KR200174713Y1 - Unwanted metal detector using excite coil and hall sensor - Google Patents

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Abstract

본 고안은 여기코일에서 발생되는 자장에 의한 금속편의 반응을 반도체 자기센서인 홀소자를 이용하여 검출하는 금속편 검출장치에 관한 것이다.The present invention relates to a metal piece detection device for detecting a reaction of a metal piece due to a magnetic field generated by an excitation coil using a Hall element which is a semiconductor magnetic sensor.

본 고안은 기본적으로 검출코일(12) 대신에 다수 개의 홀소자를 일렬로 배치하여 구성된 검출부(40)를 설치하고, 상기 각각의 홀소자에 정전류원을 인가함을 원리로 한다.In principle, the present invention is provided with a detection unit 40 formed by arranging a plurality of Hall elements in a line instead of the detection coil 12, and applies a constant current source to each of the Hall elements.

본 고안에 의하면 검출코일 대신에 홀(Hall)소자를 사용하여 검출부를 구성함으로써, 고주파 발생지역, 열악한 환경에서도 외부잡음의 유입이 최대한 억제되므로 검출장치의 적용이 보다 용이해지고, 컨베이어 벨트의 폭 전체에 대하여 보다 정확하고 안정적이며 균일한 금속편 검출이 가능하므로 분체 내부에서의 금속편의 위치 및 형상에 따른 오동작이 감소되는 매우 획기적인 효과가 있다.According to the present invention, by using a Hall element instead of the detection coil, the detection unit is configured, so that the inflow of external noise is suppressed to the maximum even in a high frequency generating area or a poor environment, so that the application of the detection device becomes easier, and the overall width of the conveyor belt is reduced. Since it is possible to detect more precise, stable, and uniform metal pieces, there is a very significant effect that the malfunction according to the position and shape of the metal pieces in the powder is reduced.

Description

여기코일 및 검출용 홀소자를 이용한 금속편 검출장치Metal piece detection device using excitation coil and detection Hall element

본 고안은 여기코일에서 발생되는 자장에 의한 금속편의 반응을 반도체 자기센서인 홀소자를 이용하여 검출하는 금속편 검출장치에 관한 것이다.The present invention relates to a metal piece detection device for detecting a reaction of a metal piece due to a magnetic field generated by an excitation coil using a Hall element which is a semiconductor magnetic sensor.

일반적으로 분체(粉體)를 이송하여 가공하는 공정을 거치는 각종 산업현장에서는 원료 중에 혼입되어 있는 금속체의 검출 문제가 중요시되고 있다. 석탄을 가공하는 코크스 플랜트, 제지 플랜트, 식품용 곡물분 플랜트 등 거의 모든 분체 이용 현장에서의 금속체의 혼입은 이송용 컨베이어 벨트의 파손 및 최종제품의 불량 발생 등 심각한 문제점을 유발하게 된다. 따라서 금속편을 검출할 수 있는 장치로서 코일형 금속편 검출기들이 다수 개발되어 상기 공정에 적용되어 있으며, 상기 검출장치에 있어서는 정확하고 안정된 동작이 중요하다.In general, various industrial sites undergoing a process of transporting and processing powder have a problem of detecting a metal body mixed in a raw material. Incorporation of metals in almost all powder use sites, such as coke plants, paper mills, and food grain plants for coal processing, causes serious problems such as breakage of the conveyor belt for transportation and defects in the final product. Therefore, a number of coil-shaped metal piece detectors have been developed and applied to the process as a device capable of detecting a metal piece, and accurate and stable operation is important for the detection device.

