverlauf abzugeben in der Lage ist, über ein der Amplitudeneinstellung
dienendes Regelglied RA und ein der Phaseneinstellung dienendes
Phaseneinstellglied RP mit der Zusatzspule ZSP verbunden. Um die
Phasenlage des Testsignal, bezogen auf das Sendesignal einstellen
zu können,
muß der
Funktionsgenerator FG vom dem nicht mit dargestellten Generator
G synchronisiert werden der zur Erzeugung der Sendeschwingung dient.
Funktionsgeneratoren sind allgemein bekannt und beispielsweise in
der Deutschen Offenlegungsschrift 3628219 A1 und der darin hierzu angegebenen
Literatur ausführlich
beschrieben. Der Funktionsgenerator FG hat einen Steuereingang A, über den
er für
die Zeit der Abgabe eines Testsignals aktiviert wird. Der Zusatzspule
ZSP wird damit ein Signal zugeführt,
das dem nach der 4 (A-A') entspricht. Über eine Synchronisationsleitung
SYL, die vom Sende-Generator G kommt, wird der Funktionsgenerator
FG synchronisiert.
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Eine
alternative Lösung
zeigt, ebenfalls als Blockschaltbild die 7. Beispielsweise
werden aus einer Schaltung nach der 5 oder der
später noch
erläuterten 8 die
Signale AS bzw. PS über eine
Einleseleitung EL dem Speicher SP zugeführt. Der Einlesevorgang wird
von einem Steuergenerator SG über
ein diesem zugeordnetes Einlesesignal E für diesen Vorgang aktiviert.
Mittels eines entsprechenden Auslesesignals A für der Steuergenerator SG kann
dann bedarfsweise dieses Signal für die Zusatzspule ZSP ausgelesen
werden. Es ist auch möglich statt
der Signale AS bzw. PS ein entsprechendes Testsignal unmittelbar
aus der Zusatzspule ZSP abzunehmen. Diese muß dann nur entsprechend stark mit
dem Feld einer der Empfangsspulen verkoppelt werden, was sowohl
durch ihre geometrische Größe als auch
den Anbringungsort und ihre Windungszahl beeinflußbar ist.
Desweiteren wird ein Synchronisationssignal vom Sende-Generator
G einem Steuergenerator SG zugeführt.
Der Steuergenerator SG steuert, abhängig von E bzw. A das Einlesen
und das Auslesen des Speichers SP. Zur Entkopplung des Speichereingangs
und des Speicherausgangs, empfiehlt es sich in diesem Fall die Einleseleitung
des Speichers von der Ausleseleitung zu entkoppeln, beispielsweise
mittels eines nicht näher
dargestellten Umschalters für
die wahlweise Verbindung des Speichers mit der Zuleitung zur Zusatzspule
ZSP.
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Eine
besonders einfache Lösung
besteht darin, daß ein
Signal in Form einer Sinus-Halbwelle zunächst unverändert und dann mit Gegenphase
auf die Zusatzspule gegeben wird. Will man ein längeres Metallteil simulieren,
so fügt
man eine Pause zwischen die beiden Sinus-Halbwellen ein. Diese Pause ist
dabei zweckmäßig in Relation
zur Transportgeschwindigkeit entsprechend zu wählen. Man kann auch vom Sendegenerator
einen oder mehrere Sinusverläufe
abnehmen und als Testsignal verwenden, indem dieser über einen
Schalter mit der Zusatzspule kurzzeitig verbunden wird.
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In
der
8 ist eine zu der
5 entsprechende
Schaltung gezeigt, die jedoch weitgehend auf digitaler Basis arbeitet.
