DE2458740C3 - Metallsuchgerät in einem handlichen, tragbaren Gehäuse zur Auffindung von verdeckten metallischen Einschlüssen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Metallsuchgerät in einem handlichen, handgriffartigen Gehäuse zur Auffindung der Sicht entzogener z. B. in Mauer-Betonwerk, unter Putz usw. eingebetteter metallischer Gegenstände Gas-Wasserinstallationen, elektrische Leitungen, Eisenbewehrungen aller Art unter Verwendung eines elektrischen Streufeldes bei dem der Energieentzug zur Anzeige ausgenutzt wird.

Ein derartiges Gerät findet Verwendung bei Instandsetzungsarbeiten bei denen z. B. die Gefahr besteht, daß bereits unter Putz verlegte Leitungen angeschlagen werden oder wenn man sich über die Lage bereits verlegter Eisenbewehrungen orientieren will.

Im Hauptpatent wurde bereits ein solches Gerät beschrieben, das gekennzeichnet ist durch einen Ferritstab mit aufgebrachter Oszillator- und Rütkkopplungswicklung, ein Oszillatorteil mit einem Transistor in dessen Emitterkreis in Serie ein Gegenkopplungswiderstand und ein mit dem Einschalter kombinierter, der Einstellung der Empfindlichkeit (Schaltabsland) dienender veränderlicher Widerstand angeordnet ist, durch ein nachgeschaltetes Kippteil mit einem Schalttransistor, in dessen Emitterkreis eine der Temperaturstabilisierung und der Erzeugung einer Schalthysterese dienende Diode vorgesehen ist und einem Darlingtonverstärker

ίο mit zwei Transistoren, wobei mit den Kollektoren beider Transistoren und parallel zur Kollektor-Emitterstrecke des letztgenannten Transistors in Serie ein Begrenzungswiderstand, eine Signallampe und die Batterie angeordnet sind.

Das Wirkungsprinzip des Gerätes, das anhand der F i g. 2 näher erläutert wird, beruht darauf, daß für die Erzeugung des erforderlichen Streufeldes der mit der Oszillatorwicklung Wl, einem Parallelkondensator Cl und der Rückkopplungswicklung W2 versehene Ferritstab 1 dient Da die Feldlinien vorzugsweise von den Poien des Ferriistabes ausgehen, wird hierdurch ein weiter in den Raum ausgehendes Streufeld erreicht, was die Empfindlichkeit, d. h. den Schaltabstand in wünschenswerter Weise vergrößert Außerdem erlaubt es der Ferritstab, daß er raumsparend in ein schmales handgriffiges Gehäuse 2 einbringbar ist Mit dem Emitterwiderstand R 1, der als Gegenkopplung wirkt, ist der Schaltabstand bzw. die Empfindlichkeit des Gerätes veränderbar, d. h., daß bei größerem Widerstand die Schwingungsamplitude des Oszillatorkreises kleiner wird und man näher an den Schaltpunkt des Kippverstärkers herankommt. Dies bedeutet, daß bereits eine kleine Beeinflussung von draußen genügt, um einen Schaltvorgang auszulösen. Hieraus ergibt sich weiter, daß, wenn der Widerstand ft I weiter vergrößert wird, sich schließlich ein Zustand ergibt, bei dem das Gerät ohne äußere Beeinflussung allein durchschaltet, d. h.der Kippverstärker kippt.

Um nun bei dem Metallsuchgerät, das ja bei jeder

AO Benutzung immer durch die Betätigung des Schalters S von Hand eingeschaltet wird, den Schaltabstand zu erhöhen, ist der Schalter 5 mit einem veränderlichen Widerstand ft 5, der mit dem Gegenkopplungswiderstand ft I in Reihe liegt, kombiniert. Nach Einschaltung des Gerätes wird der Widerstand ft 5 zunächst so hoch gewählt, daß die Schaltanordnung infolge des hohen Summenwiderstandes Ra aus (ft 1 + ft 5) allein durchschaltet. Die Anzeigelampe L leuchtet in diesem Falle voll auf. Anschließend wird durch Betätigung des Rändelrades £ der veränderliche Widerstand ft 5 so weit verringert, bis die Anzeigelampe L erlischt. Damit iat ein Ra- Ri + ft5-Maximum unterschritten und gleichzeitig ein Höchstmaß an Schaltabstand (Empfindlichkeit) erreicht. Hierbei bleiben eventuelle Änderungen der Speisespannung oder Bauteilveränderungen ohne jeden Einfluß, da diese Einstellung bei jeder Inbetriebnahme neu vorgenommen wird. Auch Temperatureinflüsse werden jeweils mit ausgeglichen. Wichtig ist, daß der Schalttransistor Γ2, der das Signal vom Oszillator abnimmt ein zuverlässiges Kippverhalten aufweist, was normalerweise durch einen Schmitt-Trigger erreicht wird. Schaltet man jedoch in den Emitterkreis des Schalttransistors T2 — erster Verstärkertransistor — eine Diode D 1 und im Kollektorkreis einen Widerstand ft 3 ein, wie es Fig. 2 zeigt, so beeinflußt das Anheben des Emitterpotentials das Kippverhalten der Anordnung, d. h. nähert man sich mit dem Gerät einem Metallteil, so kippt der Verstärker bei

