МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И ПОЛОЖЕНИЯ НАГРЕТЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2013 года по МПК G01P13/00 

Изобретение относится к области автоматизации производственных технологических процессов и предназначено для контроля направления перемещения и положения нагретых изделий в различных отраслях промышленности.

Известно устройство контроля направления перемещения и положения изделий (см. RU №2191346, кл. МПК⁷ G01B 7/00, опубликовано 20.10 2002), содержащее первый и второй индуктивные чувствительные элементы, генератор электрических колебаний, первый и второй пороговые элементы, первый и второй триггеры, блок установки в исходное состояние, первый и второй логические элементы И. выходную клемму.

Но такое устройство имеет сравнительно сложную схему, что усложняет конструкцию, увеличивает трудоемкость на стадии 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 направлениях содержится в одном информационном сигнале устройства, не разнесена по разным 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.

Вместе с тем такое устройство не обеспечивает селективности (избирательности) контроля нагретых неметаллических изделий, так как выполнено на основе индуктивного датчика, в одинаковой степени реагирующего на нагретые и ненагретые металлические контролируемые изделия, что в свою очередь сужает его функциональные возможности

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство контроля направления перемещения и положения изделий, содержащее первый и второй индуктивные чувствительные элементы, первые генератор электрических колебаний, к цепи колебательного контура которого подключен первый индуктивный чувствительный элемент, и пороговый элемент, вторые генератор электрических колебаний, к цепи колебательного контура которого подключен второй индуктивный чувствительный элемент, и пороговый элемент, блок установки в исходное состояние, первый и второй логические элементы И, первые входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго пороговых элементов, первый и второй триггеры, R-входы которых соединены с выходом блока установки в исходное состояние, инверсные выходы - с D-входами 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) не обеспечивает селективность (избирательность) контроля нагретых неметаллических изделий. Этот недостаток обусловлен тем, что его первый и второй чувствительные элементы выполнены в виде чувствительных элементов индуктивного типа, обладающих чувствительностью в одинаковой степени как к нагретым, так и к ненагретым металлическим контролируемым изделиям попадающим в зоны действия их электромагнитных полей;

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

3) в нем отсутствует возможность трансформирования его из устройства контроля направления перемещения нагретых неметаллических изделий с двумя выходами в устройство контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий с двумя выходами с помощью контролируемых изделий, так как в нем отсутствует ближняя и дальняя зоны чувствительности;

4) отсутствует возможность трансформирования такого устройства в датчик контроля положения нагретых металлических неметаллических изделий с одним выходом путем соединения его выходов между собой;

5) отсутствует возможность трансформирования его из устройства контроля направления перемещения нагретых неметаллических изделий с двумя выходами в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий по одному соответствующему выходу с помощью контролируемых изделий, так как в нем отсутствует ближняя и дальняя зоны чувствительности.

Решаемая задача изобретением - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения селективности его к нагретым неметаллическим изделиям и трансформирования его функциональных возможностей.

Поставленная задача достигается тем, что в многофункциональное устройство контроля направления перемещения и положения нагретых изделий, содержащее первый и второй индуктивные чувствительные элементы, первый и второй генераторы электрических колебаний, к цепям колебательных контуров которых подключены соответственно первый и второй индуктивные чувствительные элементы, первый и второй пороговые элементы, блок установки в исходное состояние, первый и второй логические элементы И, первые входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго пороговых элементов, первый и второй триггеры, R-входы которых соединены с выходом блока установки в исходное состояние инверсные выходы - с D-входами соответственно второго и первого триггеров, введены первый и второй блоки индикации, входы которых подключены к прямым выходам соответствующих триггеров, С-входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго логических элементов И, первый формирователь импульсов, выход которого подключен к первому входу блока установки в исходное состояние и второму входу первого логического элемента И, второй формирователь импульсов, выход которого подключен к вторым входам блока установки в исходное состояние и второго логического элемента И, первый и второй оптические чувствительные элементы, каждый из которых выполнен в виде инфракрасного фотоприемника, при этом выходы первого и второго оптического чувствительных элементов соединены с входами соответственно первого и второго формирователей импульсов, выходы первого и второго генераторов электрических колебаний - с входами соответственно первого и второго пороговых элементов, а первый, второй индуктивные чувствительные элементы, каждый из которых снабжен центральным сквозным отверстием, и первый, второй оптические чувствительные элементы установлены в одной плоскости и образуют чувствительный элемент устройства, причем первый и второй индуктивные чувствительные элементы установлены вдоль прямой линии с зазором между их наружными боковыми поверхностями, обеспечивающим устранение взаимодействия электромагнитного поля рассеяния одного индуктивного чувствительного элемента с катушкой индуктивности другого индуктивного чувствительного элемента, первый и второй оптические чувствительные элементы установлены со стороны закрытых торцов первого и второго индуктивных чувствительных элементов соосно с центральными сквозными отверстиями соответственно первого и второго индуктивных чувствительных элементов и ориентированы так, что их оптические окна направлены в сторону открытых торцов первого и второго индуктивных чувствительных элементов, поверхности открытых торцов которых и поверхности оптических окон первого и второго оптических чувствительных элементов образуют чувствительную поверхность устройства, наряду с этим дальности действия зон чувствительности первого и второго оптических чувствительных элементов вдоль осей симметрии их оптических окон превышают дальности действия зон чувствительности первого и второго индуктивных чувствительных элементов вдоль осей симметрии поверхностей их открытых торцов, что обеспечивает наличие в устройстве двух зон его чувствительности: ближней зоны чувствительности, в пределах которой действуют зоны чувствительности индуктивных чувствительных элементов и зоны чувствительности оптических чувствительных элементов, и дальней зоны чувствительности, в пределах которой действуют зоны чувствительности только оптических чувствительных элементов, при этом в ближней зоне чувствительности устройства обеспечивается трансформирование его контролируемыми изделиями в селективное устройство контроля направления перемещения нагретых неметаллических изделий с двумя выходами путем радиального перемещения их в пределах этой зоны, в дальней зоне чувствительности устройства обеспечивается трансформирование его контролируемыми изделиями в устройство контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий с двумя выходами путем радиального перемещения их в пределах этой зоны и 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 радиального перемещения их в пределах дальней зоны чувствительности устройства и осевого перемещения их в пределы этой зоны и обратно в их исходное положение, вместе с тем прямые выходы первого и второго триггеров, являющиеся соответственно первым и вторым выходами устройства, выполнены в виде открытых выходов Н-типа, обеспечивающих трансформирование устройства в селективный датчик контроля положения нагретых неметаллических изделий путем соединения между собой его первого и второго выходов, точка соединения между собой которых является выходом образованного таким образом датчика, при радиальном перемещении нагретых неметаллических изделий в пределах ближней зоны чувствительности устройства или трансформирование его таким путем в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий при радиальном перемещении в пределах дальней зоны чувствительности устройства и при осевом перемещении в пределы этой зоны и обратно в исходное положение нагретых металлических и неметаллических изделий.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства;

на фиг.2 - схема блока установки в исходное состояние;

на фиг.3 - взаимное расположение, ориентация индуктивных, оптических чувствительных элементов и контролируемого изделия, а также соотношение дальностей действия зон чувствительности индуктивных и оптических чувствительных элементов:

на фиг.4 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства в режиме селективного контроля направления перемещения нагретых неметаллических изделий при радиальном перемещении их в его ближней зоне чувствительности и в режиме контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий при радиальном перемещении их в его дальней зоне чувствительности;

на фиг.5 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства в режиме селективного контроля направления перемещения нагретых неметаллических изделий при радиальном перемещении нагретых металлических изделий в его ближней зоне чувствительности.