종래에 있어서는 제1a도의 1코일방식 금속편 검출장치 블럭도에 도시된 바와 같이 컨베이어 벨트(13)의 상부 또는 하부 중 일방에 상호 겹쳐진 여기코일(11) 및 검출코일(12)을 설치한 1코일방식 검출장치와 제1b도의 2코일방식 검속편 검출장치 블럭도에 도시된 바와 같이 컨베이어 벨트(13)의 일측에 여기코일(11)을 설치하고 그 타측에 검출코일(12)을 설치한 2코일방식 검출장치가 있는데, 컨베이어 벨트(13)에 의해 이송되는 분체를 향하여 여기코일(11)에서 자장을 발생시키면 그 투과된 자장을 검출코일(12)에서 검출하면서 금속체가 유발하는 2차 자장 유도의 감쇠시간 및 감쇠 정도를 검사하여 금속편을 검출하는 방법을 이용하고 있었다.In the prior art, as shown in the block diagram of the one-coil metal piece detecting apparatus of FIG. 1A, the one-coil method in which the excitation coil 11 and the detection coil 12 overlapping each other are disposed on one of the upper part and the lower part of the conveyor belt 13. As shown in the block diagram of the detection device and the two-coil detection piece detection device of FIG. 1b, a two-coil method in which an excitation coil 11 is provided on one side of the conveyor belt 13 and a detection coil 12 is installed on the other side thereof. There is a detection device. When the magnetic field is generated in the excitation coil 11 toward the powder conveyed by the conveyor belt 13, the transmitted magnetic field is detected by the detection coil 12 and the attenuation of the secondary magnetic field induced by the metal body is induced. The method of detecting a metal piece by checking time and the degree of attenuation was used.

그리고 이때 상기 여기코일(11)에는 발진회로부(21)의 출력이 입력되고, 상기 검출코일(12)의 출력은 프리앰프(31) 및 저역통과필터(32)를 거쳐 출력앰프(33)에서 증폭되어 출력되도록 구성되어 있다.At this time, the output of the oscillator circuit 21 is input to the excitation coil 11, and the output of the detection coil 12 is amplified by the output amplifier 33 through the preamplifier 31 and the low pass filter 32. And outputted.

그런데, 상기 종래의 수단에 있어서는 자장의 발생 및 금속체의 검출 모두를 코일에 의하여 행하였는데, 코일은 그 특성상 외부의 각종 전자계의 잡음성분에 대하여 일종의 안테나로서 작용하므로 외부에서의 무선장비의 사용, 용접기의 사용, 스위치의 점등 또는 소등 등의 일상적인 동작에 따른 전기 스파크가 발생되는 경우 등 고주파 발생지역, 환경이 열악한 장소에서도 검출코일(12)에 상기와 같은 잡음 성분이 유기되는 경우가 많으며, 이로 인해 금속편이 없는 경우에도 금속편을 검출했다는 신호를 내보내는 등 오동작을 하게 되는 경우가 빈번하고, 상기와 같은 오동작은 연속적인 이송설비를 가지는 산업분야에서는 상당한 조업차질 및 생산성의 저하를 야기하여 필연적으로 설비운영상 작업자의 육안에 의한 확인작업이 병행되어야 하며, 또한 코일 내부 또는 상부로 지나가는 금속편의 위치에 따라 검출되는 감도가 변화된다는 단점이 있어서 한쪽으로 치우쳐 지나가거나 분체 내에서의 금속편의 위치에 따라 검출되는 감도의 차이가 발생하는 단점이 있었으므로 동일한 형상과 크기의 금속체가 지나가더라도 검출의 유무가 바뀔 수 있으며, 컨베이어 벨트의 가장자리 부분에 금속편이 위치된 경우에는 금속편이 실제는 존재하면서도 검출이 불가능한 경우가 있다는 문제점이 있었다.By the way, in the conventional means, both the generation of the magnetic field and the detection of the metal body are performed by the coil. The coil acts as a kind of antenna for the noise components of various external electromagnetic fields, so the use of external radio equipment, The noise component as described above is often induced in the detection coil 12 even in a high frequency generating area or in a poor environment, such as when an electric spark is generated due to the use of a welding machine, a switch on or off, or the like. As a result, even when there are no metal pieces, malfunctions often occur, such as a signal indicating that a metal piece has been detected. Such malfunctions inevitably lead to significant operational disruptions and productivity degradation in industrial fields having continuous transfer facilities. Operational checks should be performed with the naked eye. There is a disadvantage in that the sensitivity to be detected varies depending on the position of the metal piece passing through or inside the coil.Therefore, there is a disadvantage that a difference in the sensitivity is detected depending on the position of the metal piece in one side or in the powder. The presence or absence of detection may change even if the metal body passes by, and when the metal piece is located at the edge of the conveyor belt, there is a problem that the metal piece is actually present but cannot be detected.