einer bestimmten Schwelle schlagartig um, und die Signallampe L leuchtet voll auf. Entfernt man sich von dem Metallteil, so kippt der Verstärker erst zu einem etwas späteren Punkt in seine Ruhelage zurück. Die Schaltungsanordnung weist eine gewisse Hysterese auf, die für einen bestimmten Schaltaustand zweckmäßig ist. Die Transistoren 7"3 und 7"4 sind als Darlingtonverstärker geschaltet und dienen lediglich der weiteren Verstärkung des Aasgangssignals.

Der veränderliche Widerstand R 5 hat hierbei alle in der Praxis vorkommenden Einflüsse, wie Temperaturverhalten, Speisespannungsänderungen, Bauteilalterungen usw. aufzufangen. Diese den Schaltpunkt eventuell verändernden Einflüsse sind klein zu halten, um den Widerstand R 5 klein wählen zu können, wodurch das Empfindlichkeitsmaximum erhöht und leicht einstellbar ist

Die Anordnung nach dem Hauptpatent zeigt alle georteten Metalle, insbesondere Metalleinschlüsse, in gleicher Weise durch ein Aufleuchten der Signallampe an.

Nun ist es aber häufig von großem Interesse zu wissen, ob es sich bei dem georteten Metalleinschluß beispielsweise um ein Wasserrohr oder um eine elektrische Leitung handelt

Aufgabe der Zusatzerfindung ist es nun ein Gerät zu schaffen, das bei Ortungen eine unterschiedliche Anzeige ermöglicht

Dies wird dadurch gelöst daß das Gerät neben dem bekannten Baustein I und seiner Wirkung zusätzlich mit einem spannungsempfindlichen elektronischen Zusatzbaustein II versehen ist der bei der Ortung spannungsführender Leitungen die Ansteuerung der Signallampe rhythmisch unterbindet und ein Blinksignal auslöst.

Die schaltungstechnische Lösung besteht darin, daß in dem bekannten Suchgerätbaustein 1, in welchem eine Batterie eingespart ist zwei zusätzliche Bauelemente, ein Widerstand und eine Z-Diode vorgesehen sind, an denen die Speisespannung für den Oszillator und für den elektronischen Baustein II anliegt und daß der Baustein II besteht aus einem Verstärker mit einem Transistor und vier Widerständen und an der Basis des Transistors eine direkt vor dem Ferritstab des Gerätes angeordnete kleine Stabantenne anliegt, daß der Verstärker über einen Koppelkondensator einer zweiten Verstärkerstufe mit einem weiteren Transistor und zwei Widerständen sowie einem im Basis-Emitterkreis des Transistors angeordneten Zeitglied mit zwei Widerständen und einem Kondensator zugeführt wird, daß dieser Verstärkerstufe über einen Koppelwiderstand ein als spannungssuchender Schwellwertschalter wirkender Gleichstromverstärker mit zwei Transistoren und einem Rückkopplungswiderstand nachgeschaltet ist, wobei im Basis-Emitterkreis des ersten Transistors ein zweites Zeitglied mit zwei weiteren Widersländen und einem Kondensator vorgesehen ist und der Basis-Emitterstrecke des zweiten Transistors ein Widerstand parallel geschaltet ist.

Die Wirkungsweise der Erfindung wird im folgenden näher erläutert:

F i g. 2 zeigt den Baustein I des bekannten Metallsuchgerätes, das hier nur von einer Batterie B gespeist wird und wobei an der Z-Diode D 2 über den Widerstand R 6 auch die Speisespan'iung für den Zusatzbaustein II anliegt.