Устройство содержит (см. фиг.1) первый и второй индуктивные чувствительные элементы 1, 2, каждый из которых снабжен центральным сквозным отверстием, последовательно соединенные первые генератор электрических колебаний 3. в цепь колебательного контура которого включен первый индуктивный чувствительный элемент 1, и пороговый элемент 4, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, последовательно соединенные вторые генератор электрических колебаний 5, в цепь колебательного контура которого включен второй индуктивный чувствительный элемент 2, и пороговый элемент 6, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, а также первый и второй оптические чувствительные элементы 7, 8, первый и второй формирователи 9, 10 импульсов, к входам которых подключены соответственно первый и второй оптические чувствительные элементы 7. 8, блок 11 установки в исходное состояние, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго формирователей 9, 10 импульсов, первый 12 и второй 13 логические элементы И, первые входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго пороговых элементов 4 и 6, вторые входы - с выходами соответственно первого и второго формирователей 9 и 10 импульсов, первый и второй триггеры 14, 15, С-входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго логических элементов 12 и 13, R-входы - с выходом блока 11 установки в исходное состояние, инверсные выходы - с D-входами соответственно второго и первого триггеров 15 и 14, первый и второй блоки 16 и 17 индикации, входы которых подключены к прямым выходам соответственно первого и второго триггеров 14 и 15, первую и вторую выходные клеммы 18 и 19, подключенные к прямым выходам соответственно первого и второго триггеров 14 и 15 и являющиеся соответственно первым и вторым выходами устройства.

Прямые выходы триггеров 14, 15 выполнены в виде открытых выходов Н-типа (см. ГОСТ 2.743-91, таблица 4), например, на транзисторах p-n-р типа с открытыми коллекторами. Выполнение прямых выходов триггеров 14, 15 в виде открытых выходов Н-типа позволяет трансформировать устройство в другой тип устройства. Т.е. это позволяет трансформировать устройство с двумя выходами, обладающее функциональными возможностями селективного устройства контроля направления перемещения нагретых неметаллических изделий при радиальном их перемещении в пределах ближней зоны его чувствительности, в селективный датчик контроля положения нагретых неметаллических изделий с одним выходом при радиальном их перемещении в пределах ближней зоны чувствительности устройства и в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий с одним выходом, обеспечивающий радиальное перемещение их в пределах дальней зоны чувствительности устройства и осевое их перемещение в пределы этой зоны и обратно в их исходное положение, что расширяет его функциональные возможности. Такое трансформирование осуществляется простым способом без изменения его схемы, конструкции и без дополнительных энергетических затрат путем соединения между собой выходных клемм 18 и 19 устройства. Причем прямые выходы триггеров 14, 15 выполнены с уровнями нагрузочной способности, обеспечивающими коммутацию подключаемых к ним нагрузок в виде управляющих обмоток электромагнитных пускателей и слаботочных электромагнитных реле (на фиг.1 не показаны) Кроме того, нагрузкой прямых выходов триггеров 14, 15 могут быть входы логических и аналоговых микросхем

Оптический чувствительный элемент 7(8) и формирователь 9(10) импульсов 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 оптический чувствительный элемент 7(8) выполнен в виде инфракрасного фотоприемника на основе фотодиода VD1. спектральная характеристика которого согласована со спектром инфракрасного излучения контролируемых изделий 20, а формирователь 9(10) импульсов устройства выполнен в виде компаратора напряжения на микросхеме DA1, выход которого является выходом формирователя 9 (10) импульсов. Выводы анода и катода фотодиода VD1 подключены соответственно к инверсному и прямому входам микросхемы DA1. Кроме фотодиода VD1 и компаратора напряжения на микросхеме DA1 схема содержит также конденсатор С1, последовательно соединенные резисторы R1, R2, первые выводы которых подключены соответственно к шине +5B 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 +5B 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 20.

С помощью резистора R3* чувствительность фотодиода VD1 к потоку инфракрасного излучения нагретых контролируемых изделий 20 установлена для оптических чувствительных элементов 7, 8 устройства на таком уровне, чтобы, например, дальности действия зон 21, 22 чувствительности соответственно оптических чувствительных элементов 7, 8 вдоль осей симметрии их оптических окон, проведенных через центры симметрии и перпендикулярно поверхностям этих окон, превышали дальности действия электромагнитных полей 23 и 24, образующих зоны чувствительности элементов 1 и 2 соответственно, вдоль осей симметрии, проведенных через центры симметрии и перпендикулярно поверхностям открытых торцов ферритовых сердечников 25 и 26 индуктивных чувствительных элементов 1 и 2 соответственно

Такая настройка зон чувствительности оптических чувствительных элементов 7, 8 позволяет получить в устройстве две зоны чувствительности ближнюю зону чувствительности, в которой одновременно действуют в пределах стрелки 27 зоны чувствительности индуктивных чувствительных элементов 1 и 2, которые образуют соответственно зоны действия их электромагнитных полей 23 и 24. и зоны 21 и 22 чувствительности оптических чувствительных элементов 7 и 8 соответственно, и дальнюю зону чувствительности, в которой действуют в пределах стрелки 28 только зоны 21 и 22 чувствительности оптических чувствительных элементов 7 и 8 соответственно. Это в свою очередь позволяет трансформировать функциональные возможности устройства с помощью контролируемых изделий 20' при радиальном перемещении их в пределах ближней зоны чувствительности устройства соответственно в прямом по стрелке 29 и обратном по стрелке 30 направлениях оно функционирует как селективное устройство контроля направления перемещения нагретых неметаллических изделий 20 с использованием соответственно первого и второго его выходов, которыми являются соответственно выходные клеммы 18 и 19; при радиальном перемещении их в пределах дальней зоны чувствительности устройства соответственно в прямом по стрелке 31 и обратном по стрелке 32 направлениях оно функционирует как устройство контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий 20 с использованием соответственно первого и второго его выходов, которыми являются соответственно выходные клеммы 18 и 19. при осевом их перемещении по стрелке 33 в пределы дальней зоны чувствительности устройства и обратно в их исходное положение оно трансформируется в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий 20 с использованием только одного выхода устройства, которым является одна выходная клемма 18(19), на которой отрабатывается потенциальный информационный сигнал о контроле положения нагретых металлических и неметаллических изделий, вторая клемма 19(18), 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 его чувствительности позволяет с помощью контролируемых изделий 20 трансформировать его функциональные возможности простым способом: без изменения его электрической схемы, без дополнительных энергетических затрат и тем самым расширить его функциональные возможности.

