RU2297017C1 - Устройство для определения наличия металла - Google Patents
Устройство для определения наличия металла Download PDFInfo
- Publication number
- RU2297017C1 RU2297017C1 RU2005135871/28A RU2005135871A RU2297017C1 RU 2297017 C1 RU2297017 C1 RU 2297017C1 RU 2005135871/28 A RU2005135871/28 A RU 2005135871/28A RU 2005135871 A RU2005135871 A RU 2005135871A RU 2297017 C1 RU2297017 C1 RU 2297017C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- inductor
- oscillator
- amplifier
- reference voltage
- Prior art date
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 48
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title description 4
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 claims description 20
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 241000233805 Phoenix Species 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001447 compensatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- -1 ore processing Substances 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительным приборам для определения наличия металлических тел. Сущность: устройство содержит автогенератор с LC-рабочим колебательным контуром, катушка индуктивности которого является чувствительным элементом, выпрямитель, выход которого соединен с пороговым элементом, генератор опорного напряжения, выполненный по схеме автогенератора со своим выпрямителем и LC-компенсационным колебательным контуром. Автогенератор имеет последовательно соединенные усилитель-ограничитель и линейный усилитель. Линейный усилитель связан с колебательным контуром прямой связью, а усилитель-ограничитель - обратной. Катушка индуктивности генератора опорного напряжения смещена относительно катушки индуктивности автогенератора на величину большую, чем диаметр катушки индуктивности автогенератора, и экранирована от нее и от внешней среды. Первый вход порогового элемента соединен с выходом автогенератора, второй - с выходом генератора опорного напряжения. Генератор опорного напряжения может иметь металлический настроечный шунт, расположенный в поле его индуктивности, выполненный из той же группы металлов, что и контролируемый металл. Устройство может быть оснащено индикатором, последовательно соединенным с выходным усилителем. Технический результат: расширение температурного диапазона, увеличение рабочего зазора при сохранении габаритов. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к измерительным приборам для определения наличия металлических тел в заданной точке пространства с использованием магнитных полей и может быть использовано в системах автоматического управления технологическими процессами производства, разборки, сортировки материалов, переработки руд, металлоискателях.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является "Устройство для определения наличия металла" (а.с. №1434237, G01B 7/00), содержащее автогенератор на транзисторе с индуктивным преобразователем в колебательном контуре, включенном в коллекторную цепь транзистора, обмотку обратной связи в базовой цепи транзистора, резистивный элемент в эмиттерной цепи транзистора, выпрямитель и выходной пороговый элемент, при этом в устройство введены параллельно соединенные балластный резистор и сглаживающий конденсатор, подключенные к выходу выпрямителя параллельно с пороговым элементом, вход выпрямителя подключен к выводам обмотки обратной связи, входное сопротивление порогового элемента выбрано, по крайней мере, на порядок выше сопротивления балластного резистора.
