МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК G01V3/11 

Изобретение относится к устройствам для обнаружения металлических предметов на конвейерах и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известен металлоискатель, содержащий датчик металла в виде индуктивной катушки, ламповый генератор высокой частоты, тиратронный ключ и выходное реле [1] .

Это устройство имеет малую надежность и невысокую чувствительность. Другими его недостатками являются большой расход электроэнергии и громоздкость конструкции.

Наиболее близким к изобретению является металлоискатель, состоящий из датчика металла в виде двух катушек, транзисторного автогенератора, содержащего конденсаторы, трансформатор, дроссель, термистор, транзистор и резисторы, детектора, усилителя импульсов, транзисторного ключа и выходного реле [2] .

Недостатки этого металлоискателя состоят в малой надежности и помехоустойчивости. Он может либо ложно срабатывать, либо отказывать в срабатывании. Надежность и точность его срабатывания (несрабатывания) зависят от температуры окружающей среды, колебаний напряжения питания, уровня помех и вибрации.

Изобретение позволяет существенно повысить надежность и помехоустойчивость работы металлоискателя и упростить его схему.

Сущность изобретения заключается в том, что металлоискатель, содержащий датчик металла, транзисторный автогенератор, детектор, усилитель импульсов, выход которого функционально связан с управляющим входом замыкающего ключа, включенного последовательно с исполнительным органом, стабилизированный источник питания, снабжен последовательно соединенными пороговым элементом и элементом ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ, причем выход элемента ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ подключен к управляющему входу замыкающего ключа, а вход порогового элемента соединен с выходом усилителя импульсов, вход которого через вновь введенный фильтр низкой частоты соединен с выходом детектора, выполненного по схеме двухполупериодного выпрямителя, вход детектора подключен к первому и второму выводам датчика металла, которые являются соответственно первым и вторым выводами автогенератора, выполненного на пяти конденсаторах, двух транзисторах и четырех резисторах, при этом первые выводы первого и четвертого конденсаторов соединены вместе и подключены к первому выводу автогенератора, второй вывод первого конденсатора и первый вывод второго конденсатора соединены вместе и подключены к базе второго транзистора, второй вывод второго конденсатора и первый вывод третьего конденсатора соединены вместе и подключены к базе первого транзистора, второй вывод третьего конденсатора и первый вывод пятого конденсатора соединены вместе и подключены к второму выводу автогенератора, второй вывод четвертого конденсатора соединен с коллектором первого транзистора и первыми выводами первого и третьего резисторов, второй вывод пятого конденсатора соединен с коллектором второго транзистора и первыми выводами второго и четвертого резисторов, вторые выводы первого и второго резисторов соединены вместе и подключены к стабилизированному источнику питания, общая точка которого соединена с эмиттерами первого и второго транзисторов, к базам которых подключены вторые выводы соответственно третьего и четвертого резисторов.

На чертеже показана принципиальная схема металлоискателя.

Металлоискатель содержит датчик 1 металла, автогенератор 2, детектор 3, фильтр 4 низкой частоты, усилитель 5 импульсов, пороговый элемент 5, элемент 7 ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ, замыкающий ключ 8 и исполнительный орган 9.

Датчик 1 металла выполнен в виде двух катушек, устанавливаемых над лентой конвейера. Автогенератор 2 состоит из первого 10, второго 11, третьего 13 и пятого 14 конденсаторов, первого 15 и второго 16 транзисторов, первого 17, второго 18, третьего 19 и четвертого 20 резисторов и стабилизированного источника 21 питания.

Детектор 3 выполнен по схеме двухполупериодного выпрямителя и вместе с фильтром 4 обеспечивает повышение чувствительности металлоискателя и надежности обнаружения металлических предметов в потоке рудных или нерудных материалов и горной массы. Усилитель 5 импульсов выполнен на операционном усилителе с цепями обратной связи.

Пороговый элемент 6 содержит первый и второй логические элементы И-НЕ с резисторами и конденсаторами. Первый логический элемент И-НЕ, подключенный своим входом через разделительный конденсатор к выходу усилителя 5 импульсов, выполнен с регулируемым порогом срабатывании и RC-цепью на выходе, что позволяет обеспечить необходимую отстройку металлоискателя от помех и тем самым повысить надежность и точность (устойчивость) его работы.

Элемент ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ состоит из диода с конденсатором, стабилизатора тока, выполненного на транзисторе, включенным по схеме эмиттерного повторителя с регулируемым опорным напряжением - U_оп,рег, подводимым к его базе, и элемента совпадения И. Применение стабилизатора тока с регулируемым опорным напряжением обеспечивает линейность разряда конденсатора и возможность изменения длительности запоминания выходного сигнала порогового элемента 6 в широком диапазоне. Замыкающий ключ 8 может быть выполнен на двух транзисторах, соединенных по схеме составного транзистора.

