DE2722511A1

DE2722511A1 - Metallsuchgeraet

Info

Publication number: DE2722511A1
Application number: DE19772722511
Authority: DE
Inventors: Walter Ing Grad Voll
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-05-18
Filing date: 1977-05-18
Publication date: 1978-11-30
Also published as: US4204160A; GB1585424A

Description

Patentanwalt Gaiser, Sulzbacher Str. 39, D-8500 Nürnberg

An das

Deutsche Patentamt Zweibrückenstraße 12

8000 München 2

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VL P-211

Ing. grad. Walter Voll, 8728 Haßfurt

Metallsuchgerät

Die Erfindung betrifft ein Metallsuchgerät zur Suche verborgener Metallgegenstände mit einer ein Streufeld erzeugenden Oszillatorschaltung, die mit einem ersten Transistor mit einstellbarem Emitterwiderstand arbeitet, die einen zweiten von einor Rückkopplungswicklung gesteuerten Transistor aufweist und deren Ausgang an einer Anzeigeschaltung liegt.

Ein derartiges Metallsuchgerät ist aus der DT-PS 2 027 '+08 bekannt. Bei diesem wird der Emitterwiderstand des einen Transistors vor jeder Inbetriebnahme erneut manuell eingestellt. Dadurch werden Temperatureinflüsse oder andere Bauteilveränderungen ausgeglichen, so daß die Schaltung immer mit optimaler Empfindlichkeit arbeiten kann. Das bekannte Metallsuchgerät arbeitet ohne Regelung. Der weitere Transistor ist als Schalttransistor mit Kippverhalten ausgelegt.

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Konto: Postscheckamt Nürnberg Nr. 282813-853 (BLZ 780100 85)

In dor US-PS 3 '*53 532 ist ein Metallsuchgerät beschrieben, das mit einer verzögert einsetzenden, negativen Rückkopplung arbeitet. Hierbei ist der Schaltkreis mittels eines Drucktastenschalters abzustimmen. An einem Potentiometer ist ein Anzeige-Meßgerät zu justieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Metallsuchgerät der eingangs genannton Art so fortzubilden, daß bei der Benutzung ein manuelles Justieren der Schaltung entfällt und diese nach dem Ausrogeln dos Einflusses einer Störung dos Stroufeldes auf die Oszillatorschaltung erneut zur Anzeige jeder weiteren Beeinflussung des Streufeldes bereit ist.

Obigo Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zweite Transistor ein einer Störung des Streufeldes analoges Signal an die Anzeigeschaltung und eine Regelschaltung abgibt, daß die Regelschaltung einen Ladekreis und einen an diesen angeschlossenen Regeltransistor aufweist und daß der Regeltransistor den Emitterwiderstandswert des ersten Transistors bei einer Störung verkleinert, bis das Signal des zweiten Transistors endet. Wird das Streufeld durch einen metallischen Gegenstand gestört, verkleinert sich die Schwingungsamplitude. Diese wird durch die Regelschaltung nach einer Verzögerungszeit gerade soweit erhöht, daß sie wieder ihren ursprünglichen Wert annimmt. Es ist damit ein Metallsuchgerät geschaffen, das sich beim Einsatz von selbst, ohne manuelle Justierung, auf optimale Empfindlichkeit einstellt. Das Anzeigesignal ist nach der Ausregelung durch den zweiten

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Transistor abgeschaltet. Die Dauer der Ausregelung bzw. des Signals ist von der Stärke der Störung abhängig. Sie kann somit zu Rückschlüssen auf den gefundenen Metallgegenstand herangezogen werden. Durch die Regelung des die SchwingungSamplitude bestimmenden ersten Transistors am Emitterwiderstand ist ein weiter Regelbereich gegeben.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der Emitterwiderstand des ersten Transistors von einem seinen Maximalwert bestimmenden ersten Parallelzweig und einem seinen Minimalwert bestimmenden zweiten Parallelzweig gebildet, dessen Widerstands— wert von der Regelschaltung gesteuert ist. Der erste Parallelzweig wird bei der Herstellung des Geräts auf einen Maximalwert justiert; der zweite Parallelzweig führt in Abhängigkeit von einer Störung des Streufeldes über die Regelschaltung zu einer Erniedrigung des Gesamtwiderstandswerts am Emitter des ersten Transistors.

