DE4336561C2

DE4336561C2 - Metal detector

Info

Publication number: DE4336561C2
Application number: DE19934336561
Authority: DE
Original assignee: MARON JOSEF
Current assignee: MARON JOSEF
Priority date: 1993-10-27
Filing date: 1993-10-27
Publication date: 1996-07-18
Anticipated expiration: 2013-10-28
Also published as: DE4336561A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Detektor zum induktiven Orten von metallischen Gegenständen, insbesondere Bindedraht oder bandförmigen Umreifungen an stückförmigen Fördergut, mit einer im wesentlichen U-förmigen Sendespule und drei Empfänger spulen.The invention relates to a detector for inductive location of metallic objects, in particular binding wire or band-shaped strapping on piece-shaped goods to be conveyed, with a essentially U-shaped transmitter coil and three receivers do the washing up.

Zum Stand der Technik wird auf einen Metall-Detektor mit einer ersten und zweiten Meßeinrichtung, einem Sender und einem Em pfänger hingewiesen, wobei diese Komponenten so einander und einem aufzuspürenden Metallgegenstand zugeordnet sind, daß un ter Verwendung eines gebildeten Ausgangssignals und eines Rechners der Metallgegenstand induktiv geortet werden kann (GB-PS 1,585,580). Weil dabei Primär- und Sekundär-(Wirbel strom)Magnetfelder zur gegenseitigen Wirkung gebracht werden und große Entfernungen zwischen dem Metallgegenstand und dem Detektor auftreten, ist aufgrund der hohen Empfindlichkeit ei ne große metallfreie Zone im Bereich um den Detektor und dem Raum zwischen dem Detektor und dem aufzuspürenden Metallgegen stand erforderlich, die den Einsatz dieses Detektors in der unmittelbaren Umgebung von Maschinen als zu empfindlich er scheinen läßt.The state of the art is based on a metal detector with a first and second measuring device, a transmitter and an Em Recipients pointed out, these components so each other and are associated with a metal object to be tracked that un ter using a formed output signal and Computer the metal object can be located inductively (GB-PS 1,585,580). Because primary and secondary (vertebrae current) magnetic fields are brought to mutual effect and large distances between the metal object and the Detector occur is due to the high sensitivity ne large metal-free zone in the area around the detector and the Space between the detector and the metal counter to be detected was required to use this detector in the immediate surroundings of machines as too sensitive he makes it seem.

Stand der Technik ist auch ein induktiver Näherungsschalter, bei welchem die Veränderung des Feldlinienverlaufes eines ma gnetischen Wechselfeldes beim Annähern eines den Feldverlauf beeinflussenden Körpers zur Erzeugung eines Meldesignales be nutzt wird (DE 38 39 386 A1). Das Wechselfeld wird mittels ei ner Spule erzeugt. Eine besondere Aufnehmerspule wird von un terschiedlichen magnetischen Wechselflüssen durchsetzt, je nachdem, ob in den Wirkungsbereich ferromagnetische oder elek trisch leitende, nicht ferromagnetische Stoffe eingebracht werden.State of the art is also an inductive proximity switch, in which the change in the field line course of a ma alternating magnetic field when approaching the field influencing body for generating a message signal be is used (DE 38 39 386 A1). The alternating field is determined by means of an egg ner coil generated. A special pick-up coil is used by un different magnetic alternating fluxes, each after whether in the area of action ferromagnetic or elec trically conductive, non-ferromagnetic substances introduced will.

Schließlich ist als zum Stand der Technik gehörend auf eine Meßanordnung zu verweisen, die der Ermittlung des Vorhanden seins, der Lage und der Überdeckung ferromagnetischer Einla gen, vorzugsweise von Bewehrungsstählen, in Bauteilen aus Be ton, die eine hohe Empfindlichkeit hat und damit insbesondere die Messung der Betondeckung von dünneren Bewehrungsstählen in größerer Tiefe ermöglicht und bei der mit hochempfindlichen Magnetfeldsonden die Veränderungen des Streufeldes einer Ma gnetanordnung gemessen werden, die sich bei Annäherung der Meßanordnung an Bewehrungsstahl ergeben (DD 2 36 403 A1).Finally, is considered to be part of the state of the art To refer to measuring arrangement, the determination of the existing his, the location and coverage of ferromagnetic inlet gene, preferably of reinforcing steel, in components made of Be ton, which has a high sensitivity and therefore in particular the measurement of the concrete cover of thinner reinforcing steels in allows greater depth and with the highly sensitive Magnetic field probes the changes in the stray field of a Ma gnetanordnung be measured, which when approaching the Measuring arrangement on reinforcing steel result (DD 2 36 403 A1).