Zu diesem Zweck werden die Ausgangssignale von SG und PV über Analog-Digital-Wandler
A/D in digitale Signale, zum Beispiel in einem 16-bit-Code umgesetzt,
wie er in üblichen Rechnern
verwendet wird. Die 90°-Phasenschiebung kann
dann mittels der aus Taschenrechnern beispielsweise bekannten Cosinus-Umrecheneinheit erhalten
werden. Die den Signalen AS und PS(90°) entsprechenden Digitalsignale
werden dann in einem Addierer Add zum Summenvektor-Signal geometrisch
addiert. Das digitale Summensignal SV' und das Signal PS(90°)' werden dann in einem
digital arbeitenden Phasendiskriminator PV'' zur
Phasenermittlung verwendet. Das Ausgangsignal von Add wird dann – in zur
5 gleichartiger
Weise – der Ausgangsstufe
AST und einem Phasendiskriminator PV'' zugeführt. Unterschiedlich
zur
5 wird das Ausgangssignals des Phasendiskriminators
PV'' zur Ansteuerung
eines Speichers SPW verwendet, in dem materialspezifische Steuersignalwerte
abgespeichert sind. Das Ausgangssignal von PV'' dient
dabei sozusagen als Ansteuer-Adresse für die entsprechende Speicherzelle
in SPW, die ihren eingespeicherten Wert (Materialfaktor) als Steuersignal
SS dann an AST zu Beeinflussung von SV im anhand der
5 erläuterten
Sinne gibt. Die in den einzelnen Speicherzellen sozusagen abzulegenden
Materialfaktoren können
beispielsweise über
eine Eingabevorrichtung EV für
die verschiedenen Materialien vorab eingegeben und später gegebenenfalls
ergänzt
oder geändert
werden. In dem Blockschaltbild der
8 sind aus
Gründen
der besseren Übersichtlichkeit
die für Digitalschaltungen
und Speicher erforderlichen sonstigen Leitungen, wie die Taktsignalleitung,
Ein- und Ausleseleitungen und dergleichen und auch die dafür benötigten Schaltungen
weggelassen, da dieser Schaltungsaufwand an sich allgemein bekannt
ist. Die Schaltungstechnik von SPW ist beispielsweise aus der Deutschen
Offenlegungsschrift
DE
36 28 219 A1 an sich allgemein bekannt.
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Für die Details
der Schaltungen nach den 5 und 8 gelten
im übrigen
die Ausführungen nach
der bereits erwähnten
Deutschen Patentschrift 195 21 266.5.
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Wird
gefordert, daß die
Testschaltung ein Testsignal simuliert, das materialspezifisch ist,
um eine materialspezifische Testung des Metalldetektors durchzuführen, so
setzt – wie
bereits erwähnt – dies einen
Metalldetektor voraus, der nicht nur nach dem Vorhandensein von
störendem
Metall, sondern auch hinsichtlich der Materialart detektiert. Es
muß also dem
Testsignal, bezogen auf die Sendeschwingung die entsprechende Phasenbeziehung
zugeordnet werden. Das ist mittels des in den 6 und 7 eingezeichneten
Phasenschiebers RP möglich.
Die Einstellung desselben ist unkompliziert, da man den Metalldetektor,
so wie in der erwähnten
Patentschrift erläutert
auf den gewünschten
materialspezifischen Phasenwinkel einstellt und dann den Phasenschieber
des Testgenerators solange nachstellt, bis der Metalldetektor auf
das Testsignal anspricht. Die Amplitudeneinstellung kann über RA durch
Prüfkörper geeicht
werden.
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Tritt
während
des Testvorgangs ein Metallteilchen durch den Metalldetektor – was vorkommen kann,
wenn während
des Förderbetriebs
getestet wird –,
so läßt sich
dies dadurch feststellen, daß vom Ausgang
der Auswerteschaltung des Metalldetektors das im Fall ordnungsgemäßen Funktionierens
auftretende Signal logisch mit dem Vorhandensein eines Testsignal
verknüpft
wird. Sind beide Signale zumindest wesentlich unterschiedlich, so
ist das ein Kriterium für
das Passieren eines Metallteilchens und im Regelfall wird dann ein
Abscheidevorgang einzuleiten sein.
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Auch
die Funktionsfähigkeit
der Testsignalschaltung läßt sich
in einfacher Weise überwachen, indem
von der Empfangsspule, der die Zusatzspule zugeordnet ist, das aufgenommene
Testsignal abgenommen und mit dem eigentlichen Testsignal in einem
Vergleicher in Relation gesetzt wird. Sind beide Signale vorhanden
und zumindest praktisch gleich, so ist dies ein Kriterium für das Funktionieren
der Testeinrichtung. Durch eine Signalisierung kann auch dies nach
außen
zu Überwachungszwecken
in an sich bekannter Weise kenntlich gemacht werden.
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In
der Praxis empfiehlt es sich die erfindungsgemäße Testeinrichtung schon bei
der Herstellung des Metalldetektors in diesen bautechnisch zu integrieren.
Es ist aber auch möglich
bereits vorhandene Metalldetektoren mit einer erfindungsgemäßen Testeinrichtung
nachzurüsten,
weil die Zusatzspule auch nachträglich
angebracht werden kann, beispielsweise in der Öffnungsebene der Metalldetektorspulen.