УСТРОЙСТВО ИДЕНТИФИКАЦИИ И КОНТРОЛЯ ВРАЩЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2009 года по МПК G01N21/00 G01N25/72 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано в машиностроении для идентификации (распознавания) нагретых металлических и ненагретых металлических и неметаллических изделий, а также в качестве бесконтактного датчика контроля вращения изделий с учетом их термического состояния и вида материала.

Известно устройство идентификации (распознавания) изделий, содержащее последовательно соединенные высокочастотный генератор электрических колебаний с индуктивным чувствительным элементом, выполненным в виде катушки индуктивности, размещенной в кольцевом пазу открытой чашки ферритового сердечника с центральным отверстием, и включенным в цепь его колебательного контура, пороговый элемент, последовательно включенные инфракрасный фотоприемник, формирователь импульсов. а также первую выходную клемму, являющуюся первым выходом устройства, вторую выходную клемму являющуюся вторым выходом устройства (см. авторское свидетельство СССР № 1185419 "Датчик положения и контроля", кл. МКИ⁴ Н01Н 36/00, 1985). Такое устройство имеет суженные функциональные возможности, так как производит идентификацию (распознавание):

а) только ненагретых металлических и неметаллических изделий и не позволяет производить идентификацию наряду с ненагретыми и нагретых металлических изделий;

б) ограниченной номенклатуры контролируемых изделий, т.е. им осуществляется идентификация только двух разновидностей контролируемых изделий (ненагретых металлических и неметаллических) согласно алгоритму: каждое изделие идентифицируется на одном соответствующем выходе из двух выходов устройства, и не позволяет производить идентификацию изделий, имеющих расширенную номенклатуру по числу, виду материала и термическому состоянию контролируемых изделий. Например, такое устройство не позволяет идентифицировать одно из трех разновидностей контролируемых изделий (нагретое металлическое, ненагретое неметаллическое, ненагретое неметаллическое) на одном соответствующем выходе из трех выходов устройства.

в) невозможности распознавания прозрачных для светового потока излучателя неметаллических изделий, так как при пересечении ими светового потока затемнения фотоприемника не происходит из-за того. что световой поток сквозь контролируемые изделия вследствие сравнительно высокого коэффициента пропускания проходит на фотоприемник и продолжает поддерживать его в засвеченном состоянии. Т.е. в этом случае не обеспечивается режим идентификации (распознавания) металлических и неметаллических изделий;

г) выполнения его из двух функциональных узлов, что, в свою очередь, приводит к невозможности применения его в условиях эксплуатации на объектах, имеющих зоны контроля с ограниченным монтажным пространством.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство идентификации изделий, содержащее индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, размещенной в кольцевом пазу открытой чашки ферритового сердечника с центральным отверстием, последовательно соединенные высокочастотный генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный элемент, и пороговое устройство, последовательно включенные инфракрасный фотоприемник, формирователь импульсов, а также логический элемент И, первую клемму, соединенную с выходом логического элемента И и являющуюся первым выходом устройства, вторую клемму, являющуюся вторым выходом устройства (см. авторское свидетельство СССР № 1610268, кл. МКИ⁵ G01В 21/00 "Индуктивно-оптический датчик положения и контроля", 1990). Однако такое устройство обладает ограниченными функциональными возможностями, так как:

- производит идентификацию только нагретых изделий (металлических и неметаллических) и не позволяет производить идентификацию (распознавание) наряду с нагретыми ненагретых изделий (металлических и неметаллических);

- осуществляет идентификацию изделий из числа ограниченной номенклатуры по числу разновидностей контролируемых изделий в соответствии с алгоритмом: идентификация из двух разновидностей контролируемых изделий одного изделия на одном соответствующем выходе из двух выходов устройства - и не позволяет осуществлять идентификацию изделий из числа расширенной номенклатуры (например, из набора из трех видов контролируемых изделий - нагретое металлическое, ненагретое металлическое, ненагретое неметаллическое,) по числу разновидностей контролируемых изделий и по виду их материала согласно алгоритму: идентификация каждого из трех разновидностей контролируемых изделий на одном соответствующем выходе из трех выходов устройства.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности распознавания наряду с нагретыми металлическими изделиями ненагретых металлических и неметаллических изделий с расширением номенклатуры контролируемых изделий.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, размещенной в кольцевом пазу открытого торца ферритового сердечника с центральным отверстием, последовательно соединенные генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, первый пороговый элемент, последовательно соединенные инфракрасный фотоприемник, установленный со стороны закрытого торца ферритового сердечника соосно с его центральным отверстием, формирователь импульсов, а также первый логический элемент И, выход которого является первым выходом устройства, в него введены первый триггер, С-вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, D-вход - с источником напряжения питания, прямой выход - с первым входом первого логического элемента И, второй триггер, С-вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, D-вход - к источнику напряжения питания, прямой выход - ко второму входу первого логического элемента И, емкостный чувствительный элемент в виде токопроводящей пластины любой геометрической формы с центральным отверстием, геометрическая форма которого повторяет геометрическую форму наружной боковой поверхности ферритового сердечника, последовательно соединенные мультивибратор с включенным на его входе емкостным чувствительным элементом, детектор, второй пороговый элемент, а также второй логический элемент И, первый вход которого соединен с прямым выходом первого триггера, второй вход - с инверсным выходом второго триггера, а выход его является вторым выходом устройства, третий логический элемент И, первый вход которого подключен к инверсному выходу первого триггера, второй вход - к инверсному выходу второго триггера, а выход его является третьим выходом устройства, третий триггер, С-вход которого соединен с выходом второго порогового элемента, D-вход - с источником напряжения питания, прямой выход - с третьими входами первого, второго и третьего логических элементов И, одновибратор, вход которого подключен к выходу второго порогового элемента, выход - к четвертым входам первого, второго и третьего логических элементов И, блок установки в исходное состояние, вход которого соединен с выходом одновибратора, выход - с R-входами первого, второго и третьего триггеров, при этом емкостный чувствительный элемент, установленный соосно с центральным отверстием ферритового сердечника и охватывающий своей внутренней торцевой поверхностью наружную боковую поверхность ферритового сердечника по всему ее периметру с зазором между этими поверхностями. Индуктивный чувствительный элемент и инфракрасный фотоприемник образуют чувствительный элемент устройства, а плоскость оптического окна инфракрасного фотоприемника, плоскость открытого торца ферритового сердечника и одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента, направленные в одну сторону, установлены параллельно и образуют чувствительную поверхность устройства.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - схема блока установки в исходное состояние схемы устройства; на фиг.3 - схема взаимного расположения индуктивного чувствительного элемента, емкостного чувствительного элемента, инфракрасного фотоприемника и контролируемого изделия; на фиг.4 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатывании его от нагретых металлических изделий в режиме идентификации трех видов изделий; на фиг.5 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатывании его от ненагретых металлических изделий в режиме идентификации трех видов изделий; на фиг.6 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатывании его от ненагретых неметаллических изделий в режиме идентификации трех видов изделий.

