УСТРОЙСТВО ИДЕНТИФИКАЦИИ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2009 года по МПК G01B21/00 G01N25/72 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для использования в машиностроении для идентификации (распознавания) ненагретых металлических и нагретых и ненагретых неметаллических изделий, а также в качестве датчика положения металлических и неметаллических изделий с учетом их термического состояния.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство идентификации, содержащее индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной в кольцевом пазу открытой чашки ферритового сердечника, генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, пороговый элемент, вход которого подключен к выходу генератора электрических колебаний, инфракрасный фотоприемник, формирователь импульсов, к входу которого подключен инфракрасный фотоприемник, инвертор, логический элемент 2ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом инвертора, первую выходную клемму, подключенную к выходу логического элемента 2ИЛИ-НЕ и являющуюся первым выходом устройства, логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом порогового элемента, вторую выходную клемму, подключенную к выходу логического элемента И и являющуюся вторым выходом устройства (см. авторское свидетельство СССР №1610268, кл. МКИ⁵ G01B 21/00 "Индуктивно-оптический датчик положения и контроля, 1990).

Однако такое устройство обладает ограниченными функциональными возможностями, потому что оно не обеспечивает идентификацию (распознавание) ненагретых металлических изделий по одному его выходу и нагретых и ненагретых неметаллических контролируемых изделий по его другому выходу, так как на его первом выходе (выходная клемма 12) идентифицируются только нагретые неметаллические изделия, а ненагретые металлические и неметаллические контролируемые изделия им не идентифицируются совсем.

Кроме того, такое устройство обладает низкой надежностью работы из-за ложных срабатываний устройства по его первому выходу (выходная клемма 12), например, от таких посторонних источников инфракрасного излучения, как посторонние нагретые металлические и неметаллические предметы, фотоэлектрические датчики положения с открытым оптическим каналом, установленные на технологическом оборудовании, и работающие генераторы инфракрасного излучения измерительных приборов, используемых при ремонте технологического оборудования в цеховых условиях, в том случае, когда они находятся за пределами действия электромагнитного поля индуктивного чувствительного элемента, но в пределах расстояния чувствительности инфракрасного фотоприемника устройства, а устройство находится в исходном состоянии, и контролируемое изделие при этом находится вне зоны действия чувствительного элемента устройства. В этом случае ложные срабатывания устройства проявляются в виде формирования на его первом выходе ложных импульсов напряжения с уровнем логической "1".

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности идентификации наряду с нагретыми неметаллическими изделиями ненагретых металлических и неметаллических изделий с повышением надежности работы устройства путем устранения его ложных срабатываний от посторонних источников инфракрасного излучения.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной 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 первый инфракрасный фотоприемник, формирователь импульсов, а также первый инвертор, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом первого инвертора, а его выход является первым выходом устройства, первый логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, а его выход является вторым выходом устройства, в него введены второй инфракрасный фотоприемник, подключенный к входу формирователя импульсов параллельно первому инфракрасному фотоприемнику, последовательно включенные мультивибратор с емкостным чувствительным элементом, подключенным к его входу и выполненным в виде токопроводящей пластины с геометрической формой, повторяющей геометрическую форму центрального отверстия ферритового сердечника, детектор, второй пороговый элемент, выход которого соединен со вторым входом первого логического элемента И, а также второй логический элемент И, первый вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, второй вход - к выходу второго порогового элемента, логический элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго логического элемента И, второй вход - с выходом второго порогового элемента, выход - со входом первого инвертора, второй инвертор, вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, выход - к третьему входу первого логического элемента И, первый вход которого соединен со вторым входом логического элемента ИЛИ-НЕ, причем емкостной чувствительный элемент установлен внутри центрального отверстия ферритового сердечника соосно с этим отверстием со смещением относительно открытого торца ферритового сердечника вдоль оси симметрии его центрального отверстия в сторону закрытого торца ферритового сердечника, а индуктивный и емкостной чувствительные элементы, первый и второй инфракрасные фотоприемники, между которыми помещен индуктивный чувствительный элемент с емкостным чувствительным элементом, установлены в одной плоскости вдоль прямой линии и образуют чувствительный элемент устройства, при этом поверхности оптических окон инфракрасных фотоприемников, плоскость открытого торца ферритового сердечника индуктивного чувствительного элемента 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 взаимного расположения индуктивного и емкостного чувствительных элементов, инфракрасных фотоприемников и контролируемого изделия, на фиг.3 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатавании его от нагретых неметаллических изделий в режиме идентификации ненагретых металлических и нагретых и ненагретых неметаллических изделий: на фиг.4 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатывании его от ненагретых металлических изделий в режиме идентификации ненагретых металлических и нагретых и ненагретых неметаллических изделий; на фиг.5 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатывании его от ненагретых неметаллических изделий в режиме идентификации ненагретых металлических и нагретых и ненагретых неметаллических изделий.

Устройство содержит (см. фиг.1) индуктивный чувствительный элемент 1, выполненный в виде катушки индуктивности 2, помещенной со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника 3 с центральным отверстием в ее кольцевом пазу, высокочастотный генератор электрических колебаний 4, выполненный, например, по схеме автогенератора с индуктивной трехточкой, 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, первый и второй инфракрасные фотоприемники 6, 7, включенные между собой параллельно, формирователь импульсов 8, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, к входу которого подключены выходы инфракрасных фотоприемников 6, 7, первый инвертор 9, логический элемент 2ИЛИ-НЕ 10, первый вход которого соединен с выходом первого инвертора 9, второй вход - с выходом первого порогового элемента 5, первую выходную клемму 11, подключенную к выходу логического элемента 2ИЛИ-НЕ 10 и являющуюся первым выходом устройства, логический элемент 3И 12, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента 5, вторую выходную клемму 13, подключенную к выходу логического элемента 3И 12 и являющуюся вторым выходом устройства, логический элемент 2И 14, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов 8, емкостной чувствительный элемент 15, последовательно включенные мультивибратор 16, к входу которого подключен емкостной чувствительный элемент 15, выполненный, например, по схеме симметричного автогенератора прямоугольных импульсов на основе операционного усилителя (см. книгу "Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: "Сов. радио", 1974", с.175, рис.4.42, а), детектор 17, 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-цепи (см. книгу "Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. М.: "Сов радио", 1977", с.174, рис.4.9, б), второй пороговый элемент 18, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, выход которого соединен со вторыми входами логических элементов 3И 12 и 2И 14, а также логический элемент 2ИЛИ 19, первый вход которого соединен с выходом логического элемента 2И 14, второй вход - с выходом порогового элемента 18, выход - со входом инвертора 9, второй инвертор 20, вход которого подключен к выходу формирователя импульсов 8, а его выход соединен с третьим входом логического элемента 12.

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 установлена обмотка катушки индуктивности 2. При подаче с генератора 4 на катушку индуктивности 2 высокочастотного сигнала у открытого торца чашки ферритового сердечника 3 образуется в воздушном пространстве высокочастотное электромагнитное поле 21. 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 споем электромагнитного поля со стороны закрытого торца ферритового сердечника 3. Внутри центрального отверстия ферритового сердечника 3 высокочастотное электромагнитное поле также отсутствует, так как отверстие выполнено в оплошном слое феррита, и магнитный поток замыкается внутри ферритового сердечника 3 через этот слой феррита вследствие сравнительно небольшого сопротивления феррита для магнитного потока по сравнению с сопротивлением воздуха. Поэтому взаимодействие емкостного чувствительного элемента 15, установленного внутри центрального отверстия ферритового сердечника 3, с электромагнитным полем 21 катушки индуктивности 2 полностью исключается.

