DE3235535A1

DE3235535A1 - Metallsuchgeraet

Info

Publication number: DE3235535A1
Application number: DE19823235535
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. 3553 Cölbe Dickert; Ewald 3550 Marburg Maar
Original assignee: NOLTA GmbH
Current assignee: NOLTA GmbH
Priority date: 1982-09-25
Filing date: 1982-09-25
Publication date: 1984-03-29
Also published as: DE3235535C2

Description

Metallsuchgerät
B e s c h r e i b u n g Die vorliegende Erfindung betrifft ein Metall- und Spannungs-Suchgerät.
Es gibt bereits verschiedene Geräte, die als Metall- bzw. Leitun sucher sowie als Spannungsprüfer einzusetzen sind. Sie haben dur weg einen Suchkopf mit einem Ferritstab, der eine Spulenwicklung trägt, die im Schwingkreis eines Oszillators liegt. Dessen Ausgangsamplitude wird beeinflußt, wenn im Bereich des Suchlcopfes Metallteile und/oder elektromagnetische Felder vorkommen. Eine zuvor auf Nichtleuchten eingestellte amplitudenabhängige Anzeige beispielsweise mit einem (roten) Signallåmpshen, leuchtet dann auf.
Die bisher bekannten Geräte benutzen zur Ortung die Breitseite des Ferritstabes, der meist zwischen 50 und 100 mm lang ist.
Damit können metallische Teile und spannungsführende Leitungen festgestellt werden, doch ist ihre Lage und auch ihre Richtung kaum eakt zu bestimmen. Soferne der Ferritstab Jochform hat, d.h. U-ähnlich gestaltet und mit zwei Schenkelpolen versehen ist, wird die Positionsfeststellung doppeldeutig, insbesondere bei kleineren Einzelobjekten wie Nagelkö-ofen, ehrauben u.dgl.
Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, unter Überwindung der Nachteile des Standes der Technik ein Metallsuchgerät zu schaffehB das mit einfachen, wirtschaftlichen Mitteln eine möglichst genaue Ordnung von Metallteilen und spannungsfülirenden Leitungen erlaubt.
Die Erfindung hat die in Anspruch 1 angegebenen Hauptmerkmale.
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 17.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine genähert punktförmige Ortung möglich ist. Dabei kommt es (im Gegensatz zum Siand der Technik) überhaupt nicht darauf an, in welcher Richtung oder Orientierung das Gerät während der Suche gehalten wird, solange nur die Ortungsfläche etwa wandparallel steht. Da lediglich die eine Stirnfläche des Ferritstabes für die Ortung wirksam ist, können selbst kleinste Teile wie Nagel.
oder Schraubenköpfe millimetergenau festgestellt werden. Auch ist es ohne Bedeutung, ob eine Leitung mit ihren metallischen Adern sen1rrecht, schräg oder waagrecht verläuft. Die Handhabung ist also stark erleichtert, zugleich aber die Genauigkeit gegen über den bisherigen Geräten erheblich verbessert. Die Anordnung am Kopfende der Leiterplatte, welche die Bauelemente einschließlich des Oszillators trägt, erweist sich als mechanisch sehr günstig, Die zur Spannungssuche verwendete kapazitive Elektrode kann in überaus einfacher Weise als Leiterbahn ausgebildet und parallel zu der einen Ferritstab-Stirnfläche angeordnet sein.
So ergibt sich der Vorteil, daß im Suchkopf des Gehäuses nicht wie herkömmlich eine spezielle Elektrode etwa in Form einer Graphitschicht, einer Metallfolie odgl. angebracht und über einen Draht mit der Leiterplatte verbunden werden muß; Jede Drahtverbindung ist bekanntlich eine latente Störungsquelle, erfindungsgemäß von vornherein vermieden wird.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung' ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung von Äusführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
Darin zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Metailsuchgerätes, Fig. 2 eine Draufsicht auf das Gerät von Fig. 1, Fig. 3 eine schematisierte Seitenansicht des Innenaufbaues des Gerätes von Fig. 1 und 2, Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Metallsuchgerätes nach der Erfindung und Fig 5 ein schematisiertes Schaltbild eines Metall- und Spannungs-Suchgerätes gemäß der Erfindung.