Устройство содержит (см. фиг.1) индуктивный чувствительный элемент 1, выполненный в виде катушки индуктивности 2, размещенной в кольцевом пазу со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника 3 с центральным отверстием, высокочастотный генератор электрических колебаний 4, выполненный, например, по схеме индуктивной трехточки, причем выходы индуктивного чувствительного элемента 1 подключены к цепям его колебательного контура, первый пороговый элемент 5, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, вход которого подключен к выходу высокочастотного генератора электрических колебаний 4, последовательно включенные мультивибратор 6 с емкостным чувствительным элементом 7, выполненный, например, по схеме симметричного автогенератора прямоугольных импульсов на базе операционного усилителя (см. книгу ″Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Сов. радио, 1974″, с.175. рис.4.42, а), детектор 8, выполненный, например, по схеме диодного пассивного преобразователя амплитудных значений переменного напряжения в постоянное с последовательным включением выпрямительного диода с выходной нагрузкой в виде параллельной RC-цепочки (см. книгу ″Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. - М.: Сов. радио, 1977″, с.174, рис.4.9, б), второй пороговый элемент 9, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, последовательно соединенные инфракрасный фотоприемника 12, формирователь импульсов 13, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, ко входу которого подключен выход инфракрасного фотоприемника 12, а также первый, второй и третий синхронные триггеры 14, 15 и 16, С-входы которых соединены соответственно с выходами первого порогового элемента 5, формирователя импульсов 13, второго порогового элемента 9, D-входы - с источником напряжения питания, R-входы - с выходом блока 11 установки в исходное состояние, первый логический элемент И 17, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с прямыми выходами первого, второго и третьего триггеров 14, 15 и 16, второй логический элемент И 19, первый вход которого подключен к прямому выходу первого триггера 14, второй вход - к инверсному выходу второго триггера 15. третий логический элемент И 21, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера 14, второй вход - с инверсным выходом второго триггера 15, одновибратор 10, вход которого подключен к выходу второго порогового элемента 9, выход - к четвертым входам логических элементов 17, 19. 21, блок 11 установки схемы предлагаемого устройства в исходное состояние в момент подачи на него напряжения питания и в момент окончания каждого цикла идентификации контролируемого изделия, вход которого соединен с выходом одновибратора 10, выход - с R-входами триггеров 14, 15 и 16, первую, вторую и третью выходные клеммы 18, 20 и 22, подключенные соответственно к выходам первого, второго и третьего логических элементов И 17, 19 и 21 и являющиеся соответственно первым, вторым и третьим выходами устройства.

Фотоприемник 12 выполнен, например, по схеме, состоящей из усилителя постоянного тока на основе операционного усилителя, инфракрасного фотодиода, включенного в фотодиодном режиме на вход операционного усилителя (см. книгу ″Аксененко М.Д. и др. Микроэлектронные фотоприемные устройства / М.Д.Аксененко, М.Л.Бараночников, О.В.Смолин. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 208 с., ил.″, с.83, рис.4.11, Б), и транзисторного эмиттерного повторителя с открытым эмиттерным выходом, вход которого подключен к выходу усилителя постоянного тока, а его открытый эмиттерный выход является выходом инфракрасного фотоприемника.

Индуктивный чувствительный элемент 1 включает в себя катушку индуктивности 2, ферритовый сердечник 3, выполненный в виде чашки, имеющей открытый и закрытый торцы. Со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника 3 устанавливается обмотка катушки индуктивности 2. У открытого торца чашки ферритового сердечника 3 при подаче высокочастотного сигнала на катушку индуктивности 2 с генератора 4 образуется в воздушном пространстве высокочастотное электромагнитное поле 23. Магнитный поток этого поля замыкается через воздушное пространство между внутренним кольцевым выступом чашки, установленным внутри центрального отверстия катушки индуктивности 2, и наружным кольцевым выступом чашки, охватывающим своей внутренней боковой поверхностью наружную боковую поверхность катушки индуктивности 2 по ее периметру. При этом перед закрытым торцом чашки в воздушном пространстве высокочастотное электромагнитное поле не возникает, так как его магнитный поток замыкается внутри сердечника через сплошной слой феррита, образующего закрытый торец чашки, т.е. происходит экранирование этим слоем электромагнитного поля со стороны закрытого торца ферритового сердечника 3. Поэтому установленный вблизи закрытого торца чашки ферритового сердечника 3 фотоприемник 12 своими металлическими конструктивными элементами не взаимодействует с электромагнитным полем индуктивного чувствительного элемента 1 и, следовательно, не вносит существенного затухания в колебательный контур генератора 4 и не снижает его добротности, что, в свою очередь, не приводит к срыву колебаний генератора 4 и нарушению его функционирования.

Емкостный чувствительный элемент 7, подключенный в цепи отрицательной обратной связи к инвертирующему входу операционного усилителя мультивибратора 6, является одной из обкладок частотозадающего "раскрытого конденсатора", второй обкладкой которого являются электрические цепи общей "земли" мультивибратора 6 и устройства в целом, и служит емкостным чувствительным элементом мультивибратора 6 (см. журнал "Радио" № 10, 2002, с.38, рис.1; с.39, рис.3). При этом емкостный чувствительный элемент 7 выполнен в виде токопроводящей пластины с центральным отверстием, геометрическая форма которого совпадает с геометрической формой наружной боковой поверхности ферритового сердечника 3 индуктивного чувствительного элемента 1. Причем емкостный чувствительный элемент 7 установлен соосно с центральным отверстием ферритового сердечника 3 таким образом, что между его внутренней торцевой поверхностью и наружной боковой поверхностью ферритового сердечника 3 по всему ее периметру имеется гарантированный зазор. Причем ширина зазора выбирается таким образом, чтобы исключить взаимодействие с емкостным чувствительным элементом 7 потока рассеяния электромагнитного поля 23 катушки индуктивности 2, существующего непосредственно у передней кромки наружной боковой поверхности ферритового сердечника 3 со стороны его открытого торца. Поэтому наличие такого зазора исключает возможность внесения нежелательного дополнительного затухания в колебательный контур высокочастотного генератора электрических колебаний 4. Это, в свою очередь, исключает возможность снижения добротности колебательного контура генератора 4 и нарушения его режима генерации электрических колебаний, приводящего к нарушению работоспособности устройства. При этом емкостный чувствительный элемент может быть выполнен различной геометрической формы, например треугольной, квадратной, прямоугольной, пяти- или шестиугольной и другой формы, т.е. любой геометрической формы, которая обеспечивала бы размером своей площади образование при взаимодействии его с контролируемым изделием электрического конденсатора с необходимым значением электрической емкости, достаточной для возникновения режима генерации электрических колебаний мультивибратора 6. Причем емкостный чувствительный элемент 7, охватывающий своей внутренней торцевой поверхностью наружную боковую поверхность ферритового сердечника 3 по всему ее периметру, индуктивный чувствительный элемент 1 и инфракрасный фотоприемник 12 образуют чувствительный элемент устройства, а плоскость открытого торца ферритового сердечника 3, плоскость оптического окна инфракрасного фотоприемника 12 и одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента 7, направленные в одну сторону и установленные параллельно, образуют чувствительную поверхность устройства.

