УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ НАГРЕТЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ И НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2013 года по МПК G01P13/04 

Изобретение относится к области автоматизации производственных технологических процессов и предназначено для контроля направления перемещения и положения нагретых металлических и неметаллических изделий и исполнительных органов технологического оборудования без механического контакта с ними.

Известно устройство контроля направления перемещения изделий (см. RU №2191346, кл. МПК⁷ G01B 7/00, опубликовано 20.10.2002), содержащее первый и второй чувствительные элементы, образующие чувствительный элемент устройства, первый и второй пороговые элементы, первый и второй триггеры, блок установки в исходное состояние, выходную клемму. Но такое устройство имеет сравнительно сложную схему, что усложняет его конструкцию, увеличивает трудоемкость на стадии его производства и ухудшает его стоимостные характеристики. Наряду с этим данное устройство обладает ограниченными функциональными возможностями, так как в нем отсутствует возможность трансформирования его функциональных возможностей. Кроме того, в таком устройстве информация о контроле положения и перемещения изделий в прямом и обратном направлении содержится в одном информационном сигнале устройства, не разнесена по отдельным электрическим цепям и передается через одну выходную клемму, что ухудшает эксплуатационные характеристики устройства, так как при этом требуется применение дополнительных аппаратных и (или) программных средств для обработки информационного сигнала этого устройства, несущего по одному проводу совокупную информацию о контролируемых изделиях, с целью разделения ее на отдельные информационные составляющие (контроль перемещения изделий в прямом направлении, контроль перемещения изделий в обратном направлении, контроль положения изделий), распределения их по раздельным электрическим цепям для нужд различных потребителей на объекте эксплуатации устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство контроля направления перемещения изделий, содержащее первый и второй чувствительный элементы, образующие чувствительный элемент устройства, первый и второй пороговые элементы, блок установки в исходное состояние, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго пороговых элементов, первый и второй триггеры: С-входы которых соединены с выходами соответствующих пороговых элементов, R-входы - с выходом блока установки в исходное состояние, а инверсные выходы первого и второго триггеров подключены к D-входам соответственно второго и первого триггеров, первую и вторую выходные клеммы, являющиеся соответственно первым и вторым выходами устройства (см. "Устройство для определения положения и направления перемещения контролируемого объекта". Информационный листок о научно-техническом достижении №84-6, Калужский межотраслевой территориальный центр научно-технической информации и пропаганды, 1984 г.).

Однако такое устройство обладает ограниченными функциональными возможностями, так как:

1) наряду с контролем направления перемещения и положения нагретых металлических контролируемых изделий не обеспечивает контроль нагретых неметаллических изделий, т.е. позволяет производить контроль ограниченной номенклатуры изделий. Этот недостаток обусловлен тем, что его первый и второй чувствительные элементы выполнены в виде чувствительных элементов индуктивного типа, обладающие чувствительностью к нагретым металлическим изделиям, находящимся в зоне действия их электромагнитных полей;

2) в нем отсутствует возможность трансформирования его из устройства контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий с двумя выходами в датчик контроля положения этих изделий с одним выходом путем соединения его выходов между собой по схеме монтажное ИЛИ, так как его прямые выходы выполнены в виде выходов закрытого типа, т.е. в нем отсутствует возможность трансформирования его функциональных возможностей;

3) в таком устройстве отсутствует возможность трансформирования его из устройства контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий с двумя выходами в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий по одному соответствующему выходу с помощью контролируемых изделий, т.е. в нем отсутствует возможность трансформирования его функциональных возможностей.

Решаемая задача изобретением - расширение функциональных возможностей устройства путем расширения номенклатуры контролируемых изделий и обеспечения трансформирования его функциональных возможностей.

