Průmyslové detektory kovů se již stávají běžnou součástí výrobních linek nejen v potravinářství. Co si však počít pokud je potřeba odhalit přítomnost kovu v produktu uvnitř kovového, např. hliníkového obalu ? Lze použít speciální detektor pracující na metodě detekce zbytkového magnetismu - magnetické remanence. Více se dozvíte v tomto článku..

Detektor kovů jsou již docela známé a jejich používání a počet se výrobních provozech firem neustále zvyšuje. Využívají se již v mnoha průmyslových odvětvích, jako např. v potravinářství, kde u výrobce hlídají, aby jste například v housce nekousli do šroubku nebo v mase nesnědli kousek ulomeného nože. Princip je zde jednoduchý. Využívá se změny magnetického pole vyvolané kouskem kovu uvnitř detekční cívky - viz článek o principu detektorů kovů - "Princip citlivého detektoru kovů pro průmysl".

Jak ale vyřešit situaci, když je nutné hledat malý kousek kovu v produktu, který je zabalen v kovovém obalu ? Hodně lidí by tvrdilo, že to nejde, když celý kovový obal je větší než samotný hledaný kousek kovu. Opravdu s použitím principu většiny detektorů to nejde. Existuje však jeden fyzikální princip, který za určitých podmínek to umožňuje. Jde o snímání magnetické remanence kovů. Má to však jeden háček. Tímto způsobem lze detekovat jen železo schované v neželezném obale. Tak například železnou pilinu v hliníkovém obale zabaleného taveného sýra. I přesto je to úspěch, protože běžný detektor kovů by dle nastavení citlivosti buď indikoval přítomnost kovu u každého balíčku nebo naopak by vůbec nezachytil tu železnou šponu uvnitř. Běžné detektory ze samotného fyzikálního principu své funkce nemohou jakkoliv rozlišit o jaký kov se jedná a podobně detekují železo, měď, hliník, mosaz apod.

Princip detekce pomocí magnetické remanence

Magnetická remanence patří mezi základní magnetické vlastnosti feromagnetických látek, tedy materiálů, jako je například železo. Neferomagnetické kovy, jako například hliník nebo měď, remanenci nevykazují. Detektor kovů založen na tomto jevu tak vlastně třídí látky na feromagnetické a neferomagnetické, tj. dovede je mezi sebou rozlišit.

 

Princip takového detektoru je podobný jako u záznamu na magnetický pásek. Při zmagnetování feromagnetického materiálu dostatečně silným magnetem (zdrojem magnet. pole) dojde k hromadnému uspořádání magnetických domén v kovu jedním směrem a tím materiál sám vykazuje magnetické vlastnosti. Zatímco u magnetického pásku většina domén zůstane trvale natočená (pásek má velkou magnetickou remanenci), u běžného kusu železa se většina opět natočí do náhodných poloh a jen některé z nich zůstanou na čas natočené. To však stačí, aby s citlivou detekční cívkou a vyhodnocovací elektronikou šlo takový kousek kovu detekovat, podobně jako lze snímací hlavou přečíst informaci "uloženou" na magnetickém pásku. A protože například hliník nelze zmagnetovat (není to feromagnetikum), nevykazuje ani magnetickou remanenci, tak je pro detekční plochu prakticky neviditelný. A tak je tedy možné detekovat železo uzavřené i v silnostěnném hliníkovém nebo mosazném obalu.

Základní části detektoru kovů na principu mag. remanence

Takový detektor kovů založený na principu měření magnetické remanence musí obsahovat následující části:

 

• Předmagnetizační jednotka - silný magnet (Magnet yoke)
• Senzor mag. remanence - snímací deska - citlivá cívka
• Výpočetní a řídící elektronika - Embedded PC
• HMI jednotka - zobrazení výsledků na displeji, nastavení parametrů elektroniky tlačítky

 

Uvedené komponenty se mohou vhodně umístit na dopravník s pásem a tak vznikne automatický systém detektoru kovů pro zařazení do výrobní linky - viz obrázek níže. Snímací cívka (5) se nachází přímo pod dopravním pásem (7), aby citlivé měřící plocha (4) byla co nejblíže testovaným produktům. Než jsem však produkt dojede, je zmagnetizován magnetem (2). Takový plně automatický detektor kovů pracující na principu magnetické remanence lze například najít v nabídce německé firmy Sartorius Aachen (dříve firmy Boekels), tradičního výrobce automatických detektorů a vážních systémů.