Установка фотоприемника 12 со стороны закрытого торца ферритового сердечника 3 и центрального отверстия емкостного чувствительного элемента 7 соосно с его центральным отверстием обеспечивает в момент нахождения контролируемого изделия 24 напротив центрального отверстия ферритового сердечника 3 схватывание электрическим полем 27 электромагнитного поля 23 и потока инфракрасного излучения 28, испускаемого нагретым контролируемым изделием 24 и проходимого через указанные отверстия на оптическое окно фотоприемника 12, и одновременно схватывание электромагнитным полем 23 того же потока инфракрасного излучения, так как в пределах действия этих полей и потока инфракрасного излучения их сечение в плоскости, параллельной плоскости открытого торца чашки ферритового сердечника 3, состоит из следующих трех фигур, расположенных соосно друг с другом: первая фигура соответствует сечению электрического поля 27 емкостного чувствительного элемента 7 и повторяет его геометрическую форму в виде токопроводящей пластины с центральным отверстием, вторая фигура, расположенная внутри первой фигуры, соответствует сечению электромагнитного поля 23 индуктивного чувствительного элемента 1 и имеет форму кольца, третья фигура, отображая сечение потока инфракрасного излучения 28 от нагретого контролируемого изделия 24, расположена внутри второй фигуры и имеет геометрическую форму, повторяющую геометрическую форму центрального отверстия ферритового сердечника 3. Так, например, при конструктивном выполнении емкостного чувствительного элемента 7 в виде кольца, индуктивного чувствительного элемента - на основе ферритовой чашки с центральным круглым отверстием и с открытым торцом, совокупность фигур, составляющих полученное сечение, будет выглядеть следующим образом: первая фигура в виде кольца, отражающая форму сечения электрического поля 27, внутри которого установлена вторая фигура соосно с первой в виде кольца меньшего размера, отражающая сечение электромагнитного поля 23, а в центре этих колец расположена соосно с этими кольцами третья фигура в виде круга, отображающая поток инфракрасного излучения контролируемого изделия 24, попадающего на оптическое окно фотоприемника 12.

Такое взаимное расположение в пространстве инфракрасного фотоприемника 12, емкостного чувствительного элемента 7, индуктивного чувствительного элемента 1 и контролируемого изделия 24 (см. фиг.3) при прохождении им в направлении стрелки 25 (26) относительно чувствительного элемента устройства параллельно его чувствительной поверхности в пределах действия электрического поля 27, электромагнитного поля 23 и в пределах расстояния чувствительности фотоприемника 12 всегда обеспечивает последовательное взаимодействие контролируемого изделия 24 с электрическим полем 27, с электромагнитным полем 23 и с оптическим окном фотоприемника 12. Это, в свою очередь, обеспечивает:

1) последовательно сначала взаимодействие с электрическим полем 27, потом пересечение электромагнитного поля 23, оставаясь при этом в зоне действия электрического поля 27, и затем, оставаясь в зонах действия электрического и электромагнитного полей 27 и 23, засвечивание фотоприемника 12 нагретым металлическим или неметаллическим контролируемым изделием 24 своим инфракрасным излучением 28, далее, продолжая оставаться в зонах действия электрического и электромагнитного полей 27 и 23, выход за пределы оптического окна фотоприемника 12 и его затемнение, затем, оставаясь в зоне действия электрического поля 27 и оставляя фотоприемник в затемненном состоянии, выход из зоны действия электромагнитного поля 23, и, наконец, на последнем отрезке своего перемещения выход из зоны действия электрического поля 27, и, следовательно, выход контролируемого изделия 24 из зоны чувствительной поверхности устройства.

Таким образом, при засвечивании нагретым контролируемым изделием 24 фотоприемника 12 происходит формирование на выходе формирователя импульсов 13 импульса напряжения с уровнем логической "1" длительностью, равной времени нахождения нагретого металлического или нагретого неметаллического контролируемого изделия в зоне чувствительной поверхности устройства, начиная с момента засветки фотоприемника 12 и до момента его затемнения;

2) при пересечении контролируемым нагретым или ненагретым металлическим изделием 24 электромагнитного поля 23 происходит на выходе первого порогового элемента 5 формирование импульса напряжения с уровнем логической "1" длительностью, равной длительности нахождения контролируемого изделия в электромагнитном поле 23 индуктивного чувствительного элемента 1;

3) при пересечении электрического поля 27 контролируемым нагретым или ненагретым металлическим изделием и ненагретым неметаллическим изделием 24 происходит на выходе второго порогового элемента 9 формирование импульса напряжения с уровнем логической "1" длительностью, равной длительности нахождения контролируемого изделия в электрическом поле 27 емкостного чувствительного элемента 7;

4) получение на выходе второго порогового элемента 9 импульса длительностью всегда большей, чем длительность каждого импульса на выходах первого порогового элемента 5 и формирователя импульсов 13;

5) получение на выходе первого порогового элемента 5 импульса напряжения с уровнем логической "1" длительностью всегда большей, чем длительность импульса на выходе формирователя импульсов 13;

6) расстановку на временной оси сформированных импульсов таким образом, чтобы выходной импульс порогового элемента 9 большей длительности всегда "охватывал" выходные импульсы меньшей длительности первого порогового элемента 5 и формирователя импульсов 13 и чтобы в то же время выходной импульс первого порогового элемента 5, длительность которого больше, чем длительность выходного импульса формирователя 13, всегда "охватывал" выходной импульс последнего.

Такое взаимное расположение инфракрасного фотоприемника, индуктивного и емкостного чувствительных элементов и взаимодействие их в описанной выше последовательности с контролируемым изделием, а также соответствующая обработка предложенной схемой устройства их выходных сигналов позволяют реализовать принцип действия устройства в режиме идентификации трех видов изделий из числа нагретых металлических и ненагретых металлических и неметаллических изделий и расширить номенклатуру контролируемых изделий до трех, т.е. производить распознавание контролируемых изделий с учетом их термического состояния и вида материала при их расширенной номенклатуре по алгоритму: идентификация каждого из трех разновидностей контролируемых изделий на одном соответствующем выходе из трех выходов устройства.

Одновибратор 10 выполнен, например, по схеме ждущего мультивибратора на основе триггера и времязадающей RC-цепи в виде последовательно соединенных резистора и конденсатора, резистор R_τ которой подключен к источнику питания, а точка соединения их подключена к R-входу триггера, на вход, являющийся входом одновибратора, подаются запускающие импульсы, на входы и В при этом подаются напряжения с уровнями логической "1", а прямой выход триггера является выходом одновибратора 10 (см. книгу ″Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - М.: Радио и связь, 1987. - 352 с.: ил, - (Массовая радиобиблиотека. Вып.1111)″, с.188, рис.1.136 а, б).

