JPS593383A - 金属検出システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属検出システムに関し、詳細には物体流通
路内を移動する金属を検出するためのシステムに関する
。

従来、多くのシステムが金属の存在を検出するために開
発されている。例えば、米国特許第３．７５７，５０１
号及び第３，９７２．１５６に記載されたシステムは流
れる収穫作物内の金属を検出するためのシステムに関す
るものである。これらシステムは、８字形のコイル配置
を使用し、これは物体流通路の次の永久磁石アレーの上
方に装着される。このようなシステムは、永久磁石のコ
ストが原因で高価である。これらシステムは、またそれ
らコイルから離れ過ぎた所を通過する金属に対しては不
感である。永久磁石を備えたあるいはこれを備えていな
い導管の回りにコイルを巻いた別の金属検出システムは
、米国特許第２，３１５，０４５号に示されている。永
久磁石を有していないこのシステムは感度が低下し、残
留磁気をいくらか有する金属のみを感知する。従って、
永久磁石を用いずに残留磁気がほとんどない金属を感知
する金属検出システムを提供することが望ましい。

発明の要約 本発明の目的は、永久磁石を使用せずにほとんど残留磁
気を有さない金属を感知する金属検出／ステムを提供す
ることにある。

この目的及びその他の目的を達成する本発明は、差動変
圧器タイプのコイル組立体を含み、この組立体は物体流
通路の一部分を囲む・・ウジング内に装着される。シー
ルド用の伝導帯がこのコイル組立体のいずれかの側に装
着される。コイル組立体は、固定位相の正弦波電流によ
り励起される１次コイルと、及び極対向形式で互いに接
続されかつ１次コイルの対向側に装置される１対の２次
コイルとを含む。ノ・ウジング内を移動する金属の存在
は２次コイルに渡って可変位相信号を誘起する。

スイッチング周期検出器は、固定位相信号とこの誘起さ
れた信号とを受けて位相依存信号を発生し、この位相依
存信号は受は取るそれら信号の間の位相差に依存する振
幅を備えた低周波成分を有する。

この位相差信号は微分され、そして微分された信号は比
較器の入力へ力えられ、この比較器はその微分された信
号がしきい値レベルを超えるときにオンして警報装置を
付勢する。

詳細説明 本発明の金属システムは、物体流通路の一部分を囲むハ
ウジング１０を備えている。ノ１ウジング１０は好まし
くは、ｏ　ＩＪウレタンの如き非伝導材料から形成され
る。／・ウジフグ１０内に埋め込まれているのは１対の
伝導シールド又は短路帯１２及び１４であり、これらは
流通路を取り巻く。ノーウジング１０の中心に埋め込ま
れしかも帯１２及び１４０間にそれらから隔置されてい
るのは、差動変圧器タイプのコイル組立体１６であり、
その１次コイル１８は１対の２次コイル２０及び２２０
間に配置され、そしてこれらコイルは全て流通路を取り
巻く。これら２次コイルは同じ巻数であり、第６図に示
すように極対向形式で互いに接続される。

第６図において、金属検出システム１０はこのコイル組
立体１６に結合された回路ろＯを備えてイル。回路６０
は６〜４ボルトのピーク対ピーク振幅の正弦波発生器ろ
２を含み、この発生器ろ２は１．２　Ｋｔｌｚの方形波
発生器ろ４と及び能動ローパス・フィルタ６６とを含む
。このフィルタ６６は例工ば４極チエビシエフ型フイル
タであり、１ｄｂのリップルと好ましくは１．５　Ｋ１
１ｚの遮断周波数を有する。この型のフィルタは鋭い応
答性を有し、その結果、調波の振幅は減少され、そして
そのフィルタ出力は実質上供給電圧変動又は温度変動に
対し比較的不感な’１２　Ｋ１１ｚ純粋な正弦波である
。

