WO2003046612A1 - Metallsuchgerät - Google Patents

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WO2003046612A1
WO2003046612A1 PCT/EP2002/011997 EP0211997W WO03046612A1 WO 2003046612 A1 WO2003046612 A1 WO 2003046612A1 EP 0211997 W EP0211997 W EP 0211997W WO 03046612 A1 WO03046612 A1 WO 03046612A1
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winding
metal detector
tap
driver circuit
transmission
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PCT/EP2002/011997
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English (en)
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Inventor
Mustafa Uzman
Original Assignee
Mustafa Uzman
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/10—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils
    • G01V3/101—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils by measuring the impedance of the search coil; by measuring features of a resonant circuit comprising the search coil

Definitions

  • the invention relates to a metal detector with at least one transmission winding having two outer connections and at least one reception winding having two outer connections and at least one driver circuit.
  • the invention relates to a method for operating a metal detector.
  • a conventional metal detector has a seeker head with a transmitter coil and a receiver coil.
  • the transmitter coil is formed from windings with the aid of which a magnetic field can be generated.
  • the transmit and receive coils are often also referred to as transmit and receive windings.
  • an electrical alternating voltage is applied to the transmitter coil with the aid of a driver circuit, preferably an oscillator. Due to the electromagnetic induction, the transmitter windings generate an alternating magnetic field in the vicinity of the transmitter coil. This magnetic field can be received with the aid of a reception coil, which is formed from a reception winding.
  • the receiving coil is connected to a detector circuit via an amplifier.
  • the detector circuit can detect variations in the magnetic field of the transmitter coil, which are generated by metallic objects located in the vicinity of the coils.
  • Both the transmitter coil as. the receiving coil is also often connected to driver circuits having capacitors in such a way that they form parallel or series resonant circuits. These resonant circuits are preferably operated in resonance so that the magnetic field strength is as large as possible.
  • a metal detector and a method for the detection of a metallic object is known.
  • the resonant circuit has an adjustable resistance, as a result of which a feedback of the resonant circuit to the search coil can be varied such that the resonant circuit is in a state just shortly after the vibration has been used.
  • the search coil that is both oscillator coil 'a tap. The degree of coupling between the search coil and the oscillator coil can be set using a potentiometer.
  • a metal detector and a method for operating a metal detector are also known from German published patent application DE 199 63 773.
  • an oscillator is provided which causes an oscillating circuit to radiate alternating electromagnetic fields.
  • the alternating fields and thus the oscillation behavior of the oscillator are influenced by the presence of metal.
  • Phase control of the feedback voltage of the operating point of the oscillator can be changed.
  • GB 1 436 900 relates to a device for the detection of movements of metallic or non-metallic objects by a metal detection station.
  • a transmitting coil with one winding and two receiving coils, each with one winding.
  • the two receiving coils are on opposite sides arranged the transmitter coil.
  • the transmitter coil and the receiver coils are fed via driver circuits, the frequencies of which are matched to one another.
  • the German utility model DE 200 11 966 UI relates to a sensor for measuring 'a change in capacitance of a condenser and conversion into a voltage signal.
  • it is proposed to connect the primary and secondary coils to capacitor electrodes.
  • a further capacitor electrode is proposed which forms an electrical stray field with the first capacitor electrodes, by means of which a stray field capacitor is formed in each case. The change in the stray field capacitance due to an approaching object can be detected if a differential voltage is applied to a tertiary coil.
  • German Patent DE 196 51 923 C2 shows a probe for the detection of alternating magnetic fields.
  • a highly permeable probe core is surrounded by one of several coils connected in series.
  • An electrically insulating strip is inserted between the strips. The use of insulators avoids eddy currents that significantly disturbed the magnetic field to be measured.
  • a disadvantage of the known circuits is that the available electrical energy, which is normally provided by a conventional battery, limits the magnetic energy of the magnetic field.
  • the invention is based on the technical problem of improving the efficiency of conventional metal detectors in a simple manner.
  • the technical problem outlined above is solved according to the invention in that at least one tap dividing the transmission winding is provided, the transmission winding being able to be acted upon by the driver circuit with an electrical AC voltage transformed at the external connections.
  • the transmission winding itself can be used as a transformer via a tap along the transmission winding. Doing so an electrical alternating voltage is applied to a first part of the transmission winding, between an outer tap and the tap dividing the transmission winding, with the aid of the driver circuit.
  • the electrical alternating voltage induces a magnetic field in the first part of the transmission winding, which spreads in the direction of the entire transmission winding. This in turn creates an induction current in the rest of the transmit winding. This induced current is greater than the current impressed by the driver circuit, which increases the external magnetic field.