본 고안은 상기 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 검출코일 대신에 반도체 자기센서 소자인 홀(Hall)소자를 사용하여 외부잡음의 유입을 최대한 억제하면서 컨베이어 벨트의 폭 전체에 대하여 보다 정확하고 안정적이며 균일한 금속편 검출이 가능한 여기코일 및 검출용 홀소자를 이용한 금속편 검출장치를 제공하고자 하는 것이다.The present invention was devised to solve the above problems, and it is more accurate and stable over the entire width of the conveyor belt while suppressing the inflow of external noise to the maximum by using a Hall element, which is a semiconductor magnetic sensor element, instead of the detection coil. It is an object of the present invention to provide a metal piece detection apparatus using an excitation coil and a detection hall element capable of detecting a uniform metal piece.

제1a도는 종래의 1코일방식 금속편 검출장치의 블록도.1A is a block diagram of a conventional one-coil metal piece detection device.

제1b도는 종래의 2코일방식 금속편 검출장치의 블록도.1B is a block diagram of a conventional two-coil metal piece detection device.

제2도는 본 고안의 금속편 검출장치의 블럭도.2 is a block diagram of a metal piece detection device of the present invention.

제3a도는 가장자리에 위치한 금속편에 대한 종래 검출장치의 동작 설명도.3A is an explanatory view of the operation of a conventional detection apparatus for a metal piece located at an edge thereof.

제3b도는 가장자리에 위치한 금속편에 대한 본 고안의 검출장치와 동작 설명도.Figure 3b is an explanatory view of the detection device and operation of the present invention for the metal piece located at the edge.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11 : 여기코일(Excite Coil) 12 : 검출코일11: Excite Coil 12: Detection Coil

13 : 컨베이어 벨트(Conveyor Belt) 21 : 발진회로부13: Conveyor Belt 21: Oscillator Circuit

31 : 프리앰프(Pre-AMP) 32 : 저역통과필터31: Pre-AMP 32: Low pass filter

33 : 출력앰프 40 : 검출부33: output amplifier 40: detector

41 : 제1홀소자 42 : 제2홀소자41: first Hall element 42: second Hall element

43 : 제n홀소자 51 : 정전류원43: n-th Hall element 51: constant current source

52 : 출력전압 순차입력회로 99 : 금속편52: sequential input circuit of output voltage 99: metal

상기 과제를 달성하기 위하여 본 고안은 기본적으로 교류 자계를 발생시키는 여기코일로 구성된 여기부와 검출코일(12) 대신에 다수 개의 홀소자를 일렬로 배치하여 구성된 검출부(40)를 설치하고, 상기 각각의 홀소자에 정전류원을 인가함을 원리로 한다.In order to achieve the above object, the present invention basically provides an excitation portion composed of an excitation coil for generating an alternating magnetic field and a detection portion 40 formed by arranging a plurality of Hall elements in a line instead of the detection coil 12, and each of In principle, a constant current source is applied to the Hall element.

상기 본 고안은 제2도의 블럭도에 도시된 바와 같이 여기부와 검출부로 구성된다.The present invention is composed of an excitation portion and a detection portion as shown in the block diagram of FIG.

상기 여기부는 정현파 또는 펄스파가 인가되는 여기코일(11)로 구성되는데, 상기 정현파 또는 펄스파는 외부 잡음 및 컨베이어 벨트(13) 속도에 동조되어 발진회로부(21)에 의해 발생된다.The excitation portion is composed of an excitation coil 11 to which a sine wave or pulse wave is applied, and the sine wave or pulse wave is generated by the oscillation circuit portion 21 in synchronization with the external noise and the speed of the conveyor belt 13.