Блок 11 установки в исходное состояние выполнен, например, по схеме, приведенной на фиг.2. Схема его включает логический элемент 2ИЛИ-НЕ 29, выход которого является выходом блока 11 установки в исходное состояние, последовательно включенные конденсатор 30 и резистор 31, образующие времязадающую RC-цепь, подключенную к источнику напряжения питания +U, для формирования импульса положительной полярности в момент подачи напряжения питания в схему предлагаемого устройства и подачи его с резистора 31 на один из входов логического элемента 2ИЛИ-НЕ 29, одновибратор 32, выполненный, например, по схеме, идентичной схеме одновибратора 10 и описанной выше, на основе триггера и формирующей RC-цепи, выход которого подключен ко второму входу логического элемента 2ИЛИ-НЕ 29, а вход его является входом блока 11 установки в исходное состояние.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения питания в момент нахождения контролируемого изделия 24 вне зоны чувствительной поверхности устройства (см. фиг.3) происходит через резистор 31 заряд конденсатора 30 блока 11 установки в исходное состояние (см. фиг.2). В результате на резисторе 31 формируется короткий импульс с уровнем логической "1", который подается на первый вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ 29, инвертируется им и проходит на его выход в виде импульса напряжения U8 (см. фиг.4, фиг.5, фиг.6) с уровнем логического "0", так как на втором входе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 29 установлено с выхода одновибратора 32 разрешающее инвертирование напряжения с уровнем логического "0". В результате чего по R-входам триггеры 14. 15 и 16 устанавливаются в исходное состояние, при котором на их прямых выходах устанавливаются соответственно напряжения U4, U5 и U6 с уровнями логического "0", а на инверсных выходах триггеров 15 и 16 - соответственно и с уровнями логической "1". При этом инфракрасный фотоприемник 12 находится в затемненном состоянии, и на выходе формирователя 13 устанавливается напряжение U3 с уровнем логического "0", которое подается на С-вход триггера 15.

Вместе с тем, в момент подачи напряжения питания генератор 4 переходит в режим генерации электрических высокочастотных колебаний, постоянная составляющая тока которых на его выходе создает падение напряжения, превышающее входное пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 5. При этом последний переключатся в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U2 (см. фиг.4, фиг.5, фиг.6) с уровнем логического "0", которое подается на С-вход триггера 14. После подачи напряжения питания мультивибратор переходит в заторможенное состояние, при котором на его выходе, на входе и выходе детектора 8, на входе порогового элемента 9 устанавливаются напряжения с уровнями логического "0". Под действием этого напряжения пороговый элемент 9 устанавливается в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе, на входе одновибратора 10 и на С-входе триггера 16 устанавливается напряжение U1 с уровнем логического "0". После чего на выходе одновибратора 10, на входе блока 11 установки в исходное состояние, на четвертых входах логических элементов И 17,19, 21 устанавливается напряжение U7 с уровнем логического "0". Так как на всех входах логического элемента 17, на первом, третьем, четвертом входах логического элемента 19, на третьем и четвертом входах логического элемента 21 поданы напряжения с уровнями логического "0", то на их выходах и, следовательно, на клеммах 18, 20 и 22 устанавливаются соответственно напряжения U9, U10 и U11 и с уровнями логического "0".

Таким образом, после подачи напряжения питания устройство устанавливается в исходное состояние, при котором контролируемое изделие 24 находится за пределами зоны чувствительной поверхности устройства, а на выходных клеммах 18. 20 и 22 устанавливаются соответственно напряжения U9, U10 и U11 и с уровнями логического "0", и устройство готово к первому циклу идентификации нагретых или ненагретых изделий в режиме идентификации трех видов изделий.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства в режиме идентификации трех видов контролируемых изделий - нагретых металлических, ненагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий, при котором контролируемое изделие 24 (см. фиг.3) перемещается параллельно чувствительной поверхности устройства в пределах зон действия электромагнитного поля 23, электрического поля 27 и в пределах расстояния чувствительности инфракрасного фотоприемника 12 в одном из направлений по стрелке 25 или 26.

При перемещении в направлении стрелки 25 (26) в зону чувствительной поверхности устройства, например, нагретого металлического изделия 24 оно входит в зону действия электрического поля 27 емкостного чувствительного элемента 7 и образует с ним электрический конденсатор. Значение электрической емкости образованного таким образом конденсатора увеличивается до такого уровня, при котором происходит возбуждение мультивибратора 6 и переход его в режим генерации электрических колебаний. Амплитуда выходных импульсов мультивибратора 6 преобразуется детектором 8 в постоянное напряжение с уровнем логической "1", которое превышает входное пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 9. При этом последний переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U1 с уровнем логической "1" (см. фиг.4), которое подается на вход одновибратора 10 и на С-вход триггера 16. При этом по положительному перепаду напряжения U1 запуск одновибратора 10 не происходит, так как он запускается только по отрицательному перепаду входного напряжения. Но по этому положительному перепаду происходит переключение триггера 16 в другое состояние, при котором на его прямом выходе устанавливается напряжение U6 с уровнем логической "1", которое подается на третьи входы логических элементов 17, 19, 21. Однако уровень логической "1" напряжения U6 на выходы логических элементов 17, 19, 21 и соответственно на клеммы 18, 20 и 22 не проходит, так как на четвертые входы логических элемента 17, 19 и 21 подается напряжение U7 с уровнем логического "0".

Затем перемещающееся контролируемое изделие 24, оставаясь в зоне действия электрического поля 27, входит в зону действия электромагнитного поля 23 индуктивного чувствительного элемента 1. При этом происходит срыв генерации генератора 4 вследствие внесения существенного затухания в его колебательный контур контролируемым изделием 24. В результате резко уменьшается составляющая постоянного напряжения на выходе генератора и, когда его значение оказывается ниже входного порогового значения напряжения триггера порогового элемента 5, последний переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U2 (см. фиг.4) с уровнем логической "1", которое подается на С-вход триггера 14. По положительному перепаду напряжения U2 на прямом выходе триггера 14 устанавливается напряжение U4 с уровнем логической "1", которое подается на первые входы логических элементов 17 и 19, а на его инверсном выходе - напряжение U4 с уровнем логического "0", которое подается на первый вход логического элемента 22. Но уровни логической "1" напряжения U4 через логические элементы 17 и 19 соответственно на выходные клеммы 18 и 20 не проходят, так как на второй, третий и четвертый входы логического элемента 17 и на третий и четвертый входы логического элемента 19 поданы соответственно напряжения U5, U6, U7 и U6, U7 с уровнями логического "0".

Далее перемещающееся контролируемое изделие 24 в выбранном направлении, оставаясь в зонах действия электромагнитного и электрического полей 23, 27, засвечивает своим инфракрасным излучением 28 фотоприемник 12, в результате на его выходе устанавливается напряжение с уровнем логической "1", которое поступает на вход формирователя 13, который переключается в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе, на С-входе триггера 15 устанавливается напряжение U3, с уровнем логической "1" (см. фиг.4). При этом по положительному перепаду напряжения U3 происходит переключение триггера 15 в другое состояние, при котором на его прямом выходе устанавливается напряжение U5 с уровнем логической "1", которое подается на второй вход логического элемента 17. В этот момент на инверсном выходе триггера 15 устанавливается напряжение с уровнем логического "0", которое подается на вторые входы логических элементов 19 и 21. Однако уровень логической "1" с прямого выхода триггера 15 на выходную клемму 18 устройства через второй вход логического элемента 17 не проходит, так как на его четвертом входе установлено напряжение U7 с выхода одновибратора 10 с запрещающим уровнем логического "0".

