DE2300738A1

DE2300738A1 - Anordnung zur unterscheidung von prueflingen

Info

Publication number: DE2300738A1
Application number: DE2300738A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Goring Kerr Ltd
Current assignee: Thermo Electron Weighing and Inspection Ltd
Priority date: 1972-01-06
Filing date: 1973-01-08
Publication date: 1973-07-19
Also published as: FR2167707A1; IT978052B; JPS4875255A; GB1370233A; US3815021A; FR2167707B3

Description

044-20.O17P 8. 1. 1973

GORING KERR Ltd.. Hanover Way. Windsor (Berkshire)

(Großbri tannien)

Anordnung zur Unterscheidung von Prüflingen

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Diskriminator für Prüflinge, insbesondere auf eine Anordnung
zur Aussonderung von mehreren Prüflingen, abhängig von deren dielektrischen oder magnetischen Eigenschaften.

Eine derartige Anordnung kann eine Sonde mit einer Reaktanzeinheit haben, durch die die zu unterscheidenden Prüflinge laufen, beispielsweise einen Förderer, so daß sich die Impedanz der Reaktanzeinheit abhängig von den dielektrischen oder magnetischen Eigenschaften der Prüflinge verändert.

Ein erstes Signal kann während des Durchganges eines
Prüflings erzeugt werden, das von der Impedanz der Reaktanz-

Okk-(689i)-Ko-r (7)

ORIGINAL JNSPECTED

einheit abhängt. Ein zweites Signal kann dann erzeugt werden, das die Werte des ersten Signals zwischen zwei Schwellenwerten von Werten des ersten.Signals außerhalb von mindestens einem der Schwellenwerte unterscheidet.

Es wurde ermittelt, daß eine derartige Anordnung im Betrieb einer Drift unterliegt oder auf andere Weise zeitlich so instabil ist, wie es für zahlreiche Anwendungen nicht annehmbar ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung anzugeben, die nicht diese Nachteile aufweist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Signalerzeuger und der Diskriminator wechselstromgekoppelt sind, so daß sie wahlweise auf schnelle Veränderungen in der Impedanz der Reaktanzeinheit ansprechen, die durch den Durchgang eines Prüflings erzeugt werden.

Die Wechselstromkopplung kann eine aufgrund von in der Sonde vorhandenen Fremdstoffen auftretende Abweichung, eine Fehlausrichtung oder Falscheinstellung der Sonde oder der Detektorschaltungen oder eine Instabilität der elektronischen Schaltungen vermeiden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Sonde und eines Detektors in einer erfindungsgemäßen Sortieranordnung;

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Fig. 2 ein Schaltbild eines möglichen Detektors;

Fig. 3 die zeitliche Abhängigkeit der von der in der Fig. 1 dargestellten Anordnung während der Überwachung eines Testprüflings erhaltenen Spannung;

Fig. h ein Blockschaltbild einer vollständigen elektrischen Schaltung;

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Fig. 5d\ein Schaltbild eines Diskriminators und eines Aussonderungsorgans, die bei der in der Fig. k dargestellten Anordnung vorgesehen sind;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Sonde in einer weiteren erfindungsgemäßen Sortieranordnung zur Aussonderung von länglichen Prüflingen;

Fig. 7 eine zeitliche Darstellung der während der Überwachung eines Testprüflings mit der in der Fig. 6 dargestellten Anordnung erhaltenen Spannung;

Fig. 8 ein Blockschaltbild mit der vollständigen elektrischen Schaltung der in der Fig. 6 dargestellten Anordnung;

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Sonde in einer weiteren erfindungsgemäßen Sortieranordnung zur Aussonderung von Bündeln oder Paketen, die eine Anzahl von gleichen einzelnen Gegenständen enthalten;

Fig. 10 eine zeitliche Darstellung der während der Über-

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wachung eines Testpakets mit der in Fig. 9 dargestellten Anordnung erhaltenen Spannungen;

11 ein Blockschaltbild der vollständigen elektrischen Schaltung der in der Fig. 9 dargestellten Anordnung; und

Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Teils der

elektrischen Schaltung und einer weiteren erfindungsgemäßen Sortieranordnung.

In der Fig. 1 der Zeichnung sind eine Kapazitätssonde und ein Detektor in einer erfindungsgemäßen Sortieranordnung dargestellt. Die Sortieranordnung hat auch einen Diskriminator, der auf das Ausgangssignal des Detektors zur Betätigung einer Aussonderungseinrichtung anspricht, wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist.

Die Sonde hat ein Förderband B, das eine Folge von Behältern Co transportiert, die beispielsweise Seifenpulver enthalten können. Es ist selbstverständlich, daß die Anordnung auch zur Sortierung von anderen Prüflingen geeignet ist. Die Behälter für Seifenpulver dienen lediglich als Beispiel. Das Band liegt auf einem Rahmen F, der geerdet ist. Zwei Metallkondensator-Sondenplatten P1 und P2 liegen nacheinander über dem Förderband B in der Förderrichtung des Bandes, so daß die Behälter auf dem Band daneben durchlaufen können. Der Rahmen F bildet eine gemeinsame weitere Platte von zwei Kondensatoren neben dem Förderer mit jeweils den Sondenplatten P1 und P2. Diese beiden Kondensatoren sind mit den beiden Zweigen einer Kondensatorbrücke verbunden, wobei die anderen beiden Zweige durch die beiden Hälften der Sekundär-

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wicklung eines gegenseitigen Transformators T1 gebildet werden* Ein Mittelabgriff auf der Sekundärwicklung ist mit einem phasenempfindlichen Detektor D verbunden, um das von der Brücke abgegriffene Ausgangssignal zu demodulieren. Die Brücke wird durch einen Oszillator Öse angesteuert, der die Primärseite des Transformators T1 speist.

