KR20040020354A

KR20040020354A - 홀 소자를 이용한 금속체 검출용 픽업 장치

Info

Publication number: KR20040020354A
Application number: KR1020020051949A
Authority: KR
Inventors: 정우철
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-09
Also published as: KR100928532B1

Abstract

본 발명은 컨베이어 벨트 등으로 이송 중인 원료 등에 섞인 금속체를 검출하기 위한 픽업(pick-up)에 관한 내용으로, 기존의 금속편 검출장치의 대형 검출 코일(26)을 대체하기 위하여, 여기 코일(33; coil) 및 홀(Hall) 소자를 이용하여 개발된 개선된 금속 검출용 픽업에 관한 내용이다.

여기 코일(33) 및 2차 자장(25) 검출용 홀(Hall) 소자를 사용하여 기존의 시스템에서 사용하는 검출 코일(26)을 대체하고, 검출용 홀(Hall) 소자의 뒷면에 NiFe 강자성체를 부착하여 미약한 자장(25)에도 홀(Hall) 소자가 반응할 수 있게 하는 구조를 지니는 장치이다.

Description

홀 소자를 이용한 금속체 검출용 픽업 장치 {pick-up device for metal detector using the hall device}

본 발명은 컨베이어 벨트 등으로 이송 중인 원료 등에 섞인 금속체를 검출하기 위한 픽업(pick-up) 코일에 관한 것으로서, 기존의 금속편 검출장치의 대형 코일을 대체하기 위하여 여기 코일(23) 및 홀(Hall) 소자를 이용하여 개발된 개선된 금속체 검출용 픽업(pick-up) 장치에 관한 것이다.

기존의 코일을 사용하는 방식의 금속편 검출장치는 금속체(10)에 자기장을 인가하기 위한 여기 코일(23)과, 여기 코일(23)에서 발생한 자기장이 금속체(10)에서 유발하는 2차 자기장의 감쇄시간 및 감쇄 정도를 측정하여 금속체(10)의 유무를 검출하는 것을 기본원리로 한다. 이러한 기존의 금속편 검출기의 구성 및 검출 원리를 도 1에 나타내었다.

이 방식에서는 자장 발생 및 금속체(10)의 검출을 모두 코일에 의하여 수행하는데, 코일의 특성상 외부의 각종 전자계 잡음성분에 대하여 일종의 안테나로서 작용하므로, 외부에서의 무선장비의 사용, 용접기 사용, 스위치 온/오프(On/Off)에 따른 전기 스파크 발생 등의 경우에는 검출 코일(26)에 이러한 잡음성분이 유기되어 금속체(10)가 없는 경우에도 검출 신호를 내보내는 오동작을 하게 된다. 이러한 오동작은 연속적인 이송설비를 가지는 산업분야에서는 상당한 조업 차질 및 생산성의 저하를 가져오게 하여, 필연적으로 기기 운용상 사람의 육안에 의한 확인 작업이 병행되어야 한다는 단점을 가진다. 또한 매우 큰 크기의 코일을 사용하므로 이를 제작하고 설치하는 데에 많은 어려움이 있으며, 특히 유지보수의 어려움이 존재하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 전자계 잡음에 안테나 역할을 하지 않고, 생산성 향상과 인적 요소의 투입을 억제할 수 있으며, 장비의 크기를 줄이고, 제작 및 유지보수가 용이한 홀 소자(36)를 이용한 금속체(10) 검출용 픽업 장치를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 기존의 금속편 검출장치의 구성도,

도 2는 홀(Hall) 소자를 이용한 금속체 검출용 픽업(pick-up) 코일(coil)의 구성도이다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 홀 소자(36)를 이용한 금속체(10) 검출용 픽업 장치는

컨베이어 상에서 이동되는 금속체(10)의 효과적인 검출을 위해서 컨베이어 상부에 수평으로 설치하는데, 홀 소자(36)를 중심에 두고, 그 외주에 여기코일(33)을 동축으로 설치하며, 상기 홀 소자(36)는 정전류원에 의하여 구동되고, 상기 여기 코일(33)은 펄스 제너레이터(21)의 신호에 의하여 전원(22)에 의하여 구동되도록 구성됨을 특징으로 하는 홀 소자(36)를 이용한 금속체(10) 검출용 픽업 장치이다.

바람직하게는 상기 홀 소자(36)의 기능을 보완하고 측정감도를 증가시켜서 미약한 2차 자장(25)의 값을 측정하기 위하여 검출용 홀 소자(36)의 뒷면에 NiFe 강자성체를 부착하도록 구성됨을 특징으로 하는 홀 소자(36)를 이용한 금속체(10) 검출용 픽업 장치이다.