  • the tap preferably divides the transmission winding asymmetrically. It is preferred that the tap is arranged at approximately one sixth of the length of the overall winding. In this case the
  • Induction voltage between the external connection and the tap location is transformed up to six times over the rest of the transmission winding. This results in a seven-fold increase in the magnetic field.
  • the driver circuit forms a first resonant circuit with an external connection of the transmitter winding and the tap location of the transmitter winding. If the resonance of the first resonant circuit is operated, the energy used can best be converted into a magnetic field.
  • Another resonant circuit is preferably formed between the outer connections of the transmission winding. If If this is preferably operated at the same resonance frequency as the first resonant circuit, the magnetic field energy can be increased again.
  • the driver circuit preferably has an oscillator, with the aid of the oscillator being able to generate an electromagnetic oscillation in the driver circuit.
  • the oscillator is connected to the resonant circuit of the transmitter coil, for example, via a transistor emitter path.
  • the oscillator excites the resonant circuits, for example with their resonance frequency. It is preferred that the oscillator is coupled via feedback to the resonant circuits so that it can adjust to their resonant frequency. In this case, there is always an excitation of the parallel resonant circuit with its natural resonance frequency.
  • an induced voltage which is close to 0, results at the reception winding without a metallic object being arranged in the magnetic field.
  • the magnetic field generated in the transmitter winding does not cause any induced voltage in the receiver winding. Only when a metallic object is arranged in the vicinity of the transmitter coil does the magnetic field of the transmitter coil shift. In this case, the magnetic decoupling between the receiver coil and the transmitter coil is disturbed and part of the magnetic field of the transmitter coil generates an induced voltage in the receiver coil. This can be measured using an amplifier.
  • a deviation in the magnetic field of the transmitter coil can advantageously be measured if a third resonant circuit is formed with the receiver winding. This is preferably matched to the resonance frequency of the first and second resonant circuits.
  • the transmit and receive windings can have any shape; in particular, the transmit and receive windings can have the shapes shown in FIGS. 1a, 1b and 1c.
  • Another object of the invention relates to a method for operating a metal detector, in which the supply of the transmitter winding is carried out by an electrical AC voltage applied by a driver circuit between an external connection of the transmitter winding and an asymmetrically arranged tap on the transmitter winding, whereby the over the entire transmitter winding electrical AC voltage is transformed.
  • Fig. 1 a-c known coil arrangements of search heads
  • FIG. 1 a shows a D-shaped seeker head with a coil arrangement composed of a transmission winding 4 and a reception winding 5.
  • the transmission winding 4 and the reception winding 5 are arranged on a metal carrier 3.
  • the arrangement of the transmission winding 4 to the reception winding 5 is such that the magnetic field generated by the transmission winding 4 induces only a low voltage in the reception winding 5. Only when the magnetic field generated by the transmission winding 4 changes due to external circumstances, for example a metallic object, is a larger voltage induced in the reception winding 5.
  • a seeker head according to FIG. 1b also allows good decoupling between the transmission winding 4 and the reception winding 5.
  • the magnetic flux of the transmission winding 4 is guided essentially within the metal carrier 3 inside the transmission winding 4.
  • the sum of the magnetic fluxes enclosed by the receiving winding 5 is essentially 0.
  • FIGS. La to c allow good detection of metallic objects in the vicinity of the coils.
  • the induced voltage of the reception winding 5 can be amplified very strongly in normal operation, since it normally approaches 0 goes. If, however, there is a metallic object in the vicinity of the transmission winding 4, a small voltage is induced in the reception winding 5, which, however, is amplified and is therefore easily detectable.
  • a driver circuit 2 which feeds a transmission winding 4 with external connections 4a, 4b and a tap 4c.
  • a receive winding 5 with external connections 5a and 5b is also shown.
  • the driver circuit 2 is formed from the capacitors 6 and 8 and is fed via the oscillator 10, which is coupled to the resonant circuits by means of the transistor 12.
  • the capacitor 6 forms with the connection 4a and the tap 4c of the transmission winding 4 a first resonant circuit.
  • the capacitor 8 forms a second resonant circuit with the transmitter winding 4.
  • the two resonant circuits are matched to one another and have the same resonance frequency.
  • the capacitor 13 forms, together with the receiving winding 5, a third resonant circuit, the resonance frequency of which is coordinated with the resonance frequency of the first two resonant circuits.
  • the voltage induced in the receive winding 5 is amplified via the amplifier 16 and passed to the detector 18.