Wie in der Fig. h dargestellt ist, hat der Diskriminator Schwellenwertdetektoren LD1 und LD2, die auf die zeitlich veränderlichen Größen der ersten Signale vom Detektor D jeweils abhängig von zwei Schwellenwerten ansprechen, und ein logisches Verknüpfungsglied, um ein zweites Signal für zwei Zustände zu erzeugen, das bei jeweils zwei der ersten Signale unterscheidet, ob lediglich einer der Schwellenwerte der ersten Signalpaare oder kein Schwellenwert oder beide Schwellenwerte über die Schwellenwerte hinausgehen, wodurch Prüflinge mit unterschiedlichen dielektrischen Eigenschaften unterschieden werden. Die Schwellenwertdetektoren haben vorzugsweise Spannungspegeldetektoren LD1 und LD2, die jeweils auf positive und negative Vorwärtsspannungen des Detektors D ansprechen.

Der Diskriminator hat eine Wechselstromkopplung aus einem Kondensator C, der in Serie mit dem Eingang zu den Schwellenwertdetektoren liegt, um Gleichspannungen mit einer niedrigen Veränderungsgeschwindigkeit zu sperren, wie diese beispielsweise durch Driften erzeugt werden. Mit einem entkoppelnden Kondensator kann eine in der Fig. h nicht dargestellte Gegenkopplung vorgesehen sein, um alternativ oder zusätzlich die Drift-Wirkungen zu verringern.

In der logischen Schaltung ist der Detektor LD1 elek-

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trisch mit einem bistabilen Glied B1 verbunden, dessen Ausgangssignal eine logische "0" ist, wenn der positive Schwellenwert von LD1 überschritten wird, wobei das Glied B1 mit einem Eingang eines UND-Gliedes verbunden ist. Das Ausgangssignal des Pegeldetektors LD2 ist eine logische "0% wenn · dieser durch einen Prüfling betätigt wird. Der Ausgang ist einerseits mit dem anderen Eingang des UND-Gliedes und andererseits über eine Rückstellkopplung R mit einem Rückstelleingang des bistabilen Gliedes B1 verbunden. Der Ausgangsanschluß des UND-Gliedes ist mit einem Aussonderungsrelais verbunden.

¥enn im Betrieb kein Behälter im Bereich der Sonden ist, dann ist die Kapazitätsbrücke abgeglichen, und es tritt daher kein Ausgangssignal auf. Das Förderband befördert einen Behälter in den Bereich der Sonden. Sobald der Behälter, neben die erste Sonde P1 kommt, wächst die Kapazität des aus der Sonde 1 und dem Rahmen F gebildeten Kondensators abhängig von dem im Behälter angeordneten dielektrischen Material an. Dadurch wird die Brücke unsymmetrisch. Am Ausgang tritt eine wechselnde Signalspannung auf. Die Amplitude dieses Signals wächst an, wenn der Behälter sich weiter in den Bereich neben der Sondenplatte P1 bewegt, bis, wenn der Behälter direkt neben der Sonde liegt, eine maximale Amplitude des Signals erhalten wird. Die Größe dieser maximalen Amplitude hängt von den Ausmaßen der kapazitiven Unsymmetrie oder Verstimmung ab, die durch den Behälter erzeugt wird. Dieses hängt wiederum von der Menge des Inhalts des Behälters ab. Wenn der Behälter sich weiterbewegt, dann verläßt sein vorderes Ende den ^B _ereich neben der Platte P1 und dringt in den Bereich neben der Platte P2 ein. Die Brücke beginnt, sich wieder abzugleichen, bis die Amplitude des Si-

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gnals Null wird, wenn der Behälter gleich zwischen den beiden Sonden liegt. Die Kapazitäten der beiden Kondensatoren sind gleich. Wenn der Behälter weiter in den Bereich neben der Platte P2 eindringt, dann tritt wieder eine Unsymmetrie oder Verstimmung der Brücke auf. Eine zweite wechselnde Signalspannung tritt am Ausgang auf, wobei dieses Signal gegenüber der ersten wechselnden Signalspannung um 180 phasenverschoben ist. Dieses Signal wächst in seiner Amplitude an, bis der Behälter direkt neben der Sondenplatte P2 liegt, und nimmt dann ab, wenn der Behälter schließlich ganz den Bereich der Sondenplatte P2 verläßt. Die Brücke erreicht wieder ihren anfänglichen Abgleich. Das Ausgangssignal verschwindet.

Das so erhaltene Ausgangssignal wird in den phasenempfindlichen Detektor oder Gleichrichter D eingespeist, wo es demoduliert wird. Die in der Fig. 3 dargestellte Gleichspannung wird erhalten. Die Spannung des ersten Teils der Bewegung von t bis tp ist positiv, entsprechend zur Einwirkung des Behälters auf die Sonde P1, während die Spannung des zweiten Teils von t„ bis t- negativ ist. Die3 beruht auf der Umkehrung der Phase des Ausgangssignals der Brücke, was durch den Einfluß des Behälters auf die Sonde P2 bewirkt wird.

