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MDA0104金属探测器传感及测控电路原理

发布时间: 2024-02-13 来源:澳大利亚觅宝探测器

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  MDA0104金属探测器传感及测控电路原理 MDA0104 金属探测器传感及测控电路原理 Ξ 赵 春 华 (滨州师专 ,山东滨州 256604) 摘 要 介绍了 MDA0104 金属探测器的传感器和检测、控制电路的 结构 ,分析了它们的工作原理. 关键词 金属探测器 磁传感器 电路分析 分类号 O 453 1 概 况 MDA0104 金属探测器是德国 KUSTERS压光机的重要配件 ,其作用是检测纺织产品上的附着金属微 粒 ,以保护造价昂贵的尼龙压光辊. 根据电磁相互作用原理 :稳定的谐变电流可以产生稳定的谐变电磁场 ;进入该电磁...

  MDA0104 金属探测器传感及测控电路原理 Ξ 赵 春 华 (滨州师专 ,山东滨州 256604) 摘 要 介绍了 MDA0104 金属探测器的传感器和检测、控制电路的 结构 ,

  了它们的工作原理. 关键词 金属探测器 磁传感器 电路分析 分类号 O 453 1 概 况 MDA0104 金属探测器是德国 KUSTERS压光机的重要配件 ,其作用是检测纺织产品上的附着金属微 粒 ,以保护造价昂贵的尼龙压光辊. 根据电磁相互作用原理 :稳定的谐变电流可以产生稳定的谐变电磁场 ;进入该电磁场的金属微粒 ,因 产生涡流而消耗电磁场的能量 ,从而使电磁场衰减 ;用置于电磁场中的线圈可以检测其场强的变化. 这就 是用线圈型磁传感器探测金属的原理. MDA0104 金属探测器的特点是检验测试灵敏度高和全自动化的控制 ,因而适合在高度自动化连续生产的 印染行业应用. 它可以检测出任何以每分 0 . 5 ~ 400 米的速度通过的铜、铁、铝、不锈钢等各种金属微粒 , 而与织物的干湿、厚度、质地、织法和结构无关 ,其检验测试灵敏度仅决定于金属微粒的种类、重量、外形和距传 感器的距离等自然因素 (最高灵敏度为 2 mg) . 该金属探测器由两部分所组成 ,一是控制单元 SG1030 ,其上有红色指示灯和控制按钮 ,内有电源母板 N K2701 ;二是探测器 MD1003 ,为 2 200 ×130 ×125 mm 的长方体 ,内部有长 1 800 mm 的传感信号区 ,分 布有 6 组磁传感器及放大器板 V K4802 ; 有产生 200 kHZ 电磁振荡的振荡器板 O K1201 和辐射器板 O K1301 ,还有稳压电源板 N K0501 . 笔者根据实物画出了上述各电路板的电路图 , 分析了它们的工作原 理 ,由于磁传感器是不可拆的 ,根据测得其直流电阻和可见的调节铜芯 ,判定为谐振线圈型的磁传感器 ,并 根据上述分析 ,推断出其连接方法 ,并通过实验 ,验证了上述推断的正确性. 2 磁传感器的构造及工作原理 每组磁传感器是由 4 只传感线圈及与其并联的电容组成 ,它们谐振于辐射电磁波频率 200 kHZ ,纵向排 列的两只线圈 ,反向串联作为一路 ,传感线圈均匀分布在辐射器限定的长为 1 800 mm检测区内 ,各线圈必 需略有重叠而不能留有空隙 ,线圈的形状和位置都必须用树脂封固 ,每个线圈都必需通过仔细调整其内置 的磁芯或铜芯 ,使其准确谐振于 200 kHZ. 这样任何一只线圈内有金属微粒时 ,都会因涡流作用而使电磁 场衰减 ,检测线圈产生的感生电压就会减少 ,但在金属微粒较小时 ,感生电压的相对变化量很小. 然而 ,将 两只线圈反向串联后 ,它们的感生电压相互抵消 ,净感应电压应为零 ,实际上 ,要使它们完全抵消是很困难 的 ,但能做到使它们的差很小. 当其中任何一只线圈内有金属微粒时 ,由于第二路产生的信号则因金属 第 15 卷第 2 期 Vol. 15 ,No. 2 滨州师专学报 Journal of Binzhou Teachers College 1999 年 6 月 J un. ,1999 Ξ 收稿日期 1998 - 12 - 24 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 微粒通过的时间晚而略有滞后. 总的输出电压都会明显增大. 所以 ,这种接法极大地提高了检测灵敏度. 3 放大板 V K4802 的工作原理 放大板 V K4802 由 7 块集成块及 1 只三极管组成 ,见图 1 ,其中 IC1 、IC2 用作一路信号的放大和检测 , 图 1 放大极 V K 4802 电路图 L1 、L2 为反向串联的两个磁传感线 为它们的谐振电容 , C3 为补偿电容 ;二极管D1 ~D6 用作双向 限幅 ,一方面为保护运放 ,另一方面防止输入信号过大而发生阻塞 ; IC1 为双集成运放 ,一半用作同相放 大 ,另一半作宽带线性半波整流 ;单运放 IC2 组成二阶有源低通滤波. IC3 、IC4 用于另一路的放大整流和滤 波. 