專利名稱：用于確定金屬導電部件的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于當在至少很大程度上不導電的運輸流中出現(xiàn)金屬導電部件時產(chǎn)生識別信號的裝置。
背景技術：
這種類型的裝置通常以這種方式工作，即利用交流發(fā)電機通過發(fā)射線圈系統(tǒng)在 運輸流的待監(jiān)測的部段中建立交變電磁場，該交變電磁場的在部件通過時觸發(fā)的信號改 變由接收線圈系統(tǒng)檢測到并利用后續(xù)的評估電路用于導出識別信號，該識別信號觸發(fā)部 件的信息和/或排除。例如由德國公開文本37 14 009 Al和40 171 780 Al以及其中提到 的現(xiàn)有技術已知了這種裝置的應用和結構。該識別信號用于操縱如光學和/或聲學的信 號裝置的保護裝置、運輸裝置的斷開裝置、或也用于使包含干擾部件的運輸流改道到收 集容器或類似物中。在此，各個系統(tǒng)部件，如傳感器單元、評估電路、程序控制器等通 常組合為一個組件并通過導線網(wǎng)絡彼此電連接。這不僅在出現(xiàn)故障時不利于故障查找， 而且當需要整個裝置匹配改變的工作條件時，也影響了靈活性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述困難。提出了一種用于當在至少很大程度上不導電的運輸流中出現(xiàn)金屬導電部件時產(chǎn) 生識別信號的裝置，其中借助于傳感器單元檢測在監(jiān)測部段中由這些部件引起的磁場改 變，并把這種改變輸送至對應于傳感器單元的、用于導出識別信號的評估單元，該識別 信號觸發(fā)部件的信息和/或排除；并且其中各個系統(tǒng)部件進一步組合為組件。在該裝 置中，上述目的由此實現(xiàn)，設置包括傳感器單元和在數(shù)字的基礎上工作的評估電路的第 一電路組件，該第一電路組件自身這樣設計，即該第一電路組件僅在部件通過時發(fā)出識 別信號；設置第二電路組件，把來自于第一電路組件的識別信號作為輸入信號輸送至該 第二電路組件，并且在該第二電路組件上布置了用于控制信號交換和信息交換的控制中 心；設置第三電路組件，把來自于第一電路組件的識別信號作為輸入信號輸送至該第三 電路組件，并且該第三電路組件包括連同所屬的操作單元在內(nèi)的顯示裝置，用于顯示和 調(diào)節(jié)整個裝置的運行狀態(tài)；設置總線系統(tǒng)，優(yōu)選為以太網(wǎng)系統(tǒng)；以及各個電路組件具有 用于該總線系統(tǒng)的相應的接口并通過該總線系統(tǒng)彼此連接，以用于交換調(diào)節(jié)信號和信息 信號。提出了一種用于當在至少很大程度上不導電的運輸流中出現(xiàn)金屬導電部件時產(chǎn) 生識別信號的裝置，其中傳感器單元包括交流發(fā)電機，該交流發(fā)電機通過發(fā)射線圈系統(tǒng) 在運輸流的待監(jiān)測的部段中建立交變電磁場，該交變電磁場的在部件通過時觸發(fā)的場改 變由接收線圈系統(tǒng)檢測到并輸送至用于導出識別信號的評估電路，在該裝置中，第一電 路組件包括用于給線圈供電的交流發(fā)電機、用于線圈信號的接收器以及在數(shù)字的基礎上 工作的評估電路。在此有利的是，第一電路組件布置在線圈殼體中，優(yōu)選地布置在從外部可觸及的、可閉合的殼體中。在此還有利的是，所有電路組件布置在一個共同的、對 應于線圈的儀器殼體中。當?shù)谝浑娐方M件包括被動式傳感器單元以及在數(shù)字的基礎上工作的評估電路 時，用于當在至少很大程度上不導電的運輸流中出現(xiàn)金屬導電部件時產(chǎn)生識別信號的裝 置利用尤其由霍爾發(fā)生器或磁敏元件組成的被動式傳感器單元工作。在本發(fā)明的一個改進方案中，第二電路組件和第三電路組件一起布置在儀器殼 體中。有利的是，顯示裝置設計為具有作為操縱鍵或調(diào)節(jié)鍵的觸摸區(qū)域的顯示器。在該裝置的一個根據(jù)本發(fā)明的、特殊的設計方案中，每個電路組件具有自身的 控制模塊(controller控制器)用于調(diào)節(jié)電路組件的部件，控制模塊可從控制中心出發(fā)通過 總線系統(tǒng)調(diào)節(jié)。如果電路組件之間的總線連接設計為電纜連接，那么有利的是，除了自身的總 線導線外，電纜連接也包括用于各個電路組件的供電的導線。