  • the oscillator 10 is coupled to a ground 14 via the emitter of the transistor 12 and the capacitor 6.
  • the oscillator 10 is like the first the two resonant circuits are coupled so that this adjusts itself to their natural resonance frequency.
  • the electrical AC voltage applied via the transistor 12 is absorbed by the first parallel resonant circuit. This oscillates at its resonance frequency, as a result of which the induction current between the connection 4a and the tap 4c of the transmission winding 4 is large. Since the tap 4c divides the transmission winding 4 asymmetrically, a transformation of the applied voltage results.
  • the voltage between ' the outer connections 4a and 4b '' corresponds to the winding ratio between the transmission winding 4 and the windings between the connection 4a and the tap 4c.
  • the fact that the induction voltage is transformed upwards results in an increased external magnetic field of the transmission winding 4. This magnetic field spreads over a large area and thus allows the detection of metallic objects even at a greater depth below the ground.
  • the current through transistor 12 is higher than in conventional circuits, since it is led to ground via a lower impedance, namely only that present between connection 4a and tap 4c. This results in a greater voltage at the first winding section between the connection 4a and the tap 4c, which voltage is also transformed.
  • the receiver is preferably a heterodyne receiver with the same clock frequency as the oscillator of the transmitter. Only the side bands of the transmitter will be detected and a phase relation between the transmission frequency and the received echo is measured. In the event that an object is in the vicinity of the coils, there is a phase shift between the echo and the transmission frequency, which can be displayed on the detector.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Metallsuchgerät mit zumindest einer Treiberschaltung (2), zumindest einer zwei äußere Anschlüsse (4a, b) aufweisenden Sendewicklung (4) und zumindest einer zwei äußeren Anschlüsse (5a, b) aufweisenden Empfangswicklung (5). Eine Steigerung des Wirkungsgrades herkömmlicher Metallsuchgeräte wird dadurch erreicht, dass mindestens ein die Sendewicklung (4) unterteilender Abgriff vorgesehen ist, wobei die Sendewicklung (4) über den Abgriff (4c) von der Treiberschaltung mit einer an den äußeren Anschlüssen (4a, b) transformierten elektrischen Wechselspannung beaufschlagbar ist.

Description

Metallsuchgerät
Die Erfindung betrifft ein Metallsuchgerät mit mindestens einer zwei äußere Anschlüsse aufweisenden Sendewicklung und zumindest einer zwei äußere Anschlüsse aufweisenden Empfangswicklung und mindestens einer Treiberschaltung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Metallsuchgerätes.
Ein herkömmliches Metallsuchgerät weist einen Suchkopf mit einer Sendespule und einer Empfangsspule auf . Die Sendespule ist aus Wicklungen gebildet, mit deren Hilfe ein magnetisches Feld erzeugt werden kann. Die Sende- und Empfangsspulen werden häufig auch als Sende- und Empfangswicklungen bezeichnet. Dazu wird an die Sendespule mit Hilfe einer Treiberschaltung, vorzugsweise einem Oszillator, eine elektrische WechselSpannung angelegt. Aufgrund der elektromagnetischen Induktion erzeugen die Sendewicklungen ein magnetisches Wechselfeld in der Umgebung der Sendespule. Dieses Magnetfeld lässt sich mit Hilfe einer Empfangsspule, die aus einer Empfangswicklung gebildet ist, empfangen.
Die Empfangsspule ist über einen Verstärker mit einer Detektorschaltung verbunden. Die Detektorschaltung kann Variationen im Magnetfeld der Sendespule, die durch sich in der Umgebung der Spulen befindende metallische Gegenstände erzeugt werden, detektieren. Sowohl die Sendespule als. auch die Empfangsspule sind häufig mit Kondensatoren aufweisenden Treiberschaltungen so verbunden, dass sie Parallel- oder Serienschwingkreise bilden. Diese Schwingkreise werden vorzugsweise in Resonanz betrieben, so dass die Magnetfeldstärke möglichst groß wird.