Aufgabe der Erfindung ist es, Bindedraht oder bandförmige Um reifungen auf einem stückförmigen Fördergut aus Altpapier, Zellstoff, u. a., unabhängig vom Abstand zum Detektor immer in ein und derselben quer zur Förderrichtung liegenden Ebene zu orten. Die Aufgabe wird erschwert, da dieser Bindedraht z. B. im Fördergut eingeschnitten sein kann oder durch Teile des Fördergutes verdeckt ist. Weiters soll das Gerät möglichst un beeinflußbar durch umgebendes Metall eines Kettenförderers oder Plattenbandes bzw. selbst für die Umgebung nicht gefähr lich sein, wie z. B. radioaktive Strahlung, Mikrowellen, u. a. Der Bindedraht soll nach Ortung automatisch durch eine Zange erfaßt, aufgeschnitten und vom Packstück abgezogen werden kön nen.The object of the invention is to tie wire or band-shaped order ripening on a piece-shaped conveyed material from waste paper, Pulp, etc. a., regardless of the distance to the detector always in one and the same transverse to the direction of conveyance locate. The task is difficult because this binding wire z. B. can be cut in the material to be conveyed or by parts of the Material is concealed. Furthermore, the device should be as un as possible can be influenced by the surrounding metal of a chain conveyor or plate tape or even dangerous for the environment be Lich, such as B. radioactive radiation, microwaves, u. a. The binding wire should automatically be located by a pair of pliers detected, cut open and can be removed from the package nen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Empfängerspulen nahe dem einen Ende der Sendespule im wesentlichen in einer senkrecht zur Symmetrieebene der Sendespule und tangential zu deren nicht von metallischen Gegenständen gestörten Kraft linien verlaufenden Ebene nebeneinander symmetrisch zur Sym metrieebene der Sendespule angeordnet sind.This object is achieved in that the receiver coils near one end of the transmitter coil essentially in one perpendicular to the plane of symmetry of the transmitter coil and tangential to their power, not disturbed by metallic objects line level next to each other symmetrical to the sym metry level of the transmitter coil are arranged.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The following is an embodiment of the invention Hand of the drawing explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine Ansicht einer Anlage mit einem Packstück und dem Detektor; Figure 1 is a view of a system with a package and the detector.

Fig. 2 eine Ansicht des Detektors mit ungestörten Kraft linien; Figure 2 is a view of the detector with undisturbed force lines.

Fig. 3 eine Ansicht des Detektors mit durch einen metalli schen Gegenstand verformten Kraftlinien; Figure 3 is a view of the detector with lines of force deformed by a metallic object;

Fig. 4 eine Ansicht in Richtung "A" des Detektors; Fig. 4 is a view in the direction "A" of the detector;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Aufgabenstellung. Fig. 5 is a schematic representation of the task.

construction

Die Sendespule (1) wird über einen U-förmigen ferromagnetischen Kern (8) gewickelt, wobei die Wicklung bis an beide Enden rei chen soll, damit die magnetischen Kraftlinien (9) fast nur vor ne im Bereich der U-Enden (5) austreten können. Dadurch hat die Umgebung an der Rückseite des U nur mehr geringen Einfluß auf das Meßergebnis. Der Spulenkern (8) besteht je nach verwendeter Frequenz aus Trafoblech für ca. 50 Hz, Siferrit-Material oder Luft für Frequenzen ab ca. 15 kHz. Windungszahl (ca. 50-500) und Drahtdurchmesser (ca. 1 mm) sind ebenfalls abhängig von der verwendeten Frequenz, aber auch von der Betriebsspannung und der gewünschten Reichweite beziehungsweise Leistung. Niedere Frequenzen (50 bis 15 000 Hz) und höhere Spannung (24 V bis 380 V) sind vorzuziehen, da beide Forderungen hohe Windungszahlen ver langen und die Sendespule (1) lückenloser gewickelt werden kann.The transmitter coil ( 1 ) is wound over a U-shaped ferromagnetic core ( 8 ), the winding should reach to both ends so that the magnetic lines of force ( 9 ) emerge almost only in the area of the U ends ( 5 ) can. As a result, the environment at the rear of the U has little influence on the measurement result. Depending on the frequency used, the coil core ( 8 ) consists of transformer sheet for approx. 50 Hz, siferrite material or air for frequencies from approx. 15 kHz. Number of turns (approx. 50-500) and wire diameter (approx. 1 mm) are also dependent on the frequency used, but also on the operating voltage and the desired range or power. Lower frequencies (50 to 15,000 Hz) and higher voltages (24 V to 380 V) are preferable, since both requirements require high turns and the transmitter coil ( 1 ) can be wound without gaps.