Um die Anzeige einer weiteren Störung unmittelbar nach dem Ausregeln einer vorhergehenden Störung zu ermöglichen, ist in be vorzugter Ausgestaltung der Erfindung wenigstens einem Konden sator des Ladekreises eine zu dessen Entladung vorgesehene Diode zugeschaltet.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist weiterhin der Ladekreis von zwei RC-Gliedern gebildet, wobei das zweite RC-Glled parallel zum Kondensator des ersten RC-Gliedes liegt, und

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am Kondensator des zweiten RC-Gliedes liegt die Basis des Regeltransistors. Dieser zweistufige Ladekreis führt zu langen Verzögerungszeiten der Regelung. Veiter ergibt sich dadurch, daß die jeweilige Verzögerungszeit in starkem Maße von der Störung des Stroufeldes abhängt, so daß sich aufgrund der damit deutlich unterschiedlichen Dauer des Anzeigosignals stärkere von schwächeren Störungen unterscheiden lassen.

Damit der Ladekreis nicht bei jedem Einschalten des Geräts von Null beginnend aufgeladen werden muß, ist ein Einschalttaster mit einem Umschaltkontakt vorgesehen, über den der Ladekreis bei abgeschaltetem Gerät vorgeladen gehalten ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung und den Unteransprüchen einzeln oder in Kombination. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 die Schaltung eines Metallsuchgeräts und

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schaltung des Metallsuchgeräts .

Das Metallsuchgerät weist eine Oszillatorschaltung 1, eine Regel schaltung 2 und eine Anzeigeschaltung 3t sowie eine Schaltung k zur Spannungsstabilisierung auf. Die Schaltungen liegen an einer Batterie B.

Die Oszillatorschaltung 1 nach Fig. 1 arbeitet mit einem Schwingkreis, bestehend aus einem Kondensator Cl und einer Oszillator-

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wicklung Ll, die auf einem Ferritstab aufgebracht odor als Luftspule ausgebildet sein kann. Die Schwingung wird durch einen ersten Transistor Tl aufrechterhalten. Die Oszillatorwicklung Ll ist mit einer Rückkopplungswicklung L2 gekoppelt. Diese liegt parallel zur Basis-Kmittorstrocko eines zweiton Transistors T2. Vor der Basis des Transistors Tl und der Basis des Transistors T2 liegt ein gemeinsamer Vorwiderstand Rl. Dem Emitter des Transistors T2 ist eine Diode Dl nachgeschaltet. Vor dem Kollektor des Transistors T2, der den Ausgang der Oszillatorschaltung bildet, liegt ein Widerstand R2, dessen Widerstandswert im ΜΛ-Bereich liegt. Der Widerstand R2 ist so bemessen, daß beim Schalten des Transistors T2 am Ausgang kein Spannungssprung, sondern eine steile Spannungsflanke auftritt. Am Emitter des Transistors Tl liegen in Reihe zwei Widerstände R3 und Rk. Diesen parallel liegt die Kollektor-Emitterstrecke eines weiteren Transistors T3 mit einem Widerstand R5 in Reihe. Der Widerstandswert der Widerstände R3, R^ ist so eingestellt, daß der Transistor T2 unabhängig von Bauteiltoleranzen und Temperatureinflüssen sicher sperren kann.

Am Kollektor des Transistors T2 liegt ein Siebkondensator C2, ein Spannungsteiler r6, R7 und eine Verstärkerstufe mit einem Transistor T^. Der Transistor T^ ist gleichzeitig Inverter für das Signal. In Reihe zur Kollektor-Emitterstrecke des Transistors T^ liegt ein Widerstand R8 und ein Lastwiderstand R9. Parallel zu diesem liegt eine Reihenschaltung aus einem Widerstand RIO und einem Kondensator C3.

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Dem Lastwiderstand R9 ist eine zweistufige Verzögerungsschalttang, bestehend aus Kondensatoren C^, C5 und Widerständen RIl, R12, parallelgeschaltet. Parallel zum Kondensator C5 liegt die Emitter-Basisstrecke eines Regeltransistors T5. Sein Kollektor liegt über einen Widerstand R13 an der Basis des Transistors T3, dessen Kollektor-Emitterstrecke ein Kondensator C6 zur Ableitung hochfrequenter Spannung parallelgeschaltet ist. Dioden D2 und D3 bilden mit dem Lastwiderstand R9 einen Entladekreis für die Kondensatoren C^ und C5.

Zwischen dem Kondensator C3 und dem Widerstand RIO liegt die Basis einer dreistufigen Verstärkerschaltung, bestehend aus den Transistoren Τ6, T7, T8 und den Widerständen Rl4, RI5. Am Kollektor des Transistors T8 liegt eine Anzeigelampe oder ein Summer. Falls die Flankensteilheit am Ausgang der Oszillatorschaltung nicht ausreichend hoch ist, lässt sich anstelle der dreistufigen Verstärkerschaltung auch ein Operationsverstärker einsetzen, dessen Difforenzspannungseingänge an den Polen des Widerstands RIO liegen.