Aus der DE 198 03 957 Cl ist ein Metallsuchgerät und ein Verfahren zur Detektion eines metallischen Gegenstands bekannt. Zur Schaffung eines Metallsuchgerätes, welches eine verbesserte Empfindlichkeit aufweist und durch einen Nichtfachmann einfach bedient werden kann, wird vorgeschlagen, eine automatische Regelung eines Schwingkreises vorzusehen. Der Schwingkreis verfügt über einen regelbaren Widerstand, wodurch eine Rückkoppelung des Schwingkreises mit der Suchspule so variiert werden kann, dass der Schwingkreis sich in einem Zustand gerade kurz nach dem Schwingungseinsatz befindet. Hierbei besitzt eine Suchspule, die gleichzeitig Oszillatorspule ist,' eine Anzapfung. Mit einem Potentiometer kann der Grad der Kopplung zwischen Suchspule und Oszillatorspule eingestellt werden.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 63 773 ist ebenfalls ein Metalldetektor und ein Verfahren zum Betreiben eines Metalldetektors bekannt. Bei diesem Verfahren ist ein Oszillator vorgesehen, der einen Schwingkreis zur Abstrahlung elektromagnetischer Wechselfelder veranlaßt . Die Wechselfelder und damit das Schwingungsverhalten des Oszillators werden durch die Anwesenheit von Metall beeinflußt. Durch eine Rückkoppelung des Oszillators kann mit Hilfe, einer Phasensteuerung der RückkopplungsSpannung der Arbeitspunkt des Oszillators verändert werden. Um einen größeren Anwendungsbereich zu haben und mit unterschiedlichen Effekten der Umgebung umgehen zu können, wird vorgeschlagen, unterschiedliche Phasenlagen der RückkopplungsSpannung zu unterdrücken, wodurch zwischen unterschiedlichen Umgebungseffekten unterschieden werden kann.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 50 748 ist ein Sensor bekannt, der auf Annäherung von Metallen anspricht. Ein axial .ausgerichtetes Spulensystem ist vorgesehen, welches mindestens drei miteinander elektromagnetisch oder magnetisch gekoppelte Spulen aufweist . Das an der Detektorspule und der Generatorspule anliegende Signal wird einem Mischer zugeführt. Hierdurch wird erreicht, dass mit Hilfe eines induktiv arbeitenden Näherungsschalters, der auch im höheren Frequenzbereich von 500 kHz arbeitet, eine eindeutige Zuordnung des Abstandes eines metallischen Teils zum Sensor- Spulensystem gewährleistet wird.
Die Veröffentlichung GB 1 436 900 betrifft eine Vorrichtung zur Detektion von Bewegungen metallischer oder nichtmetallischer Gegenstände durch eine Metalldetektionsstation. Um eine verlässliche Detektion der Gegenstände zu gewährleisten, ohne dass die Vorrichtung auf metallische Gegenstände außerhalb der Metalldetektionsstation reagiert, wird vorgeschlagen, eine Sendespule mit einer Wicklung und zwei Empfangsspulen mit jeweils einer Wicklung vorzusehen. Die beiden Empfangsspulen sind auf gegenüberliegenden Seiten der Sendespule angeordnet. Die Sendespule und die Empfangsspulen werden über Treiberschaltungen gespeist, deren Frequenzen aufeinander .abgestimmt sind.
Die deutsche Gebrauchsmusterschrift DE 200 11 966 UI betrifft einen Sensor zur Messung' einer Kapazitätsänderung eines Kondensators und Umsetzung in ein Spannungssignal . Um einen solchen Sensor zu schaffen, mit dem kapazitiv sich zwei relativ zueinander bewegende Objekte geortet werden .können, wird vorgeschlagen, die Primär- und Sekundärspulen mit Kondensatorelektroden zu verbinden. Eine weitere Kondensatorelektrode wird vorgeschlagen, die zu den ersten Kondensatorelektroden ein elektrisches Streufeld ausbildet, durch das .jeweils ein Streufeldkondensator gebildet wird. Die Veränderung der Streufeldkapazität durch ein sich näherndes Objekt kann detektiert werden, wenn an einer Tertiärspule eine DifferenzSpannung anliegt .
Schließlich zeigt die deutsche Patentschrift DE 196 51 923 C2 eine Sonde zur Erfassung von magnetischen Wechselfeldern. Ein hochpermeabler Sondenkern wird hierbei von einer aus mehreren in Reihe geschalteten Spulen umgeben. Um eine Erfassung von niederfrequenten, magnetischen Wechselfeldern im Wasser zu optimieren, wird vorgeschlagen, den Sondenkern aus flachen Streifen zu bilden. Diese werden aus amorphem oder mikrokristallinem, magnetisierbarem Material zusammengesetzt. Zwischen die Streifen wird ein elektrisch isolierender Streifen eingesetzt. Durch den Einsatz der Isolatoren werden Wirbelströme vermieden, die das zu messende Magnetfeld erheblich störten. Nachteilig an den bekannten Schaltungen ist, dass die verfügbare elektrische Energie, die normalerweise von einer herkömmlichen Batterie zur Verfügung gestellt wird, die magnetische Energie des Magnetfeldes begrenzt. Da jedoch für den Erfolg einer Metallsuche die Stärke des Magnetfeldes wesentlich ist, wird häufig versucht, die Magnetfeldstärke zu erhöhen. Dazu wird beispielsweise vorgeschlagen, elektrische Ladung über einen Kondensator zu sammeln und gebündelt abzugeben, wodurch höhere VersorgungsSpannungen der Sendespule erreicht werden. ' Nachteilig an solchen Schaltungen ist, dass sie den
Schaltungsaufwand erheblich vergrößern und die Produktionskosten von Metallsuchgeräten steigern.