Поставленная задача достигается тем, что в устройство контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий, содержащее первый и второй чувствительные элементы, образующие чувствительный элемент устройства, первый и второй пороговые элементы, блок установки в исходное состояние, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго пороговых элементов, первый и второй триггеры, С-входы которых соединены с выходами соответствующих пороговых элементов, R-входы - с выходом блока установки в исходное состояние, инверсные выходы - с D-входами соответственно второго и первого триггеров, в него введены первый и второй блоки индикации, входы которых подключены к прямым выходам соответствующих триггеров, при этом первый и второй чувствительные элементы подключены к входам соответствующих пороговых элементов и выполнены оптическими в виде инфракрасных фотоприемников, а поверхности их оптических окон, установленные в одной плоскости вдоль прямой линии и направленные в одну сторону, образуют чувствительную поверхность устройства, причем дальность действия зоны чувствительности одного чувствительного элемента вдоль оси симметрии его оптического окна превышает дальность действия зоны чувствительности другого чувствительного элемента вдоль оси симметрии его оптического окна, что обеспечивает наличие в устройстве двух зон его чувствительности: ближняя зона чувствительности, в пределах которой действуют зоны чувствительности первого и второго чувствительных элементов, дальняя зона чувствительности, в пределах которой действует зона чувствительности только одного чувствительного элемента, при этом в дальней зоне чувствительности устройства обеспечивается трансформирование его с помощью контролируемых изделий из устройства контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий с двумя выходами в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий с использованием только одного соответствующего выхода устройства, на котором отрабатывается информационный сигнал контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий, путем осевого или радиального перемещении их в этой зоне чувствительности относительно чувствительной поверхности устройства, вместе с тем прямые выходы первого и второго триггеров, являющиеся соответственно первым и вторым выходами устройства, выполнены в виде открытых выходов Н-типа, обеспечивающих в ближней зоне чувствительности устройства при радиальном перемещении и в дальней зоне его чувствительности при осевом или радиальном перемещении нагретых металлических и неметаллических изделий трансформирование его из устройства контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий с двумя выходами в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий с одним выходом путем соединения между собой первого и второго выходов устройства, точка соединения между собой которых является выходом образованного таким образом датчика.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства;

на фиг.2 - взаимное расположение, ориентация чувствительных элементов и контролируемого изделия, а также соотношение дальностей действия зон чувствительности первого и второго чувствительных элементов;

на фиг.3 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатывании его от нагретых металлических и неметаллических изделий.

Устройство содержит (см. фиг.1) первый и второй чувствительные элементы 1 и 2, первый и второй пороговые элементы 3 и 4, блок 5 установки в исходное состояние, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго пороговых элементов 3 и 4, первый и второй триггеры 6, 7, С-входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго пороговых элементов 3 и 4, R-входы - с выходом блока 5 установки в исходное состояние, инверсные выходы первого и второго триггеров 6 и 7 - с D-входами соответственно второго и первого триггеров 7 и 6, первый и второй блоки 8 и 9 индикации, входы которых подключены к прямым выходам соответственно первого и второго триггеров 6 и 7, первую и вторую выходные клеммы 10 и 11, подключенные к прямым выходам соответственно первого и второго триггеров 6 и 7 и являющиеся соответственно первым и вторым выходами устройства. Прямые выходы триггеров 6, 7 выполнены в виде открытых выходов Н-типа (см. ГОСТ 2.743-91, таблица 4), например, на транзисторах p-n-p типа с открытыми коллекторами. Выполнение прямых выходов триггеров 6, 7 в виде открытых выходов Н-типа позволяет трансформировать устройство в другой тип устройства. Т.е. позволяет трансформировать устройство контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий с двумя выходами в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий с одним выходом при их радиальном и осевом перемещениях, что расширяет его функциональные возможности. Такое трансформирование осуществляется простым способом без изменения его электрической схемы, конструкции и без дополнительных энергетических затрат путем соединения между собой выходных клемм 10 и 11 устройства, точка соединения которых является выходом образованного таким образом датчика. Причем прямые выходы триггеров 6, 7 выполнены с уровнями нагрузочной способности, обеспечивающими коммутацию подключаемых к ним нагрузок в виде управляющих обмоток электромагнитных пускателей и слаботочных электромагнитных реле. Кроме того, нагрузкой прямых выходов триггеров 6, 7 могут быть входы логических и аналоговых микросхем.