Емкостной чувствительный элемент 15, подключенный в цели отрицательной обратной связи к инвертирующему входу операционного усилителя мультивибратора 16, является одной из обкладок частотозадающего "раскрытого конденсатора", второй обкладкой которого являются электрические цепи общей "земли" мультивибратора 16 и устройства в целом, и служит емкостным чувствительным элементом мультивибратора 16 (см. журнал "Радио", 2002, №10, с.38, рис.1; с.39, рис.3). При этом емкостной чувствительный элемент 15 выполнен в виде токопроводящей пластины с геометрической формой, совпадающей с геометрической формой сквозного центрального отверстия, выполненного в чашке ферритового сердечника 3 индуктивного чувствительного элемента 1. Причем емкостной чувствительный элемент 15 установлен внутри центрального отверстия ферритового сердечника 3 соосно с этим отверстием со смещением относительно поверхности открытого торца чашки ферритового сердечника 3 вдоль оси симметрии центрального отверстия ферритового сердечника 3 в сторону, противоположную размещению катушки индуктивности 2, т.е. в сторону закрытого торца ферритового сердечника 3. Наличие такого смещения не позволяет потоку рассеяния электромагнитного поля 21, существующего непосредственно у передней кромки центрального отверстия со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника 3, взаимодействовать с поверхностью емкостного чувствительного элемента 15, и, тем самым, 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.

Каждый из инфракрасных фотоприемников 6, 7 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. Микооэлектронные 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. Между инфракрасными фотоприемниками 6, 7 помещен индуктивный чувствительный элемент 1 с емкостным чувствительным элементом 15 (см. фиг.2). При этом инфракрасные фотоприемники 6, 7, индуктивный и емкостной чувствительные элементы 1, 15 установлены вдоль прямой линии в одной плоскости и образуют чувствительный элемент устройства. Причем плоскости оптических окон инфракрасных фотоприемников 6, 7, плоскость открытого торца чашки ферритового сердечника 3 катушки индуктивности 2 и одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента 15, направленные в одну сторону, т.е. в сторону контролируемого изделия 22, установлены параллельно между собой и образуют чувствительную поверхность устройства.

Такое взаимное расположение в пространстве инфракрасных фотоприемников 6, 7, емкостного чувствительного элемента 15, индуктивного чувствительного элемента 1 и контролируемого изделия 22 (см. фиг.2) при прохождении им в направлении стрелки 23 (24) относительно чувствительного элемента устройства параллельно его чувствительной поверхности в пределах действия электромагнитного поля 21 у открытого торца чашки ферритового сердечника 3, электрического поля 25 емкостного чувствительного элемента 15 и в пределах расстояний чувствительности фотоприемников 6, 7 всегда обеспечивает последовательное взаимодействие контролируемого изделия 22 с оптическим окном фотоприемника 6 (7), электромагнитным полем 21, электрическим полем 25 и оптическим окном фотоприемника 7 (6). Это, в свою очередь, обеспечивает:

1) последовательное засвечивание нагретым контролируемым неметаллическим изделием 22 своим инфракрасным излучением 26 сначала одного фотоприемника 6 (7), потом пересечение электромагнитного поля 21 у открытого торца чашки ферритового сердечника 3, оставляя при этом фотоприемник 6 (7) в засвеченном состоянии, а затем взаимодействие с электрическим полем 25 емкостного чувствительного элемента 15, продолжая оставаться в зоне действия электромагнитного поля 21 и оставляя при этом фотоприемник 6 (7) в засвеченном состоянии, далее засвечивание другого фотоприемника 7 (6), оставаясь в зоне действия электромагнитного и электрического полей 21, 25 соответственно и оставляя на некотором промежутке времени оба фотоприемника в засвеченном состоянии, потом затемнение фотоприемника 6 (7), оставаясь в зоне действия электромагнитного и электрического полей 21, 25 соответственно и оставляя при этом фотоприемник 7 (6) в засвеченном состоянии, затем выход из зоны действия электрического поля 25, оставаясь в зоне действия электромагнитного поля 21 и оставляя фотоприемник 7 (6) в засвеченном состоянии, далее выход из зоны действия электромагнитного поля 21, оставляя при этом фотоприемник 7 (6) в засвеченном состоянии, и, наконец, затемнение фотоприемника 7 (6) и выход нагретого контролируемого неметаллического изделия 22 из зоны чувствительной поверхности устройства. Таким образом, последовательное засвечивание нагретым неметаллическим контролируемым изделием 22 одного 6 (7) и другого 7 (6) фотоприемника происходит без разрыва, т.е. формируется на выходе формирователя импульсов 8 обоими параллельно включенными фотоприемниками 6, 7 сплошной импульс напряжения с уровнем логической "1" длительностью, равной времени нахождения нагретого неметаллического контролируемого изделия в зоне чувствительной поверхности устройства, начиная с момента засвечивания фотоприемника 6 (7) и до момента выхода из засвеченного состояния фотоприемника 7 (6);

2) последовательное прохождение ненагретым металлическим или ненагретым неметаллическим контролируемым изделием 22 фотоприемника 6 (7) без засвечивания его вследствие отсутствия у контролируемого изделия 22 инфракрасного излучения 26, потом пересечение им электромагнитного поля 21, затем взаимодействие его с электрическим полем 25, далее прохождение им фотоприемника 7 (6) также без засвечивания его ненагретым металлическим или неметаллическим изделием из-за отсутствия у контролируемого изделия 22 инфракрасного излучения 26 и выход контролируемого изделия 22 из зоны чувствительной поверхности устройства. В результате чего на выходе первого порогового элемента 5 формируется импульс напряжения с уровнем логической "1" только при взаимодействии с электромагнитным полем 21 ненагретого металлического контролируемого изделия 22 длительностью, равной длительности нахождения ненагретого металлического изделия в электромагнитном поле 21 индуктивного чувствительного элемента 1, а при взаимодействии с электромагнитным полем 21 ненагретого неметаллического контролируемого изделия 22 формирования такого импульса напряжения не происходит. При этом на выходе второго порогового элемента 18 формируется импульс напряжения с уровнем логической "1" при взаимодействии ненагретого металлического или неметаллического контролируемого изделия 22 с электрическим полем 25 длительностью, равной длительности нахождения контролируемого изделия 22 в электрическом поле 25 емкостного чувствительного элемента 15;

3) получение на выходе формирователя импульсов 8 импульса длительностью, всегда большей, чем длительность каждого импульса на выходах первого и второго пороговых элементов 5 и 18;

4) получение на выходе первого порогового элемента 5 в случае взаимодействия индуктивного чувствительного элемента устройства с ненагретым металлическим контролируемым изделием 22 импульса напряжения с уровнем логической "1" длительностью, всегда большей, чем длительность импульса на выходе второго порогового элемента 18;

5) расстановку на временной оси сформированных импульсов таким образом, чтобы выходной импульс формирователя 8 большей длительности всегда "охватывал" выходные импульсы меньшей длительности первого порогового элемента 5 и второго порогового элемента 18 и чтобы в то же время выходной импульс первого порогового элемента 5, длительность которого больше, чем длительность импульса на выходе второго порогового элемента 18, всегда "охватывал" выходной импульс последнего.

Такое взаимное расположение инфракрасных фотоприемников, 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 ненагретых металлических и нагретых и ненагретых неметаллических изделий, а также расширить функциональные возможности устройства и повысить надежность его работы, т.е. производить распознавание металлических и неметаллических изделий с учетом их термического состояния по алгоритму: идентификация каждого из разновидностей контролируемых изделий на одном соответствующем выходе из двух выходов устройства.