フィルタ６４の出力は利得１の電圧−電流変換器ろ６に
より変換され、それによって１次コイル１８に与えられ
る励起電流１ｐを発生する。

通常、ハウジング１０の内側に金属が存在しない場合、
２次コイル２０及び２２に渡る誘起電圧は励起電流Ｉｐ
を９０度だけ進相させ、そして２次コイル２０及び２２
は逆位相にされているためその誘起電圧は通常最小であ
る。しかし、ノ・ウジフグ１０内に金属を入れると、１
次コイルと２次コイルとの間の結合を不整合にし、それ
によって小さいが有限の誘起電圧ｙｔを２次コイル２０
及び２２に渡って発生する。短絡帯１２及び１４は、ハ
ウジング１０の付近に配置された動く機械部品（図示せ
ず）による如き流通路の外側の移動する金属に対し、こ
のコイル装置の感度を減少させる。

方形化回路４０は、好ましくは低ヒステリシス・シュミ
ットトリガであり、フィルタろ４の正弦波出力を１．２
’Ｋｌ（ｚの方形波電圧に変換する。スイッチインク同
期検出器４２は誘起電圧Ｖｔと及び方形化回路４０の方
形波出力とを受けろ。検出器４２はコイルの結合におけ
る変化を測定する。検出器４２は電圧Ｖｔをサンプルし
、このサンプルは１、２　ＫＨｚの周波数の方形波電圧
の半サイクルに対応する等しい時間内に利、得十Ａ及び
利得−Ａで交互に行う。検出器４２の出力における電圧
■０は従って直流成分×（［）を有することになり、こ
の×１）は方形化回路４０の方形波出力と誘起電圧ｙｔ
との間の位相角差の余弦に比例する。

この直流位相依存成分Ｘ　（ｔ）は、ローパス・フィル
タ４４を通って微分器４６へ与えられる。このフィルタ
４４は例えば能動７極チエビシエフ・フィルタであり、
３ｃｌｂｌＪツプルと３００１１ｚの遮断周波数を有す
る。微分器４６は×（ｔ）信号内の変化のみに応答して
出力信号を発生し、従ってハウジング１０を移動して通
過する金属の存在のみに応答し、コイル組立式１６に対
し静止した金属には応答しない。

微分器４６の出力は比較器４８の入力へ結合され、この
比較器の出力は微分器４６の出力が正に立ち上がるとき
に高になる。比較器４８の高出力条件は電力駆動器５Ｄ
をオンにして警報装置を付勢させそれによりハウジング
１０及びコイル組立体１６内に移動する金属が存在する
ことを示す。