Чувствительный элемент 1 (2) и пороговый элемент 3 (4) включены, например, по схеме (см. "В помощь радиолюбителю: Сборник. Вып.97 / Сост. Б.Г.Успенский. - М.: ДОСААФ, 1987. - 78 с., ил.", с.58, рис.13), в которой чувствительные элементы 1, 2 выполнены оптическими в виде инфракрасного фотоприемника VD1, спектральная характеристика которого согласована со спектром инфракрасного излучения контролируемых изделий 12, а пороговые элементы 3, 4 устройства выполнены в виде компаратора напряжения на микросхеме DA1, выход которого является выходом порогового элемента 3 или порогового элемента 4. Выводы анода и катода фотодиода VD1 подключены соответственно к инверсному и прямому входам микросхемы DA1. Кроме фотоприемника VD1 и компаратора напряжения на микросхеме DA1 схема содержит также конденсатор С1, последовательно соединенные резисторы R1, R2, первые выводы которых подключены соответственно к шине +5В и общей шине источника питания, а точка соединения их вторых выводов - к катоду фотодиода VD1 и положительному выводу конденсатора С1, отрицательный вывод которого соединен с общей шиной источника питания, резистор R3*, первый вывод которого подключен к инверсному входу микросхемы DA1, второй вывод - к общей шине источника питания, резистор R4, вывод 11 микросхемы DA1 соединен с шиной +5В источника питания, вывод 6 - с общей шиной источника питания. Резисторы R1, R2 образуют делитель напряжения и устанавливают величину обратного напряжения смещения на катоде фотодиода VD1. Резистором R3* производится регулировка чувствительности фотодиода VD1 к потоку инфракрасного излучения, испускаемого нагретыми контролируемыми изделиями 12. Причем в пороговых элементах 3, 4 устройства (по сравнению с указанным выше литературным источником) использован вывод 2 открытого эмиттерного выхода микросхемы DA1, который служит выходом компаратора и, следовательно, выходом порогового элемента 3 или порогового элемента 4 устройства, а ее вывод 9 открытого коллекторного выхода соединен с шиной +5В источника питания. При этом резистор R4 включен между выводом 2 микросхемы DA1 и общей шиной питания. Использование открытых эмиттерных выходов в пороговых элементах 3 и 4 устройства обеспечивает переключение в нем триггеров 6, 7 соответственно по передним фронтам их выходных импульсов напряжений U2 и U3 в соответствии с требуемым алгоритмом работы схемы устройства.

С помощью резистора R3* чувствительность фотодиода VD1 к потоку инфракрасного излучения нагретых контролируемых изделий 12 установлена для чувствительных элементов 1, 2 устройства на таком уровне, чтобы, например, дальность действия зоны 16 (15) чувствительности одного чувствительного элемента 2(1) вдоль оси симметрии, проведенной через центр симметрии и перпендикулярно поверхности его оптического окна, превышала дальность действия зоны чувствительности 15 (16) другого чувствительного элемента 1 (2).

Такая настройка чувствительностей элементов 1, 2 позволяет получить в устройстве две зоны чувствительности: ближнюю зону чувствительности, в которой одновременно действуют в пределах стрелки 23 две зоны 15 и 16 чувствительности соответственно чувствительных элементов 1 и 2 вдоль осей симметрии их оптических окон, проведенных перпендикулярно и через центры симметрии этих окон, и дальнюю зону чувствительности, в которой действует в пределах стрелки 24 только одна, например, зона 16 (15) чувствительности элемента 2 (1) вдоль оси симметрии его оптического окна, проведенной перпендикулярно и через центр симметрии этого окна. Это в свою очередь позволяет трансформировать функциональные возможности устройства с помощью контролируемых изделий 12: при радиальном перемещении контролируемых изделий 12 соответственно в направлениях стрелок 13 и 14 в пределах ближней зоны чувствительности устройства оно функционирует как устройство с двумя выходами, обеспечивающее режим контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий 12 в прямом по стрелке 13 и обратном по стрелке 14 направлениях соответственно на выходных клеммах 10 и 11; при радиальном перемещении контролируемых изделий 12 в направлении по стрелке 14 (13) или при осевом их перемещении по стрелке 17 в пределах дальней зоны чувствительности устройства оно трансформируется из устройства контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий с двумя выходами в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий 12 с использованием только одной выходной клеммы 11 (10), на которой отрабатывается потенциальный информационный сигнал о контроле положения нагретых металлических и неметаллических изделий, вторая клемма 10 (11), на которой продолжает присутствовать напряжение с уровнем логического "0", соответствующее исходному состоянию устройства, при этом не задействуется.

Следовательно, наличие в устройстве ближней и дальней зон чувствительности позволяет с помощью контролируемых изделий 12 трансформировать его функциональные возможности простым способом: без изменения его электрической схемы, без дополнительных энергетических затрат и тем самым расширить его функциональные возможности.

Чувствительные элементы 1 и 2 образуют чувствительный элемент устройства. Поверхности оптических окон чувствительных элементов 1 и 2, выполненных в виде инфракрасных фотоприемников, установлены в одной плоскости вдоль прямой линии, направлены в одну сторону, т.е. в сторону контролируемых изделий 12, и образуют чувствительную поверхность устройства.

Расположение в пространстве оптических окон чувствительных элементов 1, 2 в одной плоскости вдоль прямой линии при радиальном перемещении контролируемого изделия 12 (см. фиг.2) по стрелке 13 (14) относительно чувствительного элемента устройства параллельно его чувствительной поверхности в пределах действия зон чувствительности 15 и 16 всегда обеспечивает последовательное взаимодействие контролируемого изделия 12 с чувствительным элементом 1 (2) и с чувствительным элементом 2 (1).