Устройство работает следующим образом.

После подачи напряжения питания в момент нахождения контролируемого изделия 22 вне зоны чувствительной поверхности устройства (см. фиг.2) 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 с уровнем логического "0", которое подается на первый вход логического элемента 12 и на второй вход логического элемента 10 (см. фиг.3, фиг.4, фиг.5). После подачи напряжения питания инфракрасные фотоприемники 6, 7 переходят в затемненное состояние, и на выходе формирователя 8 устанавливается напряжение U1 с уровнем логического "0", которое подается на первый вход логического элемента 14 и на вход инвертора 20, на выходе которого и на третьем входе логического элемента 12 устанавливается напряжение U7 с уровнем логической "1". Вместе с тем в момент подачи напряжения питания мультивибратор 16 переходит в заторможенное состояние, при котором на его выходе, на входе и выходе детектора 17, на входе порогового элемента 18 устанавливаются напряжения с уровнями логического "0". В результате пороговый элемент 18 устанавливается в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе, на вторых входах логических элементов 12, 14, 19 устанавливается напряжение U3 с уровнем логического "0" (см. фиг.3, фиг.4, фиг.5). После чего на обоих входах логического элемента 14 устанавливаются напряжения U1, U3 с уровнями логического "0", а на его выходе - напряжение U4 с уровнем логического "0", которое подается на первый вход логического элемента 19. Так как на обоих входах логического элемента 19 установлены напряжения U3, U4 с уровнями логического "0", на его выходе и на входе инвертора 9 устанавливается напряжение U5 с уровнем логического "0", а на выходе инвертора 9 - напряжение U6 с уровнем логической "1", которое подается на первый вход логического элемента 10. Уровень логической "1" напряжения U6 инвертируется логическим элементом 10 в напряжение U9 с уровнем логического "0", которое проходит на его выход и на выходную клемму 11, так как на второй вход логического элемента 10 с выхода порогового элемента 5 подано напряжение U2 с уровнем логического "0", разрешающее инвертирование и прохождение. Вместе с тем на трех входах логического элемента 12 установлены напряжения U2, U3, U7 с уровнями логического "0", поэтому на его выходе и на выходной клемме 13 устанавливается напряжение U8 с уровнем логического "0".

Таким образом, после подачи напряжения питания устройство устанавливается в исходное состояние, при котором контролируемое изделие 22 находится за пределами зоны чувствительной поверхности устройства, а на выходных клеммах 11 и 13 устанавливаются соответственно напряжения U9 и U8 с уровнями логического "0". После чего устройство готово к первому циклу идентификации контролируемых изделий в режиме идентификации ненагретых металлических и нагретых и ненагретых неметаллических изделий.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства в режиме идентификации ненагретых металлических и нагретых и ненагретых неметаллических изделий, при котором контролируемое изделие 22 (см. фиг.2) перемещается параллельно чувствительной поверхности устройства в пределах зон действия электромагнитного поля 21, электрического поля 25 и в пределах расстояний чувствительности фотоприемников 6, 7 в одном из направлений по стрелке 23 или 24.

При перемещении в направлении стрелки 23 (24) в зону чувствительной поверхности устройства, например, нагретого неметаллического изделия 22 происходит засвечивание его инфракрасным излучением 26 (см. фиг.2) фотоприемника 6 (7), в результате на его выходе устанавливается напряжение с уровнем логической "1", которое подается на вход формирователя 8. Последний переключается в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе, на первом входе логического элемента 14 и на входе инвертора 20 устанавливается напряжение U1 с уровнем логической "1" (см. фиг.3). Но уровень логической "1" напряжения U1 на выход логического элемента 14 и далее на выходную клемму 11 через логический элемент 19, инвертор 9 и логический элемент 10 не проходит, так как на втором входе логического элемента 14 с выхода порогового элемента 18 подано напряжение U3 с уровнем логического "0", запрещающее его переключение и прохождение через него далее на выходную клемму 11 уровня логической "1" напряжения U1. При этом на выходе инвертора 20 и на третьем входе логического элемента 12 устанавливается напряжение U7 с уровнем логического "0". Поэтому на выходе логического элемента 12 и на выходной клемме 13 продолжает оставаться напряжение U8 с уровнем логического "0".

Затем контролируемое изделие 22, оставляя фотоприемник 6 (7) в засвеченном состоянии, входит в зону действия электромагнитного поля 21. При этом срыва генерации электрических колебаний генератора 4 вследствие отсутствия внесения существенного затухания в его колебательный контур нагретым неметаллическим контролируемым изделием 22 не происходит. В результате генератор 4 и пороговый элемент 5 продолжают оставаться в исходном состоянии, при котором на выходе порогового элемента 5, на первом и втором входах соответственно логических элементов 12 и 10 формирования импульса напряжения U2 не происходит. При этом на его выходе, на первом и втором входах логических элементов 12 и 10 будет присутствовать напряжение U2 с уровнем логического "0" в течение всего цикла идентификации нагретого неметаллического контролируемого изделия 22 (см. фиг.3). После вхождения нагретого неметаллического контролируемого изделия 22 в зону действия электромагнитного поля 21 на выходах логических элементов 10 и 12 и на выходных клеммах 11 и 13 продолжают оставаться соответственно напряжения U9 и U8 с уровнями логического "0", так как на первом входе логического элемента 10 и на трех входах логического элемента 12 установлены напряжения U6 и U2, U3, U7 соответственно с уровнями логической "1" и логического "0".

Далее контролируемое изделие 22, находясь в зоне действия электромагнитного поля 21 и оставляя фотоприемник 6 (7) в засвеченном состоянии, входит в зону действия электрического поля 25 емкостного чувствительного элемента 15 и образует с ним электрический конденсатор. Значение электрической емкости образованного таким образом конденсатора увеличивается до такого уровня, при котором происходит возбуждение мультивибратора 16 и переход его в режим генерации электрических колебаний. Амплитуда выходных импульсов мультивибратора 16 преобразуется детектором 17 в постоянное напряжение с уровнем логической "1", которое превышает входное пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 18. При этом последний переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U3 с уровнем логической "1" (см. фиг.3), которое подается на вторые входы логических элементов 12, 14, 19. Но на выход логического элемента 12 по его второму входу и на выходную клемму 13 уровень логической "1" напряжения U3 не проходит, так как на его первом и третьем входах с выходов порогового элемента 5 и инвертора 20 установлены соответственно напряжения U2 и U7 с уровнями логического "0", запрещающие его прохождение. Вместе с тем на обоих входах логического элемента 14 установлены напряжения U1, U3 с уровнями логической "1", поэтому на его выходе и на первом входе логического элемента 19 устанавливается напряжение U4 с уровнем логической "1". Так как на обоих входах логического элемента 19 установлены напряжения U3, U4 с уровнями логической "1", на его выходе и на входе инвертора 9 устанавливается напряжение U5 с уровнем логической "1", которое инвертируется последним в напряжение U6 с уровнем логического "0" и подается на первый вход логического элемента 10. При этом уровень логического "0" напряжения U6 с выхода инвертора 9 по первому входу логического элемента 10 инвертируется им в напряжение U9 с уровнем логической "1" и проходит на его выход и на выходную клемму 11, так как на втором входе логического элемента 10 установлено напряжение U2 с выхода порогового элемента 5 с уровнем логического "0", разрешающее инвертирование и прохождение.