Недостатком данного устройства является то, что при его использовании не происходит компенсация влияния температурной восприимчивости устройства на результат определения металла и обеспечивается узкий температурный диапазон регистрации. Оптимальным выбором параметров колебательного контура (числа витков, диаметра провода катушки, емкости конденсатора) удается обеспечить стабильную амплитуду генерации в температурном интервале ΔT=Tmax-Тmin≈30...40°C. При выходе за этот температурный диапазон амплитуда генерации снижается, поэтому для уверенной работы приходится уменьшать величину рабочего зазора (расстояние до индуцируемого металла). При приближении (срыве генерации) происходит блокировка устройства и потеря работоспособности, что является одним из существенных недостатков прототипа. Таким образом, устройство может ложно срабатывать, либо отказывать в срабатывании, при этом точность его срабатывания (несрабатывания) зависит от температуры окружающей среды.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является расширение температурного диапазона и (или) увеличение рабочего зазора при сохранении габаритов датчика.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для определения наличия металла, содержащем автогенератор с LC-рабочим колебательным контуром, катушка индуктивности которого является чувствительным элементом, выпрямитель, выход которого соединен с пороговым элементом, соединенным с выходным усилителем, автогенератор имеет последовательно соединенные усилитель-ограничитель и линейный усилитель, при этом линейный усилитель связан с колебательным контуром прямой связью, а усилитель-ограничитель - обратной, колебательный контур связан с выпрямителем, выход которого является выходом автогенератора, в устройство дополнительно введен генератор опорного напряжения, выполненный по схеме автогенератора со своим выпрямителем, при этом генератор опорного напряжения содержит LC-компенсационный колебательный контур, катушка индуктивности которого смещена относительно катушки индуктивности автогенератора на величину большую, чем D, где D - диаметр катушки индуктивности автогенератора, и экранирована от катушки индуктивности автогенератора и от внешней среды, при этом пороговый элемент имеет два входа, первый из которых соединен с выходом автогенератора, а второй - с выходом генератора опорного напряжения, и один выход, соединенный с выходным усилителем.
Кроме того, генератор опорного напряжения может иметь металлический настроечный шунт, расположенный в поле его индуктивности.
При этом металлический настроечный шунт может быть выполнен из той же группы металлов, что и контролируемый металл.
Кроме того, устройство может быть дополнительно оснащено индикатором, последовательно соединенным к выходным усилителем.
На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для определения наличия металла; на фиг.2 - график зависимости напряжения автогенератора от температуры: кривая 1 - характеристики датчика с автогенератором на сердечнике Б-30, кривая 2 - характеристики датчика с автогенератором на сердечнике Б-14, кривая 3 - разностный сигнал; на фиг.3 - график зависимости напряжения автогенератора от рабочего зазора (расстояния до индуцируемого металла).
Устройство для определения наличия металла состоит из автогенератора 1, генератора опорного напряжения 2, порогового устройства 3, выходного усилителя 4 и индикатора 5.
Автогенератор 1 содержит рабочий колебательный контур 6 с катушкой индуктивности 7, линейный усилитель 8, усилитель-ограничитель 9, выпрямитель 10.
Генератор опорного напряжения 2 выполнен по схеме автогенератора 1 и содержит компенсационный колебательный контур 11 с катушкой индуктивности 12, линейный усилитель 13, усилитель-ограничитель 14, выпрямитель 15.
Компенсационный колебательный контур 11 вынесен из рабочей зоны.
Катушка индуктивности 12 генератора опорного напряжения 2 смещена относительно катушки индуктивности 7 автогенератора 1 на величину большую, чем D, где D - диаметр катушки индуктивности автогенератора 1.
Эта величина позволяет избежать за счет экранирования взаимного влияния и проникновения полей рассеивания колебательных контуров 6 и 11.
В поле индуктивности колебательного контура 12 находится металлический настроечный шунт 16. На металлическом настроечном шунте 16 выполнена шкала (не показана).
Описание входов и выходов устройства
Пороговое устройство 3 имеет два входа и один выход.
Выходной усилитель 4 имеет один вход и один выход.
Индикатор 5 имеет один вход и один выход.
Линейные усилители 8 и 13 имеют по одному входу и одному выходу.
Усилители-ограничители 9 и 14 имеют по одному входу и одному выходу.
Выпрямители 10 и 15 имеют по одному входу и одному выходу.
Связи контактов и блоков заявляемого устройства
Автогенератор 1 и генератор опорного напряжения 2 подключены соответственно к первому и второму входам порогового устройства 3, выход которого соединен с входом выходного усилителя 4, который, в свою очередь, выходом подключен к входу индикатора 5, выход которого является выходом устройства для определения наличия металла.
Рабочий колебательный контур 6 связан с входом усилителя-ограничителя 9, который подключен к входу линейного усилителя 8, связанного выходом с входом рабочего колебательного контура 6, и с входом выпрямителя 10, выход которого является выходом автогенератора 1.