При этом:

1) происходит последовательно пересечение контролируемым изделием 12 сначала зоны чувствительности 15 (16), потом - зоны чувствительности 16 (15), оставаясь при этом в зоне чувствительности 15 (16), и затем, оставаясь в зоне чувствительности 16 (15), оно выходит из зоны чувствительности 15 (16), и на последнем отрезке своего перемещения контролируемое изделие 12 выходит из зоны чувствительности 16 (15) и, следовательно, из зоны действия чувствительной поверхности устройства;

2) при пересечении контролируемым изделием 12 зоны чувствительности 15 (16) происходит на выходе порогового элемента 3 (4) формирование импульса напряжения U2 (U3) с уровнем логической "1" длительностью, равной длительности нахождения контролируемого изделия в зоне чувствительности 15 (16) чувствительного элемента 1 (2);

3) расстановка на временной оси (см. фиг.3) сформированных таким образом импульсов всегда обеспечивает задержку импульса выходного напряжения U3 (U2) с уровнем логической "1" порогового элемента 4 (3) относительно импульса выходного напряжения U2 (U3) с уровнем логической "1" порогового элемента 3 (4) на время меньшее, чем длительность импульса напряжения U2 (U3) порогового элемента 3 (4).

Выполнение чувствительных элементов 1, 2 в устройстве оптическими в виде инфракрасных фотоприемников, соответствующее расположение их оптических окон в пространстве и взаимодействие их в описанной выше последовательности с контролируемым изделием 12, а также соответствующая обработка предложенной схемой устройства выходных сигналов пороговых элементов 3, 4 позволяют реализовать принцип действия устройства в режимах контроля направления перемещения и контроля положения как нагретых металлических, так и нагретых неметаллических изделий, и тем самым расширить номенклатуру контролируемых изделий, что в свою очередь расширяет функциональные возможности устройства.

Блоки 8, 9 предназначены для визуального контроля режимов работы устройства, визуальной идентификации (визуального распознавания) направления перемещения и положения контролируемых изделий, а также для тестирования исправного состояния или отказов устройства. Кроме того, с помощью блоков 8, 9 производится визуальный контроль за подачей на внешние нагрузки (на фиг.1 они не показаны) сигналов управления с прямых выходов соответственно триггера 6 и триггера 7.

Каждый блок 8, 9 индикации выполнен, например, на основе (см. фиг.1) последовательно соединенных резистора, подключенного первым выводом к прямому выходу триггера 6 или к прямому выходу триггера 7, и светодиода, катод которого подключен к общей "земле" схемы устройства.

При работе устройства в режиме контроля направления перемещения контролируемых изделий происходит засвечивание светодиода блока 8, а светодиод блока 9 при этом остается в погашенном состоянии, когда контролируемое изделие 12 перемещается радиально в направлении по стрелке 13 в пределах ближней зоны чувствительности устройства, или засвечивание светодиода блока 9, а светодиод блока 8 при этом остается в погашенном состоянии, когда перемещение его происходит радиально в направлении по стрелке 14 в пределах ближней зоны чувствительности устройства.

При работе устройства в режиме датчика контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий, когда оно трансформировано путем соединения между собой клемм 10, 11 в датчик контроля положения нагретых изделий 12 с одним выходом, происходит засвечивание обоих светодиодов блоков 8, 9, так как выходные клеммы 10 и 11 устройства включены по схеме монтажное ИЛИ.

При работе устройства в режиме датчика контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий, когда оно трансформировано контролируемым изделием 12 путем его радиального перемещения по стрелке 13 (14) или его осевого перемещения по стрелке 17 и обратно в исходное положение в пределах дальней зоны чувствительности устройства в датчик контроля нагретых металлических и неметаллических изделий, происходит засвечивание светодиода блока 8 (9), а светодиод блока 9 (8) при этом остается в погашенном состоянии, если электрические параметры серийного образца устройства на стадии производства настроены таким образом, что дальность действия зоны 15 (16) чувствительного элемента 1 (2) превышает дальность действия зоны 16 (15) чувствительного элемента 2 (1).

Блок 5 установки в исходное состояние выполнен: например, по схеме (см. фиг.1), содержащей логический элемент ИЛИ-НЕ 18, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока 5, инвертор 19, вход которого соединен через конденсатор 20 с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ 18, а его выход является выходом блока 5, резистор 21, диод 22, вывод катода которого и первый вывод резистора 21 подключены к входу инвертора 19, а вывод анода диода 22 и второй вывод резистора 21 соединены с общей "землей" блока 5. Блок 5 предназначен для установки триггеров 6, 7 и, следовательно, устройства в исходное состояние в момент подачи на него напряжения питания и в моменты появления заднего фронта импульса выходного напряжения U2 (U3) порогового элемента 3 (4).

