JP7469939B2 - 金属検出器を動作させるための方法および金属検出器 - Google Patents
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Description
[0015]本発明の第1の広い態様において、金属検出器を動作させるための方法が提供される。金属検出器は、平衡コイルシステムを含み、平衡コイルシステムは、受信機ユニットに接続され駆動コイルに誘導結合された2つの検出コイルを有し、駆動コイルは、少なくとも1つのコンデンサと共に直列共振回路(series resonant circuit)を形成し、直列共振回路は、送信機ユニットに接続され、送信機ユニットは、第1の駆動スイッチおよび第2の駆動スイッチを有するコンバータを含み、第1の駆動スイッチおよび第2の駆動スイッチは、ハーフブリッジ回路(half-bridge circuit)を形成し、第1の矩形波信号(square wave signal)および第2の矩形波信号に従って駆動コントローラによって駆動され、
> 第1の矩形波信号は、固定または選択可能な動作周波数に設定され、一方の側が第1の電圧電位に接続され、他方の側がハーフブリッジ回路のセンタータップ(centre tap)に接続された第1の駆動スイッチに印加され、
> 第2の矩形波信号は、固定または選択可能な動作周波数に設定され、一方の側が第2の電圧電位に接続され、他方の側が駆動コイルに駆動電流を供給するハーフブリッジ回路のセンタータップに接続された第2の駆動スイッチに印加される。
> グラウンドを基準にして異なる大きさで第1の電圧電位と第2の電圧電位を提供するステップと、
> 第1の矩形波信号と第2の矩形波信号が同時にアクティブになることがないように、第1の矩形波信号に可変の第1のデューティ比(duty factor)を与え、第2の矩形波信号に可変の第2のデューティ比を与えるステップと、
> 駆動コイルのコイル電流を、金属検出器の動作および汚染物質の測定に適した値に設定するために、第1のデューティ比および第2のデューティ比を調整するステップと、を含む。
1 金属検出器
10 送信機ユニット
11 受信機ユニット
2 駆動コントローラ
21 A/Dコンバータ
22 アドレスカウンタ
23 駆動制御ユニット
231 制御プログラム
29 周波数発生器
3 駆動ユニット
31、32、33、34 増幅器
4 コンバータ
S41、S42、S43、S44 駆動スイッチ
6 (平衡)コイルシステム
L61 駆動コイル
L62、L63 検出コイル
7 入力ステージ
8 位相検出器ユニット
9 制御ユニット/コンピュータシステム
ad アドレス信号
C1、C2、C3、C4 駆動コイルに接続された/接続可能なコンデンサ
u1、u2 共振周波数を変更するためのスイッチ
u3、u4 動作モードを変更するためのスイッチ
d1、d2 駆動信号
fTX 動作周波数
fD1、fD2 周波数成分
iD 駆動電流
iL61 コイル電流
VD 第1の電圧電位、第1の駆動電圧
VS 第2の電圧電位、第2電圧またはグラウンド
Claims (15)
- 金属検出器(1)を動作させるための方法であって、
前記金属検出器(1)は、平衡コイルシステム(6)を含み、前記平衡コイルシステム(6)は、受信機ユニット(11)に接続され駆動コイル(L61)に誘導結合された2つの検出コイル(L62、L63)を有し、前記駆動コイル(L61)は、少なくとも1つのコンデンサ(C1、C2)と共に直列共振回路を形成し、前記直列共振回路は、送信機ユニット(10)に接続され、前記送信機ユニット(10)は、第1の駆動スイッチ(S41)および第2の駆動スイッチ(S42)を有するコンバータ(4)を含み、前記第1の駆動スイッチ(S41)および前記第2の駆動スイッチ(S42)は、ハーフブリッジ回路を形成し、第1の矩形波信号(d1)および第2の矩形波信号(d2)に従って駆動コントローラ(2)によって駆動され、
