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JPS6048712B2 - Metal object detection method and device - Google Patents
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JPS6048712B2 - Metal object detection method and device - Google Patents

Metal object detection method and device

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Publication number
JPS6048712B2
JPS6048712B2 JP52057411A JP5741177A JPS6048712B2 JP S6048712 B2 JPS6048712 B2 JP S6048712B2 JP 52057411 A JP52057411 A JP 52057411A JP 5741177 A JP5741177 A JP 5741177A JP S6048712 B2 JPS6048712 B2 JP S6048712B2
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JP
Japan
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signal
loop coil
metal object
circuit
controlled oscillator
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JP52057411A
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和夫 森谷
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Nippon Signal Co Ltd
Original Assignee
Nippon Signal Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、検知用ループコイルの自己インダクタンス
の変化を利用する金属物体の検知方法及び装置に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for detecting a metal object that utilizes changes in self-inductance of a detection loop coil.

検知すべき場所の検知のループコイルを布設し、このル
ープコイルに交流信号を電磁誘導して、ループコイルヘ
の金属物体の接近によるループコイルの自己インダクタ
ンスの変化を利用して金属物体の有無を検知する装置は
、駐車場の車両検知器や、製鉄所の鉄板検知器等として
用いられている。
A detection loop coil is installed at the location to be detected, and an alternating current signal is electromagnetically induced into this loop coil, and the presence or absence of a metal object is detected by using the change in self-inductance of the loop coil as the metal object approaches the loop coil. The device is used as a vehicle detector in parking lots, a steel plate detector in steel mills, etc.

しかし、この種の装置は、ループコイルヘの金属物体の
接近間隔M、対ループコイルの巾M2の比M、/M2が
1以上になるとインタグタンスの変化率が急激に低下す
るにもかかわらず、従来のこの種の装置は、ループコイ
ルの自己インダクタンスの変化に追従して変化するルー
プコイルの誘導電圧の位相を検波し、検波信号をアナロ
グ的に処理して金属物体を検知するように構成されてい
るたフめ、温度変化、ループコイルの変形、大地の誘電
率の長期的変化等の外乱によるインタグタンスのわずか
な変化により誤検知しやすく、ループコイルのインダク
タンスに合わせて同調周波数が感度を調整しなければな
らなかつた。
However, in this type of device, the rate of change in intagtance decreases rapidly when the approach distance M of the metal object to the loop coil and the ratio M2 of the width M2 of the loop coil to the width M2 of the loop coil is 1 or more. This type of device is configured to detect the phase of the induced voltage in the loop coil that changes according to changes in the loop coil's self-inductance, and process the detection signal in an analog manner to detect a metal object. Because of this, slight changes in intagtance caused by external disturbances such as temperature changes, deformation of the loop coil, and long-term changes in the permittivity of the ground can easily cause false detection, and the tuning frequency adjusts the sensitivity according to the inductance of the loop coil. I had to.

5 また、外乱による誤検知を防止するために、従来の
装置は、検波信号の処理回路に自動修正回路を設けて前
記処理回路を安定化することにより感度を高めたり、ル
ープコイルの巾を大きくしてインダクタンスの変化率を
高めることにより感度を高めたりしている。
5 In addition, in order to prevent false detection due to external disturbances, conventional devices provide an automatic correction circuit in the detection signal processing circuit to stabilize the processing circuit to increase sensitivity, or increase the width of the loop coil. Sensitivity is increased by increasing the rate of change of inductance.

しかし、前者は検波信号の処理回路が複雑であるし、乱
調を防止するためにループコイルの設置工事に種々の制
約があるから、高価である。後者は、インダクタンスの
変化率を数%にするだけでも、たとえば自動車検知用の
場合で、ループコイルの巾を1.5TrL以上にしなけ
ればならず、ループコイルの大きさに比例してその設置
工事が煩雑になり、高価になつてしまう。この発明は、
信号をディジタル的に処理するようにして、簡単な装置
で、検知ミスがなく、ループコイルの巾を小さくし得る
金属物体検知方法及び装置を提供することを目的とする
。この発明では、周波数の異なる複数の信号を順次順次
繰返し発生してループコイルに供給し、順次繰返し発生
する信号と、ループコイルに誘導される信号との位相を
比較して、位相の正負(一方の信号の位相に対して他方
の信号の位相が進んでいるか遅れているかであつて、こ
の発明では遅進という)に応じた時系列のディジタル信
号を発生し、このディジタル信号を用いて金属物体の有
無を検知することにより、上記目的を達成する。
However, the former method is expensive because the detection signal processing circuit is complicated and there are various restrictions on the installation work of the loop coil to prevent disturbances. In the latter case, even if the inductance change rate is only a few percent, the width of the loop coil must be 1.5 TrL or more, for example in the case of automobile detection, and the installation work is proportional to the size of the loop coil. becomes complicated and expensive. This invention is
It is an object of the present invention to provide a method and device for detecting a metal object that processes signals digitally, is simple, has no detection errors, and can reduce the width of a loop coil. In this invention, a plurality of signals with different frequencies are repeatedly generated in sequence and supplied to a loop coil, and the phases of the sequentially generated signals and the signal induced in the loop coil are compared to determine whether the phase is positive or negative. A time-series digital signal is generated depending on whether the phase of the other signal leads or lags the phase of the other signal (referred to as a lag in this invention), and this digital signal is used to detect the metal object. The above objective is achieved by detecting the presence or absence of.