Устройство работает следующим образом.

В момент подачи напряжения питания при нахождении контролируемого изделия 12 вне зоны чувствительной поверхности устройства (см. фиг.2) на выходе элемента 18 блока 5 устанавливается напряжение питания с уровнем логической "1". В результате происходит заряд конденсатора 20 через резистор 21 и формирование на резисторе 21 и входе инвертора 19 короткого импульса напряжения с уровнем логической "1". После чего на выходе инвертора 19 формируется короткий импульс напряжения U1 с уровнем логического "0" (см. фиг.3). Этот импульс устанавливает триггеры 6, 7 в исходное состояние, при котором на их прямых выходах, на входах блоков 8 и 9, на клеммах 10 и 11 устанавливаются соответственно напряжения U6 и U7 с уровнями логического "0", а на их инверсных выходах и D-входах триггеров 7, 6 устанавливаются соответственно напряжения U4 и U5 с уровнями логической "1". Светодиоды блоков 8 и 9 переходят в погашенное состояние. Вместе с тем пороговые элементы 3, 4 устанавливаются в такое состояние, при котором на их выходах устанавливаются соответственно напряжения U2 и U3 с уровнями логического "0", которые подаются соответственно на первый вход блока 5, С-вход триггера 6 и второй вход блока 5, С-вход триггера 7. После окончания заряда конденсатора 20 блока 5 на его выходе и R-входах триггеров 6, 7 устанавливается напряжение U1 с уровнем логической "1".

Таким образом, после подачи напряжения питания устройство устанавливается в исходное состояние, при котором контролируемое изделие 12 находится за пределами зоны чувствительной поверхности устройства, на клеммах 10 и 11 устанавливаются соответственно напряжения U6 и U7 с уровнями логического "0", светодиоды блоков 8, 9 находятся в погашенном состоянии, и устройство готово к первому циклу контроля нагретых металлических или неметаллических изделий.

Далее рассмотрим работу предлагаемого устройства в режиме контроля направления перемещения и в режимах контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий.

1. Работа устройства в режиме контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий.

После установки устройства в исходное состояние работа его в этом режиме обеспечивается при радиальном перемещении контролируемых изделий 12 в пределах ближней зоны чувствительности устройства в направлении по стрелке 13 или по стрелке 14.

Предварительно для определенности условно примем, что направление перемещения контролируемого изделия 12 по стрелке 13 будем считать прямым направлением, а перемещение его по стрелке 14 - обратным направлением.

При радиальном перемещении контролируемого изделия 12, например, по стрелке 13 (14) оно последовательно пересекает (см. фиг.2) зоны действия чувствительности 15 (16) и 16 (15) соответственно чувствительных элементов 1 (2) и 2 (1). При этом происходит последовательно засвечивание оптических окон чувствительных элементов 1 (2) и 2 (1) инфракрасным излучением, испускаемым нагретым контролируемым 12. В результате пороговые элементы 3 (4) и 4 (3) переключаются в другие состояния, при которых на их выходах устанавливаются соответственно напряжения U2 (U3) и U3 (U2) с уровнями логической "1" (см. фиг.3), которые подаются соответственно на первый (второй) вход блока 5, С-вход триггера 6 (7) и второй (первый) вход блока 5, С-вход триггера 7 (7). При этом по переднему фронту импульса напряжения U2 (U3) происходит переключение триггера 6 (7) в другое состояние, при котором на его прямом выходе и клемме 10 (11) устанавливается напряжение U6 (U7) с уровнем логической "1", несущее информацию о контроле перемещения изделия 12 в прямом (обратном) направлении.

При этом на инверсном выходе триггера 6 (7) устанавливается напряжение U4 (U5) с уровнем логического "0", которое подается на D-вход триггера 7 (6). Причем по переднему фронту задержанного импульса напряжения U3 (U2) с уровнем логической "1" переключения триггера 7 (6) в другое состояние не происходит, и на его прямом выходе и клемме 11 (10) продолжает присутствовать напряжение U7 (U6) с уровнем логического "0", так как на его D-вход с инверсного выхода триггера 6 (7) подано напряжение U4 (U5) с уровнем логического "0", запрещающее его переключение. Далее при выходе контролируемого изделия 12 из зоны действия чувствительности 16 (15) чувствительного элемента 2 (1), т.е. за пределы чувствительной поверхности устройства, пороговый элемент 4 (3) переключается в исходное состояние, при котором на его выходе, втором (первом) входе блока 5, С-входе триггера 7 (6) устанавливается напряжение U3 (U2) с уровнем логического "0". По заднему фронту импульса напряжения U3 (U2) на выходе блока 5 (см. фиг.3) происходит формирование короткого импульса напряжения U1 с уровнем логического "0", который подается на R-входы триггеров 6, 7 и устанавливает их в исходное состояние. На этом формирование импульса напряжения U6 (U7) с уровнем логической "1", несущего информацию о контроле перемещения изделия 12 в прямом (обратном) направлении, на прямом выходе триггера 6 (7) и клемме 10 (11) заканчивается, и устройство устанавливается в исходное состояние, которое описано выше после подачи напряжения питания на устройство. При повторном прохождении контролируемого изделия 12 относительно чувствительной поверхности устройства описанный выше в соответствии с диаграммами, приведенными на фиг.3, цикл контроля направления перемещения изделия 12 повторяется.