Ausgehend von den zuvor beschriebenen Nachteilen liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, den Wirkungsgrad herkömmlicher Metallsuchgeräte in einfacher Weise zu verbessern.
Das zuvor aufgezeigte technische Problem wird erfinduήgsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens ein die Sendewicklung unterteilender Abgriff vorgesehen ist, wobei die Sendewicklung über den Abgriff von der Treiberschaltung mit einer an den äußeren Anschlüssen transformierten elektrischen WechselSpannung beaufschlagbar ist.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass über einen Abgriff entlang der Sendewicklung die Sendewicklung selbst als Transformator genutzt werden kann. Dabei wird an einen ersten Teil der Sendewicklung, zwischen einem äußeren Abgriff und dem die Sendewicklung unterteilenden Abgriff, mit Hilfe der Treiberschaltung eine elektrische WechselSpannung angelegt. Durch die elektrische Wechselspannung wird in dem ersten Teil der Sendewicklung ein magnetisches Feld induziert, das sich in Richtung der gesamten Sendewicklung ausbreitet. Dies wiederum erzeugt einen Induktionsstrom in der restlichen Sendewicklung. Dieser induzierte Strom ist größer als der durch die Treiberschaltung einprägte Strom, wodurch sich das äußere Magnetfeld verstärkt.
Vorzugsweise unterteilt der Abgriff die Sendewicklung unsymmetrisch. Dabei wird bevorzugt, dass der Abgriff bei etwa einem Sechstel der Länge der Gesamtwicklung angeordnet ist. In diesem Fall wird die
Induktionsspannung zwischen dem äußerem Anschluss und dem Abgriffsort über den Rest der Sendewicklung auf das Sechsfache hochtransformiert. Dadurch ergibt sich eine Vergrößerung des Magnetfeldes um das Siebenfache.
Um die von der Treiberschaltung eingeprägte Energie möglichst effizient auszunutzen, wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, dass die Treiberschaltung mit einem äußeren Anschluss der Sendewicklung und dem Abgriffsort der Sendewicklung einen ersten Schwingkreis bildet. Wenn der erste Schwingkreis in seiner Resonanz betrieben wird, lässt sich die eingesetzte Energie am besten in ein Magnetfeld umsetzen.
Vorzugsweise wird ein weiterer Schwingkreis zwischen den äußeren Anschlüssen der Sendewicklung gebildet . Wenn dieser bevorzugt mit der gleichen Resonanzfrequenz betrieben wird wie der erste Schwingkreis, lässt sich die magnetische Feldenergie ein weiteres Mal erhöhen.
Vorzugsweise weist die Treiberschaltung einen Oszillator auf, wobei mit Hilfe des Oszillators eine elektromagnetische Schwingung in der Treiberschaltung erzeugbar ist. Der Oszillator ist dabei beispielsweise über einen Transistoremitterpfad mit dem Schwingkreis der Sendespule verbunden. Der Oszillator regt die Schwingkreise, beispielsweise mit ihrer Resonanzfrequenz, an. Dabei ist bevorzugt, dass der Oszillator über eine Rückkoppelung mit den Schwingkreisen verkoppelt ist, so dass dieser sich auf deren Resonanzfrequenz einstellen kann. In diesem Fall ergibt sich stets eine Anregung des Parallelschwingkreises mit seiner Eigenresonanzfrequenz.
Wenn die Sendewicklung und die Empfangswicklung im wesentlichen magnetisch entkoppelt sind, ergibt sich- ohne dass ein metallischer Gegenstand im Magnetfeld angeordnet ist, an der Empfangswickluήg eine induzierte Spannung, die nahe 0 ist. Bei einer magnetischen Entkoppelung bewirkt das in der Sendewicklung erzeugte Magnetfeld in der Empfangswicklung keine induzierte Spannung. Lediglich wenn in der Umgebung der Sendespule ein metallischer Gegenstand angeordnet ist, ergibt sich eine Verschiebung des Magnetfeldes der Sendespule. In diesem Fall wird die magnetische Entkoppelung zwischen Empfangsspule und Sendespule gestört und ein Teil des Magnetfeldes der Sendespule erzeugt in der Empfangsspule eine induzierte Spannung. Diese kann über einen Verstärker gemessen werden. Vorteilhaft lässt sich eine Abweichung im Magnetfeld der Sendespule messen, wenn mit der Empfangswicklung ein dritter Schwingkreis gebildet ist. Dieser ist vorzugsweise auf die Resonanzfrequenz des ersten und des zweiten Schwingkreises abgestimmt.