すなわち、この発明は、ループコイルの同調周波数前後
の一定周波数を有し、かつ周波数が互いに異なる複数の
信号を順次繰返しループコイルに;供給し、前記信号と
誘導信号との位相を位相比較器で比較して、位相の遅進
に応じたディジタル信号(たとえは、正負の信号)を発
生するようにしてループコイルに供給する信号の周波数
が前記同調周波数以下であれば正(又は負)となり、以
上3てあれば負(又は正)となる信号を、ループコイル
に供給する信号に同期して時系列に発生させ、この信号
を論理回路て処理することにより金属物体の有無を検知
する。論理回路における金属物体の有無の検知は、金3
属物体がループコイルに接近して前記同調周波数が変化
すると、位相比較器の出力に発生する時系列ディジタル
信号が変化するから、たとえば特定周波数の信号のルー
プコイルへの供給時における時系列ディジタル信号が論
理信号’’H’’又は4’゛’L’’のいずれであるか
によつて検知することができるし、時系列ディジタル信
号が、ループコイルに金属物体が接近しているときの信
号列であるか否かを解読することによつても検知するこ
とができる。
That is, in the present invention, a plurality of signals having a constant frequency around the tuning frequency of the loop coil and having different frequencies are sequentially and repeatedly supplied to the loop coil, and the phase of the signal and the induced signal is determined by a phase comparator. In comparison, if the frequency of the signal supplied to the loop coil to generate a digital signal (for example, a positive or negative signal) according to the phase lag is equal to or less than the tuning frequency, it becomes positive (or negative), A signal that becomes negative (or positive) if the above three conditions are met is generated in time series in synchronization with the signal supplied to the loop coil, and this signal is processed by a logic circuit to detect the presence or absence of a metal object. Detection of the presence or absence of metal objects in logic circuits is performed using Gold 3.
When a metallic object approaches the loop coil and the tuning frequency changes, the time-series digital signal generated at the output of the phase comparator changes. It can be detected by whether it is a logic signal ``H'' or 4''L'', and the time-series digital signal is a signal when a metal object approaches the loop coil. It can also be detected by decoding whether or not it is a sequence.

以下、図面に示す実施例について説明する。The embodiments shown in the drawings will be described below.

第1図は、4種類の信号を用いる場合の一例で、図にお
いて、1はPLL(フェイズ・ロック・ループ)に用い
られている既知の電圧制御発振器、2は発振素子用のコ
ンデンサ、3a,3b,3c,3dは電圧制御発振器1
の発振素子用の抵抗、4は電圧制御発振器1に接続する
抵抗を切換える既知の抵抗切換回路である。電圧制御発
振器1の発振周波数fは、コンデンサの容量をC)抵抗
に値をR)電源電圧をVS)後述する電圧保持回路5か
ら入力する制御電圧をVc、回路により決まる係数kと
すると、一般に、で表わすことができる。
FIG. 1 is an example of using four types of signals. In the figure, 1 is a known voltage controlled oscillator used in a PLL (phase locked loop), 2 is a capacitor for the oscillation element, 3a, 3b, 3c, 3d are voltage controlled oscillators 1
The resistor 4 for the oscillation element is a known resistance switching circuit for switching the resistor connected to the voltage controlled oscillator 1. The oscillation frequency f of the voltage controlled oscillator 1 is generally expressed as follows: C) the capacitance of the capacitor, R) the value of the resistance, R) the power supply voltage, VS) the control voltage input from the voltage holding circuit 5, which will be described later, as Vc, and the coefficient k determined by the circuit. , can be expressed as .

6はたとえば電圧制御発振器1の発振周波数の1110
〜1110哨度の一定周波数を有するクロック信号の発
振器、7は前記クロック信号を計数する2ビット・2進
カウンタてある。
6 is, for example, 1110 of the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 1.
An oscillator of a clock signal having a constant frequency of .about.1110 degrees, and 7 a 2-bit binary counter for counting the clock signal.