Индуктивный чувствительный элемент 1(2) выполнен (см. фиг.3) в виде катушки 34(35), помещенной со стороны открытого торца ферритового сердечника 25(26), выполненного в виде чашки с центральным сквозным отверстием, в его кольцевом пазу. Ферритовый сердечник имеет открытый и закрытый торцы. У открытого торца ферритового сердечника 25(26) при подаче высокочастотного сигнала на катушку 34(35) индуктивности с генератора 3(5) образуется в воздушном пространстве (см. фиг.3) электромагнитное поле 23(24). Магнитный поток этого поля замыкается через воздушное пространство между внутренним кольцевым выступом чашки, установленном внутри центрального отверстия катушки индуктивности, и наружным кольцевым выступом чашки, охватывающем своей внутренней боковой поверхностью наружную боковую поверхность катушки индуктивности по ее периметру Электромагнитное поле 23(24) в воздушном пространстве у открытого торца ферритового сердечника 25(26) действует вдоль его оси симметрии, проведенной через центр торцевой поверхности открытого торца ферритового сердечника и перпендикулярно этой торцевой поверхности, и образует зону чувствительности индуктивного чувствительного элемента 1(2). При этом перед закрытым торцом ферритового сердечника в воздушном пространстве электромагнитное поле не возникает, так как его магнитный поток замыкается внутри сердечника через сплошной слой феррита (вследствие небольшого его сопротивления для магнитного потока по сравнению с сопротивлением воздуха), образующий закрытый торец чашки, т.е происходит экранирование этим слоем электромагнитного поля со стороны закрытого торца ферритового сердечника. Центральные сквозные отверстия ферритовых сердечников 25 и 26 обеспечивают прохождение через них инфракрасного излучения от нагретых контролируемых изделий 20 соответственно на оптические окна элементов 7 и 8 и засвечивание их этим излучением.

Поверхности открытых торцов ферритовых сердечников 25, 26 направлены в одну сторону, т.е. в сторону контролируемого изделия 20 Индуктивные чувствительные элементы 1, 2 и оптические чувствительные элементы 7, 8 образуют чувствительный элемент устройства. При этом поверхности открытых торцов индуктивных чувствительных элементов 1, 2 и поверхности оптических окон элементов 7, 8 образуют чувствительную поверхность устройства.

Индуктивные чувствительные элементы 1, 2 и оптические чувствительные элементы 7, 8 расположены в одной плоскости, в которой индуктивные чувствительные элементы 1, 2 установлены вдоль прямой линии и с зазором между их наружными боковыми поверхностями, а оптические чувствительные элементы 7, 8, поверхности оптических окон которых направлены в сторону открытых торцов ферритовых сердечников 25, 26 индуктивных чувствительных элементов 1, 2, установлены в этой плоскости со стороны закрытых торцов ферритовых сердечников 25, 26 соосно с их центральными сквозными отверстиями Ширина зазора между наружными боковыми поверхностями чувствительных элементов 1, 2 выбирается такой, чтобы обеспечивалось устранение взаимодействия электромагнитного поля 36(37) рассеяния индуктивного чувствительного элемента 1(2) с катушкой 35(34) индуктивности чувствительного элемента 2(1). Электромагнитное поле 36(37) рассеяния существует по периметру внешней кромки ферритового сердечника 25(26). образованной поверхностями открытого торца ферритового сердечника 25(26) и его наружной боковой поверхностью

Такое взаимное расположение, ориентация индуктивных чувствительных элементов 1, 2 и оптических чувствительных элементов 7, 8 в пространстве всегда обеспечивает при радиальном перемещении нагретого неметаллического или металлического изделия 20 по стрелке 29(30) относительно чувствительной поверхности устройства параллельно ей в пределах ближней зоны чувствительности устройства последовательное взаимодействие его с индуктивным чувствительным элементом 1(2), оптическим окном элемента 7(8), с элементом 2(1) и с оптическим окном элемента 8(7) При этом:

1) происходит последовательно сначала взаимодействие изделия 20 с полем 23(24), потом пересечение им зоны 21(22) элемента 7(8), оставаясь при этом в поле 23(24), и затем, оставаясь в поле 23(24) и в зоне 21(22) элемента 7(8), оно входит в поле 24(23) элемента 2(1), далее изделие 20 входит в зону 22(21) элемента 8(7), оставаясь при этом в поле 23(24), в зоне 21(22) элемента 7(8) и в поле 24(23), потом изделие 20 выходит из зоны 21(22) элемента 7(8), оставаясь при этом в поле 23(24), в поле 24(23) и в зоне 22(21) элемента 8(7), далее изделие 20 выходит из поля 23(24). оставаясь при этом в поле 24(23) и в зоне 22(21) элемента 8(7), затем изделие 20 выходит из зоны 22 (21) элемента 8(7). оставаясь при этом в поле 24(23), и на последнем отрезке своего перемещения изделие 20 выходит из поля 24(23) и, следовательно, из зоны действия чувствительной поверхности устройства;

2) при пересечении нагретым неметаллическим изделием 20 поля 23(24) переключения элемента 4(6) в другое устойчивое состояние не происходит, и он продолжает находиться в исходном состоянии, при котором на его выходе продолжает присутствовать напряжение U2(U5) с уровнем логической "1", так как при этом генератор 3(5) продолжает находиться в исходном состоянии, т.е. в режиме генерации электрических колебаний вследствие отсутствия внесения изделием 20 существенного затухания в его колебательный контур;

3) при пересечении нагретым неметаллическим изделием 20 зоны 21(22) элемента 7(8) происходит формирование импульса напряжения U3(U6) с уровнем логической "1" на выходе формирователя 9(10) длительностью, равной длительности нахождения изделия 20 в зоне 21(22) элемента 7(8);

4) при пересечении нагретым металлическим изделием 20 зоны 21(22) элемента 7(8) происходит формирование импульса напряжения U3(U6) с уровнем логической "1" на выходе формирователя 9(10) длительностью, равной длительности нахождения изделия 20 в зоне 21(22) элемента 7(8);

5) при пересечении нагретым металлическим изделием 20 поля 23(24) элемента 1(2) происходит на выходе элемента 4(6) формирование импульса напряжения U2(U5) с уровнем логического "0" длительностью, равной длительности нахождения изделия 20 в зоне действия поля 23(24);

6) при пересечении ненагретым неметаллическим изделием 20 поля 23(24) и зоны 21(22) на выходах элемента 4(6) и формирователя 9(10) формирования импульсов соответственно напряжений U2(U5) и U3(U6) с уровнями логического "0" и логической "1" не происходит, так как в колебательный контур генератора 3(5) не происходит внесения изделием 20 существенного затухания, и генератор 3(5) и, следовательно, элемент 4(6) продолжают находиться в исходном состоянии, а изделием 20 не засвечивается оптическое окно элемента 7(8) из-за отсутствия у него инфракрасного излучения, и, следовательно, формирователь 9(10) продолжает находиться в исходном состоянии;

7) при пересечении ненагретым металлическим изделием 20 поля 23(24) на выходе элемента 4(6) происходит формирование импульса напряжения U2(U5) с уровнем логического "0" длительностью, равной длительности нахождения ненагретого металлического изделия 20 в зоне действия поля 23(24) элемента 1(2), так как происходит внесение существенного затухания в колебательный контур генератора 3(5) ненагретым металлическим изделием 20;

8) при пересечении ненагретым металлическим контролируемым изделием 20 зоны 21(22) элемента 7(8) на выходе формирователя 9(10) формирования импульса напряжения U3(U6) с уровнем логической "1" не происходит, так как не происходит засвечивания ненагретым металлическим контролируемым изделием 20 оптического окна элемента 7(8) своим инфракрасным излучением, и, следовательно, формирователь 9(10) не переключается в другое устойчивое состояние, а продолжает находиться в исходном состоянии;

