УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ЛЕНТЫ Российский патент 2008 года по МПК G01B7/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений объектов, в частности для измерения толщины изделий.

Известен индуктивный преобразователь линейных перемещений, содержащий якорь (вал), связываемый в процессе измерения с контролируемым объектом, два ферромагнитных сердечника, выполненных в виде стаканов, в первом из которых размещена измерительная обмотка, а во втором - компенсационная обмотка, открытый торец первого сердечника образует с якорем рабочий воздушный зазор, а открытый торец второго сердечника образует с помощью диэлектрической прокладки, выполненной в виде кольца, постоянный зазор с дном первого сердечника, настроечный элемент, который установлен с возможностью перемещения в осевом направлении обоих сердечников, выполненный в виде жестко соединенных одна с другой цилиндрической ферромагнитной и цилиндрической с кольцевым выступом электропроводной частей, и стопорный винт (а.с. СССР №1088441, кл. G01В 7/00).

Известный преобразователь имеет сравнительно сложную конструкцию и малые функциональные возможности. Это обусловлено тем, что настроечный элемент состоит из двух частей сложной конфигурации, жестко соединенных между собой, одна из частей с резьбой взаимодействует с ферромагнитным сердечником, и стопорный винт, который фиксирует положение настроечного элемента. При этом преобразователь не осуществляет контроль толщины резиновой ленты и не обеспечивает передачу данных измерений для дальнейшей обработки и управление процессом измерения.

Известен датчик Бровина для измерения перемещений, содержащий высокочастотный генератор на транзисторе, три индуктивно связанные обмотки, первая из которых включена в коллекторную цепь транзистора и образует вместе со второй положительную обратную связь генератора, причем вторая обмотка включена в эмиттерную цепь транзистора, а третья обмотка включена в выходную измерительную цепь (выпрямитель переменного напряжения и стрелочный измерительный прибор) датчика и установлена с возможностью перемещения относительно первой (патент РФ №2075726, кл. G01В 7/06, 1997).

Известный датчик обладает сравнительно малыми функциональными возможностями, так как не взаимодействует с резиновыми изделиями, т.е. не обеспечивает измерение толщины резиновой ленты и не осуществляет передачу данных измерений для дальнейшей обработки.

Наиболее близким по своей технической сущности является устройство для контроля толщины ленты, содержащее индуктивный датчик (электромагнитный преобразователь), который выполнен в виде ферромагнитного сердечника, образует с якорем рабочий воздушный зазор, ролик, рычаг, на одном конце которого установлен ролик, а второй конец рычага шарнирно соединен с якорем, втулку, в которой установлен рычаг, вал, измерительный прибор и источник переменного напряжения (А.Я. Мучник и К.А. Парфенов. Общая электротехника. Москва: изд-во «Высшая школа», 1965, 414 с., см. 245 с.).

Известное устройство имеет малые функциональные возможности. Это обусловлено тем, что оно не обеспечивает измерение толщины резиновой ленты, которая при движении по валу вибрирует относительно его вертикального диаметра и рычаг с роликом тормозит ее перемещение, что приводит к значительной погрешности измерений и потере информации. Это затрудняет применение устройства в технологическом производстве. При изменении толщины ленты происходит перемещение рычага по вертикали и смещение его по горизонтали, что может привести к заклиниванию рычага в направляющей втулке и это снижает надежность устройства и диапазон измерения толщины. Кроме этого устройство не обеспечивает передачу данных для дальнейшей обработки, что дополнительно снижает его функциональные возможности. Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства для измерения толщины ленты.

Настоящая задача решается тем, что устройство для измерения толщины ленты, содержащее электромагнитный преобразователь в виде ферромагнитного сердечника и обмотки индуктивности, подключенный к источнику переменного напряжения, вал, на котором размещена контролируемая лента, рычаг с опорными роликами, расположенными на ленте, измерительный прибор, в устройство введен микроконтроллер с аналого-цифровым преобразователем, микропроцессором, клавиатурой и блоком постоянного напряжения, электромагнитный преобразователь снабжен второй обмоткой индуктивности, соединенной с аналого-цифровым преобразователем микроконтроллера, с выхода микропроцессора которого напряжение поступает на измерительный прибор, а рычаг с электромагнитным преобразователем и опорными роликами установлен под углом 20-30° относительно вертикальной оси - диаметра вала с возможностью поворота.