カウンタ7は、この例では2進カウンタを用いているが
、4進のリングカウンタを用いることもてきる。カウン
タ7の計数値は、抵抗切換回路4に切換信号として供給
されるとともに、後述する判定回路8に判定用の信号と
して供給される。前記抵抗切換回路4はカウンタ7の計
数値に応じた抵抗3a〜3dを電圧制御発振器1に順次
繰返し接続し、その結果電圧制御発振器1は周波数の異
なる4種類の信号を順次繰返し発振する。
Although a binary counter is used as the counter 7 in this example, a quaternary ring counter may also be used. The count value of the counter 7 is supplied to the resistance switching circuit 4 as a switching signal, and is also supplied to a determination circuit 8, which will be described later, as a determination signal. The resistance switching circuit 4 sequentially and repeatedly connects the resistors 3a to 3d corresponding to the count value of the counter 7 to the voltage controlled oscillator 1, and as a result, the voltage controlled oscillator 1 sequentially and repeatedly oscillates four types of signals having different frequencies.

電圧制御発振器1て発振する信号(以下、単に発振信号
という)の周波数は、以下の説明ではカウンタ4の計数
値が’’o’’のときに(、“’1’’のときにF,,
’“2’’のときにF。、’’3’’のときにF3であ
るものとし、かつ中心周波数f’に対して、各周波数が
ち<F,<f’<F2<F3・・・(2)の関係にある
ものとして説明する。
In the following explanation, the frequency of the signal oscillated by the voltage controlled oscillator 1 (hereinafter simply referred to as the oscillation signal) is determined by ,
It is assumed that ``2'' is F., ``3'' is F3, and with respect to the center frequency f, each frequency is <F, <f'<F2<F3... This will be explained assuming that the relationship (2) exists.

電圧制御発振器1の発振信号の周波数F。,f,,f。
,f3は、第1式における制御電■■cが変化すると、
それに追従して中心周波数f’がシフトするから、同様
にシフトする。9は電圧制御発振器1で発振した信号用
の増巾Hで、一般に使用されている正弦波増巾器ではあ
るが、出力側が定電流駆動になつている定電流駆動形の
既知の交流増巾器であつて、増巾した信号をトランス1
0の1次巻線11aに供給する。
Frequency F of the oscillation signal of the voltage controlled oscillator 1. ,f,,f.
, f3 are as follows: When the control voltage ■■c in the first equation changes,
Following this, the center frequency f' shifts, so it shifts in the same way. 9 is the amplification H for the signal oscillated by the voltage controlled oscillator 1, which is a commonly used sine wave amplifier, but it is a known AC amplifier of the constant current drive type whose output side is driven by a constant current. The amplified signal is transferred to transformer 1.
0 primary winding 11a.

トランス10は3個の巻線11A,llb,llcを有
し、2次側に同調用のコンデンサ12を設けている。ト
ランス10の2次巻線11bは検知す!べき場所に設置
される検知用のループコイル13に接続され、3次巻線
11cは位相比較器14の一方の信号入力端子に接続さ
れている。トランス10の3次巻線11cに誘導される
信号(以下、単に誘導信号という)の位相は、増巾器9
が定電流駆動形の交流増巾器であるから、電圧制御発振
器1の発振信号に対して、同調周波数の近傍で第2図の
ように変化する。第2図において、縦軸は位相、横軸は
周波数、実線で示す曲線は金属物体がループコイル13
に接近していないときの特性、点線で示す曲線は接近し
ているときの特性、f’,FO,f、,F,,f,は安
定状態時における電圧制御発振器1の中心周波数を発振
信号の周波数である。
The transformer 10 has three windings 11A, llb, and llc, and is provided with a tuning capacitor 12 on the secondary side. The secondary winding 11b of the transformer 10 is detected! The tertiary winding 11c is connected to one signal input terminal of the phase comparator 14. The phase of the signal induced in the tertiary winding 11c of the transformer 10 (hereinafter simply referred to as an induced signal) is determined by the amplifier 9.
Since it is a constant current drive type AC amplifier, the oscillation signal of the voltage controlled oscillator 1 changes as shown in FIG. 2 near the tuning frequency. In Fig. 2, the vertical axis is the phase, the horizontal axis is the frequency, and the solid curve indicates that the metal object is the loop coil 13.
The curve shown by the dotted line is the characteristic when it is not close to , and the curve shown by the dotted line is the characteristic when it is close to. is the frequency of