При дальнейшем перемещении в выбранном направлении контролируемое изделие 22, по-прежнему оставляя фотоприемник 6 (7) в засвеченном состоянии и оставаясь в зонах действия электромагнитного и электрического полей 21, 25, засвечивает фотоприемник 7 (6). После чего уровни напряжений на входе и выходе формирователя 8, соответствующие уровню логической "1", не изменились, так как параллельно включенные фотоприемники 6, 7 реализуют логическую функцию МОНТАЖНОЕ ИЛИ. Поэтому описанные выше состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.3, установившиеся до момента засветки фотоприемника 7 (6), не изменились.

Затем контролируемое изделие 22, оставаясь в зонах действия электромагнитного и электрического полей 21, 25 и оставляя фотоприемник 7 (6) в засвеченном состоянии, выходит за пределы оптического окна фотоприемника 6 (7). При этом происходит затемнение фотоприемника 6 (7). После чего уровень напряжения U1 на выходе формирователя 8, на первом входе логического элемента 14 и на входе инвертора 20, соответствующий уровню логической "1", также не изменяется по причине реализации фотоприемниками 6, 7 логической функции МОНТАЖНОЕ ИЛИ. В связи с этим описанные состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.3, установившиеся до момента затемнения фотоприемника 6 (7), также не изменились.

Далее контролируемое изделие 22, оставляя фотоприемник 7 (6) в засвеченном состоянии и оставаясь в зоне действия электромагнитного поля 21, выходит из зоны действия электрического поля 25. При этом мультивибратор 16 переходит в заторможенное состояние, т.е в исходное состояние, при котором на его выходе, входе и выходе детектора 17 устанавливаются напряжения с уровнями логического "0". В результате на вход порогового элемента 18 подается напряжение с уровнем логического "0", под действием которого он переключается в другое состояние, т.е. в исходное состояние, и на его выходе устанавливается напряжение U3 с уровнем логического "0". Этот нулевой логический уровень напряжения U3 поступает на вторые входы логических элементов 12, 14, 19. В результате чего логический элемент 14 переключается в исходное состояние, при котором на его выходе и на первом входе логического элемента 19 устанавливается напряжение U4 с уровнем логического "0". При этом на обоих входах логического элемента 19 устанавливаются напряжения U3, U4 с уровнями логического "0". Поэтому на его выходе и на входе инвертора 9 устанавливается напряжение U5 с уровнем логического "0". Уровень логического "0" этого напряжения инвертируется инвертором 9 в напряжение U6 с уровнем логической "1", которое подается на первый вход логического элемента 10. В результате уровень логической "1" напряжения U6 с выхода инвертора 9 по первому входу логического элемента 10 инвертируется им в напряжение U9 с уровнем логического "0", и проходит на его выход и на выходную клемму 11, так как на второй вход логического элемента 10 с выхода порогового элемента 5 подается напряжение U2 с уровнем логического "0", разрешающее инвертирование и прохождение. Поэтому на выходе логического элемента 10 и на выходной клемме 11 устанавливается напряжение U9 с уровнем логического "0". В то же время под действием напряжения U3 с уровнем логического "0" с выхода порогового элемента 18 переключения логического элемента 12 по его второму входу не происходит, так как на его первом и третьем выходах продолжают присутствовать напряжения U2 и U7 с уровнями логического "0", при котором на его выходе и на выходной клемме 13 продолжает оставаться напряжение U8 с уровнем логического "0". На этом формирование информационного сигнала об идентификации нагретого неметаллического изделия на выходной клемме 11 устройства заканчивается.

Затем контролируемое изделие 22, оставляя фотоприемник 7 (6) в засвеченном состоянии, выходит из зоны действия электромагнитного поля 21. При этом генератор 4 продолжает находиться в режиме генерации колебаний, т.е. в исходном состоянии, и пороговый элемент 5 также продолжает находиться в исходном состоянии, при котором на его выходе, на первом входе логического элемента 12 и на втором входе логического элемента 10 установлено напряжение U2 с уровнем логического "0". Под действием этого напряжения переключения логических элементов 10 и 12 не происходит, так как на первом входе логического элемента 10 и на втором и третьем входах логического элемента 12 установлены соответственно напряжения U6 с уровнем логической "1" и U3, U7 с уровнями логического "0", запрещающие их переключение. В связи с этим описанные состояния схемы устройства в остальных ее точках и диаграмм напряжений на фиг.3, установившиеся до момента выхода контролируемого изделия 22 из зоны действия электромагнитного поля 21, не изменились Поэтому на выходных клеммах 11 и 13 продолжают оставаться соответственно напряжения U9 и U8 с уровнями логического "0".

И на последнем отрезке своего перемещения контролируемое изделие 22 выходит за пределы оптического окна фотоприемника 7 (6). После чего он затемняется, т.е. устанавливается в исходное состояние, при котором на выходе формирователя 8, на первом входе логического элемента 14 и на входе инвертора 20 устанавливается напряжение U1 с уровнем логического "0". При этом на выходе инвертора 20 и на третьем входе логического элемента 12 устанавливается напряжение U7 с уровнем логической "1", а на выходе логического элемента 14 и первом входе логического элемента 19 - напряжение U4 с уровнем логического "0". Но уровень логической "1" с выхода инвертора 20 по третьему входу логического элемента 12 на его выход и на выходную клемму 13 не проходит, так как на его первом и втором входах с выходов пороговых элементов 5 и 18 установлены соответственно напряжения U2 и U3 с уровнями логического "0", запрещающие его прохождение. Поэтому на выходе логического элемента 12 и на выходной клемме 13 продолжает присутствовать напряжение U8 с уровнем логического "0". Вместе с тем на обоих входах логического элемента 19 устанавливаются напряжения U3 и U4 с уровнями логического "0". В результате на его выходе и на входе инвертора 9 устанавливается напряжение U5 с уровнем логического "0", под действием которого на его выходе и на первом входе логического элемента 10 устанавливается напряжение U6 с уровнем логической "1". По первому входу логического элемента 10 уровень логической "1" напряжения U6 инвертируется им в напряжение U9 с уровнем логического "0" и проходит на его выход и на выходную клемму 11. На этом цикл идентификации нагретого неметаллического изделия 22 на выходной клемме 11 заканчивается. При повторном прохождении контролируемого нагретого неметаллического изделия 22 относительно чувствительной поверхности устройства описанный выше в соответствии с диаграммами, приведенными на фиг.3, цикл идентификации нагретого неметаллического изделия повторяется.

Следовательно, при прохождении относительно чувствительной поверхности устройства нагретого неметаллического изделия на выходной клемме 11 устройства отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения U9 с уровнем логической "1" об его идентификации, а на выходной клемме 13 устройства при этом присутствует напряжение U8 с уровнем логического "0".

В случае введения в направлении стрелки 22 (23) в зону чувствительной поверхности устройства ненагретого металлического изделия 22 засвечивания фотоприемника 6 (7) вследствие отсутствия у контролируемого изделия 22 инфракрасного излучения 26 и переключения формирователя 8 в другое состояние не происходит. В результате на выходе формирователя 8 формирования импульса напряжения U1 с уровнем логической "1" не происходит, поэтому на его выходе, на первом входе логического элемента 14, на входе инвертора 20 и на выходе логического элемента 14 будут присутствовать в течение всего цикла идентификации ненагретого металлического контролируемого изделия соответственно напряжения U1 и U4 с уровнями логического "0", а на выходе инвертора 20 и на третьем входе логического элемента 12 - напряжение U7 с уровнем логической "1" (см. фиг.4), При этом на выход логического элемента 12 через его третий вход и на выходную клемму 13 уровень логической "1" напряжения U7 не проходит, так как на его первом и втором входах с выходов пороговых элементов 5 и 18 установлены соответственно напряжения U2 и U3 с уровнями логического "0". Поэтому на выходе логического элемента 12 и на выходной клемме 13 продолжает оставаться напряжение U8 с уровнем логического "0". Так как при этом переключения логического элемента 14 не происходит, поэтому логический элемент 19, инвертор 9 и логический элемент 10 продолжают находиться в исходном состоянии, и на выходе логического элемента 10 и на выходной клемме 11 продолжает присутствовать напряжение U9 с уровнем логического "0".