> 前記第1の矩形波信号(d1)は、固定または選択可能な動作周波数(fTX)に設定され、一方の側が第1の電圧電位(VD)に接続され、他方の側が前記ハーフブリッジ回路のセンタータップに接続された前記第1の駆動スイッチ(S41)に印加され、
> 前記第2の矩形波信号(d2)は、前記固定または選択可能な動作周波数(fTX)に設定され、一方の側が第2の電圧電位(VS)に接続され、他方の側が前記駆動コイル(L61)に駆動電流(iD)を供給する前記ハーフブリッジ回路の同じセンタータップに接続された前記第2の駆動スイッチ(S42)に印加される、前記方法は、
> グラウンドを基準にして異なる大きさで前記第1の電圧電位(VD)と前記第2の電圧電位(VS)を提供するステップと、
> 前記第1の矩形波信号(d1)と前記第2の矩形波信号(d2)が同時にアクティブになることがないように、前記第1の矩形波信号(d1)に可変の第1のデューティ比を与え、前記第2の矩形波信号(d2)に可変の第2のデューティ比を与えるステップと、
> 前記駆動コイル(L61)のコイル電流(iL61)を、前記金属検出器の動作および汚染物質の測定に適した値に設定するために、前記第1のデューティ比および前記第2のデューティ比を調整するステップと、
を含む、金属検出器(1)を動作させるための方法。 - 前記第1の電圧電位(VD)または前記第2の電圧電位(VS)は、グラウンドおよび/または前記直列共振回路に設定される、
請求項1に記載の金属検出器(1)を動作させるための方法。 - 現行の前記第1のデューティ比と現行の前記第2のデューティ比の和が1にほぼ等しくなるように少なくともほぼ互いに補完する波形を有する前記第1の矩形波信号(d1)および前記第2の矩形波信号(d2)を生成するステップを含む、
請求項1または2に記載の金属検出器(1)を動作させるための方法。 - 前記駆動コイル(L61)の前記コイル電流(iL61)を、前記直列共振回路で発生する電圧が所定の最大値を下回り続けるような値に設定するために、前記第1のデューティ比および前記第2のデューティ比を調整するステップを含む、
請求項1、2または3に記載の金属検出器(1)を動作させるための方法。 - 前記駆動電流(iD)を前記ハーフブリッジ回路の前記センタータップから前記直列共振回路を介してグラウンドへ駆動するステップを含む、
請求項1から4のいずれか1項に記載の金属検出器(1)を動作させるための方法。 - 前記駆動コイル(L61)の一方の側に少なくとも第1のコンデンサ(C1)を配置し、前記駆動コイル(L61)の他方の側に少なくとも第2のコンデンサ(C2)を配置するステップを含み、前記第1のコンデンサ(C1)および前記第2のコンデンサ(C2)が同一である、
請求項1から5のいずれか1項に記載の金属検出器(1)を動作させるための方法。 - 第1のスイッチ(u1)によって前記第1のコンデンサ(C1)に接続可能な少なくとも第3のコンデンサ(C3)を提供し、および/または第2のスイッチ(u2)によって前記第2のコンデンサ(C2)に接続可能な少なくとも第4のコンデンサ(C4)を提供するステップと、前記直列共振回路の共振周波数を変更するために前記第1のスイッチ(u1)および/または前記第2のスイッチ(u2)を開閉させるステップと、を含む、
請求項6に記載の金属検出器(1)を動作させるための方法。 - 前記駆動コイル(L61)の前記コイル電流(iL61)が、前記駆動コイル(L61)の前記コイル電流(iL61)および/または前記直列共振回路で発生する電圧が所定の最大値を下回り続ける電流範囲内で調整可能なように、前記固定または選択可能な動作周波数(fTX)を前記直列共振回路の前記共振周波数からオフセットして設定するステップを含む、
請求項7に記載の金属検出器(1)を動作させるための方法。 - 前記直列共振回路のコンデンサ(C1、C2)における電圧を測定するステップと、前記測定された電圧を基準値と比較するステップと、前記測定された電圧と前記駆動コイル(L61)の前記コイル電流(iL61)の所定の値に対応する前記基準値との差に応じて、前記第1の矩形波信号(d1)の前記第1のデューティ比および前記第2の矩形波信号(d2)の前記第2のデューティ比を調整するステップと、を含む、