第2図から明らかなように、電圧制御発振器1の発振信
号に対する3次巻線11cの誘導信号の位相は、周波数
が同調周波数より高いと遅れ、低いと進む。また、ルー
プコイル13に金属物体が接近すると同調周波数が高く
なる。発振信号の周波数F。,f,,f。,f。は、ル
ープコイル13の同調周波数の0.5%程度の差を互い
に有するように選ばれている。位相比較器14は、電圧
制御発振器1の発振信号と、3次巻線11cの誘導信号
との位相を比較して、位相の正負に対応したディジタル
信号を発生する既知の回路で、この例では誘導信号の位
相が発振信号の位相より進んでいると正の信号(論理信
号の’”1’’を意味する信号)を出力し、遅れている
と負の信号(論理信号゛’o’’を意味する信号)を出
力する。
As is clear from FIG. 2, the phase of the induced signal of the tertiary winding 11c with respect to the oscillation signal of the voltage controlled oscillator 1 lags when the frequency is higher than the tuning frequency, and advances when the frequency is lower than the tuning frequency. Furthermore, when a metal object approaches the loop coil 13, the tuning frequency increases. Frequency F of the oscillation signal. ,f,,f. ,f. are selected such that they have a difference of about 0.5% of the tuning frequency of the loop coil 13 from each other. The phase comparator 14 is a known circuit that compares the phases of the oscillation signal of the voltage controlled oscillator 1 and the induced signal of the tertiary winding 11c and generates a digital signal corresponding to the positive or negative phase. If the phase of the induction signal is ahead of the phase of the oscillation signal, a positive signal (signal meaning logic signal ``1'') is output, and if it is delayed, a negative signal (logic signal ``o'' is output). outputs a signal that means

このような位相比較器は、たとえはPLLに用いられて
いる位相比較器を飽和状態にして使用することができる
。このようにすれは、電圧制御発振器1、抵抗切換回路
4、位相廿較器14が一組となつて市販されているPL
L用の集積回路を用いることができる。判定回路8は位
相比較器14の出力信号をディジタル的に処理して金属
物体の有無を検知するJともに、電圧制御発振器1用の
修正信号を発生3る回路で、第3図に示すように、アン
ド回路5,16,17,18、禁止回路19、インバー
タ20,21、及びフリップフロップ22を備えている
Such a phase comparator can be used, for example, by saturating a phase comparator used in a PLL. In this way, the voltage controlled oscillator 1, the resistance switching circuit 4, and the phase comparator 14 are combined as a set and are commercially available.
An integrated circuit for L can be used. The determination circuit 8 is a circuit that digitally processes the output signal of the phase comparator 14 to detect the presence or absence of a metal object, and also generates a correction signal for the voltage controlled oscillator 1, as shown in FIG. , AND circuits 5, 16, 17, 18, an inhibit circuit 19, inverters 20, 21, and a flip-flop 22.

アンド回路15,16は、カウンタ6の計数値が「2」
のときに開放して、アンド回路15は位相比較器14の
出力信号をフリップフロップ22のセット入力端子に出
力し、アンド回路16はインバータ20による位相比較
器14の出力信号の反転信号をフリップフロップのリセ
ット入力端子に出力する。アンド回路17,18はカウ
ンタ6の計数値が「零」のときに開放して、アンド回路
17はフリップフロップ22のQ出力を禁止回路19の
禁止端子に出力し、アンド回路18はインバータ20の
出力信号を電圧保持回路5に出力する。禁止回路19は
信号入力端子が位相比較器14の出力端子に接続し、出
力端子がインバータ21を介して電圧保持回路5に接続
している。電圧保持回路5は、判定回路8の出力信号を
用いて電圧制御発振器1用の制御電圧を発生する充放電
回路で、第3図に示すように、コンデンサ2’3、電界
効果型トランジスタ24、ダイオード25、及び各種の
抵抗26,27,28,29,30を備えている。
AND circuits 15 and 16 indicate that the count value of counter 6 is "2"
When , the AND circuit 15 outputs the output signal of the phase comparator 14 to the set input terminal of the flip-flop 22, and the AND circuit 16 outputs the inverted signal of the output signal of the phase comparator 14 by the inverter 20 to the flip-flop. output to the reset input terminal. The AND circuits 17 and 18 are opened when the count value of the counter 6 is "zero", the AND circuit 17 outputs the Q output of the flip-flop 22 to the inhibit terminal of the inhibit circuit 19, and the AND circuit 18 outputs the Q output of the flip-flop 22 to the inhibit terminal of the inhibit circuit 19. The output signal is output to the voltage holding circuit 5. The inhibit circuit 19 has a signal input terminal connected to the output terminal of the phase comparator 14 , and an output terminal connected to the voltage holding circuit 5 via the inverter 21 . The voltage holding circuit 5 is a charging/discharging circuit that generates a control voltage for the voltage controlled oscillator 1 using the output signal of the determination circuit 8, and as shown in FIG. It includes a diode 25 and various resistors 26, 27, 28, 29, and 30.

トランジスタ24は、デイプレーシヨンタイプのトラン
ジスタで、ソース電極に発生する電圧を制御電圧Vcと
して電圧制御発振フ器1に供給する。抵抗26,27は
、抵抗26の抵抗値が抵抗27より低くなるように選は
れている。次に、上記装置の動作を、第4図ないし第8
図を参照して説明する。
The transistor 24 is a depletion type transistor, and supplies the voltage generated at its source electrode to the voltage controlled oscillator 1 as a control voltage Vc. Resistors 26 and 27 are selected such that the resistance value of resistor 26 is lower than that of resistor 27. Next, the operation of the above device will be explained in Figures 4 to 8.
This will be explained with reference to the figures.