Далее контролируемое изделие 22, оставляя фотоприемник 6 (7) в затемненном состоянии, входит в зону действия электромагнитного поля 21. При этом происходит срыв генерации электрических колебаний генератора 4 вследствие внесения существенного затухания в его колебательный контур ненагретым металлическим контролируемым изделием 22. В результате резко уменьшается составляющая постоянного напряжения на выходе генератора 4 и, когда его значение становится 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 первый вход логического элемента 12 и на второй вход логического элемента 10. Уровень логической "1" напряжения U2 на выходы логических элементов 12 и 10 не проходит, так как на второй вход логического элемента 12 и на первый вход логического элемента 10 поданы соответственно напряжения U3 с уровнем логического "0" с выхода порогового элемента 18 и U6 с уровнем логической "1" с выхода инвертора 9, запрещающие его прохождение. Поэтому на выходных клеммах 13 и 11 продолжают присутствовать соответственно напряжения U8 и U9 с уровнями логического "0".

Затем контролируемое изделие 22, оставаясь в зоне действия электромагнитного поля 21 и оставляя фотоприемник 6 (7) в затемненном состоянии, входит в зону действия электрического поля 25 емкостного чувствительного элемента 15 и образует с ним электрический конденсатор. Значение электрической емкости образованного таким образом конденсатора увеличивается до такого уровня, при котором происходит возбуждение мультивибратора 16 и переход его в режим генерации электрических колебаний. Амплитуда выходных импульсов мультивибратора 16 преобразуется детектором 17 в постоянное напряжение с уровнем логической "1", которое превышает входное пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 18. При этом последний переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U3 с уровнем логической "1" (см. фиг.4), которое подается на вторые входы логических элементов 12, 14, 19. После чего уровень логической "1" напряжения U3 с выхода порогового элемента 18 через второй вход логического элемента 12 проходит на его выход и на выходную клемму 13, так как на его первом и третьем входах установлены напряжения U2, U7 с уровнями логической "1". При этом на первом и втором входах логического элемента 19 установлены напряжения U4 и U3 соответственно с уровнями логического "0" и логической "1". Поэтому на его выходе и на входе инвертора 9 устанавливается напряжение U5 с уровнем логической "1", под действием которого на выходе инвертора 9 и на первом входе логического элемента 10 устанавливается напряжение U6 с уровнем логического "0". Но инвертирования этого напряжения логическим элементом 10 не происходит, и на его выходе и на выходной клемме 11 продолжает оставаться напряжение U9 с уровнем логического "0", так как на втором входе логического элемента 10 с выхода порогового элемента 5 установлено напряжение U2 с уровнем логической "1", запрещающее инвертирование.

При дальнейшем перемещении в выбранном направлении контролируемое изделие 22, по-прежнему оставляя фотоприемник 6 (7) в затемненном состоянии и оставаясь в зонах действия электромагнитного и электрического полей 21, 25, перекрывает оптическое окно фотоприемника 7 (6). Но засвечивания его не происходит вследствие отсутствия инфракрасного излучения 26 у контролируемого ненагретого металлического изделия 22. После чего уровень напряжения на входе и выходе формирователя 8, соответствующий уровню логического "0", не изменяется, так как параллельно включенные фотоприемники 6, 7 реализуют логическую функцию МОНТАЖНОЕ ИЛИ. Поэтому описанные выше состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.4, установившиеся до момента засвечивания фотоприемника 7 (6), не изменились.

Затем контролируемое изделие 22, оставаясь в зонах действия электромагнитного и электрического полей 21, 25 и оставляя фотоприемник 7 (6) в затемненном состоянии, выходит за пределы оптического окна фотоприемника 6 (7). При этом фотоприемник 6 (7) продолжает оставаться в затемненном состоянии. После чего уровень напряжения U1 на выходе формирователя 8, соответствующий уровню логического "0", также не изменяется по причине реализации фотоприемниками 6, 7 логической функции МОНТАЖНОЕ ИЛИ. В связи с этим описанные выше состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.4, установившиеся до момента выхода ненагретого металлического контролируемого изделия 22 за пределы оптического окна фотоприемника 6 (7), также не изменились.

Далее контролируемое изделие 22, оставляя фотоприемник 7 (6) в затемненном состоянии и оставаясь в зоне действия электромагнитного поля 21, выходит из зоны действия электрического поля 25. При этом мультивибратор 16 переходит в заторможенное состояние, т.е. в исходное состояние, при котором на его выходе, входе и выходе детектора 17 устанавливаются напряжения с уровнями логического "0". В результате на вход порогового элемента 18 подается напряжение с уровнем логического "0", под действием которого он переключается в другое состояние, т.е. в исходное состояние, и на его выходе устанавливается напряжение U3 с уровнем логического "0". Этот нулевой логический уровень напряжения поступает на вторые входы логических элементов 12, 14, 19. Под действием нулевого уровня напряжения U3 происходит переключение логического элемента 12 в исходное состояние, и на его выходе и на выходной клемме 13 устанавливается напряжение U8 с уровнем логического "0". На этом формирование информационного сигнала на выходной клемме 13 об идентификации ненагретого металлического изделия заканчивается. Вместе с тем под действием нулевого уровня напряжения U3 с выхода порогового элемента 18 происходит также переключение логического элемента 19 в исходное состояние, при котором на его выходе и на входе инвертора 9 устанавливается напряжение U5 с уровнем логического "0", так как на его обоих входах установлены напряжения U3 и U4 с уровнями логического "0" соответственно с выходов порогового элемента 18 и логического элемента 14. Под действием нулевого логического уровня напряжения U5 с выхода логического элемента 19 на выходе инвертора 9 и на первом входе логического элемента 10 устанавливается напряжение U6 с уровнем логической "1". После чего на обоих входах логического элемента 10 с выходов порогового элемента 5 и инвертора 9 устанавливаются соответственно напряжения U2 и U6 с уровнями логической "1". В результате на его выходе и на выходной клемме 11 продолжает оставаться напряжение U9 с уровнем логического "0".

Затем контролируемое изделие 22, оставляя фотоприемник 7 (6) в затемненном состоянии, выходит из зоны действия электромагнитного поля 21. При этом генератор 4 переходит в режим генерации электрических колебаний, т.е. в исходное состояние, при котором происходит переключение порогового элемента 5 в исходное состояние и на его выходе устанавливается напряжение U2 с уровнем логического "0", которое подается на первый вход логического элемента 12 и на второй вход логического элемента 10. Но переключения логического элемента 12 в исходное состояние не происходит, так как под действием напряжения U3 с уровнем логического "0" с выхода порогового элемента 18 он к этому моменту уже переключился в исходное состояние. В связи с этим описанные выше состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.4, установившиеся до момента выхода контролируемого ненагретого металлического изделия 22 из зоны действия электромагнитного поля 21, не изменились.