請求項1から8のいずれか1項に記載の金属検出器(1)を動作させるための方法。 - 前記駆動コイル(L61)の前記コイル電流(iL61)を選択可能な動作周波数(fTX)のそれぞれに適した値に設定するために前記第1のデューティ比および前記第2のデューティ比の動作値を決定するステップと、前記第1のデューティ比および前記第2のデューティ比の関連する動作値と共に前記動作周波数(fTX)のうちの1つを選択するステップと、を含む、
請求項9に記載の金属検出器(1)を動作させるための方法。 - > 前記駆動コイル(L61)が、少なくとも1つのコンデンサ(C1、C2)と共に直列共振回路を形成し、前記ハーフブリッジ回路に接続される同調モードで前記平衡コイルシステム(6)を動作させるステップ、または、
> 前記駆動コイル(L61)が直列共振回路の一部ではなく、前記ハーフブリッジ回路と変換可能なフルブリッジ回路に接続される非同調モードで前記平衡コイルシステム(6)を動作させるステップ、を含む、
請求項1から10のいずれか1項に記載の金属検出器(1)を動作させるための方法。 - 請求項1から11のいずれか1項に記載の方法に従って動作する金属検出器(1)。
- 平衡コイルシステム(6)を含み、前記平衡コイルシステム(6)は、受信機ユニット(11)に接続され駆動コイル(L61)に誘導結合された2つの検出コイル(L62、L63)を有し、前記駆動コイル(L61)は、少なくとも1つのコンデンサ(C1、C2)と共に直列共振回路を形成し、前記直列共振回路は、送信機ユニット(10)に接続され、前記送信機ユニット(10)は、第1の駆動スイッチ(S41)および第2の駆動スイッチ(S42)を有する第1のコンバータ(4)を含み、前記第1の駆動スイッチ(S41)および前記第2の駆動スイッチ(S42)は、ハーフブリッジ回路を形成し、第1の矩形波信号(d1)および第2の矩形波信号(d2)に従って駆動コントローラ(2)によって駆動され、
> 前記第1の矩形波信号(d1)は、固定または選択可能な動作周波数(fTX)に設定され、一方の側が第1の電圧電位(VD)に接続され、他方の側が前記ハーフブリッジ回路のセンタータップに接続された前記第1の駆動スイッチ(S41)に印加され、
> 前記第2の矩形波信号(d2)は、前記固定または選択可能な動作周波数(fTX)に設定され、一方の側が第2の電圧電位(VS)に接続され、他方の側が前記駆動コイル(L61)に駆動電流(iD)を供給する前記ハーフブリッジ回路の前記センタータップに接続された前記第2の駆動スイッチ(S42)に印加され、
> 前記第1の電圧電位(VD)と前記第2の電圧電位(VS)は、グラウンドを基準にして異なる大きさで提供され、
> 前記第1の矩形波信号(d1)と前記第2の矩形波信号(d2)が同時にアクティブになることがないように、前記第1の矩形波信号(d1)は可変の第1のデューティ比で提供され、前記第2の矩形波信号(d2)は可変の第2のデューティ比で提供され、
> 前記第1のデューティ比および前記第2のデューティ比は、前記駆動コイル(L61)のコイル電流(iL61)を、前記金属検出器の動作および汚染物質の測定に適した値に設定するために調整可能である、
請求項12に記載の金属検出器(1)。 - 前記第1の電圧電位(VD)または前記第2の電圧電位(VS)は、グラウンドに設定される、
請求項12に記載の金属検出器(1)。 - 前記コンバータ(4)は、第1の駆動スイッチ(S41)および第2の駆動スイッチ(S42)を含むハーフブリッジ回路から、前記第1の駆動スイッチ(S41)および前記第2の駆動スイッチ(S42)を有する第1のハーフブリッジ回路と、第3の駆動スイッチ(S43)および第4の駆動スイッチ(S44)を有する第2のハーフブリッジ回路とを含むフルブリッジ回路に変換可能である、
請求項12、13または14に記載の金属検出器(1)。
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