なお、第4図ないし第8図θにおいて、Aはカウンタ6
の計数値、Bは位相比較器14の出力信号、Cはアンド
回路の出力信号、Dはアンド回路16の出力信号、Fは
アンド回路18の出力信号、Gは禁止回路19の出力信
号、HはフリップフロップのQ出力をそれぞれ示:5す
。先ず、電源投入時は、電圧保持回路5のコンデンサ2
3が放電状態にあり、かつ制御電圧Vcが抵抗28,2
9の中点の電圧と、トランジスタ24のピンチオフ電圧
との和であるから、電圧制御10発振器1の中心周波数
f’がループコイル13の同調周波数より高い。
In addition, in FIGS. 4 to 8 θ, A is the counter 6.
B is the output signal of the phase comparator 14, C is the output signal of the AND circuit, D is the output signal of the AND circuit 16, F is the output signal of the AND circuit 18, G is the output signal of the prohibition circuit 19, H respectively indicate the Q output of the flip-flop: 5. First, when the power is turned on, the capacitor 2 of the voltage holding circuit 5
3 is in a discharge state, and the control voltage Vc is applied to the resistors 28, 2.
9 and the pinch-off voltage of the transistor 24, the center frequency f' of the voltage control 10 oscillator 1 is higher than the tuning frequency of the loop coil 13.

従つて、位相比較器14の出力は、第4図Bに示すよう
に、信号’’0’’である。また、アンド回路18は、
第4図Fに示すように、カウンタ6の計数値が「零」に
なるたびに開放して信号’“1’’を出力し、それによ
つてコンデンサ23が充電する。この楊合、アンド回路
18の後段にダイオード25を設けているから、アンド
回路8の出力が信号’’0’’になつても放電せず、し
かも禁止回路19の出力が第4図Gに示すように信号’
’o’’、インバータ21の出力が信号’“1’’とな
り、従つて充電が急速に進み、電圧制御発振器1の中心
周波数f’が急速に低下する。フリップフロップ22の
Q出力は、カウンタ6の計数値が「2」になるたびに、
アンド回路16が開放して第4図Dに示すように信号’
゛1’’を出力するから、第4図Hのように信号’’o
’’である。電圧制御発振器1の中心周波数f’がルー
プコイル13の同調周波数付近まで低下して、周波数F
。の発振信号が前記同調周波数以下になると、位相避較
器14の出力は、第5図Bに示すように、カウンタ6の
計数値が「零」のときのみ信号”’1’’になり、それ
によつてアンド回路18の出力は第5図Fに示すように
信号’’o’’になり、禁止回路19の出力は、第5図
Gに示すように、前記計数−値が「零」のときのみ信号
“’1’’になる。従つて、コンデンサ23への充放電
がインバータ21の出力により行なわれるようになり、
充電速度が遅くなつて、電圧制御発振器1の中心周波籾
′が徐々に低下する。2 電圧制御発振器1の周波数F。
Therefore, the output of the phase comparator 14 is a signal ``0'' as shown in FIG. 4B. Further, the AND circuit 18 is
As shown in FIG. 4F, each time the count value of the counter 6 becomes ``zero'', it is opened and outputs a signal ``1'', thereby charging the capacitor 23. Since the diode 25 is provided at the subsequent stage of the AND circuit 18, it will not discharge even if the output of the AND circuit 8 becomes the signal ``0'', and moreover, the output of the inhibit circuit 19 will not become the signal ``0'' as shown in FIG. 4G.
'o'', the output of the inverter 21 becomes the signal '1', charging progresses rapidly, and the center frequency f' of the voltage controlled oscillator 1 rapidly decreases.The Q output of the flip-flop 22 is Every time the count value of 6 becomes "2",
The AND circuit 16 opens and the signal '
Since it outputs ``1'', the signal ``o'' is output as shown in Fig. 4H.
''It is. The center frequency f' of the voltage controlled oscillator 1 decreases to around the tuning frequency of the loop coil 13, and the frequency F'
. When the oscillation signal becomes below the tuning frequency, the output of the phase avoider 14 becomes a signal "1" only when the count value of the counter 6 is "0", as shown in FIG. 5B. As a result, the output of the AND circuit 18 becomes the signal ``o'' as shown in FIG. 5F, and the output of the inhibit circuit 19 becomes the signal ``0'' as shown in FIG. The signal becomes “1” only when
As the charging speed becomes slower, the center frequency of the voltage controlled oscillator 1 gradually decreases. 2 Frequency F of voltage controlled oscillator 1.