Fig. 3 zeigt die Schaltungsanordnung für den Zusatzbaustein nach der E/indung:

Die kleine Stabantenne A, die vor dem Ferritstab angeordnet ist, ist an die Niederfrequenz-Verstärkerstufe mit dem Transistor 7*5 und den Widerständen R?, R 8, R 9 und R10 angekoppelt. Bei der Ortung normaler Metalleinschlüsse, leuchtet die Signallampe L voll auf, kommt es jedoch zur Ortung einer spannungsführenden Leitung, so wird das elektrische Wechselfeld, 50 Hz/ 220 Volt, das die Leitung umgibt, verstärkt und über den Kondensator CZ an die nächstfolgende Verstärkerstufe mit dem Transistor 7*6, den Widerständen All, R 14

ίο und dem im Emitterkreis des Transistors angeordneten Zeitglied mit dem Widerstand R 12, dem veränderlichen Widerstand R 13 sowie dem Kondensator C 4 zugeführt wobei das Zeitglied der Unterdrückung der Hochfrequenz dient, die durch den Ferritstab an die Antenne A gelangt Diese Verstärkerstufe ist in der Weise dimensioniert, daß nur die positiven Halbwellen der verstärkten Wechselspannung am Widerstand R 14 wirksam werden. Die verstärkte und gleichgerichtete Spannung ist um so größer, je mehr sich das Gerät der zu ortenden 220 Volt-Leitung nähert.

Die Transistoren 7"7 und 7"8 bilcir-n einen Gleichstromverstärker mit dem Rückkopplungswiderstand R 19. Erreicht die Spannung an den Widerständen R 16, R 17 einen bestimmten Wert so steuern die Tranustoren Tl i<nd 7"8 durch, d. h. die Versorgungsspannung bricht zusammen. Dies dauert so lange an, bis der vorher aufgeladene Kondensator CS entladen ist, alsdann sperren die Transistoren 7"7 und TS wieder, der Kondensator CS kann sich über den Widerstand R 15 erneut aufladen. Wird nunmehr eine bestimmte Schwellspannung an den Widerständen R16, R17 überschritten, so wiederholt sich der Vorgang. Die Anordnung wird nun so dimensioniert, daß die Versorgungsspannung, die von der Batterie B über den Vorwiderstand R 6 und der Z-Diode abgenommen wird, im Rhythmus von c&. 3 Hz pulsiert, wenn das Suchgerät nahe genug an eine spannungsführende Leitung herangebracht wird.

Da die Schaltungsanordnung nach F i g. 2 — (Baustein

I) des bekannten Metallsuchgerätes — ebenfalls von der Verforgungsspannung an der Z-Diode D2 gespeist wird, erhält diese, wenn die Spannung zusammenbricht auch rhythmisch keine Spannung, d. h. die Ansteuerung der Signallampe L ist damit auch unterbrochen, was bedeutet, daß die Signallampe L, wenn der eben beschriebene Vorgang einsetzt, zu blinken beginnt.

Aus dieser Modifizierung ergibt sich folgendes:
Sucht man mit dem Metallsuchgerät nach der Erfindung beispielsweise eine Wand ab, so leuchtet die Signallampe anhaltend auf, wenn man metallische Gegenstände ortet. Stehen diese unter Spannung — elektrische Leitung — so blinkt die Signallampe zusätzlich. Schaltet man das Metallsuchgerät lediglich ein — d. h. ohne Empfindlichkeitseinstellung — so leuchtet die Signallampe dauernd, d h. man kann keine normalen Metalleinschlüsse suchen. Nähert man das Gerät in diesem Zustand jedoch einer spannungsführenden Leitung, so beginnt das Gerät zu blinken, d. h. also man kann durch entsprechende Einstellung des Gerätes eine genaue Unterscheidung treffen, ob das jeweils geortete Medium eine elektrische Leitung oder z. B. ein Wasserrohr ist. oder ob beides vorhanden itt.

Wie bereits beschrieben gelangt die verstärkte 50 Hz Spannung, die gleichgerichtet am Widerstand R 15 steht

6¹) über den Widerstand K 15 auf den Kondensator CS und löst bei entsprechender Höhe das Blinksignal aus. Nähert man sich der 220 Volt Leitung noch stärker, so steigt die Spannung am Widerstand R 14 an und der

Kondensator C 4 wird schneller geladen, d. h. die Blinkfrequenz wird höher. Dies hat sich in der Praxis besonders vorteilhaft erwiesen, weil es eine zusätzliche Aussage zur genauen l.agebestimmung einer Leitung beinhaltet.

