金属检测机的多功能线圈模块及金检机

1008 编辑：中冶有色技术网来源：苏州太易检测设备有限公司

2024-06-05 14:50:14

权利要求书： 1.一种金属检测机的多功能线圈模块，包括功率驱动电路和信号接收电路，其特征在于，还包括第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈和第五线圈，所述第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈、第五线圈依次排列，且第二线圈和第四线圈与第三线圈的距离相等，第一线圈和第五线圈与第三线圈的距离相等，所述第三线圈连接至功率驱动电路的输出端，所述线圈模块还包括线圈切换机构，该线圈切换机构包括第一选择开关、第二选择开关、第三选择开关和第四选择开关，所述第一选择开关、第二选择开关、第三选择开关和第四选择开关均为单刀三掷开关，且公共端分别连接至第一线圈、第二线圈、第四线圈和第五线圈，第一输出端连接至功率驱动电路，第二输出端置空，第三输出端连接至信号接收电路。

2.根据权利要求1所述的一种金属检测机的多功能线圈模块，其特征在于，所述单刀三掷开关为继电器。

3.根据权利要求1所述的一种金属检测机的多功能线圈模块，其特征在于，所述单刀三掷开关为手动开关。

4.根据权利要求1所述的一种金属检测机的多功能线圈模块，其特征在于，所述第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈和第五线圈的位置固定设置。

5.一种金属检测机的多功能线圈模块，包括功率驱动电路和信号接收电路，其特征在于，还包括第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈和第五线圈，所述第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈、第五线圈依次排列，且第二线圈和第四线圈与第三线圈的距离相等，第一线圈和第五线圈与第三线圈的距离相等，所述第三线圈连接至功率驱动电路的输出端，所述线圈模块还包括线圈切换机构，该线圈切换机构包括第五选择开关和第六选择开关，所述第五选择开关和第六选择开关均为双刀三掷开关，第五选择开关的第一公共端连接至第一线圈，对应的第一输出端连接至功率驱动电路，第二输出端置空，第三输出端连接至信号接收电路，第五选择开关的第二公共端连接至第五线圈，对应的第一输出端连接至功率驱动电路，第二输出端置空，第三输出端连接至信号接收电路，第六选择开关的第一公共端连接至第二线圈，对应的第一输出端连接至功率驱动电路，第二输出端置空，第三输出端连接至信号接收电路，第六选择开关的第二公共端连接至第四线圈，对应的第一输出端连接至功率驱动电路，第二输出端置空，第三输出端连接至信号接收电路。

6.根据权利要求5所述的一种金属检测机的多功能线圈模块，其特征在于，所述双刀三掷开关为继电器。

7.根据权利要求5所述的一种金属检测机的多功能线圈模块，其特征在于，所述双刀三掷开关为手动开关。

8.根据权利要求5所述的一种金属检测机的多功能线圈模块，其特征在于，所述第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈和第五线圈的位置固定设置。

9.一种金检机，其特征在于，包括上位机和如权利要求1?8中任一所述的线圈模块，所述上位机连接至各选择开关。

10.根据权利要求9所述的金检机，其特征在于，所述上位机为PC机。

说明书：金属检测机的多功能线圈模块及金检机技术领域[0001] 本实用新型涉及金属检测机领域，尤其是涉及一种金属检测机的多功能线圈模块及金检机。背景技术[0002] 金属检测机是依靠对探头窗口内电磁场变化的检测来实现对金属异物检测的一种在线检测设备，其广泛应用于食品，药品，塑料制品以及矿物加工造纸等行业中。用来检测原料及成品中的金属异物，从而保证产品的质量安全。金属检测机的检测电路主要包括LC振荡电路(功率电路)，信号接收电路，解调电路，控制电路，传输装置等几部分组成。[0003] 其中，作为信号发射和接收的主要承载单元，线圈是金检机的重要组成部分，目前，针对不同的应用场景和目的，设计有不同的线圈模块，但是一些不同类型的线圈都对位置有要求，例如作为测试一些产品长度偏长尺寸较大的一类产品的接收线圈，其需要与发射线圈较远，该位置可能与屏蔽线圈冲突，此外，即使不冲突，为了满足各种工况，也需要配置过多的线圈，不仅增加物料成本，还会导致设备的布局过于密集或者增加占用空间。实用新型内容