Компенсационный колебательный контур 11 связан с входом усилителя-ограничителя 14, который выходом подключен к входу линейного усилителя 13, связанного выходом с входом компенсационного колебательного контура 11, и с входом выпрямителя 15, выход которого является выходом генератора опорного напряжения 2.
Функциональное назначение узлов заявляемого устройства
Автогенератор 1 и генератор опорного напряжения 2 выполнены по одинаковой схеме и содержат усилители, состоящие из линейных усилителей 8 и 13 и усилителей-ограничителей 9 и 14 соответственно. Обратная связь, охватывающая усилитель, является положительной на частоте генерации.
Генератор опорного напряжения 2 введен для компенсации температурных помех.
В автогенераторе 1 и генераторе опорного напряжения 2 в качестве частотно-задающих элементов выступают колебательные контуры 6 и 11 соответственно.
Усилителями в автогенераторе 1 являются линейный усилитель 8 и усилитель-ограничитель 9, которые необходимы для компенсации затухания сигнала в цепи обратной связи.
Для компенсации затухания в цепи обратной связи генератора опорного напряжения 2 в него введены линейный усилитель 13 и усилитель-ограничитель 14.
Выпрямители 10 и 15 введены для преобразования переменного сигнала, поступающего от колебательных контуров 6 и 11 соответственно, в постоянный сигнал.
Пороговое устройство 3 - простейшее последовательное устройство, которое может находиться в одном из двух возможных состояний и переходить из одного состояния в другое под воздействием входных сигналов от автогенератора 1 и генератора опорного напряжения 2.
Выходной усилитель 4 усиливает сигнал, поступивший от порогового устройства 3.
Индикатор 5 необходим для визуализации сигнала, выходящего из порогового устройства 3 и усиленного выходным усилителем 4.
Металлический настроечный шунт 16 введен для компенсации влияния рабочего зазора на точность определения наличия металла.
Шкала (не показана) металлического настроечного шунта 17 позволяет регулировать величину рабочего зазора и, таким образом, его компенсировать.
Реализация устройств
Пороговое устройство 3 может быть выполнено, например, по схеме компаратора или триггера (В.И.Лачин, Н.С.Савелов. "Электроника", Ростов-на-Дону, Феникс, 2002 г., стр.436-437).
Выходной усилитель 4, линейные усилители 8 и 13 и усилители-ограничители 9 и 14 могут быть выполнены, например, по схемам усилителей (Г.А.Кардашев. "Виртуальная электроника. Компьютерное моделирование аналоговых устройств", Москва, Горячая линия - Телеком, 2002 г., стр.186-189).
Выпрямители 10 и 15 могут быть выполнены, например, по схемам выпрямителей (Г.А.Кардашев. "Виртуальная электроника. Компьютерное моделирование аналоговых устройств", Москва, Горячая линия - Телеком, 2002 г., стр.85-89).
Устройство для определения наличия металла работает следующим образом.
Катушка индуктивности 7 колебательного контура 6 является чувствительным органом автогенератора 1 и, контактируя с внешней средой, имеющей определенную температуру, создает сигнал определенной частоты и амплитуды. Сигнал, созданный колебательным контуром 6, проходя через выпрямитель 10, передается на первый вход порогового устройства 3.
При этом катушка индуктивности 12 колебательного контура 11, находясь в том же температурном поле, создает сигнал той же частоты и амплитуды, что и колебательный контур 6. Этот сигнал, проходя через выпрямитель 15, передается на второй вход порогового устройства 3.
Таким образом, генератор опорного напряжения 2 компенсирует сигнал, переданный с автогенератора 1, то есть компенсирует влияние температурных помех. На выходе порогового устройства 3 напряжение равно нулю и индикатор 5 не срабатывает.