下面進一步解釋本發(fā)明。為了更好地理解本發(fā)明，首先利用附圖1至6說明所 述類型的金屬檢測器的原理和本質(zhì)的結構-電路圖。例如由德國專利文獻43 48 826 C2已 知了這種描述。然后根據(jù)另外的圖7至10闡明根據(jù)本發(fā)明將各個部件劃分為各個電路組 件、它們彼此的連接以及和其它部件的連接。附圖示出圖1示出金屬檢測裝置的視圖，該裝置包圍傳送帶；圖2示出根據(jù)圖1的金屬檢測裝置的剖面；圖3示出具有發(fā)射線圈和包括兩個線圈的、用于接收的線圈系統(tǒng)的電路圖；圖4示出振蕩曲線圖，用于說明輸送物流中導電部件對于通過線圈系統(tǒng)接收的 信號的影響；圖5示出用于導出識別信號的電路的框圖；圖6示出當金屬導電部件通過時在閾值電路的輸出端上出現(xiàn)的信號的時間變化 曲線，該閾值電路用于導出識別信號；圖7示出電路板I的實施方式；圖8示出電路板II的實施方式；圖9示出電路板III的實施方式；圖10示出電路板III的一個特殊的實施方式，該電路板具有顯示裝置和操作區(qū)域 的結構上的結合體；圖Ia示出用于說明各個電路組件的連接的框圖。
具體實施例方式在圖1和2中示意性示出的裝置包括OT和UT兩個部件，其中一個設計為U形 和另一個設計為平坦的支座。這兩個部件包圍了傳送帶B，該傳送帶在示出的箭頭的方 向上輸送待檢查其中的不期望的金屬部件的物體通過該裝置。發(fā)射線圈Sl布置在部件 OT中。此外在部件OT中布置了為發(fā)射線圈供應交流電的發(fā)電機G以及電路A，該電路用于導出包含在輸送物中的金屬導電部件的識別信號。在支座UT中在輸送的方向上偏 移地布置了兩個接收線圈S2和S3。線圈的實施方式和布置如殼體形式和導通開口的形 狀和方式一樣，以本身已知的方式匹配于應用情況。通過未詳細示出的觸點，將其接口 引導至部件OT中的電路組件A。連接導線AL用于將該裝置與工作電源連接。輸出導 線SL用于將由待確定的部件觸發(fā)的識別信號ES傳輸至開頭提到的保護裝置上。通常地，如圖3所示，發(fā)射線圈Sl通過電容器Cl并且線圈對S2，S3通過電容 器C2分別完善形成為電振蕩回路。這樣調(diào)諧這兩個振蕩回路Si，Cl或S2，S3，C2， 即它們形成與交 流電的頻率相匹配的帶通濾波器，由發(fā)電機G供應該交流電。通過線圈 以及進而在振蕩回路S2，S3，C2中的電感的劃分，可能的是，接收兩個(相對于基準電 位BP的)逆相的信號Ul和U2并輸送至評估電路A。在圖4中示出在線圈S2和S3處運動經(jīng)過傳送帶的、金屬導電部件通過時的影 響。由線圈的交變場引起的渦流使通過S2和S3接收的信號Uemp的振幅和相位改變，該 信號在沒有這種場干擾的情況下相對于Use相位偏移了 90°。這些改變通過箭頭表示。 振幅改變通過AZ并且相位改變通過PZ進行評估。如圖5所示，電路A開始于(用作為接收器的)由所謂的運算放大器構成的差分 放大器OP，在差分放大器的輸出端處分為振幅支路AZ和相位支路PZ。在振幅支路AZ 中借助于整流級SG確定信號Uemp的峰值。在相位支路PZ中插入相位鑒別器PV，將 發(fā)電機G的信號Use作為相位基準信號輸送至相位鑒別器。將SG和PV的輸出電壓輸 送至具有可調(diào)節(jié)的加權的比較裝置K。在最簡單的情況下，比較裝置為減法器，其具有 在其兩個輸入端中至少一個中的振幅調(diào)節(jié)器。將比較裝置K的輸出信號(在一定條件下在放大器V中經(jīng)過中間放大之后)通 過過濾器F饋送給閾值電路SS，然后在閾值電路的輸出端上可得到金屬導電部件的識別 信號AS，該信號被分類為干擾性的。為此，向閾值電路SS輸送大小可調(diào)節(jié)的基準電壓 Usch,當超出該基準電壓時，在SS的輸出端中出現(xiàn)識別信號AS。過濾器F抑制在K的 輸出端中的直流電壓分量并把頻譜限定在為評估預定的區(qū)域上。