Zwischen der Batterie B und dem Lastwidorstand R9 liegt ein Vorwiderstand Rio. Die Spannungsstabilisierungsschaltung 4 arbeitet mit Transistoren T9 und TlO. Die Basis des Transistors T9 liegt an einem Spannungsteiler aus den Widerständen R17 und RI8. An der mit dem Kollektor des Transistors T9 verbundenen Basis des Transistors TlO liegt ein Widerstand RI9.

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T -8

Im ausgeschalteten Zustand des Geräts hält ein Einschalttaster S mit einem Umschaltkontakfc die Kondensatoren Ch und C5 über einen Widerstand R20 vorgeladen. Der Widerstand R20 liegt im Bereich einiger M/l.

Die Schaltung nach Fig. 2 deckt sich im wesentlichen mit der nach Fig. 1. Vor der Basis des Transistors Tl liegt ein Vorwiderstand R21, vor der Basis des Transistors T2 ein Vorwiderstand R22. Die Widerstände Π21 und R22 sind über eine Parallelschaltung eines Widerstands R23 und eines Kondensators C7 an die Versorgungsleitung angeschlossen. Damit der Widerstand R21 gleichstrommäßig nicht von der Rückkopplungswicklung L2 überbrückt ist, liegt in Serie zu dieser ein Kondensator C8. Anstelle der Transistoren Τ6, T7 ist ein Operationsverstärker OP vorgesehen. Parallel zum Kondensator C3 liegt ein Widerstand R24.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltung ist im wesentlichen folgende:

Das Metallsuchgerät ist betriebsbereit, wenn der Einschalttaster S geschlossen ist und wenn sich um die Oszillatorwicklung Ll ein Schwingungsfeld aufgebaut hat. Die Frequenz ist durch den Kondensator Cl und die Oszillatorwicklung Ll bestimmt. Der Transistor Tl hält die Schwingung aufrecht. In die Rückkopplungswicklung L2 ist eine Spannung induziert, die so groß ist, daß der Transistor T2 in Fig. 1 leitet bzw. in Fig. 2 sperrt - die negative Halbwelle der induzierten Schwingung kann dabei außer Betracht bleiben. Der Transistor Tk ist gesperrt und am Lastwiderstand R9

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AO

fällt praktisch keine Spannung ab. Die Kondensatoren Ck und C5 sind über die Dioden D2 und D3 bzw. den Widerstand R9 bis auf einen von den Widerständen R9, R20 - während der Schalter S geöffnet war (vgl. Fig. 1, 2) - bestimmten Spannungswert entladen. Die Emitter-Basisspannung am Transistor T5 ist so klein, daß dieser gesperrt ist. Somit ist auch der Transistor T3 gesperrt. Der Widerstandswert am Emitter des Transistors Tl ist praktisch allein durch die Widerstände R3 und Rk bestimmt. Diese legen jetzt die Amplitude der Schwingung fest.

Gerät ein Metallgegenstand in das Feld , dann wird die Amplitude der Schwingung aufgrund der im Metall induzierten Wirbelströme reduziert. Dementsprechend verkleinert sich auch die in der Rückkopplungswicklung L2 induzierte Spannung, so daß der Transistor T2 in Fig. 5 in den Sperrzustand übergeht bzw. in Fig. 6 leitend wird. Der Transistor T^ wird je nach der Stärke der Störung des Feldes mehr oder weniger leitend. Dementsprechend stellt sich am Lastwiderstand R9 ein Spannungsabfall ein. Dies hat zur Folge, daß über den Widerstand RIO ein Ladestrom auf den Kondensator C3 fließt. Sobald in Fig. 1 am Kondensator C3 die Durchlaßspannung des Transistors Τ6 überschritten ist, schaltet dieser und der Transistor T7, sowie der Transistor T8 durch. Das Anzeigeaggregat gibt ein Signal ab.

In Fig. 2 liegen parallel zum Widerstand RIO die Differenzspannungseingänge des Operationsverstärkers OP. Dieser schaltet während der Ladung des Kondensators C 3 durch. Das Anzeigeaggre-

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gat L gibt ein Signal ab. Die Schaltung ist in diesem Falle auch dann sehr empfindlich, wenn der Verlauf der Ausgangsspannung des Transitors T2 weniger steil ist.