とF,の発振信号がループコイル13の同調周波数以下
になると、位相比較器14の出力は、第6図Bに示すよ
うに、カウンタ6の計数値が「零」と「1」のときは信
号441,,、「2」と「3」のときは信号番番0,,
にな3り、禁止回路19は開放状態にあるため、第6図
Gに示すように、位相比較器14の出力と同じ信号を出
力する。従つて、コンデンサ23への充放電は、カウン
タ6の計数値が「零」と「1」のとき放電、「2」と「
3」のとき充電となり、制御3:電圧Vcが安定し、電
圧制御発振器1は中心周波数が固定するから平衡状態に
なり、その状態を持続する。上述した平衡状態において
、ループコイル13に金属物体が接近して同調周波数が
電圧制御発振40器1の周波数F。
When the oscillation signals of and F become lower than the tuning frequency of the loop coil 13, the output of the phase comparator 14 becomes as shown in FIG. When the signal is 441,, "2" and "3", the signal number is 0,,
Since the inhibition circuit 19 is in an open state, it outputs the same signal as the output of the phase comparator 14, as shown in FIG. 6G. Therefore, the capacitor 23 is charged and discharged when the count value of the counter 6 is "0" and "1", and when the count value is "2" and "1", the capacitor 23 is charged and discharged.
3'', charging occurs, and control 3: the voltage Vc is stabilized, and the voltage controlled oscillator 1 enters an equilibrium state because the center frequency is fixed, and maintains this state. In the above-mentioned equilibrium state, a metal object approaches the loop coil 13 and the tuning frequency becomes the frequency F of the voltage controlled oscillator 40 1.

の発振信号と周波数F3の発振信号との間になると、位
相比較器14の出力は、第7図Bに示すように、カウン
タ6の計数値が「3」のときのみ信号““O’’になり
、アンド回路15は、第7図cに示すように、前記計数
値が「2」になるたびに信号゛’1’’を出力してフリ
ップフロップ22をセットする。従つてフリップフロッ
プ22がセットされたことにより、金属物体がルー,プ
コイル13に接近した旨を検知することができる。フリ
ップフロップ22がセットされると、アンド回路17は
第7図Eに示すように、カウンタ6の計数値が零になる
たびに信号’’1’’を出力し、フ禁止回路19は、第
7図Gに示すように、前記計数値が「零」と「3」のと
きに信号’’o’’、「1」と「2」のときに信号“’
1’’を出力する。
between the oscillation signal of frequency F3 and the oscillation signal of frequency F3, the output of the phase comparator 14 becomes the signal "O'' only when the count value of the counter 6 is "3", as shown in FIG. 7B. As shown in FIG. 7c, the AND circuit 15 outputs a signal ``1'' to set the flip-flop 22 every time the count value becomes ``2''. Therefore, by setting the flip-flop 22, it is possible to detect that a metal object approaches the loop coil 13. When the flip-flop 22 is set, the AND circuit 17 outputs a signal ``1'' every time the count value of the counter 6 becomes zero, as shown in FIG. As shown in Figure 7G, the signal ``o'' is output when the count value is ``0'' and ``3'', and the signal ``'' is output when the count value is ``1'' and ``2''.
Outputs 1''.

従つて、金属物体がループコイル13に接近している間
は、コンデンサ23の充放電が禁止回路19の・出力信
号に同期して行なわれるから、位相比較器14の出力が
、前記計数値が’’3’’のときのみ信号“’0’’に
なる状態で制御電圧Vcが安定し、平衡状態を持続する
。金属物体がループコイル13から離れて同調周波数が
F,とF。
Therefore, while the metal object approaches the loop coil 13, the capacitor 23 is charged and discharged in synchronization with the output signal of the inhibition circuit 19, so that the output of the phase comparator 14 is equal to the count value. The control voltage Vc is stabilized in a state where the signal becomes "0" only when the signal is "3" and the equilibrium state is maintained.The metal object moves away from the loop coil 13 and the tuning frequency changes to F and F.