Das in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete Metallsuchgerät hat ein Gehäuse 12 mit einem Handgriff 14, einem Suchkopf 16 und einer Ortungsfläche 18. Im Suchkopf 16 befindet sich ein Ferritstab 20, dessen eine Stirnfläche 22 parallel zur Ortung fläche 18 und dieser zugewandt im Inneren des Gehäuses 12 angeordnet ist. Fig. 1 und 2 zeigen den äußeren Aufbau, wahrend aus Fig. 3 der Innenaufbau schematisch ersichtlich ist.
Man erkennt, daß der Ferritstab 20 eine Spulenwicklung 24 trägt und am Kopfende 28 einer Leiterplatte 26 mit Riemenschellen 30 befestigt ist. Am gegenüberliegenden Ende zeigt die Leiterplatte 26 eine Batterie 32; dieser Teil befindet sich im geschlqssenen Gehäuse 12 im Inneren des Griffes 14. Der Batterie 32 vorgeordnet ist ein Rändelrad-Potentiometer 34, über bzw. vor dem eine Anzeige 36 angeordnet ist,'insbesondere in Form eines Instrumentes. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel ist an einer Seitenfläche eine Betriebsanzeige 44 angebracht. Die Leiterplatte 26 haltert ferner eine schematisch als Block gezeichnete Schaltungsanordnung 38 mit weiteren elektrischen bzw. elek-tronischen Bauelementen. Rückseitig ist auf der Leiterplatte 26 eine geradlinige Leiterbahn 40 (in Fig. 3 punktiert angedeutet) angebracht, die parallel zu der einen Ferritstab-Stirnfläche 22 verläuft.
Das Blockschaltbild von Fig. 4 veranschaulicht den Prinzip-Aufbau.
Die Batterie 32, beispielsweise eine 9-V-Blockbatterie, versorgt über einen (hier nicht gezeichneten) Betriebsschalter eine Spannungsstabilisierungsstufe 42. Diese erhält von einer Leuchtdiode 44, die zugleich zur Betriebsanzeige dienen kann, deren Schleusspannung als Bezugspegel.
Die stabilisierte Spannung speist einen Oszillator 48, der ein freischwingender Meißner-Oszillator im Frequenzbereich von 50 bis 200 kHz sein kann und in seinem Schwingkreis die Spulenwicklung 24 des Ferritstabes 20 enthält. Die Ausgangsspannung des Oszillators 48 wird von einem Spitzenwert-Detektor 54 erfaßt und über einen Impedanzwandler 56 sowie einen Umschalter 46 zu der Anzeige 36 geführt, die ebenfalls mit stabilisierter Spannung versorgt wird. Die Annäherung der einen Ferritstab-Stirnfläche 22 aR ein Metallteil ist am Anzeigeinstrument 36 unmittelbar zu beobachten.
Wird der Umschalter 46 aus der gezeichneten Schaltstellung M (Metallsuche) in die andere Schaltstellung S (Spannungssuche) umgelegt, so wird die kapazitive Elektrode in Form der Leiterbahn 40 wirksam, der ein Verstärker 60 sowie ein RC-Glied 62 nachgeschaltet ist.
In beiden Fällen dient eine Abgleicheinrichtung 58 dazu, vor jeder Messung einen Nullpunkt einzustellen. Dieser Nullabgleich kann von Hand ausgeführt werden, beispielsweise mittels des Rändelrad-Potentioneters 34, doch sieht die Erfindung auch eine (nicht dargestellte) Ausführungsform vor, bei der eine elektronische Regelschleife den Nullabgleich vollautomatisch ausführt.
Ein spezielles Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 5. Die Batterie 32 liefert andje Stufe 42 Spannung, sobald der-Betriebsschaltex 52 betätigt ist, der in das Rändelrad-Potentiometer 34 eingebaut sein kann. Die Spannungsstabilisierungsstufe 42 enthält einen Operationsverstärker als Vergleicher, an dessen Eingang die heruntergeteilte stabilisierte Spannung ansteht. Die Leuchtdiode 44 wird daher mit Konstantstrom gespeist.
In der Schaltstellung M des Umschalters 46 ist der pszillator 48 eingeschaltet. Sein Schwingkreis 50 besteht zweckmäßig aus einem verlustarmen Kondensator, z.B. einem Polystyrolfolien-Wickelkondensator, und der Spulenwicklung 24 auf dem Ferritstab 20. Im Emitterzweig des dargestellten Oszillator-Transistors liegt die Abgleicheinrichtung 58 mit dem Rändelrad-Potentiometer 34. Dieses ist auch in der Schaltstellung S-als veränderlicher Ableitwiderstand wirksam.