При дальнейшем перемещении контролируемого изделия 24 в выбранном направлении оно, оставаясь в зонах действия электромагнитного и электрического полей 23, 27, выходит за пределы оптического окна фотоприемника 12. При этом он затемняется, т.е. устанавливается в исходное состояние, в результате формирователь 13 также переключается в исходное состояние, при котором на его выходе и на С-входе триггера 15 устанавливается напряжение U3 с уровнем логического "0". После чего описанные состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.4 в остальных его точках схемы, установившиеся до момента затемнения фотоприемника 12, не изменились, так как переключения триггера 15 по его С-входу отрицательным перепадом выходного напряжения U3 не происходит, и на четвертые входы логических элементов 17, 19 и 21 продолжает подаваться с выхода одновибратора 10 напряжение U7 с уровнем логического "0".

Далее контролируемое изделие 24, оставляя фотоприемник 12 в затемненном состоянии и находясь в зоне действия электрического поля 27, выходит из зоны действия электромагнитного поля 23. При этом генератор 4 снова переходит в режим генерации колебаний, т.е. в исходное состояние, в результате пороговый элемент 5 также переключается в исходное состояние, при котором на его выходе и на С-входе триггера 14 устанавливается напряжение U2 с уровнем логического "0". После чего описанные состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.4 в остальных его точках схемы, установившиеся до момента выхода контролируемого изделия 24 из зоны действия электромагнитного поля 23 не изменились, так как переключения по С-входу триггера 14 по отрицательному перепаду напряжения U2 не происходит, и на его прямом выходе продолжает присутствовать напряжение U4 с уровнем логической "1", а на четвертые входы логических элементов 17, 19 и 21 по прежнему подается с выхода одновибратора 10 напряжение U7 с уровнем логического "0".

И на последнем отрезке своего перемещения контролируемое изделие 24 выходит из зоны действия электрического поля 27. При этом мультивибратор 6 переходит в заторможенное состояние, т.е. в исходное состояние, при котором на его выходе, входе и выходе детектора 8 устанавливается напряжение с уровнем логического "0". В результате на вход порогового элемента 9 подается напряжение с уровнем логического "0", под действием которого он переключается в другое устойчивое состояние, т.е. в исходное состояние, и на его выходе устанавливается напряжение U1 с уровнем логического "0". С выхода порогового элемента 9 напряжение U1 с уровнем логического "0" поступает на С-вход триггера 16 и на вход одновибратора 10. Однако по отрицательному перепаду напряжения U1 переключения триггера 16 в другое состояние не происходит, и на его прямом выходе продолжает присутствовать напряжение U6 с уровнем логической "1". При этом по отрицательному перепаду напряжения U1 происходит запуск одновибратора 10 и формирование импульса напряжения U7 с уровнем логической "1". После чего напряжение U7 с уровнем логической "1" поступает на четвертые входы логических элементов 17, 19, 21, и на всех четырех входах логического элемента 17 устанавливаются напряжения U4, U5, U6 и U7 с уровнями логической "1". В результате на выходе логического элемента 17 и на клемме 18 устанавливается напряжение U9 с уровнем логической "1" в течение действия импульса напряжения U7 с уровнем логической "1" с выхода одновибратора 10, а на выходах логических элементов 19 и 21 и, следовательно, на клеммах 20 и 22 продолжают присутствовать соответственно напряжения U10 и U11 с уровнями логического "0", так как на втором входе логического элемента 19 и на первом входе логического элемента 21 установлены соответственно напряжения и с уровнями логического "0". По отрицательному перепаду выходного напряжения U7 одновибратора 10 происходит формирование на выходе блока 11 установки в исходное состояние короткого импульса напряжения U8 с уровнем логического "0", устанавливающего по R-входам триггеры 14, 15 и 16 в исходное состояние, при котором на их прямых выходах устанавливаются соответственно напряжения U4, U5, U6 с уровнями логического "0", а на выходах логических элементов 17, 19, 21 и на выходных клеммах 18, 20, 22 - соответственно напряжения U9, U10, U11 с уровнями логического "0".

Следовательно, при прохождении относительно чувствительной поверхности устройства нагретого металлического изделия на выходной клемме 18 устройства отрабатывается импульсный информационный сигнал напряжения U9 с уровнем логической "1" об его идентификации, а на выходе одновибратора 10 - импульс напряжения U7 с уровнем логической "1", который через логические элементы 19 и 21 соответственно на выходные клеммы 20 и 22 не проходит, и на них присутствуют соответственно напряжения U10 и U11 с уровнями логического "0".

При перемещении в направлении стрелки 25 (26) в область чувствительной поверхности устройства ненагретого металлического изделия 24 оно входит в зону действия электрического поля 27 емкостного чувствительного элемента 7 и образует с ним электрический конденсатор. Значение электрической емкости образованного таким образом конденсатора увеличивается до такого уровня, при котором происходит возбуждение мультивибратора 6 и переход его в режим генерации электрических колебаний. Амплитуда выходных импульсов мультивибратора 6 преобразуется детектором 8 в постоянное напряжение с уровнем логической "1", которое превышает входное пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 9. При этом последний переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U1 с уровнем логической "1" (см. фиг.5), которое подается на вход одновибратора 10 и на С-вход триггера 16. При этом по положительному перепаду напряжения U1 запуск одновибратора 10 не происходит, так как он запускается только по отрицательному перепаду входного напряжения. Но по этому положительному перепаду происходит переключение триггера 16 в другое состояние, при котором на его прямом выходе устанавливается напряжение U6 с уровнем логической "1", которое подается на третьи входы логических элементов 17, 19, 21. Однако уровень логической "1" напряжения U6 на выходы логических элементов 17, 19, 21 и соответственно на клеммы 18, 20 и 22 не проходит, так как на четвертые входы логических элемента 17, 19 и 21 подается напряжение U7 с уровнем логического "0".

Затем перемещающееся контролируемое изделие 24, оставаясь в зоне действия электрического поля 27, входит в зону действия электромагнитного поля 23 индуктивного чувствительного элемента 1. При этом происходит срыв генерации генератора 4 вследствие внесения существенного затухания в его колебательный контур контролируемым изделием 24. В результате резко уменьшается составляющая постоянного напряжения на выходе генератора и, когда его значение оказывается ниже входного порогового значения напряжения триггера порогового элемента 5, последний переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U2 (см. фиг.5) с уровнем логической "1", которое подается на С-вход триггера 14. По положительному перепаду напряжения U2 на прямом выходе триггера 14 устанавливается напряжение U4 с уровнем логической "1", которое подается на первые входы логических элементов 17 и 19, а на его инверсном выходе - напряжение с уровнем логического "0", которое подается на первый вход логического элемента 22. Но уровни логической "1" напряжения U4 через логические элементы 17 и 19 соответственно на выходные клеммы 18 и 20 не проходят, так как на второй и четвертый входы логического элемента 17 и на четвертый вход логического элемента 19 поданы соответственно напряжения U5, U7 и U7 с уровнями логического "0".