Der Ausgang des Detektors ist mit dem Diskriminator über einen Wechselstrom-Koppelkondensator C1 verbunden. Der zweite Pegeldetektor erfaßt die Anwesenheit eines Prüflings, während der Pegeldetektor auf die gesamte Dielektrizitätskonstante des Prüflings anspricht. Da» Ausgangssignal des Detektors wird in den ersten Pegeldetektor LD1 eingespeist, der dann triggert, wenn die positive Vorwärtsspan-

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nung der Sonde einen vorbestimmten positiven Fegel Y2 (Fig. 3) erreicht. Wenn dieser Pegel erreicht wird, dann schaltet das bistabile Glied B1 in den logischen "0"-Zustand (elektrisch positiv), um ein Eingangssignal in das NAND-Glied zu sperren. Der folgende' negative Teil des Ausgangssignals der Sonde zwischen t~ und t- betätigt den zweiten Pegeldetektor LD2 bei einem vorbestimmten kleineren negativen Pegel Y1 zwischen t„ und t^» um dessen Ausgangssignal von einer logischen "0" zu einer logischen "1" zu verändern. Das Signal vom Glied LD2 wird in das Rückstellglied R und in den anderen Eingang des NAND-Gliedes eingespeist. Es erfolgt keine weitere Betätigung, wenn der erste Eingang des NAND-Gliedes durch das Glied B1 gesperrt ist, und der Behälter wird angenommen. Wenn der Pegel Y 2 bei einem positiven Signal nicht erreicht wird, dann bleibt das Glied B1 im logischen "O"-Zustand, und das NAND-Glied arbeitet dann bei t~, wenn das Ausgangssignal des Gliedes LD1 ebenfalls "1" wird, und ein logisches "O"-Signal wird erzeugt, um das Aussonderungsrelais zu betätigen. Eine derartige Aussonderung ist das Endergebnis eines Behälters, der einen mangelhaften Inhalt aufweist, wie beim vorliegenden Ausführungsbeispiel einen mangelhaften Inhalt an Seifenpulver .

Derartige Prüf- oder Testanordnungen können auch zahl-.reiche andere Anwendungen aufweisen.- Die Anordnung kann beispielsweise dazu verwendet werden, um das Fehlen eines Prüflings aus einem Stapel mit mehreren derartigen Prüflingen nachzuweisen. Ein anderes Anwendungsbeispiel ist die Erfassung eines bei einem gestapelten Prüfling fehlenden Stückes, das beispielsweise während der Herstellung zerbrochen wurde.

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Wegen der Wechselstromkopplung ist die Brückenschaltung symmetrisch, oder abgeglichen. Jedes Driften im Detektor wird vollständig abgeglichen. Wegen der Symmetrie der Brücke ist die Einstellung nicht wesentlich, da eine gleiche Abänderung in der Höhe der beiden Platten P1 und P2 oberhalb von F während des Aufbaus nicht das Gleichgewicht beeinflußt. Wegen der symmetrischen Ausbildung der Sonde ist die Anordnung gegenüber einer Fehlabgleichung oder einer Fehlausrichtung oder einem Fluchtungsfehler unempfindlich. Sie ist wegen der Wechselstromkopplung mit dem Kondensator C1 noch unempfindlicher. Deshalb kann die Anordnung einen hohen Genauigkeitsgrad aufweisen, so daß ein leeres und ein nahezu, aber nicht vollständig volles Paket erfaßt und danach ausgesondert werden kann. In der Fig. 2 der Zeichnung sind die Sonde und die Detektorschaltungen in Einzelheiten dargestellt. Der Oszillator oder Schwingkreis OSC umfaßt einen Transistor TR1, die Primärseite des Transformators T1, und Kondensatoren C2 und C3 in Colpitts-Schaltung. Die Kondensatoren Ch und C5 sind nebengeschlossen mit den Sondenplatten P1 und P2 verbunden. Der Mittelabgriff der Sekundärwicklung ist über einen Sperrkondensator C6 eines Verstärkers aus Transistoren TR2 und TR3 und über einen weiteren Sperrkondensator C7 mit einem Punkt A verbunden. Der Punkt A ist am phasenempfindlichen Detektor oder Gleichrichter D angeschlossen, der aus Dioden D1 bis Dh besteht, von denen jeweils zwei in Serie zum Phasen-Bezugsausgang des Oszillators OSC liegen. Die Wechselspannung beim Punkt A wird durch Drosseln L1 und L2 gesperrt, die zusammen mit einem Überbrückungskondensator D8 arbeiten.

Die Diskriminatorschaltung wird nun anhand der Fig. 5 näher erläutert. Das Eingangssignal zu dieser Schaltung wird

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zum Kondensator C1 gespeist, dessen Zeitkonstante für eine Entladung über die Widerstände R2 und R3 zur Erde so ausgewählt ist, daß die sich langsam verändernden Gleichspannungen gesperrt werden, die beispielsweise durch Driften erzeugt werden, während die sich schneller verändernden demodulierten Ausgangsspannungen des Detektors D zu einem Eingang eines Verstärkers IC2 geleitet werden. Eine Gegenkopplung ist über eine Verbindung NFB von einem Ausgang zu einem anderen Eingang des Verstärkers IC2 vorgesehen, in die ein Kondensator C2 die Gegenkopplung für sich schneller verändernde Ausgangssignale des Detektors D zum Widerstand H2 .ableitet. In einer anderen Ausführungsform oder zusätzlich kann der Einfluß des Driftens durch Rückkopplung oder Mitkopplung verringert werden, die für die Schwellenwert-Bezugsspannungen der Schwellenwertdetektoren LD1 und LD2 vorgesehen sind.