이하 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명을 첨부된 도면과 함께 보다 상세히 설명한다.

본 발명에서는 상기와 같은 기존 검출용 코일(26)의 단점을 개선하기 위하여, 여기 코일(33) 및 2차 자장(25) 검출용 홀 소자(36)를 사용하여 기존의 시스템에서 사용하는 검출용 코일(26)을 대체하도록 하였다. 고안된 검출용 픽업을 도 2에 나타내었다.

도 2와 같이 검출장치는 기존의 코일과는 다른, 반도체 자기 센서인 홀 소자(36)를 사용한다. 도 2 에 나타낸 것과 같이 고안된 검출용 픽업 장치는 동일한 케이스(39) 안에 여기 코일(33) 및 검출용 홀 소자(36)가 위치하고 있다.

이하 작용을 살펴본다.

검출방법은 먼저 여기 코일(33)에 펄스 전압을 인가하여 검출대상 영역에 1차 자장(25)을 발생시킨다. 이때 발생되는 자장(25)에 의하여 금속성분이 있는 경우 2차 자장(25)을 발생시키게 되는데, 이때 나타나는 2차 자장(25)을 홀 소자(36)를 이용하여 검출하도록 하였다.

이때 금속체(10)에 의해 발생하는 2차 자장(25)은 검출대상 금속체(10)의 면적에 비례하게 되는데, 대상 금속체(10)가 작은 경우, 발생되는 2차 자장(25)의 크기가 미약하여 홀 소자(36)로 효과적으로 검출할 수 없게 된다. 이러한 문제점을 고려하여 검출용 홀 소자(36)의 뒷면에 NiFe 강자성체를 부착하여 이것이 마그네틱 렌즈(37; magnetic lens) 역할을 하게 하여, 미약한 자장(25)에도 홀 소자(36)가 반응할 수 있도록 하였다.

본 발명에서 실험에 사용된 홀 소자(36)는 HW-300A 소자를 사용하였으며, 한계 검출자장(25)은 0.2G 정도로, 지구자장(25) 정도의 미약한 값에도 반응하는 소자이다.

또한 도 2의 전체 구조를 비자성 물체인 ABS 수지 케이스(39)에 밀봉하여 외부의 2차 자장(25)의 변동을 측정하기 용이하게 하였으며, 여기 코일(33) 부분은 에폭시(Epoxy)로 몰딩 처리하여 외부의 진동에 대해 코일(33)이 진동하지 않도록 하였다.

또한 기존의 검출용 코일(26)에 비하여 홀 소자(36)는 외부유입 잡음에 대해 안정적 동작을 할 수 있어, 환경이 열악한 적용분야에도 무난히 사용이 가능하다는 장점을 지닌다.

그리고 홀 소자(36) 자체에서 발생하는 잡음 및 불안정 요인을 감소시키기 위하여, 각각의 홀 소자(36)를 정전류원으로 구동되도록 하여, 홀 소자(36) 자체에서 발생하는 열로 인한 홀 소자(36)의 불안정성을 최소화하였다.

본 발명에서 고안한 홀 소자(36)를 사용하는 픽업 장치는 기존의 시스템의 적용이 어려운 고주파 발생지역이나 환경이 열악한 장소의 적용이 보다 용이하며, 원료 내부에서의 금속체(10)의 위치 및 형상에 따른 오작동이 줄어들어, 보다 안정적인 조업이 가능하게 할 수 있다.

Claims

컨베이어 상에서 이동되는 금속체(10)의 효과적인 검출을 위해서 컨베이어 상부에 수평으로 설치하는데, 홀 소자(36)를 중심에 두고, 그 외주에 여기 코일(33)을 동축으로 설치하며, 상기 홀 소자(36)는 정전류원에 의하여 구동되고, 상기 여기 코일(33)은 펄스 제너레이터(21)의 신호에 의하여 전원(22)에 의하여 구동되도록 구성됨을 특징으로 하는 홀 소자(36)를 이용한 금속체 검출용 픽업 장치.
제1항에 있어서, 상기 홀 소자(36)의 기능을 보완하고 측정감도를 증가시켜서 미약한 2차 자장(25)의 값을 측정하기 위하여 검출용 홀 소자(36)의 뒷면에 NiFe 강자성체를 부착하도록 구성됨을 특징으로 하는 홀 소자(36)를 이용한 금속체 검출용 픽업 장치.