9) расстановка на временной оси сформированных таким образом импульсов всегда обеспечивает:

- задержку импульса выходного напряжения U6(U3) формирователя 10(9) относительно импульса выходного напряжения U3(U6) формирователя 9(10) на время меньшее (см. фиг.4. фиг.5). чем длительность импульса последнего;

- задержку импульса выходного напряжения U3(U6) формирователя 9(10) относительно импульса выходного напряжения U2(U5) элемента 4(6) на время меньшее (см. фиг.5), чем длительность импульса последнего;

- задержку импульса выходного напряжения U5(U2) элемента 6(4) относительно импульса выходного напряжения U3(U6) формирователя 9(10) на время меньшее (см. фиг.5), чем длительность импульса последнего;

- задержку импульса выходного напряжения U6(U3) формирователя 10(9) относительно импульса выходного напряжения U5(U2) элемента 6(4) на время меньшее (см. фиг.5), чем длительность импульса последнего;

- "охватывание" (см фиг.5) импульсом выходного напряжения U2(U5) элемента 4(6) импульса выходного напряжения U3(U6) формирователя 9(10);

- "охватывание" (см. фиг.5), импульсом выходного напряжения U5(U2) элемента 6(4) импульса выходного напряжения U6(U3) формирователя 10(9).

Введение формирователей 9, 10, блоков 16, 17, элементов 7, 8, соответствующее взаимное расположение и ориентация элементов 7, 8 и элементов 1, 2 в пространстве с их соответствующими электрическими связями и взаимодействие их в описанной выше последовательности с контролируемым изделием 20, выполнение прямых выходов триггеров 14, 15 в виде открытых выходов H-типа, наличие в устройстве ближней и дальней зон его чувствительности, а также соответствующая обработка предложенной схемой устройства выходных сигналов элементов 4, 6, формирователей 9, 10 позволяют реализовать принцип действия устройства в режиме селективного бесконтактного контроля направления перемещения нагретых неметаллических изделий с двумя выходами и в режиме бесконтактного контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий с двумя выходами, а также трансформирование устройства с помощью контролируемых изделий и его выходных клемм 18, 19 в датчики положения контролируемых изделий с одним выходом, обеспечивающие режимы селективного бесконтактного контроля положения нагретых неметаллических изделий и бесконтактного контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий, и тем самым расширить его функциональные возможности.

Каждый генератор 3 и 5 выполнен, например, по схеме автогенератора электрических колебаний с индуктивной трехточкой на основе транзистора (см. книгу "Виленский П.И., Срибнер Л.А. Бесконтактные путевые выключатели. - М.: Энергоатомиздат. 1985. - 80 с., ил. - (Библиотека по автоматике; Вып.654)", стр.20, рис.10.а; стр.38, рис.25), при этом выходы индуктивного чувствительного элемента 1 или 2 подключены к цепям его колебательного контура.

Блоки 16, 17 индикации предназначены для визуального контроля режимов работы устройства, направления перемещения и положения контролируемых изделий, а также для тестирования исправного состояния или отказов устройства. Кроме того, с помощью блоков 16, 17 производится визуальный контроль за подачей на внешние нагрузки (на фиг.1 не показаны) сигналов управления с прямых выходов триггера 14, 15.

Каждый блок 16 и 17 индикации выполнен, например, на основе (см. фиг.1) последовательно соединенных резистора, подключенного первым выводом к прямому выходу триггера 14 или к прямому выходу триггера 15, и светодиода, катод которого подключен к общей "земле" схемы устройства

При работе устройства в режимах контроля направления перемещения контролируемых изделий происходит засвечивание светодиода блока 16, когда контролируемое изделие 20 перемещается в пределах ближней или дальней зон чувствительности устройства радиально, например, по стрелкам 29, 31 в прямом направлении, или светодиода блока 17, когда перемещение его происходит в пределах этих зон радиально по стрелкам 30, 32 в обратном направлении. В случае отказа устройства при работе его в этом режиме один светодиод в одном направлении или оба светодиода во всех указанных направлениях перемещения контролируемого изделия 20 остаются в погашенном состоянии.

При работе устройства в режиме селективного датчика контроля положения нагретых неметаллических изделий при радиальном перемещении их в направлении по стрелке 29(30) в пределах ближней зоны чувствительности устройства происходит засвечивание обоих светодиодов блоков 16, 17, так как выходы устройства включены по схеме монтажное ИЛИ. В случае отказа устройства при работе его в этом режиме один светодиод в одном направлении или оба светодиода во всех указанных направлениях перемещения контролируемого изделия 20 не засвечиваются.

При работе устройства в режиме датчика контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий при радиальном перемещении их в направлении по стрелке 31(32) в пределах дальней зоны чувствительности устройства происходит засвечивание светодиода блока 16(17) с использованием только выходной клеммы 18(19), когда на прямом выходе триггера 14(15) отрабатывается сигнал контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий При этом выходная клемма 19 (18), на которой продолжает присутсвовать напряжение с уровнем логического "0", соответствующее исходному состоянию устройства, не задействуется. В случае отказа устройства при работе его в этом режиме один или оба светодиода блоков 16, 17 не засвечиваются в одном или двух указанных направлениях перемещения контролируемого изделия 20.

При работе устройства в режиме датчика контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий при осевом перемещении их в направлении по стрелке 33 в дальнюю зону чувствительности устройства и обратно в их исходное положение происходит засвечивание светодиода блока 16(17) с использованием только выходной клеммы 18(19), когда на прямом выходе триггера 14(15) отрабатывается сигнал контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий При этом выходная клемма 19 (18), на которой продолжает присутствовать напряжение с уровнем логического "0", соответствующее исходному состоянию устройства, не задействуется. В случае отказа устройства при работе его в этом режиме один или оба светодиода блоков 16, 17 не засвечиваются в указанном направлении перемещения контролируемого изделия 20.

Блок 11 установки в исходное состояние выполнен, например, по схеме (см. фиг.2), содержащей логический элемент ИЛИ-НЕ 38, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока 11, инвертор 39, вход которого соединен через конденсатор 40 с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ 38, а его выход является выходом блока 11, резистор 41, диод 42, вывод катода которого и первый вывод резистора 41 подключены к входу инвертора 39. а вывод анода диода 42 и второй вывод резистора 41 соединены с общей "землей" блока 11 Блок 11 предназначен для установки триггеров 14, 15 и, следовательно, устройства в исходное состояние в момент подачи на него напряжения питания и в моменты появления заднего фронта импульса выходного напряжения U6(U3) формирователя 10(9).

Устройство работает следующим образом.