當運輸金屬導電部件經(jīng) 過前述的根據(jù)圖1至4的裝置時，在V或SS的輸入端中出現(xiàn)信號，該信號表示了運動的 部件的特征振幅變化曲線。如果該部件相對于線圈S2和S3的距離較短，那么在每次經(jīng) 過兩個線圈之一時，產(chǎn)生一個信號，如圖6中所示的Si&l。相反，如果部件相對較長， 那么AS的變化曲線大致對應于Sig.2。在圖6中示出基準電壓Usch在閾值電路SS中的影響。只有在超過閾值時才出 現(xiàn)用作識別信號的輸出信號AS。這種閾值電路本身是已知的。通過該閾值電路也有效 地抑制了背景噪聲的影響，其在圖6中作為固有信號預先并且在后面示出。從OP的輸出端至SS的輸出端的電路段在某種程度上可以說形成了評估裝置。根據(jù)圖1的裝置在第二方面使用了包括兩個線圈的線圈系統(tǒng)。還可以以本身已 知的方式僅利用一個線圈工作。同樣地，在某些情況下還可以放棄發(fā)電機。例如，當檢 驗齒輪中各個齒的一致性時，從齒輪的旋轉中得出個別階段中相應的振動，并使之借助 于線圈或光學地與由滑過的金屬的、通常為鐵磁的齒輪齒相比較，然后得出可對比的關 系。在更老的設備中通常借助于所謂的模擬工作的組件來處理信號Use和Uemp。如果在處理這些信號之前在評估電路中通過模數(shù)轉換器把它們轉換為數(shù)字信號，那么可在 數(shù)字的基礎上進行處理。相應的組成部分，如通常設計為減法器的比較裝置K、放大器 V、過濾器和閾值電路在商業(yè)中已知為所謂的IC并可買到。在本發(fā)明的內(nèi)容中提出數(shù)字 的信號處理。如圖5所示，評估電路A在用作接收器的、通過所謂的運算放大器形成的差分 放大器OP之后開始，在差分放大器的輸出端處分為振幅支路AZ和相位支路PZ。在振 幅支路AZ中借助于級SG確定信號Uemp的絕對值，其表示振幅改變信號。在相位支路 PZ中插入相位鑒別器PV，相位鑒別器接收發(fā)電機G的信號Use作為相位基準信號。相 位改變信號在PV的輸出端處等待處理。在圖6中示意性地示出在線圈S2處運動經(jīng)過傳送帶的、金屬導電部件通過時的 影響。由線圈Sl的交變場Use在部件中引起的渦流使通過S2和S3接收的信號Uemp的 振幅和相位位置改變，該信號在沒有這種場干擾的情況下相對于Use相位偏移了 90°。 該改變區(qū)域通過箭頭表示。進一步的處理在于，振幅-和相位改變-信號矢量相加。為此，90°相位偏移例 如由此引入，即如在圖5中所示地，在相位支路中插入90°移相器。互相相位偏移90° 的信號在包含在比較裝置中的加法器中組合為矢量總信號SV。該總信號不僅具有取決于 運輸流中的材料的相位角α或向著改變信號的0°。更確切地說，總矢量SV的量也是 待檢測的部件的材料量的標準。在本發(fā)明的實施例中，在圖7，8和9中給出其電路組件，整個系統(tǒng)設置劃分為 三個裝配有各個電路部件的電路板或電路組件I，II和III。第一電路組件或板1(圖7)包括發(fā)射器G、接收器E(對應于圖5中的OP)和評 估電路A(對應于圖5中虛線點框出的電路段Α)。作為用于連接其它電路組件或板的交 換點，其配有通至總線系統(tǒng)、優(yōu)選通至以太網(wǎng)系統(tǒng)的接口 1，通過該接口接收其它電路組 件的信號或傳輸信號至其它電路組件。第二電路組件或板11(圖8)也可稱為中央程序控制器，包括用于控制整個程序的 控制模塊3，該控制模塊通過操作區(qū)域2 (參見圖9)處理為其它電路組件輸入或設定的信 息并通過接口 1'轉送信息或從其它電路組件接收信息。通過總線系統(tǒng)將來自電路組件I 的識別信號作為輸入信號輸送給電路組件。第三電路組件ΙΙΙ(圖9)配有顯示裝置4、如LCD顯示器，在其上以本身已知的 方式為操作人員顯示了分別設定的值和也在一定條件下的整個裝置的瞬時狀態(tài)。該電路 組件也配有用于連接至總線系統(tǒng)的接口 1"，通過該接口進行與其它電路組件的信息交換 和控制信號交換。因此得出如圖Ia所示的整個電路圖。借助于數(shù)字式工作的總線系統(tǒng)，優(yōu)選地經(jīng) 過以太網(wǎng)系統(tǒng)通過與電路部件1，1'和1"連接的接口 X，y和Z進行各個電路組件之間 的數(shù)據(jù)交換或信號交換。