Die Sende- und Empfangswicklungen können eine beliebige Form aufweisen; insbesondere können die Sende- und Empfangswicklungen die in den Fig. la, lb und 1c abgebildeten Formen aufweisen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Metallsuchgerätes, bei dem die Speisung der Sendewicklung durch eine von einer Treiberschaltung zwischen einem äußeren Anschluss der Sendewicklung und einem unsymmetrisch an der Sendewicklung angeordneten Abgriff angelegte elektrische Wechselspannung durchgeführt wird, wodurch über die gesamte Sendewicklung die elektrische Wechselspannung transformiert wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 a-c bekannte Spulenanordnungen von Suchkδpfen und
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung. Fig. la zeigt einen D-förmigen Suchkopf mit einer Spulenanordnung aus einer Sendewicklung 4 und einer Empfangswicklung 5. Die Sendewicklung 4 und die Empfangswicklung 5 sind auf einem Metallträger 3 angeordnet . Die Anordnung der Sendewicklung 4 zur Empfangswicklung 5 ist in der Art, dass das durch die Sendewicklung 4 erzeugte Magnetfeld in der Empfangswicklung 5 nur eine geringe Spannung induziert . Nur wenn sich das durch die Sendewicklung 4 erzeugte Magnetfeld durch äußere Gegebenheiten, beispielsweise einen metallischen Gegenstand, verändert, wird in der Empfangswicklung 5 eine größere Spannung induziert.
Ein Suchkopf gemäß Fig. lb erlaubt ebenfalls eine gute Entkopplung zwischen Sendewicklung 4 und Empfangswicklung 5. Der magnetische Fluss der Sendewicklung 4 wird im wesentlichen innerhalb des Metallträgers 3 im Inneren der Sendewicklung 4 geführt. Dadurch ist die Summe der magnetischen Flüsse, die von der Empfangswicklung 5 umschlossen sind, im Wesentlichen 0.
Das gleiche gilt für einen Suchkopf gemäß Fig. lc. Durch die Überschneidung der Sendewicklung 4 und der Empfangswicklung 5 im Mitteljoch des Metallträgers 3 ist auch hier die Summe der durch die Empfangswicklung 5 umschlossenen magnetischen Flüsse nahezu 0.
Die in den Fig. la bis c gezeigten Spulenanordnungen erlauben eine gute Detektion von metallischen Gegenständen in der Umgebung der Spulen. Die induzierte Spannung der Empfangswicklung 5 kann im Normalbetrieb sehr stark verstärkt werden, da sie normalerweise gegen 0 geht. Wenn sich aber ein metallischer Gegenstand in der Umgebung der Sendewicklung 4 befindet, wird eine kleine Spannung in der Empfangswicklung 5 induziert, die jedoch verstärkt wird und daher gut detektierbar ist.
In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung dargestellt. Gezeigt ist eine Treiberschaltung 2, die eine Sendewicklung 4 mit äußeren Anschlüssen 4a, 4b und einem Abgriff 4c speist. Eine Empfangswicklung 5 mit äußeren Anschlüssen 5a und 5b ist ebenfalls dargestellt. Die Treiberschaltung 2 ist aus den Kondensatoren 6 und 8 gebildet und wird über den Oszillator 10, der mit Hilfe des Transistors - 12 an die Schwingkreise angekoppelt ist, gespeist. Der Kondensator 6 bildet mit dem Anschluss 4a und dem Abgriff 4c der Sendewicklung 4 einen ersten Schwingkreis. Der Kondensator 8 bildet mit der Sendewicklung 4 einen zweiten Schwingkreis . Die beiden Schwingkreise sind aufeinander abgestimmt und weisen die gleiche Resonanzfrequenz auf.
Der Kondensator 13 bildet zusammen mit der Empfangswicklung 5 einen dritten ResonanzSchwingkreis, dessen Resonanzfrequenz mit der Resonanzfrequenz der ersten beiden Schwingkreise abgestimmt ist. Die Spannung, die in der Empfangswicklung 5 induziert wird, wird über den Verstärker 16 verstärkt und an den Detektor 18 geführt .