Der Pegeldetektor LD2 hat einen Verstärker IC3 mit sich gegenüberliegenden Eingängen, die über einen Begrenzer aus Dioden D3 und D4 von den Ausgangssignalen des Verstärkers IC2 und von einem Spannungsteiler aus Widerständen R8 und R68 gespeist werden, wobei der Spannungsteiler die negative Schwellenwert-Bezugsspannung einspeist. Das Ausgangssignal des Verstärkers IC3 wird in einen Schmitt-Trigger aus Transistoren Q3 und Q8 eingespeist, der ein mehr negatives Signal (logische "1") an seinem Ausgang ST2 dann und nur dann erzeugt, wenn das Ausgangssignal des Verstärkers IC2 stärker negativ ist als das Schwellenwert-Bezugssignal, wie beispielsweise bei einem Prüfling unter der Sondenplatte P2.

Der Pegeldetektor LD1 hat einen Verstärker IC4 mit sich

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gegenüberliegenden Eingängen, die über einen Begrenzer aus Dioden D5 und D6 von den Auegangssignalen des Verstärkers IC2 und von einem Spannungsteiler aus einem Widerstand RC und einem Potentiometer RV3 gespeist werden, das die positive Schwellenwert-Bezugsspannung erzeugt. Das Ausgangssignal des Verstärkers IC4 wird in einen Schmitt-Trigger aus Transistoren Q3 und Q4 eingespeist, der einen stärker positiven Impuls an seinem Ausgang ST1 erzeugt, wenn das Ausgangssignal des Verstärkers IC2 höher ist als die positive Schwellenwert-Bezugsspannung, wie beispielsweise bei einem vollen Prüfling unter der Sonde P1.

Das bistabile Glied B1 hat Transistoren Q9 und Q1O. Der Ausgang ST1 ist mit der Basis des Transistors Q1O über einen Differenzierkondensator C23 und über isolierende Dioden DI5 und DI6 verbunden. Eine positive Vorwärtsspannung am Ausgang ST1 schaltet den Transistor QIO ab, wodurch der Transistor Q9 eingeschaltet wird, eine positive Spannung (logische "0") an den Ausgang B des bistabilen Gliedes beim Kollektor des Transistors Q9 gelegt und ein negativer Vorwärtsimpuls beim Ausgang ST1 erzeugt wir«?., der durch die Diode DI6 gesperrt ist.

Das Rückstellglied R hat einen Differenzierkondensator C24, der mit dem Ausgang ST2 verbunden ist, und isolierende Dioden D17 und DI8, die mit der Basisschaltung des Transistors Q9 verbunden sind. Ein positives Vorwärtssignal am Ausgang ST2 im Zeitpunkt t^ wird durch die Diode DI8 geleitet und schaltet den Transistor Q9 aus, wodurch der Transistor QiO eingeschaltet wird und wodurch eine negative Spannung am Ausgang B auftritt.

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Die Verknüpfungsschaltung umfaßt Dioden DI9 und D20, deren Anoden jeweils mit den Ausgängen ST2 und B verbunden sind, und deren Kathoden zusammen mit der Basis eines Transistors Q11 verbunden sind. Der Kollektor des Transistors Q11 ist über einen Glättungs-Differenzierkondensator C27 und einen Glättungs-Kondensator C28 an einen Monoflop aus Transistoren Q12 und Q13 angeschlossen, der Zündimpulse in einen Thyristor Q14 einspeist, wenn die Ausgangssignale ST2 und B gleichzeitig negativ sind (logische "1"). Der Thyristor steuert das Aussonderungsrelais RLA über einen Leistungsverstärker aus Transistoren Qi5 und QI6 und weist eine Selbstlösch-Rückkopplungsschaltung aus Widerständen R56, R58 und RV? und einen Verzögerungskondensator C31 auf.

Die in den Fig. 6 bis 8 dargestellte Anordnung ist insbesondere zur Unterscheidung einer Folge von gleichlangen Prüflingen geeignet, die beispielsweise 30 oder 60 cm lang und weniger breit als 15 cm sind. Die Anordnung umfaßt einen einzigen Kondensator aus einer ersten und einer zweiten Kondensatorplatte und eine Einrichtung zur nachfolgenden Führung der Prüflinge zwischen den Platten, eine Einrichtung zur Erzeugung eines ersten Signals, das von der Impedanz des Kondensators und damit von den dielektrischen Eigenschaften eines zwischen den Platten durchlaufenden Prüflings abhängt, eine Wechselstrom-Koppeleinrichtung zur Leitung der Ausgangssignale der Einrichtung zur Erzeugung eines ersten Signals, einen Integrierer, der abhängig vom ersten Signal ein zweites Signal durch Integration des ersten Signals erzeugt, und einen Diskriminator, der abhängig von der zeitlichen Veränderung des ersten und des zweiten Signals in bezug auf einen ersten und einen zweiten Schwellenwert ein drittes Signal erzeugt, das Folgen der ersten und der zwei-

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ten Signale unterscheidet, wobei lediglich der erste Schwellenwert von Folgen des ersten und zweiten Signals oder beide Schwellenwerte oder keiner der Schwellenwerte übertroffen wird, so daß Prüflinge mit unterschiedlichen gesamten dielektrischen Eigenschaften unterschieden werden.