В момент подачи на устройство напряжения питания при нахождении контролируемого изделия 20 вне зоны чувствительной поверхности устройства (см. фиг.3) на выходе элемента 38 блока 11 устанавливается напряжение с уровнем логической "1". В результате происходит заряд конденсатора 40 через резистор 41 и формирование на резисторе 41 и входе инвертора 39 короткого импульса напряжения с уровнем логической "1". После чего на выходе инвертора 39 формируется короткий импульс напряжения U1 с уровнем логического "0" (см. фиг.4, фиг.5). Этот импульс устанавливает триггеры 14, 15 в исходное состояние, при котором на их прямых выходах, на входах блоков 16 и 17, на клеммах 18 и 19 устанавливаются соответственно напряжения U10 и U11 с уровнями логического "0", а на их инверсных выходах и D-входах устанавливаются напряжения уровнями логической "1". Светодиоды блоков 16 и 17 переходят в погашенное состояние. Вместе с тем генераторы 3, 5 переходят в режим генерации электрических колебаний, при котором на их выходах, на входах пороговых элементов 4, 6 устанавливаются напряжения с уровнями логического "0". В результате пороговые элементы 4 и 6 устанавливаются в такие состояния, при которых на их выходах устанавливаются соответственно напряжения U2 и U5 с уровнями логической "1", которые подаются на первые входы логических элементов 12 и 13 соответственно. Вместе с тем в момент подачи напряжения питания на устройство элементы 7, 8 переходят в затемненное состояние, а формирователи 9 и 10 устанавливаются в такие состояния, при которых на их выходах устанавливаются напряжения U3 и U6 с уровнями логического "0", которые подаются соответственно на первый вход блока 11. второй вход элемента 12 и на вторые входы блока 11, элемента 13. Уровни логической "1" напряжений U2 и U5 через первые входы соответственно элементов 12 и 13 на их выходы не проходят, так как на вторых входах элементов 12 и 13 установлены соответственно выходные напряжения с уровнями логического "0" формирователей 9, 10, запрещающие их прохождение. Выходные напряжения U4 и U7 с уровнями логического "0" элементов 12 и 13 подаются на С-входы триггеров 14 и 15 соответственно. После окончания заряда конденсатора блока 11 на его выходе и R-входах триггеров 14, 15 устанавливается напряжение U1 с уровнем логической "1" (см. фиг.4, фиг.5).

Таким образом, после подачи напряжения питания устройство устанавливается в исходное состояние, при котором контролируемое изделие 20 находится за пределами зоны чувствительной поверхности устройства, на клеммах 18 и 19 устанавливаются соответственно напряжения U10 и U11 с уровнями логического "0". светодиоды блоков 16 и 17 находятся в погашенном состоянии, и устройство готово к первому циклу контроля нагретых контролируемых изделий.

Далее рассмотрим работу предлагаемого устройства в следующих режимах:

- в режиме селективного контроля направления перемещения нагретых неметаллических изделий, когда устройство трансформировано контролируемым изделием 20 путем радиального перемещения его в пределах ближней зоны чувствительности устройства;

- в режиме контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий, когда устройство трансформировано контролируемым изделием 20 путем радиального перемещения его в пределах дальней зоны чувствительности устройства;

- в селективном режиме датчика контроля положения нагретых неметаллических изделий, когда устройство трансформировано путем соединения между собой выходных клемм 18 и 19;

- в режиме датчика контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий, когда устройство трансформировано путем соединения между собой выходных клемм 18, 19;

- в режиме датчика контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий, когда устройство трансформировано контролируемым изделием 20 путем радиального и осевого перемещения его в пределах дальней зоны чувствительности устройства.

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

Предварительно для определенности условно примем, что направление перемещения контролируемого изделия 20 по стрелке 29 будем считать прямым направлением, а перемещение его по стрелке 30 - обратным направлением.

При радиальном перемещении в пределах ближней зоны чувствительности устройства контролируемого изделия 20 в направлении, например, по стрелке 29(30) оно входит в зону действия поля 23(24). При этом срыва генерации электрических колебаний генератора 3(5) не происходит вследствие отсутствия внесения изделием 20 существенного затухания в его колебательный контур, и он продолжает находиться в исходном состоянии. В результате переключения элемента 4(6) не происходит, и на его выходе продолжает присутствовать напряжение U2(U5) с уровнем логической "1", соответствующее исходному состоянию устройства (см. фиг.4)

При дальнейшем перемещении изделия 20 в выбранном направлении оно, оставаясь в зоне действия поля 23(24), входит в зону 21(22) элемента 7(8) и засвечивает его своим инфракрасным излучением 43. В результате формирователь 9(10) переключается в другое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U3(U6) с уровнем логической "1", которое подается на первый (второй) вход блока 11 и второй вход элемента 12(13). При этом по положительному перепаду выходного напряжения U3(U6) формирователя 9(10) на выходе блока 11 формирования импульса напряжения U1 с уровнем логического "0" не происходит, так как на его выходе такой импульс формируется только по заднему фронту выходного напряжения U6(U3) формирователя 10(9). Вместе с тем по положительному перепаду выходного напряжения U3(U6) формирователя 9(10) элемент 12(13) переключается в другое состояние, и на его выходе устанавливается напряжение U4(U7) с уровнем логической "1". так как на его обоих входах установлены выходные напряжения U2(U5) и U3(U6) с уровнями логической "1" соответственно элемента 4(6) и формирователя 9(10). В результате по положительному перепаду выходного напряжения U4(U7) элемента 12(13) происходит переключение триггера 14(15) в другое состояние, при котором на его прямом выходе и клемме 18(19) устанавливается напряжение U10(U11) с уровнем логической "1", несущее информацию о селективном контроле перемещения изделия 20 в прямом (обратном) направлении по стрелке 29(30). При этом на инверсном выходе триггера 14(15) устанавливается напряжение U8(U9) с уровнем логического "0", которое подается на D-вход триггера 15(14). После переключения триггера 14(15) в другое состояние светодиод блока 16(17) засвечивается, сигнализируя об идентификации перемещения изделия 20 в прямом (обратном) направлении по стрелке 29(30). При этом светодиод блока 17(16) продолжает находиться в погашенном состоянии.

Затем контролируемое изделие 20, оставаясь в поле 23(24) элемента 1(2) и в зоне 21(22) элемента 7(8), входит в зону действия поля 24(23) элемента 2(1). При этом срыва генерации электрических колебаний генератора 5(3) не происходит вследствие отсутствия внесения изделием 20 существенного затухания в его колебательный контур, и он продолжает находиться в исходном состоянии. В результате переключения элемента 6(4) не происходит, и на его выходе продолжает присутствовать напряжение U5(U2) с уровнем логической "1", соответствующее исходному состоянию устройства (см фиг.4)

Далее перемещающееся изделие 20, оставаясь в зонах действия полей 23(24), 24(23) и в зоне 21(22) элемента 7(8), входит в зону 22(21) элемента 8(7) и засвечивает его своим инфракрасным излучением 43. В результате формирователь 10(9) переключается в другое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U6(U3) с уровнем логической "1", которое подается на второй (первый) вход блока 11 и второй вход элемента 13(12). При этом по положительному перепаду выходного напряжения U6(U3) формирователя 10(9) на выходе блока 11 формирования импульса напряжения U1 с уровнем логического "0" не происходит, так как на его выходе такой импульс формируется только по заднему фронту выходного напряжения U6(U3) формирователя 10(9). Вместе с тем по положительному перепаду выходного напряжения U6(U3) формирователя 10(9) элемент 13(12) переключается в другое состояние, и на его выходе устанавливается напряжение U7(U4) с уровнем логической "1", так как на его обоих входах установлены выходные напряжения U5(U2) и U6(U3) с уровнями логической "1" соответственно элемента 6 (4) и формирователя 10(9). В результате по положительному перепаду выходного напряжения U7(U4) элемента 13(12) переключения триггера 15(14) в другое состояние не происходит, и на его прямом выходе и клемме 19(18) продолжает присутствовать напряжение U11(U10) с уровнем логического "0", соответствующее исходному состоянию устройства, так как на его D-вход с инверсного выхода триггера 14(15) подано напряжение U8(U9) с уровнем логического "0", запрещающее его переключение в другое состояние. При этом светодиод блока 17(16) продолжает находиться в погашенном состоянии.