本発明は特定の実施例に関して説明したが、種々の変更
並びに変形が上記の記載に照らして当業者には明らかで
ある。従って、本発明は、当該発明の範囲に入るそのよ
うな変更変形を包含するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従って構成されたコイル組立体及び
短絡帯を備えたノ・ウジングを囲む物体流通路の斜視図
。 第２図は、第１図の線２−２に沿った断面図・第６図は
、本発明の信号条件付は部分のブロック図。 〔符号説明〕 １０：ハウジング　　ＩＺ　１４　：短絡帯１６：コイ
ル組立体　　１８：１次コイル２０．２２：２次コイル （外４名） Ｆ／θ、２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　物体の流れ内の金属を検出するシステムにお
   いて、 イ）物体流通路の一部分を囲むハウジング、口）該ハウ
   ジング内に装着されかつ前記物体流通路を囲むコイル組
   立体であって、該呂イル組立体は１次コイルの両側に配
   置された１対の２次コイルを含み、該２次コイルは極対
   内形式で互いに接続されること、 ハ）前記１次コイルを固定位相励起信号で励起しそれに
   よって前記ハウジング内の金属の存在が前記１対の２次
   コイルに渡って誘起電圧を可変位相で発生させるように
   する装置、 二）前記固定位相信号と前記誘起電圧とに応答し、前記
   固定位相信号と前記可変位相信号との間の位相差に比例
   した振幅を備えた低周波成分を有する位相依存信号を発
   生する装置、 ホ）前記位相依存信号の変化の割合の関数である振幅を
   有した出力信号を発生する微分装置、及び へ）前記出力信号が所定のしきい値レベルを超えるとき
   警報信号を発生する装置、 から成る金属検出システム （２、特許請求の範囲第１項記載のシステムにおいて、
   前記ハウジングの両縁部を囲む１対の伝導帯を含み、前
   記コイル組立体は該１対の伝導帯の間にしかも離間して
   配置され、前記伝導帯は前記ハウジングの外側の移動金
   属の影響から前記コイル組立体をシールドするように動
   作する、金属検出システム。 （３）特許請求の範囲第１項記載のシステムにおいて、
   前記位相依存信号発生装置が、 イ）固定位相方形波信号を発生する装置、及び 口）前記誘起電圧と前記方形波信号とを受けるように結
   合されており、前記方形波の交互の半サイクルに渡って
   逆の利得係数で前記誘起電圧をサンプルしそれによって
   前記位相依存信号を発生するスイッチインク周期検出装
   置、 から成る、金属検出システム。 （４）特許請求の範囲第１項記載のシステムにおいて、
   前記励起装置が、 イ）正弦波的な時間変動電圧を発生する信号発生器、 口）前記正弦波電圧を正弦波電流に変換する電圧−電流
   変換器、及び ハ）前記正弦波電流を前記１次コイルに力える装置であ
   って、前記誘起電圧はそれによって前記ハウジング内の
   移動する金属の不在時に前記正弦波電流から９０度移相
   されること、 から成る、金属検出システム。 （５）特許請求の範囲第４項記載のシステムにおいて、
   前記位相依存信号発生装置が、 イ）前記正弦波信号を方形波信号へ変換する低ヒステリ
   シス・シュミットトリガ装置、及び口）前記誘起電圧と
   前記方形波信号とを受けるように結合されており前記方
   形波の交互の半サイクルに渡って逆の利得係数で前記誘
   起電圧をサンプルしそれによって前記位相依存信号を発
   生するスイッチインク周期検出装置、 から成る、金属検出システム。 （６）物体の流れ内の金属を検生ずるためのシステムに
   おいて、 イ）物体流通路の一部分を囲むハウジング、口）前記ハ
   ウジング内に装着されかつ１つの１次コイルと１対の２
   次コイルとを有する差動変圧器型コイル組立体であって
   、前記１対の２次コイルは極対向形式で互いに接続され
   、前記１次コイルは前記１対の２次コイルの間に配置さ
   れること、 ハ）正弦波電圧を発生する電圧発生器、二）前記正弦波
   電圧を１次コイル駆動電流に変換する変換装置であって
   、該電流は前記１次コイルに力えられそれによって前記
   ハウジング内の金属の存在が前記１対の２次コイルに渡
   って可変位相の誘起電圧を発生させること、 ホ）前記正弦波電圧を方形波電圧に変換する低ヒステリ
   シス方形化回路装置、 へ）前記誘起電圧と前記方形波電圧とを受けるように結
   合されており、前記方形波電圧と前記誘起電圧との間の
   位相差に関係した振幅を備えた直流成分を有する第１信
   号を発生するスイッチインク周期検出装置、 ト）前記第１信号をフィルタするローパス・フィルタ装
   置、 チ）前記フィルタされた第１信号を微分する微分器、及
   び り）前記微分された信号を受けて該微分された信号がし
   きい値レベルを超えるとき出力信号を発生する比較装置
   、 から成る金属検出システム。 （力　特許請求の範囲第６項記載のシステムにおいて、
   前記ローパス・フィルタ装置が能動７極チ工ビシエフ型
   フイルタ回路から成る、金属検出システム。 （８）特許請求の範囲第６項記載のシステムにおいて、
   前記ハウジングの両縁部な囲む１対の伝導帯を含み、前
   記コイル組立体は前記１対の伝導帯の間にこれから離間
   して配置され、前記１対の伝導帯は前記ノ・ウジングの
   外側の移動する金属の影響から前記コイル組立体をシー
   ルドするように動作する、金属検出システム。