Gleichzeitig setzt über den Widerstand RIl entsprechend der Zeitkonstante verzögert eine Ladungsänderung des Kondensators C^ ein. Dementsprechend ändert sich auch — über den Widerstand R12 durch die weitere Zeitkonstante nochmals verzögert — die Ladung am Kondensator C5· Sobald die am Kondensator C5, beispielsweise nach einigen Sekunden, abfallende Spannung die Durchlaßspannung des Transistors T5 übersteigt, wird dieser leitend, wodurch auch der Transistor T3 leitend wird. Damit ist der am Emitter des Transistors Tl wirksame Widerstandswert verringert, so daß sich dementsprechend die Schwingungsamplitude vergrößert. Sie vergrößert sich soweit, bis der Transistor T2 wieder gesperrt wird, so daß der eingangs geschilderte Schaltzustand wieder erreicht ist. Der Einfluß der Störung des Feldes durch den Metallgegenstand ist durch Erhöhung der Schwingungsamplitude ausgeregelt und das Sensoraggregat kann bei einer weiteren Störung, die durch eine Bewegung des Metallsuchgeräts hervorgerufen wird, erneut ansprechen.

Insgesamt arbeitet die Schaltung in der Weise dynamisch, daß sie eine Relativbewegung zwischen dem Metallsuchgerät und einem Metallgegenstand anzeigt und die durch den Metallgegenstand hervorgerufene Störung nach kurzer Verzögerungszeit so ausregelt, daß die Schaltung von selbst wieder auf optimale Empfindlichkeit

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eingestellt ist. Die Schaltung weist einen weiten Regelbereich und eine hohe Ansprechempfindlichkeit verbunden mit großer Eindringtiefe auf, so daß der Benutzer keine nachträglichen Einstellungen vornehmen muß. Bauteiltoleranzen und Temperatureinflüsse müssen nicht gesondert ausgeregelt werden.

Wird die Metallsuche eingestellt, dann lässt der Benutzer den Einschalttaster los. Dieser nimmt damit die in den Figuren dargestellte Stellung ein. In dieser Stellung werden die Kondensatoren Ck, C 5 über den Widerstand R20 vorgeladen gehalten, so daß beim nächstmaligen Einschalten das Metallsuchgerät sofort betriebsbereit ist, indem die Kondensatoren C4, C 5 nicht erst langsam von Null her aufgeladen werden müssen.

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Claims

Patentansprüche

l.J Metallsuchgerät zur Suche verborgener Metallgegenstände mit einer ein Streufeld erzeugenden Oszillatorschaltung, die mit einem ersten Transistor mib einstellbarem Emitterwiderstand arbeitet, die einen zweiten, von einer Rückkopplungswicklung gesteuerten Transistor aufweist und deren Ausgang an einer Anzeigeschaltung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Transistor (Τ2) ein einer Störung des Streufeldes analoges Signal an die Anzeigeschaltung (3) und eine Regelschaltung (2) abgibt, daß die Regelschaltung (2) einen Ladekreis (RIl, C^, R12, C5) und einen an diesen angeschlossenen Regeltransistor (Τ5, Τ3) aufweist und daß der Regeltransistor (Τ5» T3) den Emitterwiderstandswert des ersten Transistors (Ti) bei einer Störung verkleinert, bis das Signal des zweiten Transistors (T2) endet.

2. Metallsuchgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitterwiderstand des ersten Transistors (Tl) von einem seinen Maximalwert bestimmenden ersten Parallelzweig (R3» R*0 und einem seinen Minimalwert bestimmenden zweiten Parallelzweig (RS» T3) gebildet ist, dessen Widerstandswert von der Regelschaltung (2) gesteuert ist,

3. Metallsuchgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einem Kondensator {ck, C5) des Ladekreises (ck, RIl, C5_t RI2) eine zu dessen Entladung vorgesehene Diode (D2, D3) zugeschaltet ist.

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ORIGINAL INSPECTED

h. Metallsuchgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekreis von zwei RC-Gliedern (RIl, Ch; R12, C5) gebildet ist, wobei das zweite RC-Glied (R12, C5) parallel zum Kondensator (Ck) des ersten RC-Gliedes (RIl, Ch) liegt und daß am Kondensator (C5) des zweiten RC-Gliedes (r12, C5) die Basis eines Regel transistors (Τ5) liegt.

5. Metallsuchgerät nach oinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einschalttaster (s) mit einem Umschaltkontakt vorgesehen ist, über den der Ladekreis (RH, Ch, R12, C5) bei abgeschaltetem Gorät vorgeladen gehalten ist.

6. Metallsuchgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kollektor des zweiten Transistors (Τ2) eine Vorstärkorstufe (τ4) nachgeschaltet ist, die die an einem Lastwiderstand (^9) abfallende Spannung steuert, und daß am Lastwiderstand (R9) der Ladekreis (ch, RIl, C5, R12) und die Anzeigeschaltung (3) liegt.

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