這由此得以簡化，即電路組件配有數(shù)字式工作的部件。僅僅是 電路組件I的發(fā)射器發(fā)出模擬信號。然而發(fā)射器配有數(shù)字式工作的頻率調(diào)節(jié)裝置，并因 此同樣可數(shù)字式控制。這種發(fā)射器或振蕩器同樣已知為專業(yè)名詞“頻率合成器”且在商 業(yè)中可得到。此外，三個電路組件中的每個還對應電源模塊，該電源模塊為各個部件提供大多不相同的工作電壓。電路板I和III的電源模塊5和5'從中央電源6得到其饋電-或 工作_電壓，在實施例中該中央電源6布置在電路板II上并可由公共電網(wǎng)供電。在實施例中，電路板分別還對應控制模塊7，7'(所謂的“Controller控制 器”)，其中分別存儲了通過相關的電路板的總線系統(tǒng)傳輸?shù)恼ㄖ?，借助于整定值開始 對各個電路板的不同部件進行相應的調(diào)節(jié)。通過該存儲實現(xiàn)了能夠在對各個電路板上的 部件進行調(diào)節(jié)之后將電路組件II在部件調(diào)節(jié)方面不活躍地設置并且電路板II基本上只還 必須為設備-監(jiān)控和裝置運營商的信息而工作。為此電路板II配有兩個接口 9和10，其 中例如接口 9用于連接運營商的其它儀器并且接口 10用于連接服務裝置。 尤其有利的是，顯示裝置配有所謂的、本身已知的“觸摸區(qū)域”，這是因為隨 之可以簡化數(shù)據(jù)交換流和信號流。這在圖10中示意性示出。具有觸摸區(qū)域2'的LCD 顯示器8固定在電路組件III上，并通過未示出的電線與該電路組件連接。各個電路組件通過總線系統(tǒng)的連接不僅減小了外界干擾的影響。更確切地說， 通過該總線系統(tǒng)可以在不必增加運行費用的情況下由此可以把整個裝置的電路組件“工 作地點_操作區(qū)域/顯示裝置”轉移到工作經(jīng)濟性上有利的位置。例如如圖1所示，各個電路組件通常安裝在所謂的檢測器殼體中。根據(jù)本發(fā)明 的設計方案以簡單的方式實現(xiàn)了把整個設備的各個電路組件根據(jù)人類工程學的角度布置 在整個設備中。因此實現(xiàn)了把位于檢測器殼體的相應的、從外部可觸及的、可利用殼體 蓋封閉的凹部中的具有發(fā)電機、接收器和評估電路的電路組件，和操作區(qū)域以及在自身 的殼體中的顯示裝置一起布置在操作人員容易觸及的地方。此外，顯著地避免了干擾場 對整個電路的影響。參考標號一覽表A —用于導出識別信號的電路AL —用于供電的連接導線AZ —振幅支路B —傳送帶Cl，C2 —電容器G —交流發(fā)電機OP —差分放大器或運算放大器OT —用于識別部件的裝置的上部部件PV —相位鑒別器PZ —相位支路Sl —用于產(chǎn)生場的發(fā)射線圈S2，S3 —用于電磁場的接收線圈SG —振幅支路AZ中的整流級SS —識別信號級SV —矢量總信號Ul, U2 —在線圈S2或S3上接收的信號Uemp —在差分放大器OP的輸出端上的接收信號Use —發(fā)電機G的信號
UT—用于識別部件的裝置的下部部件1，1'，1〃 一用于總線系統(tǒng)的接口2—操作區(qū)域2' —觸摸區(qū)域3—中央控制單元4—顯示裝置5—電路組件I的電源
5'—電路組件III的電源6—為5和5'供電的中央電源7—I的內(nèi)部程序控制器7'— III的內(nèi)部程序控制器8— LCD顯示器(顯示裝置)9—接口10—接口I—第一電路組件II—第二電路組件III—第三電路組件
權利要求