Затем изделие 20, оставаясь в зонах действия полей 23(24), 24(23) и в зоне 22(21) элемента 8(7), выходит из зоны 21(22) элемента 7(8). В результате последний затемняется, и формирователь 9(10) переключается в исходное состояние, при котором на его выходе, первом (втором) входе блока 11, втором входе элемента 12(13) устанавливается напряжение U3(U6) с уровнем логического "0". После чего происходит переключение элемента 12(13) также в исходное состояние, и на его выходе и С-входе триггера 14(15) устанавливается напряжение U4(U7) с уровнем логического "0". При этом по отрицательному перепаду выходного напряжения U4(U7) элемента 12(13) переключения триггера 14(15) в другое состояние не происходит, и на его прямом и инверсном выходах продолжают присутствовать напряжения U10(U11) и U8(U9) с уровнями логической "1" и логического "0" соответственно, так как его переключение происходит только по положительному перепаду выходного напряжения U4(U7) элемента 12(13). Вместе с тем по отрицательному перепаду выходного напряжения U3(U6) формирователя 9(10) не происходит формирования на выходе блока 11 короткого импульса напряжения U1 с уровнем логического "0", так как он формируется (см. фиг.4) по отрицательному перепаду выходного напряжения U6(U3) формирователя 10(9). В результате на прямом и инверсном выходах триггера 14(15) продолжают присутствовать напряжения U10(U11) и U8(U9) с уровнями логической "1" и логического "0" соответственно. При этом светодиод блока 16(17) индикации продолжает находиться в засвеченном состоянии.

Потом изделие 20, находясь в зоне действия поля 24(23) элемента 2(1) и в зоне 22(21) элемента 8(7). выходит из зоны действия поля 23(24) элемента 1(2) Генератор 3(5) при этом продолжает находиться в режиме генерации электрических колебаний, т.е. в исходном состоянии, вследствие отсутствия внесения изделием 20 существенного затухания в его колебательный контур. В результате переключения элемента 4(6) не происходит, и на его выходе продолжает присутствовать напряжение U2(U5) с уровнем логической "1", соответствующее исходному состоянию устройства после подачи на него напряжения питания (см. фиг.4).

Далее изделие 20, оставаясь в зоне действия поля 24(23) элемента 2(1), выходит из зоны 22(21) элемента 8(7). В результате последний затемняется, и формирователь 10(9) переключается в исходное состояние, при котором на его выходе, втором (первом) входе блока 11, втором входе элемента 13(12) устанавливается напряжение U6(U3) с уровнем логического "0". После чего происходит переключение элемента 13(12) в другое состояние, и на его выходе и С-входе триггера 15(14) устанавливается напряжение U7(U4) с уровнем логического "0". При этом по отрицательному перепаду выходного напряжения U7(U4) элемента 13(12) переключения триггера 15(14) в другое состояние не происходит, и на его прямом и инверсном выходах продолжают присутствовать напряжения U11(U10) и U9(U8) с уровнями логического "0" и логической "1" соответственно, так как его переключение происходит по положительному перепаду выходного напряжения U7(U4) элемента 13(12). Но по отрицательному перепаду выходного напряжения U6(U3) формирователя 10(9) происходит формирование на выходе блока 11 короткого импульса напряжения U1 с уровнем логического "0", который устанавливает триггер 14(15) в исходное состояние, при котором на его прямом и инверсном выходах устанавливаются соответственно напряжения U10(U11) и U8(U9) с уровнями логического "0" и логической "1". После чего светодиод блока 16(17) переходит в погашенное состояние, соответствующее исходному состоянию устройства после подачи на него напряжения питания. На этом формирование импульса напряжения U10(U11) с уровнем логической "1", несущего информацию о селективном контроле перемещения изделия 20 в прямом (обратном) направлении, на прямом выходе триггера 14(15) и клемме 18(19) заканчивается.

И, наконец, на последнем промежутке своего перемещения в выбранном направлении изделие 20 выходит из зоны действия поля 24(23), т е. за пределы чувствительной поверхности устройства. Генератор 5(3) при этом продолжает находиться в режиме генерации электрических колебаний, т.е. в исходном состоянии, вследствие отсутствия внесения изделием 20 существенного затухания в его колебательный контур. В результате переключения элемента 6(4) не происходит, и на его выходе продолжает присутствовать напряжение U5(U2) с уровнем логической "1", соответствующее исходному состоянию устройства (см. фиг.4). Устройство устанавливается в исходное состояние, которое описано выше после подачи на него напряжения питания, и готово к очередному циклу контроля направления перемещения изделия 20. При повторном радиальном перемещении изделия 20 относительно чувствительной поверхности устройства в пределах его ближней зоны чувствительности описанный выше в соответствии с диаграммами, приведенными на фиг.4, цикл селективного контроля направления перемещения изделия 20 повторяется.

Следовательно, при радиальном перемещении в пределах ближней зоны чувствительности устройства нагретого неметаллического изделия 20 в прямом направлении относительно чувствительной поверхности устройства на клемме 18 устройства отрабатывается потенциальный сигнал напряжения U10 с уровнем логической "1", несущий информацию о перемещении его в прямом направлении, а на клемме 19 при этом присутствует напряжение U11 с уровнем логического "0". Работа устройства при этом описывается диаграммами U1-U11, приведенными на фиг.4. При радиальном перемещении в пределах ближней зоны чувствительности устройства нагретого неметаллического изделия 20 в обратном направлении относительно чувствительной поверхности устройства на клемме 19 устройства отрабатывается потенциальный сигнал напряжения U11 с уровнем логической "1", несущий информацию о перемещении контролируемого изделия 20 в обратном направлении, а на клемме 18 при этом присутствует напряжение U10 с уровнем логического "0". Работа устройства при этом описывается диаграммами U1, (U2)-(U11), приведенными на фиг.4

Селективность (избирательность) устройства в отношении нагретых неметаллических изделий при их контроле в описанном выше режиме обеспечивается путем устранения срабатывания устройства от нагретых и ненагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий. Диаграммами, приведенными на фиг.5. поясняется работа устройства, при которой устраняется возможность срабатывания его от нагретых металлических изделий. Устранение срабатывания устройства от нагретых и ненагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий происходит следующим образом.