Следовательно, при радиальном перемещении в пределах ближней зоны чувствительности устройства нагретого металлического или нагретого неметаллического изделия в прямом направлении относительно чувствительной поверхности устройства на его клемме 10 отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения U6 с уровнем логической "1", несущий информацию о перемещении контролируемого изделия в прямом направлении, а на его клемме 11 при этом продолжает присутствовать напряжение U7 с уровнем логического "0", соответствующее исходному состоянию устройства. Работа устройства при этом описывается диаграммами U1-U7, приведенными на фиг.3; при радиальном перемещении нагретого металлического или нагретого неметаллического изделия в обратном направлении относительно чувствительной поверхности устройства на его клемме 11 отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения U7 с уровнем логической "1", несущий информацию о перемещении контролируемого изделия в обратном направлении, а на его клемме 10 при этом продолжает присутствовать напряжение U6 с уровнем логического "0", соответствующее исходному состоянию устройства. Работа устройства при этом описывается диаграммами U1, (U2)-(U7), приведенными на фиг.3.

Таким образом, из описания схемы и работы устройства следует, что при радиальном перемещении нагретого металлического или нагретого неметаллического контролируемого изделия в пределах ближней зоны чувствительности устройства относительно его чувствительной поверхности потенциальный информационный сигнал на его клемме 10 однозначно соответствует прохождению относительно чувствительной поверхности устройства контролируемого изделия в одном (прямом) направлении, а потенциальный информационный сигнал на клемме 11 - прохождению контролируемого изделия в другом (обратном) направлении, чем обеспечивается идентификация (распознавание) направления перемещения контролируемых нагретых металлических и неметаллических изделий.

2. Работа устройства в режиме контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий при трансформировании его в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий с помощью выходных клемм устройства.

В этом режиме выходные клеммы 10, 11 замкнуты между собой. Исходное состояние образованного таким образом датчика аналогично исходному состоянию устройства, описанному выше после подачи напряжения питания на устройство, и на его выходе, который образует точка соединения между собой клемм 10, 11, устанавливается напряжение с уровнем логического "0".

Устройство обеспечивает в этом режиме контроль положения нагретых металлических и неметаллических изделий при радиальном их перемещении по стрелке 13 (14) в его ближней зоне чувствительности, а также при радиальном по стрелке 13 (14) или при осевом по стрелке 17 перемещении их в дальней зоне его чувствительности.

При радиальном перемещении контролируемого изделия 12 в пределах ближней зоны чувствительности устройства в направлении по стрелке 13 [14] (см. фиг.2) относительно чувствительной поверхности устройства работа его описывается диаграммами U1-U7 [U1, (U2)-(U7)], приведенными на фиг.3. При этом на выходе образованного таким образом датчика отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения U6 (U7) с уровнем логической "1", и происходит засвечивание светодиодов блоков 8, 9 индикации на время, равное времени нахождения контролируемого изделия 12 в зоне действия чувствительной поверхности устройства.

При осевом или радиальном перемещении контролируемого изделия 12 в пределах дальней зоны чувствительности устройства соответственно в направлении по стрелке 17 и обратно в исходное положение или по стрелке 13 (14) относительно чувствительной поверхности устройства (см. фиг.2) работа его описывается диаграммами U1, (U2)-(U7), приведенными на фиг.3, если электрические параметры серийного образца устройства на стадии производства настроены таким образом, что дальность действия зоны 16 чувствительного элемента 2 превышает дальность действия зоны 15 чувствительного элемента 1, или диаграммами U1-U7, приведенными на фиг.3, если при этом дальность действия зоны 15 чувствительного элемента 1 превышает дальность действия зоны 16 чувствительного элемента 2. При этом на выходе образованного таким образом датчика отрабатывается соответственно информационный сигнал напряжения U7 или U6 с уровнем логической "1", и происходит засвечивание светодиодов блоков 8, 9 индикации на время, равное времени нахождения контролируемого изделия 12 в зоне действия чувствительной поверхности устройства.