И на последнем отрезке своего перемещения контролируемое изделие 22 выходит за пределы оптического окна фотоприемника 7 (6). После чего последний остается в затемненном состоянии по причине отсутствия у контролируемого изделия 22 инфракрасного излучения 26, т.е. остается в исходном состоянии. Поэтому описанные выше состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.4. установившиеся до момента выхода контролируемого изделия 22 за пределы оптического окна фотоприемника 7 (6), не изменились. При этом устройство окончательно устанавливается в исходное состояние, и на этом цикл идентификации ненагретого металлического изделия на выходной клемме 13 заканчивается. При повторном прохождении контролируемого ненагретого металлического изделия 22 относительно чувствительной поверхности устройства описанный выше в соответствии с диаграммами, приведенными на фиг.4, цикл идентификации ненагретого металлического изделия повторяется.

Следовательно, при прохождении относительно чувствительной поверхности устройства ненагретого металлического изделия 22 на выходной клемме 13 устройства отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения U8 с уровнем логической "1" об его идентификации, а на выходной клемме 11 устройства при этом присутствует напряжение U9 с уровнем логического "0".

В случае введения в направлении стрелки 23 (24) в зону чувствительной поверхности устройства ненагретого неметаллического изделия 22 происходит перекрывание им оптического окна фотоприемника 6 (7), но засвечивания его вследствие отсутствия инфракрасного излучения 26 у ненагретого неметаллического изделия 22 и переключения формирователя 8 в другое состояние не происходит. В результате на выходе формирователя 8, на первом входе логического элемента 14, на входе инвертора 20 и на выходе логического элемента 14 формирования импульсов соответственно напряжений U1 и U4 происходить не будет. При этом на выходе формирователя 8, на выходе логического элемента 14 и на выходе инвертора 20 будут присутствовать в течение всего цикла идентификации ненагретого неметаллического изделия соответственно напряжения U1, U4 с уровнями логического "0" и U7 с уровнем логической "1" (см. фиг.5). Поэтому описанные выше состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.5, установившиеся до момента перекрывания контролируемым изделием 22 оптического окна фотоприемника 6 (7), не изменились.

Затем контролируемое изделие 22, оставляя фотоприемник 6 (7) в затемненном состоянии, входит в зону действия электромагнитного поля 21. При этом срыва генерации электрических колебаний генератора 4 не происходит вследствие отсутствия внесения существенного затухания в его колебательный контур ненагретым неметаллическим контролируемым изделием 22. В результате генератор 4 продолжает находиться в исходном состоянии. Поэтому на выходе порогового элемента 5 формирования импульса напряжения U2 происходить не будет, и на его выходе, на первом входе логического элемента 12 и на втором входе логического элемента 10 будет присутствовать напряжение U2 с уровнем логического "0" в течение всего цикла идентификации ненагретого неметаллического изделия. В связи с этим описанные выше состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.5, установившиеся до момента вхождения контролируемого изделия 22 в зону действия электромагнитного поля 21, не изменились.

Далее контролируемое изделие 22, находясь в зоне действия электромагнитного поля 21 и оставляя фотоприемник 6 (7) в затемненном состоянии, входит в зону действия электрического поля 25 емкостного чувствительного элемента 15 и образует с ним электрический конденсатор. Значение электрической емкости образованного таким образом конденсатора увеличивается до такого уровня, при котором происходит возбуждение мультивибратора 16 и переход его в режим генерации электрических колебаний. Амплитуда выходных импульсов мультивибратора 16 преобразуется детектором 17 в постоянное напряжение с уровнем логической "1", которое превышает входное пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 18. При этом последний переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U3 с уровнем логической "1" (см. фиг.5), которое подается на вторые входы логических элементов 12, 14, 19. Но уровень логической "1" напряжения U3 с выхода порогового элемента 18 на выход логического элемента 12 и на выходную клемму 13 не проходит, так как на его первом входе с выхода порогового элемента 5 установлено напряжение U2 с уровнем логического "0", запрещающее его прохождение. Поэтому на выходе логического элемента 12 и на выходной клемме 13 подтверждается наличие напряжения U8 с уровнем логического "0". Вместе с тем по второму входу логического элемента 14 уровень логической "1" напряжения U3 на его выход также не проходит, так как на его первый вход с выхода формирователя 8 установлено напряжение U1 с уровнем логического "0", запрещающее его прохождение. Поэтому на выходе логического элемента 14 и на первом входе логического элемента 19 устанавливается напряжение U4 с уровнем логического "0". При этом через второй вход логического элемента 19 с выхода порогового элемента 18 уровень логической "1" напряжения U3 проходит на его выход и на вход инвертора 9 в виде напряжения U5, под действием которого на выходе инвертора 9 и на первом входе логического элемента 10 устанавливается напряжение U6 с уровнем логического "0". По первому входу логического элемента 10 нулевой логический уровень напряжения U6 инвертируется им в напряжение U9 с уровнем логической "1" и проходит на выход логического элемента 10 и на выходную клемму 11, так как на его второй вход с выхода порогового элемента 5 подано напряжение U2 с уровнем логического "0", разрешающее инвертирование и прохождение.

При дальнейшем перемещении в выбранном направлении контролируемое изделие 22, по-прежнему оставляя фотоприемник 6 (7) в затемненном состоянии и оставаясь в зонах действия электромагнитного и электрического полей 21, 25, входит в область оптического окна фотоприемника 7 (6), но засвечивания его не происходит вследствие отсутствия инфракрасного излучения 26 у контролируемого изделия 22, и он продолжает находиться в затемненном состоянии, т.е. в исходном состоянии. После чего уровни напряжений на входе и выходе формирователя 8, соответствующие уровню логического "0", не изменились. Поэтому описанные выше состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.5, установившиеся до момента вхождения контролируемого изделия 21 в область оптического окна фотоприемника 7 (6), не изменились.

Затем контролируемое изделие 22, оставаясь в зонах действия электромагнитного и электрического полей 21, 25 и оставляя фотоприемник 7 (6) в затемненном состоянии, выходит за пределы оптического окна фотоприемника 6 (7). При этом фотоприемник 6 (7) продолжает оставаться в затемненном состоянии, т.е. в исходном состоянии, и описанные выше состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.5, установившиеся до момента выхода контролируемого изделия 22 за пределы оптического окна фотоприемника 6 (7), также не изменились по причине отсутствия инфракрасного излучения 26 у контролируемого изделия 22.

Далее контролируемое изделие 22, оставляя фотоприемник 7 (6) в затемненном состоянии и оставаясь в зоне действия электромагнитного поля 21, выходит из зоны действия электрического поля 25. При этом мультивибратор 16 переходит в заторможенное состояние, т.е. в исходное состояние, при котором на его выходе, входе и выходе детектора 17 устанавливаются напряжения с уровнями логического "0". В результате на вход порогового элемента 18 подается напряжение с уровнем логического "0", под действием которого он переключается в другое состояние, т.е. в исходное состояние, и на его выходе устанавливается напряжение U3 с уровнем логического "0". Этот нулевой логический уровень напряжения U3 поступает на вторые входы логических элементов 12, 14, 19. В результате чего переключения логических элементов 14 и 12 в исходное состояние не происходит, потому что они уже находятся в исходном состоянии, так как на первом входе логического элемента 14 с выхода формирователя 8 к этому моменту установлено напряжение U1, а на первом входе логического элемента 12 с выхода порогового элемента 5 - напряжение U2 с уровнями логического "0". При этом на обоих входах логического элемента 19 устанавливаются напряжения U3 и U4 с уровнями логического "0" соответственно с выходов порогового элемента 18 и логического элемента 14, в результате на его выходе и на входе инвертора 9 устанавливается напряжение U5 также с уровнем логического "0". Под действием этого напряжения инвертор 9 переключается в исходное состояние, при котором на его выходе и на первом входе логического элемента 10 устанавливается напряжение U6 с уровнем логической "1". При этом уровень логической "1" напряжения U6 инвертируется логическим элементом 10 по его первому входу в напряжение U9 с уровнем логического "0", которое проходит на его выход и на выходную клемму 11. На этом формирование информационного сигнала об идентификации ненагретого неметаллического изделия на выходной клемме 11 заканчивается.