Dem Oszillator 48 ist der Spitzenwert-Detektor 54 nachgeordnet, im wesentlichen eine Diode mit Glättungsglied. Dahinter liegt der Impedanzwandler 56 mit einem gegengekoppelten Operationsverstärker. Dessen Ausgang führt in der Schaltstellung M des Umschalters 46 zu der Anzeige 36, die beispielsweise ein Mikroamperemeter und parallel dazu einen Dämpfungskondensator- 66 aufweist. Letzterer verlängert die elektrische Zeitkonstante des Meßwerks, wodurch die Ablesbarkeit verbessert wird.
Man erkennt, daß die Anzeige 36 in einer Brückenschaltung liegt Ist der Betriebsschalter 52 betätigt, so wird mit dem Rändelrad-Potentiometer 34 die Ausgangsspannung des Oszillators 48 so ein.
geregelt, daß am Anzeigeinstrument und mithin an den mit einem Sternchen gekennzeichneten Schaltungspunkten die Spannung Null wird. Durch Annähern der Ortungsfläche 18 mit der einen Ferrit-@stab-Stirnfläche 22'an einen metallischen Gegenstand wird die Amplitude des Oszillators 48 bedänipft. Am Spitzenwert der Ampli ergibt sich die größte Änderung, die von dem Detektor 54 abgetastet wird und die Brückensymmetrie verschiebt. Bei der gering @fernung zwischen dem Metallteil und der Fläche 22 ist der sschlag am Anzeigeinstrument 36 am größten. Dank der Brückenordnung bleibt jedoch gerade auch in diesem Falle die Stromfnahme sehr gering.
der Schaltstellung S des Umschalters 46 werden von der @terbahn 40 als kapazitiver Elektrode elektrische Wechselder abgetastet. Die aufgefangene Wechselspannung wird über 1 Operationsverstärker 60 verstärkt, am RC-Glied 62 zu 2 geglättet @ am Instrument 36 zur Anzeige gebracht. Sobald die Leiterbahn in die Nähe einer wechselspannungsführenden Leitung kommt, tibt sich an dem zuvor auf Null justierten Instrument ein sschlag.
stelle des Instrumentes kann auch eine LED- bzw. LCD-Zeile er -Kette geschaltet werden, so daß das Ausmaß der Annäherung einen Metallgegenstand bzw. eine spannungsführende Leitung gestuft erkennbar wird. Wahlweise kann eine besondere Spannungs-@nanzeige 64 etwa in LED-Form (Fig. 1 bis 3) vorhanden sein, e z.B. an den Schaltungspunkt A-A' angeschlossen ist (Fig. 5).
den gezeichneten Ausführungsbeispielen erfolgt der Nullabeich von Hand. Die Erfindung sieht Jedoch insbesondere auch @e Ausführungsform vor, bei der als Betriebs schalter ein ster verwendet wird, dessen Betätigung vollautomatisch einen zktronischen Nullabgleich bewirkt. Hierbei entfällt ein gelpotentiometer. Ergibt sich durch starke Annäherung an nen metallischen Gegenstand am Instrument die Vollaussteuerung, ist die Rückführung in den Anzeigebereich möglich durch eitenden Nullpunkt mit Zeitverzögerung oder durch Loslassen d erneutes Drücken der Taste. Die bei Fortsetzung der Metallhe stattfindende Verschiebung der Spannungsn beeinflußt diesen llabgleich nicht. Bei dieser Ausführungsform erfolgt automatisch h jeder Inbetriebnahme der Nullabgleich, und durch dessen ederholung kann das Vorhandensein einer metallischen "Bestung" in der Nähe der Ferritstab-Stirnfläche 22 fallweise t einbezogen bzw, kompensiert werden, aas le Ortung zutzlicher Metallteile erleichtert.
Man erkennt, daß mit dem erfindungsgemäßen Gerät dank seiner einfachen und übersichtllchen Bedienung-außerdem ein beträchtlicher Zeitgewinn bei der Ortung metallischer und/oder spannungsführender Teile erzielt wird.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver iinzelheiten und räumlicher sowie Schaltungsanordnungen,;önnen sowohl für sich als auch in den verschiedenst Kombinetionen erfindungswesentlich sein.
Legende PH 367 10 Metallsuchgerät 12 Gehäuse 14 Handgriff 16 Suchkopf 18 Ortungsfläche 20 Ferritstab 22 [eine] Stirnfläche 24 (Spulen-)Wicklung 26 Leiterplatte 28 Kopfende 30 Riemenschellen 32 Batterie 34 Rändelrad-Potentiometer 36 Anzeige(-Instrument) 38 Schaltungsblock 40 Leiterbahn 42 Spannungsstabilisierung