In der Fig. 6 ist die Sondenplatte PI in ihrer Ausdehnung parallel zur Förderrichtung des Bandes geringer als die Länge des überwachten Prüflings. Die Breite der Sonde kann gleich zur Breite des Prüflings sein. Wenn der Prüfling in seiner Breite konstant ist, kann die Breite der Sonde auch einen Bruchteil der Breite des Prüflings betragen.

Die schematisch in der Fig. 8 dargestellte Anordnung dient zur Integration der Ausgangsspannung der Sonde und zur Absonderung der Prüflinge, die einen geringeren Wert als einen vorbestimmten Wert des Integrals ergeben.

Ein Koppelkondensator C koppelt die Sondenanordnung an den Pegeldetektor LD1, der auf ein Eingangssignal anspricht, das einen vorbestimmten niedrigen positiven Pegel Y1 (Fig. 7) erreicht, um zu bewirken, daß ein elektronischer Schalter S1 den Ausgang der Sonde mit dem Integrator I verbindet. Der Ausgang des Integrators I ist mit einem zweiten Pegeldetektor LD2 verbunden, dessen Ausgang an einen Eingang eines NAND-Gliedes angeschlossen ist, wobei der andere Eingang an den Ausgang eines Monoflops Mo angeschlossen ist, dessen Eingang durch das Glied LD2 gespeist wird und dessen übrige Ausgänge so angeschlossen sind, daß der Integrator I zurückgestellt Wird, wobei ein Schalter S2 zur Entladung des Kondensators C1 dient.

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Im Betrieb beseitigt der Durchgang eines Prüflings zwischen der Sonde P1 und dem Rahmen F das Gleichgewicht oder den Abgleich einer Brücke aus der Sonde P1 und einem Bezugskondensator (nicht dargestellt), wodurch eine sich verändernde Signalspannung erzeugt wird. In der Fig. 7 ist dieses Signal nach der Demodulation dargestellt. Das demodulierte Ausgangssignal der Sonde wird in einen ersten Pegeldetektor LD1 eingespeist, der triggert, wenn die Sondenausgangsspannung den niedrigen positiven Pegel Y1 erreicht, wodurch der elektronische Schalter S1 den Ausgang der Sondenanordnung mit dem Integrator I verbindet, dessen Ausgangssignal zum zweiten Pegeldetektor LD2 gespeist wird. Der- Pegeldetektor LD2 kippt oder triggert, wenn das Integral des Signals einen vorbestimmten und einstellbaren Pegel Y2 erreicht. Dadurch erfaßt der erste Pegeldetektor einen Prüfling, während der zweite Pegeldetektor auf die gesamte Dielektrizitätskonstante des Prüflings anspricht. Im Zeitpunkt t_ (Fig. 7) wird das Glied LD1 in seine normale Betriebsbedingung zurückgeführt, wodurch das Bauelement S1 ausgeschaltet und der Eingang zum Integrator unterbrochen wird. Das Glied LD1 betätigt auch den Monoflop Mo, um einen Impuls zu erzeugen, der den Integrator zurückstellt, um den Kondensator C zu entladen und um ein Signal mit einer logischen ¹¹O" zu erzeugen, das das NAND-Glied abtastet. Wenn in diesem Zeitpunkt das Glied LD2 gekippt ist, dann liegt ein Signal mit einer logischen "1" an einem Eingang des NAND-Gliedes. Unter diesen Umständen wird kein Aussonderungssignal erzeugt. Wenn jedoch das Glied LD2 nicht gekippt ist, dann erzeugt das NAND-Glied abhängig vom Tastimpuls ein Aussonderungssignal .

Die Größe des Ausgangssignals des Integrators I hängt

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von der Amplitude des Sondensignals und von dessen Zeitdauer ab. Die Zeitdauer des Signals von t₁ bis t„ hängt von der Geschwindigkeit des Fördersystems ab, das den zu prüfenden oder zu testenden Prüfling transportiert. Da das Integral ungefähr proportional zu dieser Zeit t bis t_ ist, um Veränderungen in dieser Zeitdauer aufgrund von Veränderungen der Fördergeschwindigkeit zu kompensieren, kann die die Sondenbrücke steuernde Oszillatorspannung proportional zur Fördergeschwindigkeit eingestellt werden, so daß das Integral dann von der Fördergeschwindigkeit unabhängig ist. Dies kann durch einen Tachogenerator verreicht werden, der durch den Förderer angetrieben wird, um eine Vorspannung zu erzeugen, die den Oszillator steuert. Wenn die Fördergeschwindigkeit bei einer Verkürzung der Integrationszeit anwächst, dann wächst das Ausgangssignal des Oszillators an, und das Integral bleibt beim gleichen Wert. In einer anderen Ausführungsform kann die Schwellenwert-Bezugsspannung des Pegeldetektors LD2 proportional zur Integrationsdauer gemacht werden, in dem beispielsweise das Ausgangssignal eines synchronen Integrators (nicht dargestellt) verwendet wird, der mit einem konstanten Eingangssignal gespeist ist.

Die in den Fig. 9 bis 11 dargestellte Anordnung ist zur Unterscheidung einer Folge von Paketen geeignet, von denen jedes eine Anzahl von gleichen Einzelgegenständen enthält, und zur Auswerfung von den Paketen, die nicht eine bestimmte Anzahl der Gegenstände enthalten.