[0004] 本实用新型的目的就是为了提供一种金属检测机的多功能线圈模块及金检机，通过三掷开关构成线圈切换机构，可以实现四个线圈的功能切换，从而基于5个线圈实现4种工作模式，极大地降低了物料和空间成本。[0005] 本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：[0006] 一种金属检测机的多功能线圈模块，包括功率驱动电路和信号接收电路，还包括第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈和第五线圈，所述第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈、第五线圈依次排列，且第二线圈和第四线圈与第三线圈的距离相等，第一线圈和第五线圈与第三线圈的距离相等，所述第三线圈连接至功率驱动电路的输出端，[0007] 所述线圈模块还包括线圈切换机构，该线圈切换机构包括第一选择开关、第二选择开关、第三选择开关和第四选择开关，所述第一选择开关、第二选择开关、第三选择开关和第四选择开关均为单刀三掷开关，且公共端分别连接至第一线圈、第二线圈、第四线圈和第五线圈，第一输出端连接至功率驱动电路，第二输出端置空，第三输出端连接至信号接收电路。[0008] 在某些实施例中，选择开关采用双刀三掷开关，具体的，线圈切换机构包括第五选择开关和第六选择开关，所述第五选择开关和第六选择开关均为双刀三掷开关，第五选择开关的第一公共端连接至第一线圈，对应的第一输出端连接至功率驱动电路，第二输出端置空，第三输出端连接至信号接收电路，第五选择开关的第二公共端连接至第五线圈，对应的第一输出端连接至功率驱动电路，第二输出端置空，第三输出端连接至信号接收电路，第六选择开关的第一公共端连接至第二线圈，对应的第一输出端连接至功率驱动电路，第二输出端置空，第三输出端连接至信号接收电路，第六选择开关的第二公共端连接至第四线圈，对应的第一输出端连接至功率驱动电路，第二输出端置空，第三输出端连接至信号接收电路。[0009] 所述单刀三掷开关/双刀三掷开关为继电器，或者所述单刀三掷开关/双刀三掷开关为手动开关。[0010] 所述第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈和第五线圈的位置固定设置。[0011] 一种金检机，包括上位机和如上述的线圈模块，所述上位机连接至各选择开关。[0012] 所述上位机为PC机。[0013] 与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：[0014] 1)通过三掷开关构成线圈切换机构，可以实现四个线圈的功能切换，从而基于5个线圈实现4种工作模式，极大地降低了物料和空间成本。[0015] 2)采用继电器，可以实现自动控制，提高了易用性。[0016] 3)采用固定位置的设计方案，稳定性更高。附图说明[0017] 图1为本实用新型的线圈的排列示意图；[0018] 图2为本实用新型的结构示意图；[0019] 图3为一种线圈切换机构的电路示意图；[0020] 图4为另一种线圈切换机构的电路示意图；[0021] 图5为第一种工作模式下的线圈功能示意图；[0022] 图6为第二种工作模式下的线圈功能示意图；[0023] 图7为第三种工作模式下的线圈功能示意图；[0024] 图8为第四种工作模式下的线圈功能示意图；[0025] 图9为功率驱动电路的示意图；[0026] 其中：1、第一线圈，2、第二线圈，3、第三线圈，4、第四线圈，5、第五线圈，6、线圈切换机构，7、功率驱动电路，8、信号接收电路，9、线圈组，10、解调电路，11、上位机。具体实施方式[0027] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。[0028] 金属检测机的主要工作原理是，在金属检测机的探头内部，功率驱动电路7驱动发射线圈通过LC并联谐振产生交变磁场，在距离发射线圈等距离位置上各有一个线圈，这一组差分线圈构成接收线圈。当金属异物通过磁场时，影响到差分线圈之间的电压差和相位差，在同过小信号处理电路将这个扰动信号提取出来，从而实现对通过机器的金属异物的检测。对于金属检测机来说一个良好的线圈系统是保证机器性能和稳定运行的关键，常规的线圈系统由一个发射线圈和一组对称的接收线圈组成。[0029] 一种金属检测机的多功能线圈模块，如图1至图3所示，包括功率驱动电路7和信号接收电路8，还包括第一线圈1、第二线圈2、第三线圈3、第四线圈4和第五线圈5，第一线圈1、第二线圈2、第三线圈3、第四线圈4、第五线圈5依次排列，且第二线圈2和第四线圈4与第三线圈3的距离相等，第一线圈1和第五线圈5与第三线圈3的距离相等，第三线圈3连接至功率驱动电路7的输出端，[0030] 线圈模块还包括线圈切换机构6，该线圈切换机构6包括第一选择开关S1、第二选择开关S2、第三选择开关S3和第四选择开关S4，第一选择开关S1、第二选择开关S2、第三选择开关S3和第四选择开关S4均为单刀三掷开关，且公共端分别连接至第一线圈1、第二线圈2、第四线圈4和第五线圈5，第一输出端连接至功率驱动电路7，第二输出端置空，第三输出端连接至信号接收电路8。