상기 검출부는 검출부(40), 정전류원(51) 및 출력전압 순차입력회로(52)로 구성되는데, 상기 검출부(40)는 다수 개의 홀소자(41, 42, ..., 43)를 컨베이어 벨트(13)의 폭에 맞추어 균할하여 일정 간격으로 일렬로 배치한 구조로 구성되고, 상기 검출부(40)의 각각의 홀소자(41, 42, ..., 43)에는 정전류원(51)을 인가하며, 상기 검출부(40)의 각각의 홀소자(41, 42, ..., 43)의 출력은 출력전압 순차입력회로(52)에 전달되고, 상기 출력전압 순차입력회로(52)의 출력은 프리앰프(31) 및 저역통과필터(32)를 거쳐 출력앰프(33)에 연결된다.The detector consists of a detector 40, a constant current source 51 and an output voltage sequential input circuit 52. The detector 40 includes a plurality of Hall elements 41, 42, ..., 43 on the conveyor belt. And a constant current source 51 is applied to each of the Hall elements 41, 42, ..., 43 of the detector 40 in a uniformly spaced manner and arranged in a row at regular intervals. The outputs of the respective hall elements 41, 42,..., 43 of the detector 40 are transmitted to the output voltage sequential input circuit 52, and the output of the output voltage sequential input circuit 52 is It is connected to the output amplifier 33 via the preamplifier 31 and the low pass filter 32.

이하 상기와 같은 구성을 가지는 본 고안의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention having the configuration as described above.

먼저 컨베이어 벨트(13)의 구동 중에 발진회로부(21)에 의해 여기코일(11)에 사인파 또는 펄스파가 인가되면 여기코일(11)에 의해 자장이 발생되며, 상기 자장은 금속편이 있는 경우에는 유도자장을 발생시킨다. 상기 유도자장은 검출부(40)에 의하여 검출되는데, 이때 종래의 검출코일(12)의 경우에는 외부에서 유입되는 각종 잡음에 민감하여 오동작을 유발하였으나, 본 고안의 검출부(40)의 경우에는 종래와는 달리 반도체 자기센서인 홀소자를 사용하므로 각종 잡음이 외부에서 유입되더라도 이와 무관하게 안정적으로 금속편을 검출할 수 있으며, 한편, 종래의 검출코일(12)의 경우에는 제3a도의 동작 설명도에 도시된 바와 같이 금속편(99)이 검출코일(12)의 가장자리에 위치된 경우에 상황에 따라 검출의 여부가 불분명하지만, 본 고안의 검출부(40)의 경우에는 제3b도의 동작 설명도에 도시된 바와 같이 금속편(99)이 검출부(40)의 가장자리에 위치된 경우에도 다수 개의 홀소자(41, 42, ..., 43) 중 어느 하나에 출력이 발생되면 금속편(99)이 있음을 표시하여 주게 되므로 금속편(99)의 위치에 따른 검출의 편차를 최소화할 수 있다.First, when a sine wave or pulse wave is applied to the excitation coil 11 by the oscillation circuit 21 while driving the conveyor belt 13, a magnetic field is generated by the excitation coil 11, and the magnetic field is induced when there is a metal piece. Generates a magnetic field. The induction magnetic field is detected by the detection unit 40. In this case, the conventional detection coil 12 is sensitive to various noises introduced from the outside, thereby causing a malfunction. In the case of the detection unit 40 of the present invention, In contrast, since the Hall element, which is a semiconductor magnetic sensor, is used, even if various noises are introduced from the outside, the metal piece can be stably detected irrespective of the noise. Meanwhile, in the case of the conventional detection coil 12, the operation of FIG. As described above, when the metal piece 99 is located at the edge of the detection coil 12, the detection is not clear depending on the situation. However, in the case of the detection unit 40 of the present invention, as shown in FIG. Even when the metal piece 99 is located at the edge of the detector 40, if an output is generated in any one of the plurality of Hall elements 41, 42,..., 43, the metal piece 99 is displayed.Deviation in detection due to the position of the metal piece 99 can be minimized.

또한 본원고안의 여기코일은 외부 잡음의 유입과 컨베이어 벨트의 구동 속도에 대응하여 자계를 변화시키면서 구동된다.In addition, the excitation coil of the present application is driven while changing the magnetic field in response to the inflow of external noise and the driving speed of the conveyor belt.