Diese Anordnung umfaßt einen einzigen Kondensator einschließlich einer ersten und einer zweiten Kondensatorplatte und einschließlich einer Einrichtung zur nachfolgenden Führung der Prüflinge zwischen den Platten, eine Einrichtung

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zur Erzeugung eines ersten Signals, das von der Impedanz des Kondensators und damit von den dielektrischen Eigenschaften eines zwischen den Platten laufenden Prüflings abhängt, eine Wechselstromkopplung, die das erste Signal leitet, einen Zeitgeber, der auf den Zeitraum anspricht, während dem das erste Signal einen vorbestimmten Pegel überschreitet, um ein zweites Signal zu erzeugen, und einen Diskriminator, der auf die zeitlichen Veränderungen des ersten und des zweiten Signals jeweils in be'zug auf einen ersten und einen zweiten Schwellenwert anspricht, um ein drittes Signal zu erzeugen, das Folgen des ersten und des zweiten Signals unterscheidet, wenn lediglich der erste Schwellenwert von den Folgen des ersten und zweiten Signals oder beide Schwellenwerte oder keiner der Schwellenwerte überschritten wird, so daß Prüflinge mit unterschiedlichen dielektrischen Eigenschaften unterschieden werden.

Fig. 9 zeigt eine Sondenplatte P, die oberhalb eines Förderbandes B liegt, so daß Pakete, die eine Anzahl von gleichen Gegenständen enthalten und auf dem Förderband in der dargestellten Richtung gefördert werden, daneben durchlaufen. Wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen liegt das Förderband auf einem Rahmen F, der geerdet ist. Die Sondenplatte ist so angeordnet, daß sie ungefähr die gleiche Größe wie die einzelnen Gegenstände im Paket aufweist. Der durch den Rahmen und die Sondenplatte gebildete Kondensator ist, wie in der Fig. 8 dargestellt, in einer abgeglichenen Kondensatorbrücke geschaltet, deren Ausgang mit einem Phasendiskriminator verbunden ist.

In der Fig. 11 sind zwei Pegeldetektoren LD1 und LD2

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für die Spannung vorgesehen, wobei das Ausgangssignal der Sondenanordnung eingespeist wird. Der Ausgang des ersten Pegeldetektors LD1 ist elektrisch zunächst mit einem Monoflop Mo verbunden, dessen Ausgang "1" ist, wenn der Ausgang des Gliedes LD1 negativ und mit einem ersten Eingangsanschluß eines NAND-Gliedes verbunden ist, und sodann mit einem Verzögerungs-Rückstellglied DR verbunden, das ein Rückstellsignal nach einer Verzögerung erzeugt, wenn das Ausgangssignal des Gliedes LD1 in seinen normalen Zustand zurückkehrt, während sich das Paket auf die Sonde zu bewegt.

Das Ausgangssignal des zweiten Pegeldetektors LD2 steuert einen Schalter S, um eine Bezugsspanmmg in einen Zeitgeber T einzuspeisen, der ein Signal mit einer logischen "0" in einen anderen Eingang des NAND-Gliedes einspeist, wenn die integrierte Bezugsspannung einen Schwellenwert Y3 überschreitet, d. h. wenn der Schalter S für eine längere Zeitdauer als die Schwellenwert-Zeitdauer betätigt wird. Der Zeitgeber T wird auf ⁿ1^M durch das Rucksteilsignal zurückgestellt.

Im Betrieb ist die Kapazitätsbrücke nicht abgeglichen, wenn sich ein Paket in den Bereich zwischen der Sondenplatte P und dem Rahmen F bewegt. Die sich von der Brücke ergebende Ausgangsspannung ist nach der Demodulation graphisch in der Fig. 10 dargestellt. In dieser Figur ist das bei der Überprüfung eines Paketes erhaltene Ergebnis dargestellt, wobei in diesem Paket ein Gegenstand fehlt, wie dies durch X in der Fig. 9 angedeutet ist. Wenn sich das Paket neben der Sondenplatte bewegt, dann erreicht die Ausgangsspannung einen Pegel Y2 und bleibt normalerweise bei diesem Pegel,

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wenn das Paket voll ist, bis das Paket den Bereich der Sonde verlassen hat. Wenn jedoch in diesem Fall ein Gegenstand aus dem Paket fehlt, dann kommt die Brücke teilweise aus dem Gleichgewicht oder dem Abgleich, wenn der leere Raum neben der Sondenplatte P liegt; und ein kleiner Abfall in der Ausgangsspannung der Brücke auf V3 tritt auf, wie dies durch Q5 in der Fig. 10 dargestellt ist.

Der Pegeldetektor LD1 erfaßt einen sehr niedrigen Spannungspegel (Υ1 in Fig. 10), wie dieser beim Durchgang eines leeren Paketes erzeugt wird. In einem derartigen Fall speist der erste Pegeldetektor LD1 ein positives Signal in den Monoflop Mo, der durch die Erzeugung eines logischen Signals "1"

vom Pegeldetektor LD"

nur bei einer Zeit t„ anspricht, wenn das Eingangssignal/wieder auf "O" abfällt, so daß das NAND-Glied in der Zeit t„ abgetastet wird. Das Ausgangssignal des Zeitgebers T bildet eine logische "1", da auch der Eingang nicht erregt ist. Auf diese Weise sind beide Eingangssignale in das Verknüpfungsglied ¹¹O", und das Verknüpfungsglied liefert deshalb einen Ausgangsimpuls von einer logischen "0", der das leere Paket aussendet. Der Abfall der Spannung auf ¹¹O" bewirkt, daß das Rückstellglied R einen Rückstellimpuls erzeugt, der unwirksam ist.