Далее перемещающееся контролируемое изделие 24 в выбранном направлении, оставаясь в зонах действия электромагнитного и электрического полей 23, 27, проходит оптическое окно фотоприемника 12, но засвечивания его не происходит вследствие отсутствия у контролируемого изделия 24 инфракрасного излучения 28, в результате на его выходе и на выходе формирователя 13 формирования импульса напряжения U3 с уровнем логической "1" не происходит (см. фиг.5). При этом триггером 15 формирования импульса напряжения U5 с уровнем логической "1" не происходит, и он будет находиться в течение всего цикла идентификации ненагретого металлического изделия в исходном состоянии, при котором на его выходе и на втором входе логического элемента 17 будет постоянно установлено напряжение U5 с уровнем логического "0". В результате на выходе логического элемента 17 и на клемме 18 устройства будет присутствовать также в течение всего текущего цикла идентификации напряжение U9 с уровнем логического "0", соответствующее его исходному значению. Далее контролируемое изделие 24, оставляя фотоприемник 12 в затемненном состоянии и находясь в зоне действия электрического поля 27, выходит из зоны действия электромагнитного поля 23. При этом генератор 4 снова переходит в режим генерации колебаний, т.е. в исходное состояние, в результате пороговый элемент 5 также переключается в исходное состояние, при котором на его выходе и на С-входе триггера 14 устанавливается напряжение U2 с уровнем логического "0". После чего описанные состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.5 в остальных его точках схемы, установившиеся до момента выхода контролируемого изделия 24 из зоны действия электромагнитного поля 23, не изменились, так как переключения по С-входу триггера 14 по отрицательному перепаду напряжения U2 не происходит и на его прямом выходе продолжает присутствовать напряжение U4 с уровнем логической "1", а на четвертые входы логических элементов 17, 19 и 21 по-прежнему подается с выхода одновибратора 10 напряжение U7 с уровнем логического "0".

И на последнем отрезке своего перемещения контролируемое изделие 24 выходит из зоны действия электрического поля 27. При этом мультивибратор 6 переходит в заторможенное состояние, т.е. в исходное состояние, при котором на его выходе, входе и выходе детектора 8 устанавливается напряжение с уровнем логического "0". В результате на вход порогового элемента 9 подается напряжение с уровнем логического "0", под действием которого он переключается в другое устойчивое состояние, т.е. в исходное состояние, и на его выходе устанавливается напряжение U1 с уровнем логического "0". С выхода порогового элемента 9 напряжение U1 с уровнем логического "0" поступает на С-вход триггера 16 и на вход одновибратора 10. Однако по отрицательному перепаду напряжения U1 переключения триггера 16 в другое состояние не происходит, и на его прямом выходе продолжает присутствовать напряжение U6 с уровнем логической "1". При этом по отрицательному перепаду напряжения U1 происходит запуск одновибратора 10 и формирование импульса напряжения U7 с уровнем логической "1". После чего напряжение U7 с уровнем логической "1" поступает на четвертые входы логических элементов 17, 19, 21, и на всех четырех входах логического элемента 19 устанавливаются напряжения U4, , U6 и U7 с уровнями логической "1". В результате на выходе логического элемента 19 и на клемме 20 устанавливается напряжение U10 с уровнем логической "1" в течение действия импульса напряжения U7 с уровнем логической "1" с выхода одновибратора 10, а на выходах логических элементов 18 и 21 и, следовательно, на клеммах 18 и 22 продолжают присутствовать соответственно напряжения U9 и U11 с уровнями логического "0", так как на втором входе логического элемента 17 и на первом входе логического элемента 21 установлены соответственно напряжения U5 и с уровнями логического "0". По отрицательному перепаду выходного напряжения U7 одновибратора 10 происходит формирование на выходе блока 11 установки в исходное состояние короткого импульса напряжения U8 с уровнем логического "0", устанавливающего по R-входам триггеры 14 и 16 в исходное состояние, при котором на их прямых выходах устанавливаются соответственно напряжения U4 и U6 с уровнями логического "0", а на выходах логических элементов 17, 21 и на выходных клеммах 18, 22 - соответственно напряжения U9, U11 с уровнями логического "0".

Следовательно, при прохождении относительно чувствительной поверхности устройства ненагретого металлического изделия на выходной клемме 20 устройства отрабатывается импульсный информационный сигнал напряжения U10 с уровнем логической "1" об его идентификации, а на выходе одновибратора 10 - импульс напряжения U7 с уровнем логической "1", который через логические элементы 17 и 21 соответственно на выходные клеммы 18 и 22 не проходит, и на них присутствуют соответственно напряжения U9 и U11 с уровнями логического "0".

В случае перемещения в направлении стрелки 25 (26) в область чувствительной поверхности устройства ненагретого неметаллического изделия 24 оно входит в зону действия электрического поля 27 емкостного чувствительного элемента 7 и образует с ним электрический конденсатор. Значение электрической емкости образованного таким образом конденсатора увеличивается до такого уровня, при котором происходит возбуждение мультивибратора 6 и переход его в режим генерации электрических колебаний. Амплитуда выходных импульсов мультивибратора 6 преобразуется детектором 8 в постоянное напряжение с уровнем логической "1", которое превышает входное пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 9. При этом последний переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U1 с уровнем логической "1" (см. фиг.6), которое подается на вход одновибратора 10 и на С-вход триггера 16. При этом по положительному перепаду напряжения U1 запуск одновибратора 10 не происходит, так как он запускается только по отрицательному перепаду входного напряжения. Но по этому положительному перепаду происходит переключение триггера 16 в другое состояние, при котором на его прямом выходе устанавливается напряжение U6 с уровнем логической "1", которое подается на третьи входы логических элементов 17, 19, 21. Однако уровень логической "1" напряжения U6 на выходы логических элементов 17, 19, 21 и соответственно на клеммы 18, 20 и 22 не проходит, так как на четвертые входы логических элементов 17, 19 и 21 подается напряжение U7 с уровнем логического "0".

Затем перемещающееся контролируемое изделие 24, оставаясь в зоне действия электрического поля 27, входит в зону действия электромагнитного поля 23 индуктивного чувствительного элемента 1. При этом срыва генерации генератора 4 вследствие отсутствия внесения существенного затухания в его колебательный контур контролируемым изделием 24. В результате формирования генератором 4 и пороговым элементом 5 импульса напряжения U2 (см. фиг.6) с уровнем логической "1" не происходит. При этом триггером 14 формирования импульса напряжения U4 с уровнем логической "1" не происходит, и он будет находиться в течение всего цикла идентификации ненагретого металлического изделия в исходном состоянии, при котором на его выходе и на первых входах логических элементов 17 и 19 будет постоянно установлено напряжение U4 с уровнем логического "0". В результате на выходах логических элементов 17, 19 и на выходных клеммах 18, 20 устройства будут присутствовать также в течение всего текущего цикла идентификации соответственно напряжения U9, U10 с уровнями логического "0", соответствующие их исходным значениям.