Следовательно, при соединении между собой клемм 10, 11, точка соединения между собой которых образует выход датчика, происходит трансформирование его из устройства контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий с двумя выходами в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий с одним выходом. В этом режиме при радиальном перемещении в ближней зоне чувствительности устройства или при осевом и радиальном перемещениях в дальней зоне его чувствительности относительно чувствительной поверхности образованного таким образом датчика на его выходе отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения с уровнем логической "1", несущий информацию о контроле положения нагретого металлического или нагретого неметаллического изделия.

3. Работа устройства в режиме контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий при трансформировании его в датчик контроля положения с помощью контролируемых изделий.

Исходное состояние устройства идентично его исходному состоянию, описанному выше после подачи на него напряжения питания.

Устройство обеспечивает в этом режиме в его дальней зоне чувствительности контроль положения нагретых металлических и неметаллических изделий 12 при осевом по стрелке 17 и обратно в исходное положение или при радиальном по стрелке 14 (13) их перемещении.

При осевом по стрелке 17 и обратно в исходное положение или радиальном по стрелке 14 (13) перемещении контролируемого изделия 12 в пределах дальней зоны чувствительности устройства относительно его чувствительной поверхности (см. фиг.2) работа его описывается диаграммами U1, (U2)-(U7), приведенными на фиг.3, если электрические параметры серийного образца устройства на стадии производства настроены таким образом, что дальность действия зоны 16 чувствительного элемента 2 превышает дальность действия, зоны 15 чувствительного элемента 1. На выходной клемме 11 при этом отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения U7 с уровнем логической "1", несущий информацию о контроле положения нагретого металлического или нагретого неметаллического изделия, и происходит засвечивание светодиода блока 9 индикации. На выходной клемме 10 при этом продолжает присутствовать напряжение U6 с уровнем логического "0", соответствующее исходному состоянию устройства, и она в этом режиме работы устройства не задействуется.

При осевом по стрелке 17 и обратно в исходное положение или радиальном по стрелке 13 (14) перемещении контролируемого изделия 12 в пределах дальней зоны чувствительности устройства относительно его чувствительной поверхности (см. фиг.2) работа его описывается диаграммами U1-U7, приведенными на фиг.3, если при этом дальность действия зоны 15 чувствительного элемента 1 превышает дальность действия зоны 16 чувствительного элемента 2. На выходной клемме 10 при этом отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения U6 с уровнем логической "1", несущий информацию о контроле положения нагретого металлического или нагретого неметаллического изделия 12, и происходит засвечивание светодиода блока 8 индикации. На выходной клемме 11 при этом продолжает присутствовать напряжение U7 с уровнем логического "0", соответствующее исходному состоянию устройства, и она в этом режиме работы устройства не задействуется.

Следовательно, при осевом по стрелке 17 и обратно в исходное положение или радиальном перемещении по стрелке 13 (14) контролируемых изделий 12 в пределах дальней зоны чувствительности устройства происходит трансформирование его из устройства контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий с двумя выходами в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий с использованием только его одного выхода, на котором в этом режиме отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения с уровнем логической "1", несущий информацию о контроле положения нагретого металлического или нагретого неметаллического изделия.

Из описания схемы и работы устройства следует, что:

1) при радиальном перемещении в пределах ближней зоны чувствительности устройства нагретых металлических и неметаллических контролируемых изделий относительно его чувствительной поверхности потенциальный информационный сигнал на его клемме 10 однозначно соответствует прохождению относительно чувствительной поверхности устройства нагретых металлических и неметаллических изделий в одном (прямом) направлении, а потенциальный информационный сигнал на клемме 11 - прохождению нагретых металлических и неметаллических изделий в другом (обратном) направлении, чем и обеспечивается идентификация (распознавание) направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий. При этом устройство в пределах ближней зоны его чувствительности работает как бесконтактное оптическое устройство определения направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий;

2) выполнение прямых выходов триггеров 6, 7 в виде открытых выходов Н-типа обеспечивает в ближней зоне чувствительности устройства при радиальном перемещении и в дальней зоне его чувствительности при осевом или радиальном перемещении нагретых металлических и неметаллических изделий трансформирование его из устройства контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий с двумя выходами в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий с одним выходом путем соединения между собой первой и второй клемм 10, 11 устройства, точка соединения между собой которых является выходом образованного таким образом датчика. При этом устройство работает как бесконтактный датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий оптического типа;