Затем контролируемое изделие 22, оставляя фотоприемник 7 (6) в затемненном состоянии, выходит из зоны действия электромагнитного поля 21. Но генератор 4 и пороговый элемент 5 продолжают находиться в исходном состоянии по причине отсутствия внесения существенного затухания в его колебательный контур. В связи с этим описанные выше состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.5, установившиеся до момента выхода контролируемого ненагретого неметаллического изделия 22 из зоны действия электромагнитного поля 21, не изменились.

И на последнем отрезке своего перемещения контролируемое изделие 22 выходит за пределы оптического окна фотоприемника 7 (6). После чего последний остается в затемненном состоянии по причине отсутствия инфракрасного излучения 26 у контролируемого изделия 22, т.е. фотоприемник 7 (6) остается в исходном состоянии. При этом на выходе формирователя 8, на первом входе логического элемента 14 и на входе инвертора 20 продолжает оставаться напряжение U1 с уровнем логического "0". Поэтому описанные выше состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.5, установившиеся до момента выхода контролируемого изделия 22 за пределы оптического окна фотоприемника 7 (6), не изменились. На этом цикл идентификации ненагретого неметаллического изделия на выходной клемме 11 заканчивается. При повторном прохождении контролируемого ненагретого неметаллического изделия 22 относительно чувствительной поверхности устройства описанный выше в соответствии с диаграммами, приведенными на фиг.5, цикл идентификации ненагретого неметаллического изделия повторяется.

Следовательно, при прохождении относительно чувствительной поверхности устройства ненагретого неметаллического изделия 22 на выходной клемме 11 устройства отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения U9 с уровнем логической "1" об его идентификации, а на выходной клемме 13 устройства при этом присутствует напряжение U8 с уровнем логического "0".

Таким образом, в рассмотренном режиме работы устройства информационный потенциальный сигнал на его первой выходной клемме 11 однозначно соответствует прохождению относительно чувствительной поверхности устройства нагретого или ненагретого неметаллического изделия, а сигнал на второй выходной клемме 13 - ненагретого металлического изделия, чем и обеспечивается идентификация (распознавание) ненагретых металлических и нагретых и ненагретых неметаллических изделий и, тем самым, расширение функциональных возможностей устройства, а также повышение надежности его работы.

Повышение надежности работы устройства путем устранения его ложных срабатываний от посторонних источников инфракрасного излучения, которыми могут быть в условиях технологических производственных процессов посторонние нагретые металлические и неметаллические предметы, а также технологические источники инфракрасного излучения, например оптические датчики с открытым оптическим каналом или метрологическое оборудование с измерительными генераторами инфракрасного излучения, обеспечивается следующим образом. При попадании в область оптического окна фотоприемника 6 (7) или в оптические окна обоих фотоприемников 6, 7 в момент нахождения устройства в исходном состоянии, при котором контролируемое изделие 22 находится за пределами его чувствительной поверхности, от посторонних источников инфракрасного излучения, находящихся за пределами действия электромагнитного и электрического полей 21, 25, но в пределах расстояний чувствительности фотоприемников 6, 7, происходит его или их засвечивание, затем срабатывание формирователя 8 и формирование им ложного импульса напряжения U1 с уровнем логической "1". Ложный импульс напряжения U1 подается на первый вход логического элемента 14 и на вход инвертора 20. Но на выход логического элемента 14 и далее через логический элемент 19, инвертор 9, логический элемент 10 на его выход и на выходную клемму 11 не проходит, так как на втором входе логического элемента 14 установлено с выхода порогового элемента 18 напряжение U3 с уровнем логического "0", которое запрещает его прохождение, т.е. ложного срабатывания логического элемента 10 и формирования на его выходе и на выходной клемме 11 ложного импульса напряжения U9 с уровнем логической "1" не происходит. Вместе с тем под действием с выхода формирователя 8 ложного импульса напряжения U1 с уровнем логической "1" на выходе инвертора 20 и на третьем входе логического элемента 12 происходит формирование ложного импульса напряжения U7 с уровнем логического "0", под действием которого переключения логического элемента 12 и формирования ложного импульса напряжения U8 на его выходе и на выходной клемме 13 не происходит, так как ложный импульс напряжения U7 с уровнем логического "0" с выхода инвертора 20 для логического элемента 12 является запрещающим. Поэтому логический элемент 12 продолжает находиться в исходном состоянии в момент действия на его третьем входе ложного импульса напряжения U7 с уровнем логического "0".

Устройство обеспечивает также повышенную надежность его работы при случайном попадании одновременно в область оптического окна фотоприемника 6 (7) и в зону действия электромагнитного поля 21 посторонних нагретых металлических предметов в момент нахождения контролируемого изделия 22 вне зоны действия чувствительного элемента устройства. Это происходит следующим образом. При одновременном попадании постороннего нагретого металлического предмета в область оптического окна фотоприемника 6 (7) и в зону действия электромагнитного поля 21 происходит засвечивание фотоприемника 6 (7) его инфракрасным излучением и срыв генерации электрических колебаний генератора 4. В результате чего происходит срабатывание формирователя 8 и формирование им ложного импульса напряжения U1 с уровнем логической "1", а также формирование пороговым элементом 5 ложного импульса напряжения U2 с уровнем логической "1". Ложные импульсы напряжений U1 и U2 с уровнями логической "1" с выходов формирователя 8 и порогового элемента 5 поступают соответственно через инвертор 20 на третий и непосредственно на первый входы логического элемента 12 соответственно с уровнями логического "0" и логической "1". Но на выходе логического элемента 12 и на выходной клемме 13 устройства формирования ложного импульса напряжения U8 не происходит, так как на его втором и третьем входах с выходов порогового элемента 18 и с выхода инвертора 20 установлены соответственно напряжения U3 и U7 с уровнями логического "0", запрещающие его формирование. Вместе с тем ложный импульс напряжения U1 с уровнем логической "1" с выхода формирователя 8 поступает на первый вход логического элемента 14, который на его выход и далее на выходную клемму 11 через логический элемент 19, инвертор 9 и логический элемент 10 не проходит, так как на втором входе логического элемента 14 с выхода порогового элемента 18 установлено напряжение U3 с уровнем логического "0", запрещающее его прохождение. Поэтому на выходе логического элемента 10 и на выходной клемме 11 продолжает присутствовать напряжение U9 с уровнем логического "0", т.е. не происходит ложного срабатывания логического элемента 10 и формирования на выходной клемме 11 ложного импульса напряжения U9 с уровнем логической "1". Вместе с тем ложный импульс напряжения U2 с уровнем логической "1" с выхода порогового элемента 5 подается на второй вход логического элемента 10, но на его выход и на выходную клемму 11 этот ложный импульс не проходит, так как на его обоих входах установлены напряжения U2 и U6 с уровнями логической "1" с выходов соответственно порогового элемента 5 и инвертора 9, запрещающие переключение логического элемента 10 и прохождение на его выход и на выходную клемму 11 этого ложного импульса. Поэтому на выходной клемме 11 формирования ложного импульса напряжения U9 с уровнем логической "1" не происходит в момент одновременного попадания постороннего нагретого металлического предмета в зону действия электромагнитного поля 21 и в область оптического окна одного или обоих фотоприемников 6, 7.