При появлении металлического тела 17 в поле индуктивности колебательного контура 6 сигнал, поступающий от автогенератора 1, имеет частоту, отличную от сигнала, поступающего от генератора опорного напряжения 2, поэтому напряжение сигнала на выходе порогового устройства 3 становится отличным от нуля. Этот сигнал, проходя через выходной усилитель 4, усиливается и поступает на индикатор, который срабатывает, сообщая о наличии металлического тела 17.
Точность определения наличия металлического тела 17 зависит не только от компенсации температурных помех, но и величины рабочего зазора - расстояния между металлическим телом 17 и катушкой индуктивности 7.
Величина рабочего зазора должна быть оптимальной, так, при большом его значении уменьшается точность обнаружения наличия металлического тела 17, а при малом происходит срыв генерации и обнаружение металлического тела 17 также не происходит.
Работа устройства для определения наличия металла с металлическим настроечным шунтом 16 происходит следующим образом.
При введении в поле индуктивности колебательного контура 11 металлического настроечного шунта 16 сигнал генератора опорного напряжения 2 отличается от сигнала автогенератора 1 и на выходе порогового устройства 3 напряжение отличается от нуля; индикатор 5 срабатывает.
При появлении в поле индуктивности колебательного контура 6 металлического тела 17 сигнал становится равным сигналу, поступающему от генератора опорного напряжения 2, и на выходе порогового устройства 3 напряжение становится равным нулю; индикатор 5 не срабатывает, что свидетельствует о наличии металлического тела 17.
Выполнение металлического настроечного шунта 16 из металла той же группы, что и металлическое тело 17, позволяет повысить точность обнаружения наличия металла.
Применение предлагаемой конструкции устройства для определения наличия металла дает возможность значительно расширить область применения данных средств обнаружения металла, так как позволяет правильно интерпретировать данные и повысить точность определения наличия металла в условиях большого разброса температур (от -20°С до +70°С (ΔT=90°С)).
Одинаковая конфигурация автогенератора 1 и генератора опорного напряжения 2 и близкое расположение их колебательных контуров 6 и 7 соответственно (при отсутствии взаимного влияния, экранирования и проникания полей рассеивания) способствуют возникновению одинаковых сигналов на выходе автогенератора 1 и генератора опорного напряжения, что позволяет в значительной степени не вызывать ложных срабатываний, обусловленных температурными изменениями.
Применение предлагаемого устройства для определения наличия металла позволяет увеличить рабочий зазор до 40 мм не за счет увеличения размеров колебательного контура 6, а за счет введения в поле индуктивности колебательного контура 11 металлического настроечного шунта 16.
Claims (4)
1. Устройство для определения наличия металла, содержащее автогенератор с LC-рабочим колебательным контуром, катушка индуктивности которого является чувствительным элементом, выпрямитель, выход которого соединен с пороговым элементом, соединенным с выходным усилителем, отличающееся тем, что автогенератор имеет последовательно соединенные усилитель-ограничитель и линейный усилитель, при этом линейный усилитель связан с колебательным контуром прямой связью, а усилитель-ограничитель - обратной, колебательный контур связан с выпрямителем, выход которого является выходом автогенератора, в устройство дополнительно введен генератор опорного напряжения, выполненный по схеме автогенератора со своим выпрямителем, при этом генератор опорного напряжения содержит LC-компенсационный колебательный контур, катушка индуктивности которого смещена относительно катушки индуктивности автогенератора на величину большую, чем D, где D - диаметр катушки индуктивности автогенератора, и экранирована от катушки индуктивности автогенератора и от внешней среды, при этом пороговый элемент имеет два входа, первый из которых соединен с выходом автогенератора, а второй - с выходом генератора опорного напряжения, и один выход, соединенный с выходным усилителем.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что генератор опорного напряжения имеет металлический настроечный шунт, расположенный в поле его индуктивности.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что металлический настроечный шунт выполнен из той же группы металлов, что и контролируемый металл.