3) настройка чувствительностей элементов 1, 2 таким образом, что дальность действия зоны чувствительности одного чувствительного элемента вдоль оси симметрии его оптического окна превышает дальность действия зоны чувствительности другого чувствительного элемента вдоль оси симметрии его оптического окна, позволяет получить в устройстве две зоны чувствительности - ближнюю и дальнюю и обеспечивает в дальней зоне чувствительности устройства трансформирование его с помощью контролируемых изделий из устройства контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий с двумя выходами в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий с использованием только одного соответствующего выхода устройства, на котором отрабатывается информационный сигнал контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий, путем осевого или радиального перемещении их в этой зоне чувствительности относительно чувствительной поверхности. При этом устройство работает как бесконтактный датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий оптического типа.

Таким образом, по сравнению с аналогами устройство позволяет производить контроль расширенной номенклатуры изделий, обеспечивает трансформирование его из устройства контроля направления перемещения контролируемых им изделий с двумя выходами в датчик контроля положения изделий с одним выходом путем соединения между собой его выходов, точка соединения между собой которых является выходом образованного таким образом датчика, или с помощью контролируемых изделий с использованием только того одного выхода устройства, на котором отрабатывается информационный сигнал о контроле положения контролируемого им изделия, что существенно расширяет его функциональные возможности.

Изобретение относится к области контроля перемещения и положения нагретых металлических и неметаллических изделий. Технический результат: расширение функциональных возможностей. Сущность: устройство содержит два чувствительных элемента в виде инфракрасных фотоприемников, подключенных к входам соответствующих пороговых элементов, блок установки в исходное состояние, два триггера, два блока индикации, подключенных к прямым выходам соответствующих триггеров, выполненных в виде открытых выходов Н-типа. С-входы триггеров соединены с выходами соответствующих пороговых элементов, R-входы - с выходом блока установки в исходное состояние, инверсные выходы - с D-входами соответственно второго и первого триггеров. Дальность действия зоны чувствительности одного чувствительного элемента вдоль оси симметрии его оптического окна превышает дальность действия зоны чувствительности другого чувствительного элемента, что обеспечивает наличие в устройстве ближней и дальней зон чувствительности. При соединении между собой первого и второго выходов устройства оно трансформируется в датчик контроля положения при их радиальном и осевом перемещениях изделия относительно чувствительного элемента устройства. При расположении изделия в дальней зоне устройство трансформируется в датчик контроля положения с использованием только одного выхода. 3 илл.

Устройство контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий, содержащее первый и второй чувствительные элементы, образующие чувствительный элемент устройства, первый и второй пороговые элементы, блок установки в исходное состояние, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго пороговых элементов, первый и второй триггеры, С-входы которых соединены с выходами соответствующих пороговых элементов, R-входы - с выходом блока установки в исходное состояние, инверсные выходы - с D-входами соответственно второго и первого триггеров, отличающееся тем, что в него введены первый и второй блоки индикации, входы которых подключены к прямым выходам соответствующих триггеров, при этом первый и второй чувствительные элементы подключены к входам соответствующих пороговых элементов и выполнены оптическими в виде инфракрасных фотоприемников, а поверхности их оптических окон, установленные в одной плоскости вдоль прямой линии и направленные в одну сторону, образуют чувствительную поверхность устройства, причем дальность действия зоны чувствительности одного чувствительного элемента вдоль оси симметрии его оптического окна превышает дальность действия зоны чувствительности другого чувствительного элемента вдоль оси симметрии его оптического окна, что обеспечивает наличие в устройстве двух зон его чувствительности: ближняя зона чувствительности, в пределах которой действуют зоны чувствительности первого и второго чувствительных элементов, дальняя зона чувствительности, в пределах которой действует зона чувствительности только одного чувствительного элемента, при этом в дальней зоне чувствительности устройства обеспечивается трансформирование его с помощью контролируемых изделий из устройства контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий с двумя выходами в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий с использованием только одного соответствующего выхода устройства, на котором отрабатывается информационный сигнал контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий путем осевого или радиального перемещения их в этой зоне чувствительности относительно чувствительной поверхности устройства, вместе с тем прямые выходы первого и второго триггеров, являющиеся соответственно первым и вторым выходами устройства, выполнены в виде открытых выходов Н-типа, обеспечивающих в ближней зоне чувствительности устройства при радиальном перемещении и в дальней зоне его чувствительности при осевом или радиальном перемещении нагретых металлических и неметаллических изделий трансформирование его из устройства контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий с двумя выходами в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий с одним выходом путем соединения между собой первого и второго выходов устройства, точка соединения между собой которых является выходом образованного таким образом датчика.