44 Leuchtdiode #M Metallsuche

46 Umschalter #S Spannungssuche

48 Oszillator

50 Schwingkreis 52 Betriebsschalter 54 Spitzenwert-Detektor 56 Impedanzwandler 58 Abgleicheinrichtung 60 Verstärker 62 RC-Glied 64 Leuchtanzeige 66 Dämpfungskondensator A,A' Anschlußpunkte L e e r s e i t e

Claims

Metallsuchgerät P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Batteriebetriebenes Metallsuchgerät (10), g e k e n n z e i ckn n e t durch die folgenden Merkmale: a) ein Gehäuse (12) hat eine Ortungsfläche (18) an einem Suchkopf (16), b) der Suchkopf (16) weist einen spulenbewickelten Ferritstab (20) auf, dessen eine Stirnfläche (22) der Ortungsfläche (18) zugewandt ist, c) die Wicklung (24) des Ferritstabes (20) liegt im Schwingkreis (50) eines auf einer Leiterplatte (26) angeordneten Oszillators (48), d) die Ausgangsspannung des Oszillators (48) ist mittels eines Stellgliedes (34) und einer Vergleichs anzeige (36) auf eine Bezugsspannung einregelbar.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die eine Ferritstab-Stirnfläche (22) parallel zur Ortungsfläche (18) verläuft.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e 1 c hn e t, daß der Ferritstab (20) am Kopfende (28) der Leiterplatte (25) angeordnet ist.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Ferritstab (20) mit mechanischelastischen Spannmitteln (30) an der Leiterplatte (26) gehalten ist.
5. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h ne t, daß auf der Leiterplatte (26) eine Ele.troden-Leiterbahn (40) parallel zu der einen Ferrit stab-Stirnfläche (22) angeordnet ist.
6. Gerbt nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Rändelrad-Potentiometer (345 an bzw. nahe derjenigen Leiterplatteniante angeordnet ist, die der einen Ferritstab-Stirnfläche (22) bzw. der Elelstroden-Leiterbahn (40) gegenüberliegt.
7. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß - zum Zweck des Nullabgleic vor jedem Meßvorgang - im Stromkreis des Oszillators (48) ein veränderlicher Gegenkopplungswiderstand vorhanden ist, namentlich ein mit einem Betriebsschalter (52) versehenes Rändelrad-Potentiometer (34).
8. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Vergleichsanzeige eine Leuchtdiode, ein Flüssigkristall-Display oder eine Zeile bzw. Kette von Leuchtdioden oder Displays aufweist.
9. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Vergleichsanzeige ein Zelgerinstrument (36) aufweist.
10. Gerät nach Anspruch e oder 9, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß die Vergleichsanzeige (36) in einer dem Oszillator (48) nachgeordneten Brückenschaltung liegt, bevorzugt mit einem parallelgeschalteten oder -schaltbaren Kondensator (66).
11. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß eine elektronische Abgleicheinrichtung vorhanden ist.
12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Verzögerungsglied für gleitenden Nullabgleich vorhanden ist.
13. Gerät nach Anspruch II oder 12, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß ein Taster vorgesehen ist, bei dessen Betätigung die elektronische Abgleicheinrichtung automatisch eingeschaltet ist.
14. Gerät nach Anspruch 13, g e k e n n z e i c h n e t durch solche Ausbildung des Tasters, daß seine nochmalige Betätigung einen Nachabgleich bewirkt.
15. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß für die Bezugsspannung eine Stabilisierungseinrichtung (42) vorhanden ist, insbesondere mit einer konstantstromgespeisten Leuchtdiode (44).
16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Leuchtdiode (44) zugleich als Betriebsanzeige dient.
17. Gerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch g e k e n n z e 1 c h n e t, daß eine Leuchtanzeige (64) eingebaut ist, die das Vorhandensein spannungführender Metallteile getrennt meldet.