Der Oszillator 10 ist über den Emitter des Transistors 12 und den Kondensator 6 mit einer Masse 14 gekoppelt. Vorzugsweise ist der Oszillator 10 derart mit den ersten beiden Schwingkreisen verkoppelt, dass dieser sich auf deren Eigenresonanzfrequenz einstellt.
Die über den Transistor 12 angelegte elektrische WechselSpannung wird vom ersten Parallelschwingkreis aufgenommen. Dieser schwingt mit seiner Resonanzfrequenz, wodurch der Induktionsstrom zwischen dem Anschluss 4a und dem Abgriff 4c der Sendewicklung 4 groß ist. Da der Abgriff 4c die Sendewicklung 4 unsymmetrisch unterteilt, ergibt sich eine Transformation der anliegenden Spannung. Die Spannung zwischen 'den äußeren Anschlüssen 4a und 4b ' ' entspricht dem Wicklungsverhältnis zwischen der Sendewicklung 4 und den Wicklungen zwischen dem Anschluss 4a und dem Abgriff 4c. Dadurch, dass die Induktionsspannung hochtransformiert wird, ergibt sich ein verstärktes äußeres Magnetfeld der Sendewicklung 4. Dieses Magnetfeld breitet sich über einen großen Bereich, aus und erlaubt somit die Detektion von metallischen Gegenständen auch in einer größeren Tiefe .unter dem Boden .
Der Strom durch den Transistor 12 ist höher als in herkömmlichen Schaltungen, da er über eine geringere Impedanz, nämlich lediglich die zwischen dem Anschluss 4a und dem Abgriff 4c anliegende, an Masse geführt wird. Daher ergibt sich an dem ersten Wicklungsabschnitt zwischen dem Anschluss 4a und dem Abgriff 4c eine größere Spannung, die darüber hinaus noch transformiert wird.
Der Empfänger ist vorzugsweise ein heterodyner Empfänger mit der gleichen Taktfrequenz wie der Oszillator des Senders. Lediglich die Seitenbänder des Senders werden detektiert und eine Phasenrelation zwischen der Sendefrequenz und dem empfangenen Echo wird gemessen. Für den Fall, dass sich ein Gegenstand in der Umgebung der Spulen befindet, ergibt sich eine Phasenverschiebung zwischen dem Echo und der Sendefrequenz, die sich auf dem Detektor darstellen lässt.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Metallsuchgerät mit
- mindestens einer Sendewicklung (4) , welche zumindest zwei äußere Anschlüsse (4a, b) aufweist,
- mindestens einer Empfangswicklung (5) , welche zumindest zwei äußere Anschlüsse (5a, b) aufweist und
- mindestens einer Treiberschaltung (2) , wobei die Sendewicklung (4) über einen Abgriff (4c) von der Treiberschaltung (2) mit einer an den äußeren Anschlüssen (4a,b) transformierten elektrischen WechselSpannung beaufschlagbar ist.
2. Metallsuchgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgriff (4c) die Sendewicklung (4) unsymmetrisch unterteilt.
3. Metallsuchgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Treiberschaltung (2) mit einem äußeren Anschluss (4a) der Sendewicklung (4) und dem Abgriff (4c) der Sendewicklung (4) einen ersten Schwingkreis (4a,4c,b) bildet.
4. Metallsuchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den äußeren Anschlüssen (4a, b) der Sendewicklung (4) ein zweiter Schwingkreis gebildet ist.
5. Metallsuchgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Schwingkreis eine im wesentlichen gleiche Resonanzfrequenz aufweisen.
6. Metallsuchgerät nach einem der Ansprüche .1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Treiberschaltung (2) einen Oszillator (10) aufweist, wobei mit Hilfe des Oszillators (10) eine elektromagnetische Schwingung in der Treiberschaltung (2) erzeugbar ist .
7. Metallsuchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendewicklung (4) und .die Empfangswicklung (5) im wesentlichen magnetisch entkoppelt sind.
8. Metallsuchgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Empfangswicklung (5) ein dritter Schwingkreis gebildet ist.
9. Verfahren zum Betrieb eines Metallsuchgerätes, bei dem die Speisung einer Sendewicklung durch eine von einer Treiberschaltung zwischen einem äußeren Anschluss der Sendewicklung und einem unsymmetrisch an der Sendewicklung angeordneten Abgriff angelegte elektrische WechselSpannung durchgeführt wird, wodurch über die gesamte Sendewicklung die elektrische Wechselspannung transformiert wird.