Металлоискатель работает следующим образом.

В исходном режиме автогенератор 2 вместе с катушками датчика 1 металла генерирует сигналы (колебания) определенных частоты и амплитуды, которая автоматически поддерживается на заданном уровне.

При прохождении через зону датчика 1 металлического предмета происходит изменение индуктивности катушек датчика и соответствующее изменение (перепад) напряжения на выходе детектора 3. Выделенные детектором 3 низкочастотные сигналы, пройдя через фильтр 4, поступают на усилитель 5 импульсов, а с его выхода - на пороговый элемент 6, который настраивается на определенную уставку срабатывания в зависимости от уровня помех, воздействующих на датчик 1 металла.

При срабатывании порогового элемента 6 появляется сигнал на выходе элемента 7 ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ и происходит замыкание ключ 8 и срабатывание исполнительного органа 9, при помощи которого осуществляется извлечение металла в течение заданного (после обнаружения металла) времени. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 13382, кл. G 01 V 3/00, 1960.

2. Электронный металлоискатель типа ЭМИ-4П. Паспорт ЗП1.323.018ПС, с. 2-11.

Использование: в устройствах для обнаружения металлических предметов на конвейерах в различных отраслях промышленности. Сущность изобретения: металлоискатель содержит датчик металла, автогенератор, детектор, выполненный по схеме двухполупериодного выпрямителя, выход которого через вновь введенный фильтр низкой частоты подключен к входу усилителя импульсов, выход которого через вновь введенные и последовательно соединенные пороговый элемент и элемент ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ подключен к управляющему входу замыкающего ключа, исполнительный орган, при этом автогенератор выполнен на двух транзисторах, четырех резисторах и пяти конденсаторах, что обеспечивает повышение надежности и помехоустойчивости работы металлоискателя и упрощение его схемы. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ, содержащий датчик металла, транзисторный автогенератор, детектор, усилитель импульсов, выход которого функционально связан с управляющим входом замыкающего ключа, включенного последовательно с исполнительным органом, отличающийся тем, что он снабжен последовательно соединенными пороговым элементом и элементом ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ, подключенными между выходом усилителя импульсов и управляющим входом замыкающего ключа, вход усилителя импульсов через фильтр низкой частоты соединен с выходом детектора, выполненного по схеме двухполупериодного выпрямителя, вход детектора подключен к первому и второму выводам датчика металла, которые являются первым и вторым выводами автогенератора, выполненного на пяти конденсаторах, двух транзисторах и четырех резисторах, при этом первые выводы первого и четвертого конденсаторов объединены и подключены к первому выводу автогенератора, второй вывод первого конденсатора и первый вывод второго конденсатора объединены и подключены к базе второго транзистора, второй вывод второго конденсатора и первый вывод третьего конденсатора объединены и подключены к базе первого транзистора, второй вывод третьего конденсатора и первый вывод пятого конденсатора объединены и подключены к второму выводу автогенератора, второй вывод четвертого конденсатора соединен с коллектором первого транзистора и первыми выводами первого и третьего резисторов, второй вывод пятого конденсатора соединен с коллектором второго транзистора и первыми выводами второго и четвертого резисторов, вторые выводы первого и второго резисторов объединены и подключены к стабилизированному источнику питания, общая точка которого соединена с эмиттерами первого и второго транзисторов, к базам которых подключены вторые выводы соответственно третьего и четвертого резисторов. 2. Металлоискатель по п. 1, отличающийся тем, что пороговый элемент выполнен на двух логических элементах И - НЕ, трех конденсаторах и трех резисторах, при этом вход первого логического элемента И - НЕ подключен через шестой конденсатор к входу порогового элемента, через седьмой конденсатор - к выходу первого логического элемента И - НЕ, через пятый резистор - к регулируемому выводу шестого резистора, включенного между выходом первого логического элемента и общей точкой, вход второго логического элемента И - НЕ соединен через седьмой резистор с выходом первого логического элемента И - НЕ и через восьмой конденсатор с общей точкой, выход второго логического элемента И - НЕ подключен к выходу порогового элемента. 3. Металлоискатель по п. 1, отличающийся тем, что элемент ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ выполнен на третьем транзисторе с двумя резисторами и источником опорного регулируемого напряжения, диоде с конденсатором и логическом элементе И, при этом эмиттер третьего транзистора через восьмой резистор соединен с общей точкой, база третьего транзистора через девятый резистор соединена с выходом источника опорного регулируемого напряжения, коллектор третьего транзистора подключен к выходу логического элемента И, соединенному через диод с входом элемента ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ и через девятый конденсатор - с общей точкой, выход логического элемента И соединен с выходом элемента ОГРАНИЧЕННАЯ ПАМЯТЬ.