单运放 IC5 为差动微分运算放大 ,两路信号分别送入 IC5 的 ②、③脚 ,无金属微粒靠近传感器时 ,前、后 两路的信号都为 200 kHZ 的等幅波 ,经整流滤波后 ,变为恒定的直流 ,因而微分器的输出为零 ,但通过调整 RW1 使同相端 ③的电压稍大于反相端 ②,输出端 ⑥即为高电平. 当有金属微粒进入检测区时 ,由于涡流而消耗电磁场的能量 ,检测线圈的感应信号减小 ,但整个传感 器的输出却是增大的 ,也就是说传感器输出信号变成了调幅波 ,由于探测器的宽度为 130 mm ,辐射场的宽 度仅为 40 mm ,因而当金属微粒以 0 . 5 ~ 400 米 / 分的速度通过检验测试区时 ,传感器检出的调幅波的调制信 号频率仅为 0 . 42 ~ 333 HZ ,经线性整流和滤波后 ,即可检出该调制信号 ,差动微分放大级检出前后两路信 号的时间差 ,其输出端 ⑥先变成低电平 ,再恢复为高电平 ,由此产生报警控制信号. 实际上 ,由于压光机的 运行车速为 5 ~ 40 米 / 分 ,故实际调制信号频率范围为 4 . 2 ~ 33 . 3 HZ ,可见该检测器有足够宽的频宽. IC6 为双运放 ,其一半用作反相比例放大 ,改变 RW2 可调整其放大倍数 ;另一半用作比较器 ,改变 U ref 可调整检验测试灵敏度. IC7 为施密特型的四 2 输入与非门 ,只用其一半接成双稳态触发器 , ⑥脚为触发输入 , ⑧脚为复位端 ,一般的情况下 , ⑥为高电平 , ⑧也为高电平 ,输出 ⑩亦为高电平. 当 IC6 ⑥端输入变为低电平 时 , ⑦端成为高电平 ,而 ①端输出低电平 ,于是 IC7 ⑥端输入变成低电平 ,输出 ⑩端也变成低电平. 晶体管 T1 为输出开关 ,一般的情况下 , IC7 输出 ⑩为高电平 ,D18 处截止状态 , T1 基极为高电平 , T1 处截 止状态输出为低电平. 当 IC7 输出 ⑩变成低电平时 ,D18 处击穿状态 , T1 基极电位降低变成饱和导通 ,输出 变成高电平. 并通过二极管 D14、D20 接至信号输出端 S. 4 控制电路原理 控制电路由两部分组成 ,分别按装在稳压电源板 N K0501和电源母板 N K2701上 ,其电路如图 2所示. 前述的传感器及放大板N K4801共有 6组 ,它们覆盖了长为 1 800 mm整个探测区 ,它们的输出端都并接到 N K0501 板的 (16) 端 ,并与其中的指示灯 H1 等组成一或门 ,一般的情况下 ,各放大板的输出皆为低电平 ,指 示灯 H1 不亮 ,当有金属微粒进入探测区时 ,至少有一个放大器的输出变成高电平 ,指示灯 H1 点亮 ,同时使 15第 2 期 赵春华 MDA0104 金属探测器传感及测控电路原理 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. T3 饱和导通 , T4 截止 ,于是 IC1 的 ④端和 IC2的 ①、②端都变成高电平 . IC1 为双可重复触发的精密单稳态 图 2 控制电路原理图 多谐振荡器 ,改变 RW可调整延迟时间为 0 . 5 ~ 3 秒 ,故在经过 0 . 5 ~ 3 秒之后 ,输出端 ⑥变成高电平 ,经 开关 S1 接至 IC2 (3) 的 ①、②端 ,使其输出 (11) 端变成低电平 ,进而使 T6 截止 ,继电器断开 ,机器停车 ,并 点亮报警指示灯. 同时 IC2 (1) 的输出 ③端变成低电平 ,经延时后送至 IC2 (2) 的 ⑧、⑨端 ,使其输出端 ⑩ 变为高电平 ,进而使 T4 饱和导通 ,产生复位信号 ,令 N K4801 中的 IC7 复位 ,机器又开始正常运行 ,开关 S1 接至左侧时 ,上述自动控制停止 ,需通过按钮 S2 令其复位并重新工作. 电容 C1 、C2 ,电阻 R1 ~ R2 ,二极管 D3 ~ D5 及晶体管 T1 、T2 等组成电源启动时的自动复位电路 ,正常工作后即失去作用. Metal Detector MDA0104 of Sensor and Measuring and Controll ing Ciruitous Philosophy Zhao Chunhua B i nz hou Teachers College , B i nz hou , S handong ,256604 Abstract The paper introduces Metal Detector MDA0104 of Sensor and Measuring and controlling Circuitous constructure ,analyzes their working theory. Key words metal detector ,magneeic2suseeptor ,circule analysis 25滨州师专学报 第 15 卷 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.

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