PCT/EP2002/011997 2001-11-27 2002-10-26 Metallsuchgerät WO2003046612A1 (de)

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DE10157770A DE10157770C1 (de) 2001-11-27 2001-11-27 Metallsuchgerät
DE10157770.2 2001-11-27

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2569639C1 (ru) * 2014-07-02 2015-11-27 Виктор Олегович Арбузов Датчик металлодетектора

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120206143A1 (en) * 2011-02-14 2012-08-16 Mcgushion Kevin D Resonant electromagnetic sensor
EP2562565B1 (de) 2011-08-24 2014-03-05 Mettler-Toledo Safeline Limited Metalldetektionsvorrichtung
GB2521398B (en) * 2013-12-18 2020-05-20 Roke Manor Res Limited Techniques for co-siting a metal detector with another detector
US20150253452A1 (en) * 2014-03-07 2015-09-10 avaSensor, LLC Matter detector, sensor and locator device and methods of operation
US10001577B2 (en) * 2014-03-07 2018-06-19 avaSensor, LLC Matter detector, sensor and locator device and methods of operation
US9784877B2 (en) * 2014-03-07 2017-10-10 avaSensor, LLC Matter detector, sensor and locator device and methods of operation
DE102015215331A1 (de) 2015-08-11 2017-02-16 Continental Teves Ag & Co. Ohg Elektronische Steuerungseinheit
DE112016003662A5 (de) * 2015-08-11 2018-06-14 Continental Teves Ag & Co. Ohg Vorrichtung zum Messen einer Messgröße
EP3182169B1 (de) * 2015-12-17 2018-12-05 Mettler-Toledo Safeline Limited Metalldetektionsvorrichtung
DE102016202402A1 (de) 2016-02-17 2017-08-17 Continental Teves Ag & Co. Ohg Sensor
DE102016202403A1 (de) 2016-02-17 2017-08-17 Continental Teves Ag & Co. Ohg Sensor
DE102016204417A1 (de) * 2016-03-17 2017-09-21 Continental Teves Ag & Co. Ohg Vorrichtung zum Messen einer Messgröße
CN108680960B (zh) * 2018-07-14 2023-10-31 漳州市玉山电子制造有限公司 一种差分输出驱动方式的金属探测器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3201774A (en) * 1962-12-26 1965-08-17 Tateisi Denki Kabushikikaisha Electrical sensing apparatus
US3503007A (en) * 1967-09-20 1970-03-24 Buchungsmachinenwerk Karl Marx Controllable oscillator
GB1436900A (en) * 1972-05-26 1976-05-26 Heytow S Metal detector
DE19858713A1 (de) * 1998-12-18 2000-06-21 Ebinger Klaus Ing Fa Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis von im Boden befindlichen Metallobjekten
EP1113294A2 (de) * 1999-12-30 2001-07-04 SECON GmbH Metalldetektor und Verfahren zum Betreiben eines Metalldetektors

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4099116A (en) * 1977-01-17 1978-07-04 Tyndall Jerry C Metal detector with phase related circuit selective discrimination
US4300097A (en) * 1979-07-27 1981-11-10 Techna, Inc. Induction balance metal detector with ferrous and non-ferrous metal identification
DE19651923C2 (de) * 1996-12-13 2001-03-29 Stn Atlas Elektronik Gmbh Sonde zur Erfassung von magnetischen Wechselfeldern
DE19803957C1 (de) * 1998-02-03 1999-10-14 Sap South Asian Pacific Co Metallsuchgerät und Verfahren zur Detektion eines metallischen Gegenstandes
DE19850748A1 (de) * 1998-11-04 2000-05-11 Eckart Hiss Sensor
ATE226315T1 (de) * 1999-07-13 2002-11-15 Maximilian Indihar Elektrischer sensor zur messung einer kapazitätsänderung und umsetzung in ein spannungssignal

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3201774A (en) * 1962-12-26 1965-08-17 Tateisi Denki Kabushikikaisha Electrical sensing apparatus
US3503007A (en) * 1967-09-20 1970-03-24 Buchungsmachinenwerk Karl Marx Controllable oscillator
GB1436900A (en) * 1972-05-26 1976-05-26 Heytow S Metal detector
DE19858713A1 (de) * 1998-12-18 2000-06-21 Ebinger Klaus Ing Fa Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis von im Boden befindlichen Metallobjekten
EP1113294A2 (de) * 1999-12-30 2001-07-04 SECON GmbH Metalldetektor und Verfahren zum Betreiben eines Metalldetektors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2569639C1 (ru) * 2014-07-02 2015-11-27 Виктор Олегович Арбузов Датчик металлодетектора

Also Published As

Publication number Publication date
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