Zum Wirkungsprinzip sei noch erwähn;, daß die der Basis des Transistors T"5 zugeführte Wechselspannung um so besser verstärkt wird, je besser der Emitter (Minuspol der Batterie B) an Erdpotentinl liegt. Wird nun der Handgriff des Suchgerätes mit der ganzen Hand umfaßt, so stellt die Hand über die im Gerät befindliche Batterie ßeine gewisse Erdung dar. Die Verstärkung ist in diesem Falle gut und die Eindringticfc bei Spannungsssuche ist groß. Nun besitzt aber die geortete Leitung wegen der grüßen Eindringtiefc einen bestimmten Streubereich. Will man die Leitung genau eingrenzen, so müßte man die Verstärkung durch ein Potentiometer verringern. Man kann dies mit dem Gerät aber auch dadurch erreichen, indem man das Suchgerät nur an dem der Batterie gegenüberliegenden Griffende umfaßt (durch Pfeile angedeutet), so daß in diesem Falle die Hand kein Erdpotential darstellt. Durch diese Maßnahme erübrigt sich ein zusätzlicher Empfindlichkeiiseinsteller, was eine wesentliche Vereinfachung in der Bedienung darstellt.

In dem Gerät, das F i g. 1 zeigt, ist die vorn erwähnte Stabantenne A vor dem Ferritstab angeordnet, weil lezterer andernfalls die zu verstärkende Wechselspannung abschirmen würde. Diese Antenne wird vorteilhafterweise aus einem leitfähigen Lack gefertigt, der einerseits ein so guter elektrischer Leiter ist, daß das Signal ungehindert auf die Basis des Transistors T5 gelangen kann, andererseits aber auch wieder nicht so gut leitet, daß das Metallsuchgerät beeinflußt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Metallsuchgerät in einem handlichen Gehäuse zur Auffindung der Sicht entzogener, in Mauer- oder Betonwerk, unter Putz usw. eingebetteter metallischer Gegenstände, Gas-, Wasserinstallation, elektrische Leitungen, Eisenbewehrungen aller Art, unter Verwendung eines elektrischen Streufeldes, bei dem der Energieentzug zu Anzeige ausgenutzt wird nach Patent 2027408, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät neben dem bekannten Baustein (I) und seiner Wirkung mit einem spannungsempfindlichen elektronischen Zusatzbaustein (II) versehen ist, der bei der Ortung spannungsführender Leitungen die Ansteuerung der Signallampe (L) rhythmisch unterbindet und damit ein Blinksignal auslöst.

2. Schaltungsanordnung für ein Metallsuchgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem bekannten Suchgerätbaustein I, in welchem eine Batterie eingepolt ist, zwei Bauelemente, ein Widerstand (R 6) und eine Z-Diode (Z 2) vorgesehen sind, an denen die Speisespannung für den Oszillator und für den elektronischen Baustein II anliegt und daß der Baustein Il besteht aus einem Verstärker mit einem Transistor (T5) und vier Widerständen (R 7, RS, ft 9 und R 10) und an der Basis des Transistors eine direkt vor dem Ferritstab (1) des Gerätes angeordnete kleine Stabantenne (A)anliegt, daß der Verstärker über einen Koppelkondensator (C3) einer zweiten Verstärkerstufe mit einem Transistor (T6) und zwei Widerstand* . (All, R 14) sowie einem im Basis-Emitte-kreis des Transistors angeordneten Zeitglied mit den 'Viderständen (R 12, R 13) und einem Kondensator (C4) zugeführt wird, daß dieser Verstärkerstufe über einen Koppelwiderstand (R 15) ein als spannungssuchender Schwellwertschalter wirkender Gleichstromverstärker mit den Transistoren (Tl und TS) und einem Rückkopplungswiderstand (R 19) nachgeschaltet ist, wobei im Basis-Emitterkreis des Transistors (T7) ein zweites Zeitglied mit den Widerständen (R 16, ft 17) und einem Kondensator (CS) vorgesehen ist und der Basis-Emitterstrecke des Transistors (TS) ein Widerstand (R 18) parallel geschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabantenne (A) aus einem leitfähigen Lack besteht.