На фиг.1 изображено устройство для измерения толщины, вид сбоку;

На фиг.2 - блок схема устройства.

Устройство для измерения толщины ленты содержит электромагнитный преобразователь 1, который выполнен в виде ферромагнитного сердечника 2 и двух обмоток 3 и 4, вал 5, на котором размещена контролируемая лента, опорные ролики 6, рычаг 7 с роликами 6 и преобразователем 1 установлены под углом 20-30° относительно вертикального диаметра вала 5 с возможностью поворота, высокочастотный генератор 8 переменного напряжения частотой 50 кГц, микроконтроллер 9 выполнен в виде аналого-цифрового преобразователя 10, микропроцессора 11, клавиатуры 12, блока постоянного напряжения 13, измерительный прибор 14, вход которого соединен с выходом микропроцессора 11.

Устройство для измерения толщины ленты работает следующим образом.

На валу 5 находится контролируемая лента и на ней расположены опорные ролики 6 под действием их собственного веса, а также рычага 7 и электромагнитного преобразователя 1. Высокочастотный генератор 8 подключен к источнику постоянного напряжения. Генератор 8 вырабатывает переменное напряжение частотой 50кГц, которое прилагается к обмотке индуктивности 3 и по ней протекает переменный ток той же частоты. Переменный ток обмотки 3 создает в ферромагнитном сердечнике 2 основной магнитный поток и в поверхностном слое вала 5 проходит высокочастотный ток, индуцированный основным магнитным потоком. Этот ток оказывает размагничивающее действие на основной магнитный поток сердечника 2. При этом происходит уменьшение индуктивности обмотки 3. Это вызывает уменьшение частоты ω и увеличение амплитуды переменного высокочастотного напряжения генератора 8. Магнитный поток Ф и индуцированная во вторичной обмотке 4 э.д.с Е₂ будут функциями длины воздушного зазора, т.е. толщины ленты: Е₂=ωW₂Ф, где

W₂ - количество витков обмотки 4;

ω - частота переменного высокочастотного напряжения;

Ф - магнитный поток.

Эта э.д.с. E₂ поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 10. С выхода микропроцессора 11 напряжение U поступает на вход измерительного прибора 14, который отображает измеряемую величину толщины ленты. При отсутствии ленты на валу измерительный прибор 14 показывает «0».

Устройство обеспечивает расширение функциональных возможностей за счет рычага с электромагнитным преобразователем и опорными роликами, который установлен под углом 20-30° относительно вертикальной оси - диаметра вала. Микроконтроллер обеспечивает передачу данных измерений на компьютер для дальнейшей обработки и управления технологическим процессом.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений объектов, в частности для измерения толщины изделий. Технический результат: расширение функциональных возможностей устройства. Сущность: устройство содержит электромагнитный преобразователь в виде ферромагнитного сердечника с обмоткой индуктивности, рычаг с опорными роликами, вал, измерительный прибор источник переменного напряжения. В устройство введен микроконтроллер с аналого-цифровым преобразователем, микропроцессором, клавиатурой и блоком постоянного напряжения. Электромагнитный преобразователь снабжен второй обмоткой индуктивности, соединенной с аналого-цифровым преобразователем микроконтроллера. С выхода микропроцессора микроконтроллера напряжение поступает на измерительный прибор. Рычаг с электромагнитным преобразователем и опорными роликами установлен под углом 20-30° относительно вертикальной оси вала с возможностью поворота. 2 ил.

Устройство для измерения толщины ленты, содержащее электромагнитный преобразователь в виде ферромагнитного сердечника и обмотки индуктивности, подключенной к источнику переменного напряжения, вал, на котором размещена контролируемая лента, рычаг с опорными роликами, расположенными на ленте, измерительный прибор, отличающееся тем, что в устройство введен микроконтроллер с аналого-цифровым преобразователем, микропроцессором, клавиатурой и блоком постоянного напряжения, электромагнитный преобразователь снабжен второй обмоткой индуктивности, соединенной с аналого-цифровым преобразователем микроконтроллера, с выхода микропроцессора которого напряжение поступает на измерительный прибор, а рычаг с электромагнитным преобразователем и опорными роликами установлен под углом 20-30° относительно вертикальной оси - диаметра вала с возможностью поворота.