Die Empfängerspulen (2, 3, 4) sind länglich gewickelt; lichte Weite ca. 7 × 2,5 cm, ca. 5000 Windungen mit CuL-Draht 0,07 mm Durchmesser bei ca. 100 Hz. Die Anordnung der Spulen (1, 2, 3, 4) zueinander ist von größter Bedeutung und wurde in Fig. 2 und 4 dargestellt. Die Ebenen aller 3 Empfängerspulen sind bei me tallfreier Umgebung, d. h. ohne Draht (6) aber erregter Sende spule (1) auf minimalste Spannungsabgabe einzujustieren und dann mit Kunststoff entweder je an einem Ende auszugießen und einstellbar zu belassen oder komplett auszugießen.The receiver coils ( 2 , 3 , 4 ) are wound elongated; clear width approx. 7 × 2.5 cm, approx. 5000 turns with CuL wire 0.07 mm diameter at approx. 100 Hz. The arrangement of the coils ( 1 , 2 , 3 , 4 ) to each other is of the greatest importance and has been shown in Figs. 2 and 4. The levels of all 3 receiver coils in a metal-free environment, ie without wire ( 6 ) but energized transmitter coil ( 1 ) must be adjusted to the minimum voltage output and then either poured out at one end and left adjustable or poured out completely.

Grundsätzlich ist jede Metallanhäufung in der Nähe des Detek tors wie üblich zu vermeiden. Der Vorteil dieser Erfindung liegt jedoch darin, daß eine Metallanhäufung in der Umgebung durch Nachjustierung der Empfängerspulen (2, 3, 4) auf minimal ste Spannungsabgabe bei suchobjektloser Umgebung weitgehend egalisiert werden kann. As a rule, any metal accumulation in the vicinity of the detector should be avoided. The advantage of this invention, however, is that a metal accumulation in the environment can be largely equalized by readjusting the receiver coils ( 2 , 3 , 4 ) to a minimal voltage output in a search object-free environment.

Functional description

Die magnetischen Kraftlinien (9) beschreiben zwischen den Spulen austritten der Senderspule (1) ohne Beeinflussung durch Metall den allgemein bekannten Kraftlinienverlauf von Pol zu Pol (Fig. 2). Bei Auftreten von Draht (6), der tangential zu diesen Kraft linien liegt, werden diese vom Draht konzentrisch angezogen, d. h. sie schmiegen sich dem Draht (6) parallel an (Fig. 3). Da die Kraftlinien dadurch den wesentlich kürzeren Weg einer Sekante beschreiben, eine bestimmte Kraftlinie (9) entsprechend ihrem Energieinhalt eine bestimmte Länge und daher Richtung besitzt, verläuft die Kraftlinie daher länger parallel zum Draht und muß dann mit einem wesentlich kleineren Krümmungs radius beidseitig in die Senderspule (1) eintreten.The magnetic lines of force ( 9 ) between the coils emerge from the transmitter coil ( 1 ) without being influenced by metal, the generally known line of force from pole to pole ( FIG. 2). If wire ( 6 ) occurs, which is tangent to these lines of force, these are attracted concentrically by the wire, ie they nestle against the wire ( 6 ) in parallel ( Fig. 3). Since the lines of force describe the much shorter path of a secant, a certain line of force ( 9 ) has a certain length and therefore direction according to its energy content, the line of force therefore runs longer parallel to the wire and must then have a much smaller radius of curvature on both sides in the transmitter coil ( 1 ) occur.

Die ursprünglich tangential zu den Kraftlinien (9) justierten flachen Empfängerspulen (2, 3, 4) mit einer Spannungsabgabe = 0 V werden nun von den stärker gekrümmten Kraftlinien intensiv durch drungen. In der Folge werden entsprechend hohe Spannungen bis ca. 2 V induziert, die nach ihrer Aufbereitung auf Gleichheit geprüft und bei Gleichheit das gewünschte Signal liefern.The flat receiver coils ( 2 , 3 , 4 ), which were originally adjusted tangentially to the lines of force ( 9 ) with a voltage output = 0 V, are now penetrated intensively by the more curved lines of force. As a result, correspondingly high voltages of up to approx. 2 V are induced, which are checked for equality after preparation and, in the event of equality, deliver the desired signal.