1.一種用于當在至少很大程度上不導電的運輸流中出現(xiàn)金屬導電部件時產(chǎn)生識別信 號的裝置，其中借助于傳感器單元檢測在監(jiān)測部段中由所述部件引起的磁場改變，并把 所述改變輸送至對應于所述傳感器單元的、用于導出所述識別信號的評估單元，所述識 別信號觸發(fā)所述部件的信息和/或排除；并且其中各個系統(tǒng)部件進一步組合為組件，其 特征在于，設置包括所述傳感器單元和在數(shù)字的基礎上工作的評估電路的第一組件，所 述第一組件自身這樣設計，即所述第一組件僅在所述部件通過時發(fā)出所述識別信號；設 置第二電路組件，在所述第二電路組件上布置了用于控制信號交換和信息交換的控制中 心；設置第三電路組件，把來自于所述第一電路組件的所述識別信號作為輸入信號輸 送至所述第三電路組件，并且所述第三電路組件包括連同所屬的操作單元在內(nèi)的顯示裝 置，用于顯示和調(diào)節(jié)整個裝置的運行狀態(tài)；設置總線系統(tǒng)，優(yōu)選為以太網(wǎng)系統(tǒng)；以及各 個所述電路組件具有用于所述總線系統(tǒng)的相應的接口并通過所述總線系統(tǒng)彼此連接，以 用于交換調(diào)節(jié)信號和信息信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于當在至少很大程度上不導電的運輸流中出現(xiàn)金屬導電部 件時產(chǎn)生識別信號的裝置，其中所述傳感器單元包括交流發(fā)電機，所述交流發(fā)電機通過 發(fā)射線圈系統(tǒng)在所述運輸流的待監(jiān)測的部段中建立交變電磁場，所述交變電磁場的在所 述部件通過時觸發(fā)的場改變由接收線圈系統(tǒng)檢測到并輸送至用于導出所述識別信號的所 述評估電路，其特征在于，所述第一電路組件包括用于給線圈供電的所述交流發(fā)電機、 用于線圈信號的接收器以及在數(shù)字的基礎上工作的所述評估電路。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述第一電路組件布置在線圈殼體中， 優(yōu)選地布置在從外部可觸及的、可閉合的殼體中。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于當在至少很大程度上不導電的運輸流中出現(xiàn)金屬導電部 件時產(chǎn)生識別信號的裝置，其特征在于，所述第一電路組件包括具有霍爾發(fā)生器或磁性 的磁敏元件的被動式傳感器單元以及在數(shù)字的基礎上工作的所述評估電路。
5.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述第二電路組件和所述 第三電路組件一起布置在儀器殼體中。
6.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于，所有電路組件布置在一個共同的、對應 于所述線圈的儀器殼體中。
7.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述顯示裝置設計為具有 作為操縱鍵或調(diào)節(jié)鍵的觸摸區(qū)域的顯示器。
8.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，每個電路組件具有自身的 控制模塊(控制器)用于調(diào)節(jié)所述電路組件的部件；以及所述控制模塊可從所述控制中心 出發(fā)通過所述總線系統(tǒng)調(diào)節(jié)。
9.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述電路組件之間的總線 連接設計為電纜連接，除了自身的總線導線外，所述電纜連接也包括用于各個所述電路 組件的供電的導線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于當在至少很大程度上不導電的運輸流中出現(xiàn)金屬導電部件時產(chǎn)生識別信號的裝置，其中例如由交流發(fā)電機通過發(fā)射線圈系統(tǒng)在運輸流的待監(jiān)測的部段中建立交變電磁場，該交變電磁場的在部件通過時觸發(fā)的信號改變由接收線圈系統(tǒng)檢測到并在評估電路中轉換為識別信號。各個系統(tǒng)部件分配為單獨的、其自身通過總線系統(tǒng)共同作用的電路組件。
文檔編號G01V3/10GK102016646SQ200980114410
公開日2011年4月13日 申請日期2009年4月22日 優(yōu)先權日2008年4月23日
發(fā)明者曼弗雷德·阿廷格爾 申請人:麥斯特羅尼儀器有限責任公司