Durch den oben beschriebenen Vorgang wird ein leeres Paket ausgeworfen!. Wenn ein volles Paket neben der Sonde durchläuft, wird ein Spannungspegel Y2 erreicht, der das Glied LD2 betätigt, um den Schalter S zu betätigen, der den Zeitgeber T startet. Der Zeitgeber erzeugt die in der Fig. 10 dargestellte Steuerspannung, die dann ansteigt, wenn der Schalter S betätigt ist, und die konstant bleibt (oder abfällt) , wenn der Schalter S bei einem Abfall des Eingangs-

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signals in das Glied LD2 unter den Pegel Y2 freigegeben ist» Der Zeitgeber spricht auf diese einen vorbestimmten Pegel Y 3 erreichende Steuerspannung an, um an seinem Ausgang eine logische "O" zu erzeugen, die zum Verknüpfungsglied gespeist wird. Wenn so das Verknüpfungsglied durch den Monoflop Mo abgetastet wird, ist ein Eingangssignal eine logische ¹¹O", und das Verknüpfungsglied erzeugt weiterhin ein Ausgangssignal von einer logischen ¹M", das eine Betätigung der Aussonderungseinrichtung verhindert.

Wenn jedoch die Ausgangsspannung der Sonde eine Fluktuation aufweist, wie beispielsweise bei Q in Fig. 10, die auf einem oder mehreren fehlenden Gegenständen des Pakets beruht, dann wird der Schalter S i'ür einen Teil der Zeitdauer ausgeschaltet, und die Steuerspannung erreicht nicht den vorbestimmten Pegel Y3 in der Zeit t^. Die Spannung an beiden Eingängen des Verknüpfungsgliedes bleibt deshalb auf einem logischen legelund das Verknüpfungsglied erzeugt eiuen Aussonderungsimpuls.

Die Empfindlichkeit der Anordnung auf fehlerhafte Pakete hängt von der Betriebsart des Zeitgebers ab. Beispielsweise kann die Zeit von t bis t_ (Fig. 10), während der das Ausgangssignal der Sonde unter den Pegel Y2 abfällt, so eingestellt werden, daß sich die Ausgangsspannung des Zeitgebers linear verändert oder stark vergrößert. Dies kann dadurch geschehen, daß die Spannung V3 eine Entladung des Zeitgeberkondensators beginnt. Auf diese Weise kann die Wirkung eines sehr kurzen Impulses von t₁ bis tp vergrößert werden.

In vielen Fällen ist kein hoher Grad an Empfindlichkeit erforderlich. Ein Beispiel für einen derartigen Fall

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liegt vor, wenn kleine Spalte zwischen den einzelnen Gegenständen in einem Paket sind. Wenn jedoch eine Bruchstelle in einem sehr langen und festen Prüfling erfaßt werden soll, dann ist die Erfassung von sehr kleinen Impulsen wesentlich.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel lediglich eine kleine Bruchstelle des Paketes unter der Sonde in einer gegebenen Zeit vorliegt, ist die Unterscheidung gegenüber Unregelmäßigkeiten in der Packung größer, wie wenn das ganze Paket unter der Sonde war, d. h. wenn die Sonde P die Abmessungen des Paketes aufweist. Wenn die Sondenplatte kleiner ist, dann ist es möglich, Bruchstellen eines einzelnen Paketes zu erfassen.

Bestimmte Einstelleinrichtungen können an Teilen der Anordnung vorgesehen sein, so daß diese zur Sortierung von Paketen mit unterschiedlichen Größen dienen kann. Um eine Einstellung für veränderliche Höhen der Pakete zu erzielen, wird der Spannungspegel Y2, bei dem das Glied LD2 arbeitet, verändert. Die für den Zeitgeber T zur Erzeugung einer Spannung am Eingang des UND-Gliedes erforderliche Zeit ist, abhängig ob die am Eingang des Gliedes LD2 liegende Spannung größer oder gleich zum Pegel Y2 gehalten ist, ebenfalls einstellbar. Durch diese Einstellung ist es möglich, Prüflinge von unterschiedlichen Längen zu sortieren. Wenn die Prüflinge beispielsweise kurz sind, dann wird der Zeitgeber auf eine kurze Zeit eingestellt.

Bei jedem der oben beschriebenen drei Ausführungsbeispiele kann die Kapazitatssonde durch eine induktive Sonde ersetzt werden.

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In der Fig. 12 ist eine Sonde mit induktiven Bauelementen dargestellt, die der in der Fig. 1 dargestellten Sonde entspricht. Zwei gleiche Induktionsspulen L1 und L2 liegen nacheinander in der Förderrichtung des Förderbandes B. Sie haben eine gemeinsame Achse parallel zum Förderband, das durch diese Spulen verläuft. Diese Spulen liegen in zwei Zweigen einer Induktionsbrücke, deren Ausgang an die oben beschriebene Diskriminatorschaltung eingeschlossen ist.

Diese Anordnung ist zur Unterscheidung einer Folge von Metall-Prüflingen geeignet. Auf diese Weise können Kugellager auf ihre Größe oder verschiedene metallische Prüflinge auf ihre gesamte Masse geprüft werden. Es ist auch eine Überprüfung möglich, ob die Prüflinge ferromagnetisch oder nicht ferromagnetisch sind.