[0031] 其线圈系统的主要结构如下图所示；由一个居中的发射线圈，以及两侧对称的两组线圈，共五个线圈组成。[0032] 第三线圈稳定地作为发射线圈，但是第一线圈1、第二线圈2、第四线圈4和第五线圈5根据对应的选择开关的切换状态可以实现不同的工作模式的切换。[0033] 当第一选择开关S1和第四选择开关S4置空，且第二选择开关S2、第三选择开关S3的第三输出端接通公共端时，进入第一种工作模式，其线圈功能如图5所示，第三线圈3作为发射线圈，第二线圈2和第四线圈4作为接收线圈，第一线圈1和第五线圈5不接入电路，该第一种工作模式也是常规工作模式。[0034] 当第二选择开关S2、第三选择开关S3的第二输出端接通公共端，且第一选择开关S1和第四选择开关S4的第三输出端接通公共端时，进入第二种工作模式，其线圈功能如图6所示，第三线圈3作为发射线圈，第二线圈2和第四线圈4不接入电路，第一线圈1和第五线圈5作为接收线圈，该第二种工作模式的线圈结构与第一种工作模式类似，但是接收线圈和发射线圈的距离较大，适合测试一些产品长度偏长尺寸较大的一类产品。

[0035] 当第二选择开关S2和第三选择开关S3的第一输出端接通公共端，且选择开关S1和第四选择开关S4的第三输出端接通公共端时，进入第三种工作模式，如图7所示，第二线圈2、第三线圈3和第四线圈4作为发射线圈，第一线圈1和第五线圈5作为接收线圈，该工作模式的特点是发射线圈形成了一个更加强大且均匀的交变磁场，配合合理的信号解调电路适用于测试大效应产品如富含盐分富含油料且产品有明显方向性的测试环境。

[0036] 当第二选择开关S2和第三选择开关S3的第三输出端接通公共端，且选择开关S1和第四选择开关S4的第一输出端接通公共端时，此时，如图9所示，由于选择开关S1和第四选择开关S4与功率驱动电路7的连接的感应线圈与对应于第三线圈的感应线圈的绕线方向相反，因此第一线圈1和第五线圈5产生的磁场与第三线圈3相反，因此进入第四种工作模式，如图8所示，第一线圈1和第五线圈5作为屏蔽线圈，第二线圈2和第四线圈4作为接收线圈，第一线圈1和第五线圈5形成一个频率和发射线圈相同，功率比发射线圈低一定量级，相位比发射滞后180°的反向交变磁场，形成屏蔽线圈。发射线圈和屏蔽线圈的磁场在接收线圈和屏蔽线圈的中部位置相互抵消中和。[0037] 综上，本申请的开关设计，可以实现5个线圈的线圈结构对于以上四种工作模式的适应，极大的减小了空间占用。[0038] 在某些实施例中，选择开关采用双刀三掷开关，具体的，如图4所示，线圈切换机构6包括第五选择开关和第六选择开关，第五选择开关和第六选择开关均为双刀三掷开关，图

4中，S5A1为第五选择开关的第一组触点，S5A2为第五选择开关的第二组触点，S6A1为第六选择开关的第一组触点，S6A2为第六选择开关的第二组触点。第五选择开关的第一公共端连接至第一线圈1，对应的第一输出端连接至功率驱动电路7，第二输出端置空，第三输出端连接至信号接收电路8，第五选择开关的第二公共端连接至第五线圈5，对应的第一输出端连接至功率驱动电路7，第二输出端置空，第三输出端连接至信号接收电路8，第六选择开关的第一公共端连接至第二线圈2，对应的第一输出端连接至功率驱动电路7，第二输出端置空，第三输出端连接至信号接收电路8，第六选择开关的第二公共端连接至第四线圈4，对应的第一输出端连接至功率驱动电路7，第二输出端置空，第三输出端连接至信号接收电路8。

在这些实施例中，由于实现了第一线圈1和第五线圈5的联动控制，以及第二线圈2和第四线圈4的联动控制，可以占用更少的控制信号线。

[0039] 在一些实施例中，单刀三掷开关/双刀三掷开关为继电器，可以实现自动控制，提高了易用性。[0040] 在一些实施例中，单刀三掷开关/双刀三掷开关为手动开关，操作更加简单。[0041] 在某些实施方式中，线圈切换机构6也可以采用变压器抽头接线的方式实现。[0042] 在一些实施例中，第一线圈1、第二线圈2、第三线圈3、第四线圈4和第五线圈5的位置固定设置，稳定性更高，当然在其他实施例中，也可以采用直接引出抽头进行接线，这种方便结构更加简易，但是在不同的工作模式之间的切换不太方便。[0043] 本申请的另一种实施方式是提供一种金检机，包括上位机11和如上述的线圈模块，上位机11连接至各选择开关，其中上位机11可以为PC机，也可以是一些专门设计定制的嵌入式设备。