보다 상세히 설명하면, 여기코일을 사용하여 교류자계, 즉 AC 성분 자계를 발생시켜 상기 교류자계 영역을 지나가는 금속체에 의한 자계 성분의 변화를 검출한다. 이에 의하여 외부에서 유입되는 잡음 성분의 대역을 피하여 특정한 주파수로 교류자계를 형성하고, 이 자계의 변화를 홀소자로 검출하여 대역통과필터를 거쳐 구동주파수 성분만을 남기게 한다.In more detail, an excitation coil is used to generate an alternating magnetic field, that is, an AC component magnetic field, to detect a change in the magnetic field component by a metal body passing through the alternating magnetic field region. As a result, an AC magnetic field is formed at a specific frequency to avoid a band of noise components introduced from the outside, and the change of the magnetic field is detected by the Hall element, leaving only the driving frequency component through the band pass filter.

뿐만 아니라 교류자계에 의하여 컨베이어 벨트의 이송속도와 동조되는 주파수를 발생시킴으로써 이송속도에 대한 검출능력을 적절하게 제어할 수 있다.In addition, by generating an frequency synchronized with the conveying speed of the conveyor belt by the alternating magnetic field, it is possible to appropriately control the detection capability of the conveying speed.

한편, 종래의 검출코일(12)에 비하여 홀소자(41, 42, ..., 43)는 홀소자 자체에서 발생하는 잡음 및 불안정 요인을 가지고 있으므로 이를 감소시키기 위하여 각각의 홀소자를 정전류원(51)에 의해 구동되도록 하여 홀소자 자체에서 발생되는 열로 인한 홀소자의 불안정성을 최소화할 수 있다.On the other hand, since the Hall elements 41, 42, ..., 43 have noise and instability caused by the Hall element itself, the Hall elements 41, 42, ..., 43 have a constant current source 51 to reduce them. By driving by) it is possible to minimize the instability of the Hall element due to heat generated from the Hall element itself.

따라서 본 고안에 의하면 검출코일 대신에 홀(Hall)소자를 사용하여 검출부를 구성함으로써, 고주파 발생지역, 열악한 환경에서도 외부잡음의 유입이 최대한 억제되므로 검출장치의 적용이 보다 용이해지고, 컨베이어 벨트의 폭 전체에 대하여 보다 정확하고 안정적이며 균일한 금속편 검출이 가능하므로 분체 내부에서의 금속편의 위치 및 형상에 따른 오동작이 감소되는 매우 획기적인 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, by using a Hall element instead of the detection coil, the detection unit is configured, so that the inflow of external noise is suppressed to the maximum even in a high frequency generating area or a poor environment, so that the application of the detection device becomes easier, and the width of the conveyor belt is increased. Since more accurate, stable and uniform metal piece detection is possible with respect to the whole, there is a very significant effect that the malfunction according to the position and shape of the metal piece in the powder is reduced.

Claims (1)

여기코일에서 발생되는 자장에 의한 금속편의 반응을 검출하는 금속편 검출장치에 있어서, 여기부와 검출부로 구성하되, 상기 여기부는 정현파 또는 펄스파가 인가되는 여기코일(11)로 구성되는데, 상기 정현파 또는 펄스파는 외부 잡음 및 컨베이어 벨트(13) 속도에 동조되어 발진회로부(21)에 의해 발생되고, 상기 검출부는 검출부(40), 정전류원(51) 및 출력전압 순차입력회로(52)로 구성되며, 상기 검출부(40)는 다수 개의 홀소자(41, 42, ..., 43)를 컨베이어 벨트(13)의 폭에 맞추어 균할하여 일정 간격으로 일렬로 배치한 구조로 구성됨을 특징으로 하는 여기코일 및 검출용 홀소자를 이용한 금속편 검출장치.In the metal piece detection device for detecting the reaction of the metal piece by the magnetic field generated by the excitation coil, comprising a excitation portion and a detection portion, wherein the excitation portion is composed of an excitation coil 11 to which a sine wave or a pulse wave is applied. The pulse wave is generated by the oscillation circuit unit 21 in synchronization with the external noise and the speed of the conveyor belt 13, and the detection unit is composed of a detector 40, a constant current source 51 and an output voltage sequential input circuit 52, The detection unit 40 is configured to have a plurality of Hall elements (41, 42, ..., 43) to be uniform in accordance with the width of the conveyor belt 13 and arranged in a line at a predetermined interval, excitation coil and Metal piece detection device using a detection hall element.
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