Die in der Fig. 12 dargestellte Brücke erzeugt einen ähnlichen Ausgangsimpuls bei einem Durchgang eines Metall-Prüflings durch die Spulen, wie dies bei der anhand der Fig. 1 erläuterten Brücke bei einem Durchgang eines dielektrischen Körpers unter den Sondenplatten beschrieben wurde.

Die Anpassung der in der Fig. 6 dargestellten Anordnung auf ein induktives System gleicht dem oben beschriebenen Beispiel, mit der Ausnahme, daß das Band durch lediglich eine Spule verläuft, und daß die Brücke durch eine Schneininduktivität abgeglichen wird.

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Claims

Patentansprüche

(\y Anordnung zur Unterscheidung von Prüflingen mit einer elektrischen Sonde einschließlich mindestens einer Reaktanzeinheit, mit einer Fördereinrichtung, die die Prüflinge nacheinander durch die Sonde fördert, so daß sich die Impedanz der Reaktanzeinheit abhängig von den dielektrischen oder magnetischen Eigenschaften der Prüflinge verändert, mit einem Signalerzeuger für ein erstes Signal, das von der Impedanz der Reaktanzeinheit während des Durchganges eines Prüflings durch die Sonde abhängt, und mit einem Diskriminator, der auf eine zeitliche Veränderung der Größe des ersten Signals anspricht, um ein zweites Signal zu erzeugen, das die Werte des ersten Signals zwischen zwei Schwellenwerten von Werten des ersten Signals außerhalb von mindestens einem der Schwellenwerte unterscheidet wodurch Prüflinge mit unterschiedlichen dielektrischen oder magnetischen Eigenschaften unterschieden werden, dadurch gekennzeichnet , daß der Signalerzeuger und der Diskriminator (LD1, LD2) wechselstromgekoppelt sind, so daß sie wahlweise auf schnelle Veränderungen in der Impedanz der Reaktanzeinheit ansprechen, die durch den Durchgang eines Prüflings (Co) erzeugt werden.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalerzeuger aufweist eine Brückenschaltung einschließlich eines ersten und eines zweiten gegenüberliegenden Zweiges, wobei die Reaktanz im ersten Zweig und eine weitere gleichwertige Reaktanz im zweiten Zweig vorgesehen sind, so daß sich das erste Signal mit den Impedanzen der Reaktanzen in entgegengesetzten Richtungen verändert, um

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eine Wechselspannung in die Brückenschaltung einzuspeisen, und einen Detektor, der auf die Amplitude des Ausgangssignals der Brückenschaltung zur Erzeugung des ersten Signals anspricht.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Sondenanordnung eine erste und eine zweite Reaktanz umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (b) jeden Prüfling (Co) nacheinander durch die erste und zweite Reaktanzeinheit (P1, P2) fördert, wobei der Signalerzeuger auf die Impedanzen der beiden Reaktanzeinheiten (P1, P2) anspricht, so daß jedes erste Signal zwei unterscheidbare Teile aufweist, die von den Impedanzen der ersten und der zweiten Reaktanzeinheit (P1, P2) und damit von den dielektrischen oder magnetischen Eigenschaften eines durch die Reaktanzeinheiten (P1, P2) laufenden Prüflings (Co) abhängen, und daß der Diskriminator (LD1, LD2) auf beide Teile des ersten Signals anspricht.
k. Anordnung nach Anspruch 3» bei der die zweite Reaktanz ein weiteres Bauelement im zweiten Zeig der Brüekenschaltung bildet, dadurch gekennzeichnet , daß der Detektor ein phasenempfindlicher Detektor oder Gleichrichter (D) ist, der auf ein Phasenbezugsignal von der Wechselstromquelle anspricht.
5· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Diskriminator (LD1, LD2) aufweist einen Signalumsetzer, der auf die zeitliche Veränderung des ersten Signals zur Erzeugung eines Zwischensignals anspricht, und einen Schwellenwertgeber, der auf die Größen des ersten Signals

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und des Zwischensignals jeweils abhängig von einem ersten und einem zweiten Schwellenwert zur Unterscheidung von Folgen aus den ersten Signalen und aus den Zwischensignalen anspricht, wobei lediglich der erste Schwellenwert von Folgen der ersten Signale und der Zwischensignale oder beide Schwellenwerte oder keiner der Schwellenwerte überschritten wird.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalumsetzer aufweist einen Integrator (l), der das erste Signal zur Erzeugung des Zwischensignals integriert.
7· Anordnung nach Anspruch 51 dadurch gekennzeichnet, daß der Signalumsetzer aufweist einen Zeitgeber (τ), der auf die Zeit anspricht, während der das erste Signal zur Erzeugung des Zwischensignals einen vorbestimmten Pegel überschreitet.
8". Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Reaktanzeinheit (P1, P2) einen Kondensator aufweist, wobei die Fördereinrichtung (b) die Prüflinge (Co) nacheinander zwischen den Platten dieses Kondensators fördert, um Prüflinge mit unterschiedlichen dielektrischen Eigenschaften zu unterscheiden.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Reaktanzeinheit eine Induktionsspule (LI, L2) hat, wobei die Fördereinrichtung (b) die Prüflinge (Co) nacheinander durch diese Spule fördert, um Prüflinge (Co) mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften zu unterscheiden.

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