の間になると、位相比較器14の出力は、第8図Bに示
すように、カウンタ6の計数値が「零」と「1」のとき
に信号’’1’’、「2」と「3」のときに信号゛’o
’’となり、アンド回路16は、第8図Dに示すように
、前記計数値が「2」のときに信号’’1’’を出力し
てフリップフロップ22をリセットする。従つて、フリ
ップフロップ22がリセットされたことにより、金属物
体がループコイル13から離れた旨を検知することがで
きる。フリップフロップ22がリセットされた後は、禁
止回路19は開放状態を持続するため、第8図Gに示す
ように、カウンタ6の計数値が「零」と1」のときに信
号’’1’’、「2」と「3」のときに信号’゛0’’
を出力し、それと同期してコンデンサ23の充放電が行
なわれて、平衡状態を持続する。
When the count value of the counter 6 is "0" and "1", the output of the phase comparator 14 becomes a signal "1", "2" and "1", as shown in FIG. 8B. 3", signal ゛'o
'', and the AND circuit 16 outputs a signal ``1'' when the count value is ``2'' to reset the flip-flop 22, as shown in FIG. 8D. Therefore, by resetting the flip-flop 22, it is possible to detect that the metal object has separated from the loop coil 13. After the flip-flop 22 is reset, the inhibition circuit 19 remains open, so that when the count value of the counter 6 is "0" and "1", the signal ``1'' is generated, as shown in FIG. 8G. ', signal '゛0'' when '2' and '3'
is output, and the capacitor 23 is charged and discharged in synchronization with the output to maintain an equilibrium state.

すなわち、フリップフロップ22がリセットされると、
この装置は最初の平衡状態に戻る。金属物体がループコ
イル13に接近したことに辷り、同調周波数がF。以上
になつた場合、位相比交器14の出力が全て信号゛’1
’’となるが、禁止]路19の出力が、カウンタ6の計
数値が「零」’)ときのみ信号“’o’’となつて、コ
ンデンサ23)放電時間が長くなり、それによつて制御
電圧’cが低下して電圧制御発振器1の中心周波数が高
くなるから、周波数F。の発振信号が前記同調周波数以
上になつたときに制御電圧が安定になり、上述した平衡
状態になる。この発明は、上記実施例に限定されるもの
ではなく、たとえば電圧制御発振器1の抵抗を順次繰返
し切換えて複数の信号を順次繰返し発生する代りに、コ
ンデンサを順次繰返し切換えるようにしてもよいし、コ
ンデンサと抵抗の両者を切換えるようにしてもよい。
That is, when the flip-flop 22 is reset,
The device returns to its initial equilibrium state. The tuning frequency is F due to the metal object approaching the loop coil 13. or more, the output of the phase ratio converter 14 is all the signal ``1''
'', but prohibited] The output of the path 19 becomes the signal ``o'' only when the count value of the counter 6 is ``zero''), and the discharge time of the capacitor 23) becomes longer, thereby controlling the Since the voltage 'c decreases and the center frequency of the voltage controlled oscillator 1 increases, the control voltage becomes stable when the oscillation signal of frequency F becomes equal to or higher than the tuning frequency, and the above-mentioned equilibrium state is reached. The invention is not limited to the embodiments described above; for example, instead of repeatedly sequentially switching the resistors of the voltage controlled oscillator 1 to generate a plurality of signals sequentially, the capacitors may be sequentially and repeatedly switched; It is also possible to switch both the resistor and the resistor.

以上のようにこの発明は、周波数の異なる複数の信号を
順次繰返し発生してループコイルに供給し、かつ前記信
号とループコイルの誘導信号との位相を比較して位相の
遅進に対応した時系列のディジタル信号を発生して、こ
の信号を用いて金属物体を検知するから、信号をディジ
タル的に処理することができ、従つてディジタル信号の
処理回路が簡単になり廉価になるし、検知ミスを少なく
することができる。
As described above, the present invention sequentially and repeatedly generates a plurality of signals with different frequencies and supplies them to a loop coil, and compares the phase of the signal and the induction signal of the loop coil to cope with a phase delay. Since a series of digital signals are generated and these signals are used to detect metal objects, the signals can be processed digitally, which simplifies the digital signal processing circuit and makes it less expensive, and reduces detection errors. can be reduced.