Далее перемещающееся контролируемое изделие 24 в выбранном направлении, оставаясь в зонах действия электромагнитного и электрического полей 23, 27, проходит оптическое окно фотоприемника 12, но засвечивания его не происходит вследствие отсутствия у контролируемого изделия 24 инфракрасного излучения 28, в результате на его выходе и на выходе формирователя 13 формирования импульса напряжения U3 с уровнем логической "1" не происходит (см. фиг.6). При этом триггером 15 формирования импульса напряжения U5 с уровнем логической "1" не происходит, и он будет находиться в течение всего цикла идентификации ненагретого неметаллического изделия в исходном состоянии, при котором на его выходе и на втором входе логического элемента 17 будет постоянно установлено напряжение U5 с уровнем логического "0". В результате на выходе логического элемента 17 и на клемме 18 устройства будет присутствовать также в течение всего текущего цикла идентификации напряжение U9 с уровнем логического "0", соответствующее его исходному значению.

Далее контролируемое изделие 24, оставляя фотоприемник 12 в затемненном состоянии и находясь в зоне действия электрического поля 27, выходит из зоны действия электромагнитного поля 23. При этом генератор 4, триггер 14 и пороговый элемент 5 по-прежнему продолжают находиться в исходных состояниях. После чего описанные состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.6 в остальных его точках схемы, установившиеся до момента выхода контролируемого изделия 24 из зоны действия электромагнитного поля 23 не изменились, так как переключения по С-входу триггера 14 не происходит и на его прямом выходе продолжает присутствовать напряжение U4 с уровнем логического "0", а на четвертые входы логических элементов 17, 19 и 21 по-прежнему подается с выхода одновибратора 10 напряжение U7 с уровнем логического "0".

И на последнем отрезке своего перемещения контролируемое изделие 24 выходит из зоны действия электрического поля 27. При этом мультивибратор 6 переходит в заторможенное состояние, т.е. в исходное состояние, при котором на его выходе, входе и выходе детектора 8 устанавливается напряжение с уровнем логического "0". В результате на вход порогового элемента 9 подается напряжение с уровнем логического "0", под действием которого он переключается в другое устойчивое состояние, т.е. в исходное состояние, и на его выходе устанавливается напряжение U1 с уровнем логического "0". С выхода порогового элемента 9 напряжение U1 с уровнем логического "0" поступает на С-вход триггера 16 и на вход одновибратора 10. Однако по отрицательному перепаду напряжения U1 переключения триггера 16 в другое состояние не происходит, и на его прямом выходе продолжает присутствовать напряжение U6 с уровнем логической "1". При этом по отрицательному перепаду напряжения U1 происходит запуск одновибратора 10 и формирование импульса напряжения U7 с уровнем логической "1". После чего напряжение U7 с уровнем логической "1" поступает на четвертые входы логических элементов 17, 19, 21, и на всех четырех входах логического элемента 21 устанавливаются напряжения , , U6 и U7 с уровнями логической "1". В результате на выходе логического элемента 21 и на клемме 22 устанавливается напряжение U11 с уровнем логической "1" в течение действия импульса напряжения U7 с уровнем логической "1" с выхода одновибратора 10, а на выходах логических элементов 17 и 19 и, следовательно, на клеммах 18 и 20 продолжают присутствовать соответственно напряжения U9 и U10 с уровнями логического "0", так как на первом, на втором входах логического элемента 17 и на первом входе логического элемента 19 установлены соответственно напряжения U4, U5 и U4 с уровнями логического "0". По отрицательному перепаду выходного напряжения U7 одновибратора 10 происходит формирование на выходе блока 11 установки в исходное состояние короткого импульса напряжения U8 с уровнем логического "0", устанавливающего по R-входу триггер 16 в исходное состояние, при котором на его прямом выходе устанавливается напряжение U6 с уровнем логического "0", а на выходе логического элемента 21 и на выходной клемме 22 - напряжение U11 с уровнем логического "0".

Следовательно, при прохождении относительно чувствительной поверхности устройства ненагретого неметаллического изделия на выходной клемме 22 устройства отрабатывается импульсный информационный сигнал напряжения U11 с уровнем логической "1" об его идентификации, а на выходе одновибратора 10 - импульс напряжения U7 с уровнем логической "1", который через логические элементы 17 и 19 соответственно на выходные клеммы 18 и 20 не проходит, и на них присутствуют соответственно напряжения U9 и U10 с уровнями логического "0".

Следовательно, в рассмотренном режиме работы устройства наличие импульсного информационного сигнала на его выходной клемме 18 однозначно соответствует прохождению относительно чувствительной поверхности устройства нагретого металлического изделия, наличие импульсного информационного сигнала на выходной клемме 20 устройства - прохождению ненагретого металлического изделия, а наличие импульсного информационного сигнала на выходной клемме 22 устройства - прохождению ненагретого неметаллического изделия, чем и обеспечивается процесс идентификации (распознавания) трех видов изделий из числа нагретых металлических, ненагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий, т.е. обеспечивается процесс идентификации изделий с учетом их термического состояния и вида материала при расширенной номенклатуре контролируемых изделий.

Предлагаемое устройство обеспечивает также три режима идентификации изделий при суженной номенклатуре контролируемых изделий до двух единиц:

1) режим идентификации нагретых и ненагретых металлических изделий;

2) режим идентификации нагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий;

3) режим идентификации ненагретых металлических и неметаллических изделий.

В режиме идентификации нагретых и ненагретых металлических изделий используются выходные клеммы 18 и 20 устройства, а его выходная клемма 22 при этом не задействуется. При прохождении относительно чувствительной поверхности устройства контролируемого нагретого металлического изделия на выходной клемме 18 отрабатывается импульсный информационный сигнал U9 с уровнем логической "1", несущий информацию об его идентификации. На выходной клемме 20 при этом присутствует напряжение с уровнем логического "0", и цикл идентификации нагретого металлического изделия описывается диаграммами, приведенными на фиг.4. При прохождении относительно чувствительной поверхности устройства ненагретого металлического контролируемого изделия импульсный информационный сигнал U10 с уровнем логической "1" об его идентификации отрабатывается только на выходной клемме 20. На выходной клемме 18 при этом присутствует напряжение с уровнем логического "0", и цикл идентификации ненагретого металлического изделия описывается диаграммами, приведенными на фиг.5.

В режиме идентификации нагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий используются выходные клеммы 18 и 22 устройства, а его выходная клемма 20 при этом не используется. При прохождении относительно чувствительной поверхности устройства нагретого металлического контролируемого изделия на выходной клемме 18 отрабатывается импульсный информационный сигнал U9 с уровнем логической "1", несущий информацию об его идентификации. На выходной клемме 22 при этом присутствует напряжение с уровнем логического "0", и цикл идентификации нагретого металлического изделия описывается диаграммами, приведенными на фиг.4. При прохождении относительно чувствительной поверхности устройства ненагретого неметаллического контролируемого изделия импульсный информационный сигнал U11 с уровнем логической "1" об его идентификации отрабатывается только на выходной клемме 22. На выходной клемме 18 при этом присутствует напряжение с уровнем логического "0", и цикл идентификации ненагретого неметаллического изделия описывается диаграммами, приведенными на фиг.6.