4. Устройство по пп.1, 2 или 3, отличающееся тем, что устройство дополнительно оснащено индикатором, последовательно соединенным с выходным усилителем.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005135871/28A RU2297017C1 (ru) | 2005-11-18 | 2005-11-18 | Устройство для определения наличия металла |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005135871/28A RU2297017C1 (ru) | 2005-11-18 | 2005-11-18 | Устройство для определения наличия металла |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2297017C1 true RU2297017C1 (ru) | 2007-04-10 |
Family
ID=38000434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005135871/28A RU2297017C1 (ru) | 2005-11-18 | 2005-11-18 | Устройство для определения наличия металла |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2297017C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2460128C1 (ru) * | 2011-07-01 | 2012-08-27 | Алексей Геннадиевич Карпов | Измеритель разубоживания медно-никелевой сульфидной руды в мерном объеме |
| RU2531762C1 (ru) * | 2013-05-14 | 2014-10-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Способ определения металлов и комплексных соединений металлов |
| RU2760826C1 (ru) * | 2021-04-26 | 2021-11-30 | Алексей Михайлович Фоминых | Селективный резонансно вихретоковый металлоискатель |
-
2005
- 2005-11-18 RU RU2005135871/28A patent/RU2297017C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2460128C1 (ru) * | 2011-07-01 | 2012-08-27 | Алексей Геннадиевич Карпов | Измеритель разубоживания медно-никелевой сульфидной руды в мерном объеме |
| RU2531762C1 (ru) * | 2013-05-14 | 2014-10-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Способ определения металлов и комплексных соединений металлов |
| RU2760826C1 (ru) * | 2021-04-26 | 2021-11-30 | Алексей Михайлович Фоминых | Селективный резонансно вихретоковый металлоискатель |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6515107B2 (ja) | 複数の共振センサに対する単一チャネルインタフェースを備えた誘導性位置感知 | |
| KR100558379B1 (ko) | 임피던스-전압 변환기 | |
| CN102292620B (zh) | 用于感应产生电测量信号的方法和相关的传感器装置 | |
| JP5924503B2 (ja) | 磁気検出器 | |
| US20110057668A1 (en) | Inductive proximity sensor | |
| US20170336267A1 (en) | Wireless temperature measurement apparatus using surface acoustic wave device | |
| CN102741711A (zh) | 无误差电容性记录测量值的装置和方法 | |
| US10796222B2 (en) | Contactless position/distance sensor having an artificial neural network and method for operating the same | |
| US6486681B1 (en) | Measuring circuit for a capacitive sensor for distance measurement and/or space monitoring | |
| US20100019768A1 (en) | Apparatus and method for metal detecting | |
| RU2297017C1 (ru) | Устройство для определения наличия металла | |
| RU2384816C1 (ru) | Устройство идентификации и контроля положения изделий | |
| CN106225657B (zh) | 位移传感器 | |
| JP2001091205A (ja) | 物体搭載装置 | |
| CN102870012A (zh) | 金属的或磁性对象的检测 | |
| JPH02287266A (ja) | 直流電流測定装置 | |
| US11567229B2 (en) | Detector for detecting electrically conductive material | |
| George et al. | A combined inductive-capacitive proximity sensor and its application to seat occupancy sensing | |
| JP4389033B2 (ja) | 位相監視型金属検出装置 | |
| US20150233853A1 (en) | Method and circuit for evaluating a physical quantity detected by a sensor | |
| JP4961623B2 (ja) | 磁気センサ | |
| RU2561244C2 (ru) | Измеритель расстояния между датчиком и объектом из электропроводящего материала | |
| JP2016130656A (ja) | 静電容量センサ | |
| US6803773B1 (en) | Method and circuit for detecting a change in inductance | |
| CN204609612U (zh) | 高敏度传感器的信号检测电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081119 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20091120 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101119 |