Detekční schopnosti

Detekční citlivost detektoru primárně závisí na vzdálenosti kontaminované oblasti od snímací plochy senzoru. Jak již bylo uvedeno výše, je detektor nejcitlivější na čisté železo. Testováním a pokusy byla vytvořena následující tabulka ukazující závislost detekční citlivosti (velikosti detekovatelné testovací železné kuličky) na výšce nad pásem.

Citlivost na železo

Testovací Fe kulička o průměru	Výška nad pásem
2,0 mm Fe	30 mm
1,5 mm Fe	25 mm
1,2 mm Fe	15 mm
1,0 mm Fe	10 mm
0,65 mm Fe	2 mm

V potravinářském průmyslu je často požadováno detekovat nerezovou ocel. Ideální nerezová ocel je však nemagnetická a proto ji nezle tímto způsobem detekovat. Běžná nerezová ocel však ideální není a proto je ji schopen detektor rozlišit, i když samozřejmě hůře než "čisté" železo.

Citlivost na nerezovou ocel 1.4301 nebo AISI 304

Testovací Fe kulička o průměru	Výška nad pásem
4,0 mm Fe	50 mm
3,0 mm Fe	25 mm
2,5 mm Fe	17 mm
2,0 mm Fe	10 mm
1,8 mm Fe	3 mm

Již z fyzikálního principu, na kterém detektor pracuje pak není možné detekovat neferomagnetické materiály, jako jsou měď (Cu), hliník (Al), olovo (Pb), mosaz (CuZn), bronz (CuSn) apod.

Detektor Sartorius Observer

Detektor kovů Observer firmy Sartorius Aachen se dodává jako kompletní zařízení i s dopravníkem a hrabicovým pneumatickým separátor, který vyřadí každý produkt, u kterého je pozitivně detekována kontaminace feromagnetickým kovem, obvykle železem. Vyhodnocovací a ovládací elektronika umožňuje podrobně nastavit pro detekci, separaci a správný chod celého zařízení.

Technická data:

• Nastavitelná transportní rychlost 0.2 m/s ... 0.7 m/s
• Detekční šířka: max. 300 mm
• Detekční výška: max. 50 mm
• Maximální výška produktu: 84 mm
• Maximální délka produktu: 780 mm
• Okolní teplota: - 10°C ... + 40°C
• HMI: 4řádkový, 20znakový alfanumerický podsvícený LCD displej, 3 indikační LED a membránová klávesnice s 9 tlačítka
• Napájení: 230 VAC, 50/60 Hz
• Spotřeba: max. 50 VA
• Pouzdro senzoru: polystyrol (PS18)
• Materiál dopravník a elektroniky: nerezová ocel (BS 304 / AISI 304)
• Stupeň krytí: IP 65
• Hmotnost: cca 70 kg

Závěr

Detektory kovů se v současné době využívají čím dál tím častěji a to nejen u velkých nadnárodních firem. Ve výsledku umožňují zabránit poškození zpracovatelských strojů nebo poškození zdravý a zařízení spotřebitelů. Pro případy, že produkt je balený v často používané hliníkové fólii apod., neexistuje jiný princip detektoru kovů, který by šel použít. Další možností je až použití rentgenového tunelu, který však cenou o více než dvojnásobek převyšuje detektoru kovů. Pro případné bližší informace o zařízení firmy Sartorius Aachen, kontaktujte autora článku.

DOWNLOAD & Odkazy

• Domovská stránka výrobce, firmy Sartorius Aachen, výrobce průmyslových kovodetektorů - www.sartorius.com
• Domovská stránky výhradního disrtibutora pro ČR, firma Albertina Trading s.r.o. - www.albertina-trading.cz