また、ループコイルに供給する各信号がループコイルの
同調周波数前後の一定の周波数を有するから、ループコ
イルへの金属物体の接近により、インダクタンスがわず
かに変化するだけで前記ディジタル信号が変化し、従つ
て感度が高く、ループコイルを小さくしても正確に検知
することができ、その上ループコイルの布設工事が簡単
になり、この面でも廉価になる。第2発明によれば、ル
ープコイルに供給する信号を電圧制御発振器で発生し、
かつ時系列ディジタル信号を用いて電圧制御発振器の中
心周波数を制御するから、ループコイルに供給する信号
の周波数が金属物体の検出時や不検出時に応じて最適値
に自動修正され、従つて人為的な調整が不要であるし、
装置の安定度が著しく向上する。また、電圧制御発振器
の発振周波数を決定する要素てある抵抗及び又はコンデ
ンサを切換えることにより、複数の信号を順次繰返し発
振するから、発振信号の安定度が抵抗値が容量の比で一
義的に決まり、他の素子影響を受けず、きわめて高い。
Furthermore, since each signal supplied to the loop coil has a constant frequency around the tuning frequency of the loop coil, a slight change in inductance due to the approach of a metal object to the loop coil will cause a change in the digital signal. It has high sensitivity and can accurately detect even if the loop coil is small.Furthermore, the installation work of the loop coil is simple and inexpensive. According to the second invention, a signal to be supplied to the loop coil is generated by a voltage controlled oscillator,
In addition, since the center frequency of the voltage-controlled oscillator is controlled using a time-series digital signal, the frequency of the signal supplied to the loop coil is automatically adjusted to the optimum value depending on whether a metal object is detected or not detected, thus eliminating the possibility of artificial No adjustment is required,
The stability of the device is significantly improved. In addition, by switching the resistor and/or capacitor that determines the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator, multiple signals are repeatedly oscillated in sequence, so the stability of the oscillation signal is uniquely determined by the ratio of resistance value to capacitance. , is not affected by other elements and is extremely high.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は金属物体検知装置の一例を示す電気回路のブロ
ック図、第2図は信号の周波数と位相の関係を示す図、
第3図は判定回路と電圧保持回路の一例を示すブロック
図、第4図は電源投入時の動作説明図、第5図は安定状
態への移行時の動作説明図、第6図は安定状態の動作説
明図、第7図は検知時の動作説明図、第8図は不検知時
の動作J説明図である。 1:電圧制御発振器、2:コンデンサ、3a〜3d:抵
抗、4:抵抗切換回路、5:制御電圧の保持回路、7:
カウンタ、8:判定回路、10:トランス、13:ルー
プコイル、14:位相比較丁器。
Fig. 1 is a block diagram of an electric circuit showing an example of a metal object detection device, Fig. 2 is a diagram showing the relationship between signal frequency and phase,
Fig. 3 is a block diagram showing an example of the judgment circuit and voltage holding circuit, Fig. 4 is a diagram explaining the operation when the power is turned on, Fig. 5 is a diagram explaining the operation when transitioning to the stable state, and Fig. 6 is the stable state. 7 is an explanatory diagram of the operation at the time of detection, and FIG. 8 is an explanatory diagram of the operation J at the time of non-detection. 1: Voltage controlled oscillator, 2: Capacitor, 3a to 3d: Resistor, 4: Resistance switching circuit, 5: Control voltage holding circuit, 7:
Counter, 8: Judgment circuit, 10: Transformer, 13: Loop coil, 14: Phase comparator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 検知すべき場所にループコイルを布設し、このルー
プコイルに金属物体が接近したことによるインタグタン
スの変化を利用して金属物体を検知する金属物体検知装
置において、ループコイルの同調周波数前後の複数の信
号を順次繰返し発生してループコイルに供給し、かつ前
記信号とループコイルの誘導信号との位相を比較して位
相の遅進に対応した時系列のディジタル信号を発生し、
この信号を用いて金属物体を検知することを特徴とする
金属物体検知方法。 2 検知すべき場所にループコイルを布設し、このルー
プコイルに金属物体が接近したことによるインタグタン
スの変化を利用して金属物体を検知する金属物体検知装
置において;電圧制御発振器と;前記電圧制御発振器の
抵抗及び又はコンデンサを順次繰返し切換えてループコ
イルの同調周波数前後の複数の信号を順次繰返し発生さ
せる手段と;前記電圧制御発振器の出力信号をループコ
イルに誘導する手段と;前記出力信号とループコイルの
誘導信号との位相を比較して、位相の遅進に応じた時系
列のディジタル信号を発生する位相比較器と;前記ディ
ジタル信号を用いて金属物体の有無を判定するとともに
、修正信号を出力する論理回路と;前記修正信号を用い
て、前記電圧制御発振器の中心周波数を制御する制御電
圧を発生する手段とを備えた金属物体検知装置。
[Claims] 1. In a metal object detection device that detects a metal object using a change in intagtance caused by a loop coil installed at a location to be detected and a metal object approaching the loop coil, the loop coil A plurality of signals around the tuning frequency are sequentially and repeatedly generated and supplied to the loop coil, and the phases of the signals and the induction signal of the loop coil are compared to generate a time-series digital signal corresponding to the phase delay. death,
A metal object detection method characterized by detecting a metal object using this signal. 2. In a metal object detection device that detects a metal object by installing a loop coil at a location to be detected and utilizing a change in intagtance caused by a metal object approaching the loop coil; a voltage controlled oscillator; and the voltage control means for sequentially and repeatedly switching the resistor and/or capacitor of an oscillator to sequentially and repeatedly generate a plurality of signals around the tuning frequency of the loop coil; means for guiding the output signal of the voltage controlled oscillator to the loop coil; a phase comparator that compares the phase with the induction signal of the coil and generates a time-series digital signal according to the phase delay; the digital signal is used to determine the presence or absence of a metal object, and a correction signal is generated; A metal object detection device comprising: a logic circuit for outputting; and means for generating a control voltage for controlling the center frequency of the voltage controlled oscillator using the correction signal.
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