Кроме того, предлагаемое устройство обеспечивает повышенную надежность работы при случайном попадании в его зону действия электромагнитного поля 21 посторонних нагретых или ненагретых металлических предметов в момент нахождение устройства в исходном состоянии и нахождения при этом контролируемого изделия 22 вне зоны действия чувствительного элемента устройства. Это происходит следующим образом. При попадании а зону действия электромагнитного поля 21 постороннего нагретого или ненагретого металлического предмета генератором 4 и пороговым элементом 5 формируется импульс напряжения U2 с уровнем логической "1", который подается на первый вход логического элемента 12 и на второй вход логического элемента 10. Но на их выходы и далее соответственно на выходные клеммы 13 и 11 устройства этот ложный импульс не проходит, так как на втором входе логического 12 и на первом входе логического элемента 10 с выходов порогового элемента 18 и инвертора 9 установлены соответственно напряжения U3 с уровнем логического "0" и U6 с уровнем логической "1", запрещающие прохождение ложного импульса.

Устройство обеспечивает также его работу в режимах контроля положения нагретых неметаллических, ненагретых неметаллических и ненагретых металлических изделий, так как в нем используется потенциальный принцип формирования информационных сигналов об идентификации контролируемых изделий.

Так, при помещении контролируемого ненагретого металлического изделия или нагретого или ненагретого неметаллического изделия в зону действия чувствительного элемента предлагаемого устройства на его соответствующем выходе устанавливается потенциал выходного напряжения с уровнем логической "1", соответствующий информационному сигналу о положении контролируемого изделия, длительность которого определяется временем: одновременного нахождения контролируемого изделия в зоне действия электрического поля и в области оптических окон фотоприемников - для нагретых неметаллических изделий; нахождения контролируемого изделия в зоне действия электрического поля - для ненагретых неметаллических изделий; нахождения контролируемого изделия в зоне действия электромагнитного и электрического полей - для ненагретых металлических изделий.

Причем этот сигнал не исчезает, как, например, в случае импульсного принципа формирования информационного сигнала о контролируемом изделии по перепадам напряжения (по переднему или по заднему фронту), а продолжает непрерывно отслеживать потенциальным уровнем выходного напряжения контролируемое изделие как при перемещении его в пределах чувствительной поверхности устройства, так и при нахождении контролируемого изделия в ней в неподвижном состоянии в течение неопределенно долгого промежутка времени. Т.е. при этом имеет место однозначное соответствие потенциального информационного сигнала на соответствующей выходной клемме устройства положению контролируемого изделия в определенной точке пространства, где установлено предлагаемое устройство. Это, в свою, очередь, и обеспечивает работу предлагаемого устройства в режимах контроля положения нагретых неметаллических, ненагретых неметаллических и ненагретых металлических изделий.

В режиме контроля положения нагретых неметаллических изделий устройство функционирует как бесконтактный датчик положения оптико-емкостного типа. Работа устройства в этом случае описывается диаграммами, приведенными на фиг.3. При этом информационный сигнал снимается с выходной клеммы 11, а выходная клемма 13 не задействуется.

В режиме контроля положения ненагретых металлических изделий устройство функционирует как бесконтактный индуктивно-емкостной датчик положения. Работа устройства в этом случае описывается диаграммами, приведенными на фиг.4. При этом информационный сигнал снимается с выходной клеммы 13, а выходная клемма 11 не задействуется.

В режиме контроля положения ненагретых неметаллических изделий устройство функционирует как бесконтактный датчик положения емкостного типа. Работа устройства в этом режиме описывается диаграммами, приведенными на фиг.5. В этом случае информационный сигнал снимается с выходной клеммы 11, а выходная клемма 13 не задействуется.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для использования в машиностроении для идентификации (распознавания) ненагретых металлических изделий и нагретых и ненагретых неметаллических изделий. Устройство включает чувствительный элемент, образованный двумя инфракрасными фотоприемниками и размещенными между ними индуктивным чувствительным элементом, выполненным в виде катушки индуктивности, помещенной в кольцевом пазу открытого торца ферритового сердечника с центральным отверстием, и емкостным чувствительным элементом, установленным внутри центрального отверстия ферритового сердечника соосно с этим отверстием. При перемещении ненагретого металлического изделия относительно чувствительного элемента устройства происходит последовательное прохождение им первого инфракрасного фотоприемника, пересечение электромагнитного поля индуктивного чувствительного элемента, взаимодействие с электрическим полем емкостного чувствительного элемента и прохождение второго инфракрасного фотоприемника. При этом на первом выходе устройства отрабатывается сигнал с уровнем логической "1", несущий информацию об идентификации ненагретого металлического изделия. На втором выходе устройства при этом присутствует напряжение с уровнем логического "0". В случае перемещения нагретого или ненагретого неметаллического изделия сигнал с уровнем логической "1", несущий информацию об их идентификации, отрабатывается только на втором выходе устройства. При этом на первом выходе устройства присутствует напряжение с уровнем логического "0". Изобретение обеспечивает идентификацию ненагретых металлических и нагретых или ненагретых неметаллических изделий без контакта с ними и высокую надежность работы устройства в условиях воздействия на него излучений от посторонних источников инфракрасного излучения. 5 ил.

Устройство идентификации изделий, содержащее индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной 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 первый инфракрасный фотоприемник, формирователь импульсов, а также первый инвертор, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом инвертора, а его выход является первым выходом устройства, первый логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, а его выход является вторым выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности идентификации наряду с нагретыми неметаллическими изделиями ненагретых металлических и неметаллических изделий с повышением надежности работы устройства путем устранения его ложных срабатываний от посторонних источников инфракрасного излучения, в него введены второй инфракрасный фотоприемник, подключенный к входу формирователя импульсов параллельно первому инфракрасному фотоприемнику, последовательно включенные мультивибратор с емкостным чувствительным элементом, подключенным к его входу и выполненным в виде токопроводящей пластины с геометрической формой, повторяющей геометрическую форму центрального отверстия ферритового сердечника, детектор, второй пороговый элемент, выход которого соединен со вторым входом первого логического элемента И, а также второй логический элемент И, первый вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, второй вход - к выходу второго порогового элемента, логический элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго логического элемента И, второй вход - с выходом второго порогового элемента, выход - со входом первого инвертора, второй инвертор, вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, выход - к третьему входу первого логического элемента И, первый вход которого соединен со вторым входом логического элемента ИЛИ-НЕ, причем емкостной чувствительный элемент установлен внутри центрального отверстия ферритового сердечника соосно с этим отверстием со смещением относительно открытого торца ферритового сердечника вдоль оси симметрии его центрального отверстия в сторону закрытого торца ферритового сердечника, а индуктивный и емкостной чувствительные элементы, первый и второй инфракрасные фотоприемники, между которыми помещен индуктивный чувствительный элемент с емкостным чувствительным элементом, установлены в одной плоскости вдоль прямой линии и образуют чувствительный элемент устройства, при этом поверхности оптических окон инфракрасных фотоприемников, плоскость открытого торца ферритового сердечника индуктивного чувствительного элемента и одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента, направленные в одну сторону, установлены параллельно и образуют чувствительную поверхность устройства.