При перемещении в направлении по стрелке 29(30) в пределах ближней зоны чувствительности устройства, например, нагретого металлического изделия в качестве контролируемого изделия на выходах элементов 4(6) и 6(4) формируются соответственно импульсы напряжений U2(U5) и U5(U2) с уровнями логического "0" (см. фиг.5), которые подаются на первые входы элементов 12(13) и 13(12) соответственно. При этом на выходах формирователей 9(10) и 10(9) формируются соответственно импульсы напряжений U3(U6) и U6(U3) с уровнями логической "1", которые подаются на вторые входы элементов 12(13) и 13(12). Но импульсы напряжений U3(U6) и U6(U3) с уровнями логической "1" с выходов, формирователей 9(10) и 10(9) на выходы соответственно элементов 12(13) и 13(12) не проходят, так как на их первые входы с выходов элементов 4(6) и 6(4) поданы соответственно напряжения U2(U5) и U5(U2) с уровнями логического "0", запрещающие их прохождение на выходы элементов 12(13) и 13(12) и C-входы триггеров 14(15) и 15(14). В результате переключения триггеров 14(15) и 15(14) не происходит, и на их выходах и выходных клеммах 18(19) и 19(18) не отрабатываются потенциальные сигналы, несущие информацию о селективном контроле направления перемещения нагретых металлических изделий (см. фиг.5).

В случае перемещения в направлении по стрелке 29(30) в пределах ближней зоны чувствительности устройства ненагретого металлического изделия в качестве контролируемого изделия на выходах элементов 4(6) и 6(4) формируются соответственно импульсы напряжений U2(U5) и U5(U2) с уровнями логического "0" (см. фиг.5), так как вследствие внесения существенного затухания в колебательные контура генераторов 3(5) и 5(3) ненагретыми металлическими изделиями они переходят в режим срыва генерации электрических колебаний. При этом засвечивания элементов 7(8) и 8(7) инфракрасным излучением 43 вследствие отсутствия его у ненагретых металлических изделий и переключения формирователей 9(10) и 10(9) в другие состояния не происходит. В результате переключения элементов 12(13) и 13(12) в другие состояния и формирования на их выходах импульсов напряжений U4(U7) и U7(U4) не происходит, и элементы 12(13) и 13(12), а также триггеры 14(15) и 15(14) продолжают находиться в исходном состоянии. Т.е. на выходах триггеров 14(15) и 15(14) и выходных клеммах 18(19) и 19(18) не отрабатываются потенциальные сигналы, несущие информацию о селективном контроле направления перемещения ненагретых металлических изделий (см. фиг.5)

При перемещении в направлении по стрелке 29(30) в пределах ближней зоны чувствительности устройства ненагретого неметаллического изделия в качестве контролируемого изделия на выходах элементов 4(6) и 6(4) формирования импульсов напряжений U2(U5) и U5(U2) с уровнями логического "0" вследствие отсутствия внесения существенного затухания в колебательные контура генераторов 3(5) и 5(3) не происходит. При этом засвечивания элементов 7(8) и 8(7) инфракрасным излучением 43 вследствие отсутствия его у ненагретых неметаллических изделий 20 и переключения формирователей 9(10) и 10(9) в другие состояния не происходит. В результате переключения элементов 12(13) и 13(12) в другие состояния и формирования на их выходах импульсов напряжений U4(U7) и U7(U4) не происходит, и элементы 12(13) и 13(12), а также триггеры 14(15) и 15(14) продолжают находиться в исходном состоянии. Т. е. на выходах триггеров 14(15) и 15(14) и выходных клеммах 18(19) и 19(18) не отрабатываются потенциальные сигналы, несущие информацию о селективном контроле направления перемещения ненагретых неметаллических изделий. Таким образом, устройство остается в исходном состоянии в течение всего цикла контроля направления перемещения ненагретого неметаллического изделия (см фиг 5)

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

Предварительно для определенности условно примем, что направление при радиальном перемещении контролируемого изделия 20 в пределах дальней зоны чувствительности устройства по стрелке 31 будем считать прямым направлением, а перемещение его по стрелке 32 - обратным направлением.

Работа устройства в этом режиме аналогична его работе в режиме контроля направления перемещения нагретых неметаллических изделий. Отличие ее состоит лишь в том, что контролируемое нагретое металлическое или неметаллическое изделие 20 не взаимодействует с полями 23 и 24 элементов 1 и 2 соответственно. Поэтому на выходах элементов 4(6) и 6(4) формирования импульсов напряжений U2(U5) и U5(U2) с уровнями логического "0" (см фиг.5) в случае контроля направления перемещения нагретого металлического изделия не происходит, и на их выходах в течение всего цикла контроля нагретого металлического изделия 20 продолжают присутствовать напряжения U2(U5) и U5(U2) с уровнями логической "1" (см. фиг.4). И поэтому работа устройства в этом режиме описывается диаграммами, приведенными на фиг.4.

В этом режиме при радиальном перемещении в пределах дальней зоны чувствительности устройства нагретого металлического или неметаллического изделия 20 в прямом направлении на клемме 18 устройства отрабатывается потенциальный сигнал напряжения U10 с уровнем логической "1", несущий информацию о перемещении его в прямом направлении, а на его клемме 19 при этом присутствует напряжение U11 с уровнем логического "0" Работа устройства при этом описывается диаграммами U1-U11, приведенными на фиг.4. При радиальном перемещении в пределах дальней зоны чувствительности устройства нагретого металлического или неметаллического изделия 20 в обратном направлении на клемме 19 устройства отрабатывается потенциальный сигнал напряжения U11 с уровнем логической "1", несущий информацию о перемещении контролируемого изделия 20 в обратном направлении, а на его клемме 18 при этом присутствует напряжение U10 с уровнем логического "0". Работа устройства при этом описывается диаграммами U1, (U2)-(U11), приведенными на фиг.4.

3. Работа устройства в режиме датчика контроля положения нагретых изделий.

3.1. Работа устройства при трансформировании его в селективный датчик контроля положения нагретых неметаллических изделий с помощью его выходных клемм.

В этом режиме выходные клеммы 18, 19 замкнуты между собой, точка соединения которых является выходом образованного таким образом датчика. Исходное состояние образованного таким образом датчика аналогично исходному состоянию устройства, описанному выше после подачи напряжения питания на устройство.

Устройство обеспечивает в этом случае режим селективного контроля положения нагретых неметаллических изделий при радиальном их перемещении по стрелке 29(30) в пределах ближней зоны его чувствительности.

При радиальном перемещении в пределах ближней зоны чувствительности устройства контролируемого изделия 20 в направлении по стрелке 29(30) (см. фиг.3) работа его описывается диаграммой U10(U11). приведенной на фиг 4. При этом на выходе образованного таким образом датчика отрабатывается потенциальный сигнал напряжения U10(U11) с уровнем логической "1", несущий информацию о селективном контроле положения нагретых неметаллических изделий. Причем происходит одновременное засвечивание светодиодов блоков 16, 17 индикации на время, равное времени нахождения контролируемого изделия в зонах 21, 22 элементов 7, 8.

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

В этом режиме выходные клеммы 18, 19 замкнуты между собой, точка соединения которых является выходом образованного таким образом датчика. Исходное состояние образованного таким образом датчика аналогично исходному состоянию устройства, описанному выше после подачи напряжения питания на устройство.

Устройство обеспечивает в этом случае режим контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий 20 при радиальном их перемещении по стрелке 31(32) и при их осевом перемещении их по стрелке 33 в пределах дальней зоны чувствительности устройства.