В режиме идентификации ненагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий используются выходные клеммы 20 и 22 устройства, а его выходная клемма 18 при этом не задействуется. При прохождении относительно чувствительной поверхности устройства ненагретого металлического контролируемого изделия на выходной клемме 20 отрабатывается импульсный информационный сигнал U10 с уровнем логической "1", несущий информацию об его идентификации. На выходной клемме 22 при этом присутствует напряжение с уровнем логического "0", и цикл идентификации ненагретого металлического изделия описывается диаграммами, приведенными на фиг.5. При прохождении относительно чувствительной поверхности устройства контролируемого ненагретого неметаллического изделия импульсный информационный сигнал U11 с уровнем логической "1" об его идентификации отрабатывается только на выходной клемме 22. На выходной клемме 20 при этом присутствует напряжение U10 с уровнем логического "0", и цикл идентификации ненагретого неметаллического изделия описывается диаграммами, приведенными на фиг.6.

В предложенном устройстве реализован импульсный режим формирования на его выходах информационных сигналов идентификации нагретых и ненагретых изделий, когда передвижению контролируемого изделия относительно его чувствительной поверхности без остановки в ней однозначно ставится в соответствие наличие кратковременного импульса с уровнем логической "1" на его соответствующем выходе, длительность которого фиксирована и определяется параметрами элементов времязадающей RC-цепи одновибратора 10, а не наличие потенциала высокого логического уровня, непрерывно отслеживающего наличие контролируемого изделия в пределах зоны чувствительной поверхности устройства, находящегося в ней в состоянии перемещения или в неподвижном положении в течение сколь угодно продолжительного промежутка времени, длительность которого определяется только длительностью нахождения в ней контролируемого изделия. Такой режим формирования информационных сигналов на выходах предлагаемого устройства позволяет производить наряду с идентификацией движущихся контролируемых изделий также контроль вращения изделий.

Это, в свою очередь, позволяет обеспечить работу предлагаемого устройства в трех режимах контроля вращения изделий с учетом их термического состояния и вида материала, из которого они изготовлены.

1. Режим контроля вращения нагретых металлических изделий.

2. Режим контроля вращения ненагретых металлических изделий.

3. Режим контроля вращения ненагретых неметаллических изделий.

В режиме контроля вращения нагретых металлических изделий устройство функционирует как импульсный бесконтактный датчик контроля индуктивно-оптического типа. Работа устройства в этом случае описывается диаграммами, приведенными на фиг.4. При этом импульсный информационный сигнал снимается с выходной клеммы 18, а выходные клеммы 20 и 22 не задействуются.

В режиме контроля вращения ненагретых металлических изделий устройство функционирует как импульсный бесконтактный датчик контроля индуктивно-емкостного типа. Работа устройства в этом случае описывается диаграммами, приведенными на фиг.5. При этом импульсный информационный сигнал снимается с выходной клеммы 20, а выходные клеммы 18 и 22 не задействуются.

В режиме контроля вращения ненагретых неметаллических изделий устройство функционирует как импульсный бесконтактный датчик контроля емкостного типа. Работа устройства в этом случае описывается диаграммами, приведенными на фиг.6. При этом импульсный информационный сигнал снимается с выходной клеммы 22, а выходные клеммы 18 и 20 не задействуются.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано в машиностроении для идентификации (распознавания) нагретых и ненагретых металлических и неметаллических изделий. Устройство включает индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной в кольцевом пазу открытого торца ферритового сердечника с центральным отверстием, установленные соосно с этим отверстием емкостный чувствительный элемент с центральным отверстием и инфракрасный фотоприемник, образующие чувствительный элемент устройства. При перемещении нагретого металлического контролируемого изделия относительно чувствительного элемента устройства происходит последовательно взаимодействие его с электрическим и электромагнитным полями соответственно емкостного и индуктивного чувствительных элементов и засвечивание им инфракрасного фотоприемника. При этом на первом выходе устройства появляется импульсный сигнал с уровнем логической "1", несущий информацию об идентификации нагретого металлического изделия. На втором и третьем выходах устройства при этом присутствуют напряжения с уровнями логического "0". В случае перемещения ненагретого металлического изделия сигнал с уровнем логической "1", несущий информацию об его идентификации, появляется только на втором выходе устройства. При этом на первом и третьем выходах устройства присутствуют напряжения с уровнями логического "0". При перемещении ненагретого неметаллического изделия сигнал с уровнем логической "1" появляется только на третьем выходе устройства. На первом и втором выходах устройства при этом присутствуют напряжения с уровнями логического "0". Изобретение обеспечивает идентификацию контролируемых изделий без контакта с ними. 6 ил.

Устройство идентификации и контроля вращения изделий, содержащее индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, размещенной в кольцевом пазу открытого торца ферритового сердечника с центральным отверстием, последовательно соединенные генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, первый пороговый элемент, последовательно соединенные инфракрасный фотоприемник, установленный со стороны закрытого торца ферритового сердечника соосно с его центральным отверстием, формирователь импульсов, а также первый логический элемент И, выход которого является первым выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности распознавания наряду с нагретыми металлическими изделиями ненагретых металлических и неметаллических изделий с расширением номенклатуры контролируемых изделий, в него введены первый триггер, С-вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, D-вход - с источником напряжения питания, прямой выход - с первым входом первого логического элемента И, второй триггер, С-вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, D-вход - к источнику напряжения питания, прямой выход - ко второму входу первого логического элемента И, емкостный чувствительный элемент в виде токопроводящей пластины любой геометрической формы с центральным отверстием, геометрическая форма которого повторяет геометрическую форму наружной боковой поверхности ферритового сердечника, последовательно соединенные мультивибратор с включенным на его входе емкостным чувствительным элементом, детектор, второй пороговый элемент, а также второй логический элемент И, первый вход которого соединен с прямым выходом первого триггера, второй вход - с инверсным выходом второго триггера, а выход его является вторым выходом устройства, третий логический элемент И, первый вход которого подключен к инверсному выходу первого триггера, второй вход - к инверсному выходу второго триггера, а выход его является третьим выходом устройства, третий триггер, С-вход которого соединен с выходом второго порогового элемента, D-вход - с источником напряжения питания, прямой выход - с третьими входами первого, второго и третьего логических элементов И, одновибратор, вход которого подключен к выходу второго порогового элемента, выход - к четвертым входам первого, второго и третьего логических элементов И, блок установки в исходное состояние, вход которого соединен с выходом одновибратора, выход - с R-входами первого, второго и третьего триггеров, при этом емкостный чувствительный элемент, установленный соосно с центральным отверстием ферритового сердечника и охватывающий своей внутренней торцевой поверхностью наружную боковую поверхность ферритового сердечника по всему ее периметру с зазором между этими поверхностями, индуктивный чувствительный элемент и инфракрасный фотоприемник образуют чувствительный элемент устройства, а плоскость оптического окна инфракрасного фотоприемника, плоскость открытого торца ферритового сердечника и одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента, направленные в одну сторону, установлены параллельно и образуют чувствительную поверхность устройства.