Bei dieser Gelegenheit sei auch erklärt, wie die an anderer Stelle erwähnte relativ hohe Unempfindlichkeit gegenüber großen Eisenteilen zustandekommt: Relativ große Eisenteile beeinflussen die ursprüngliche Form der Kraftlinien (9) (ohne Draht), so daß durch Justierbarkeit der Ebene der Empfänger spulen (2, 3, 4) diese wieder in tangentiale Richtung zu den Kraftlinien gebracht werden können. Es ist daher wieder der Ausgangszustand mit Empfängerspannung U = 0 V hergestellt. Ebenso sei bemerkt, daß die Entfernung dieser Eisenteile relativ groß im Verhältnis zum Abstand der Empfängerspulen untereinander ist, so daß dadurch kaum eine Unsymmetrie in den Empfängerspulen entsteht (Fig. 4).On this occasion it is also explained how the relatively high insensitivity to large iron parts mentioned elsewhere comes about: Relatively large iron parts influence the original shape of the lines of force ( 9 ) (without wire), so that the level of the receivers can be adjusted by adjusting ( 2 , 3 , 4 ) these can be brought back in the tangential direction to the lines of force. The initial state with the receiver voltage U = 0 V is therefore restored. It should also be noted that the distance between these iron parts is relatively large in relation to the distance between the receiver coils, so that hardly any asymmetry arises in the receiver coils ( FIG. 4).

Ein weiterer Vorteil für die Aufgabe, Draht zu detektieren ist, daß vorwiegend nur jene Kraftlinien (9) gekrümmt werden, welche in der Ebene des Drahtes verlaufen, d. h. trotz enger Lage der danebenliegenden Empfängerspulen ist die Auswirkung auf diese sehr gering. Die Empfindlichkeitsverteilung ist nicht wie üblich bei Metallsuchgeräten und induktiven Näher ungsschaltern kreisrund sondern extrem oval bis linienförmig. Another advantage for the task of detecting wire is that predominantly only those lines of force ( 9 ) are curved which run in the plane of the wire, ie, despite the close position of the adjacent receiver coils, the effect on them is very small. The sensitivity distribution is not circular as is usual with metal detectors and inductive proximity switches, but extremely oval to linear.

The evaluation electronics

Die von den 3 Empfängerspulen (2, 3, 4) abgegebenen Wechselspan nungen gelangen im Zuge der Signalaufbereitung im Normalfall an je einen Operationsverstärker, im Falle sehr großer Unter schiede der Entfernung zwischen Detektor und Draht an je einen logarithmischen Operationsverstärker, werden gleichgerichtet und in einem Integrationsteil etwas geglättet.The AC voltages emitted by the 3 receiver coils ( 2 , 3 , 4 ) normally reach one operational amplifier each in the course of signal conditioning, in the case of very large differences in the distance between the detector and wire to a logarithmic operational amplifier each, are rectified and in one Integration part somewhat smoothed.

In der Folge gelangen die Ausgangssignale der zu den beiden äußeren Empfängerspulen (2 und 4) gehörenden Integrationsteile an die beiden Eingänge "+" und "-" eines Komparators. Dieser gibt ausschließlich bei Spannungsgleichheit, d. h. in der Sym metrieposition des metallischen Gegenstandes (6), ein Signal "A" ab.As a result, the output signals of the integration parts belonging to the two outer receiver coils ( 2 and 4 ) reach the two inputs "+" and "-" of a comparator. This gives only when the voltage is equal, ie in the symmetrical position of the metallic object ( 6 ), a signal "A".

Da Spannungsgleichheit auch dann besteht, wenn kein Draht vor handen ist, nämlich 0 V, wird ein weiteres Signal "B" aus der mittleren Empfängerspule (3) herangezogen.Since there is voltage equality even if there is no wire, namely 0 V, another signal "B" from the middle receiver coil ( 3 ) is used.

Erst wenn das Signal "B" für "Metall vorhanden" ansteht, wird das Signal "A" zum endgültigen Ausgangssignal.Only when the signal "B" for "metal present" is present the signal "A" to the final output signal.

Claims

1. Detector for inductive location of metallic objects, in particular binding wire or band-shaped strapping on piece-like conveyed goods, with a substantially U-shaped transmitter coil and three receiver coils, characterized in that the receiver coils ( 2 , 3 , 4 ) near one end the transmit coil (1) are arranged substantially in a plane perpendicular to the symmetry plane (7) of the transmit coil and extending tangentially to their unperturbed of metal objects (6) lines of force plane next to each other symmetrically to the plane of symmetry (7) of the transmitting coil (1).

2. Detector according to claim 1, characterized in that the transmitter coil ( 1 ) is wound around a core ( 8 ) made of ferromagnetic material.