При радиальном перемещении контролируемого изделия 20 в направлении (см. фиг.3) по стрелке 31(32) в пределах дальней зоны чувствительности устройства работа его описывается диаграммой U10(U11), приведенной на фиг.4. При этом на выходе образованного таким образом датчика отрабатывается потенциальный сигнал напряжения U10(U11) с уровнем логической "1", несущий информацию о контроле положения нагретых металлических и неметаллических изделий Причем происходит одновременное засвечивание светодиодов блоков 16, 17 индикации на время, равное времени нахождения контролируемого изделия 20 в пределах дальней зоны чувствительности устройства (см. фиг.3).

При осевом перемещении в этом режиме контролируемого изделия 20 в направлении по стрелке 33 в пределы дальней зоны чувствительности устройства и обратно в его исходное положение (см. фиг.3) работа устройства описывается диаграммой U10, приведенной на фиг.4, если электрические параметры серийного образца устройства на стадии производства настроены таким образом, что дальность действия зоны 21 элемента 7 превышает дальность действия поля 22 элемента 8. или диаграммой (U11) приведенной на фиг 4. если электрические параметры серийного образца устройства на стадии производства настроены таким образом, что дальность действия зоны 22 элемента 8 превышает дальность действия зоны 21 элемента 7. При этом на выходе образованного таким образом датчика отрабатывается потенциальный сигнал напряжения U10 или U11 с уровнем логической "1", несущий информацию о контроле положения нагретых металлических и неметаллических изделий. Причем в этом случае происходит одновременное засвечивание светодиодов блоков 16, 17 индикации на время, равное времени нахождения контролируемого изделия в пределах дальней зоны чувствительности устройства (см. фиг.3).

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

Исходное состояние устройства идентично его исходному состоянию, описанному выше после подачи на него напряжения питания. Выходные клеммы 18, 19 устройства не замкнуты между собой.

В этом случае устройство обеспечивает режим контроля положения нагретого металлического и неметаллического изделия 20 при радиальном его перемещении по стрелке 31(32) в пределах дальней зоны чувствительности устройства и при осевом его перемещении по стрелке 33 (см. фиг.3) в пределы этой зоны и обратно в его исходное положение с использованием только одного выхода устройства, на котором отрабатывается информационный сигнал о контроле положения нагретого металлического и неметаллического изделия.

При радиальном перемещении контролируемого изделия 20 в направлении (см. фиг.3) стрелки 31(32) в пределах дальней зоны чувствительности устройства работа его описывается диаграммой U10(U11), приведенной на фиг.4. В этом случае на выходной клемме 18(19) отрабатывается потенциальный сигнал напряжения U10(U11) с уровнем логической "1", несущий информацию о контроле положения нагретого металлического или нагретого неметаллического изделия. При этом происходит засвечивание светодиода блока 16(17) на время, равное времени нахождения контролируемого изделия 20 в дальней зоне чувствительности устройства Причем на выходной клемме 19(18) продолжает при этом присутствовать напряжение U11(U10) с уровнем логического "0", соответствующее исходному состоянию устройства, и она в этом режиме работы устройства не задействуется.

При осевом перемещении контролируемого изделия 20 по стрелке 33 в пределы дальней зоны чувствительности устройства и обратно в его исходное положение работа датчика описывается диаграммой U10(U11), приведенной на фиг.4, если электрические параметры серийного образца устройства на стадии производства настроены таким образом, что дальность действия зоны 21(22) элемента 7(8) превышает дальность действия зоны 22(21) элемента 8(7). В этом случае на выходной клемме 18(19) отрабатывается потенциальный сигнал напряжения U10(U11) с уровнем логической "1", несущий информацию о контроле положения нагретого металлического или нагретого неметаллического изделия. При этом происходит засвечивание светодиода блока 16(17) на время, равное времени нахождения контролируемого изделия 20 дальней зоне чувствительности устройства Причем на выходной клемме 19(18) продолжает при этом присутствовать напряжение U11(U10) с уровнем логического "0", соответствующее исходному состоянию устройства, и она в этом режиме работы устройства не задействуется.

Следовательно, из описания схемы и работы устройства следует, что предлагаемое устройство является многофункциональным, так как:

- при радиальном перемещении нагретого неметаллического изделия 20 в пределах ближней зоны чувствительности устройства оно трансформируется с помощью контролируемого изделия в селективное устройство контроля направления перемещения нагретых неметаллических изделий в прямом и обратном направлениях;

- при радиальном перемещении нагретого металлического или неметаллического изделия 20 в пределах дальней зоны чувствительности устройства трансформируется с помощью контролируемого изделия в устройство контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий в прямом и обратном направлениях;

- при соединении между собой клемм 18, 19 устройства происходит трансформирование его этими клеммами в селективный датчик контроля положения нагретых неметаллических изделий с одним выходом при радиальном перемещении их в пределах ближней зоны чувствительности устройства или в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий при радиальном и осевом перемещениях их в пределах дальней зоны чувствительности;

- при разомкнутых между собой клеммах 16, 17 устройства происходит с помощью контролируемого им изделия 20 трансформирование его в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий с использованием только одного выхода устройства, на котором отрабатывается потенциальный сигнал напряжения с уровнем логической "1", несущий информацию о контроле положения нагретого металлического и неметаллического изделия, путем радиального перемещения его в пределах дальней зоны чувствительности устройства и путем осевого перемещения его в пределы дальней зоны чувствительности устройства и обратно в его исходное положение.

Таким образом, из описанного выше следует, что предлагаемое устройство обеспечивает трансформирование его функциональных возможностей с помощью двух способов, при которых устройство трансформируется в пять видов устройств, что существенно расширяет его функциональные возможности: с помощью контролируемых изделий, когда:

- при перемещении контролируемых изделий в радиальном направлении в пределах ближней зоны чувствительности устройства оно трансформируется ими в селективное устройство контроля направления перемещения нагретых неметаллических изделий с двумя выходами;

- при перемещении контролируемых изделий в радиальном направлении в пределах дальней зоны чувствительности устройства оно трансформируется ими в устройство контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий с двумя выходами;

- при радиальном и осевом перемещениях контролируемых изделий в пределах дальней зоны чувствительности устройства оно трансформируется ими в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий с использованием только одного выхода устройства, на котором отрабатывается информационный сигнал о контроле их положения; и с помощью выходных клемм устройства, когда:

- при соединении между собой выходных клемм устройства оно трансформируется этими клеммами в селективный датчик контроля положения нагретых неметаллических изделий с одним выходом, которым является точка соединения между собой выходных клемм устройства, при их радиальном перемещении в пределах ближней зоны чувствительности устройства;

- при соединении между собой выходных клемм устройства оно трансформируется этими клеммами в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий с одним выходом, которым является точка соединения между собой выходных клемм устройства, при их радиальном или при осевом перемещениях в пределах дальней зоны чувствительности устройства.

Изобретение относится к области автоматизации производственных технологических процессов и предназначено для контроля направления перемещения и положения нагретых изделий в различных отраслях промышленности. Устройство включает чувствительный элемент, образованный двумя оптическими и двумя индуктивными чувствительными элементами, установленными в одной плоскости. С помощью контролируемого изделия устройство трансформируется в селективное устройство контроля направления перемещения нагретых неметаллических изделий или в устройство контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий путем радиального перемещения его соответственно в пределах ближней или дальней зон чувствительности устройства. Устройство трансформируется также в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий контролируемым изделием путем радиального перемещения его в пределах дальней зоны чувствительности устройства и осевого перемещения его в пределы этой зоны и обратно в исходное положение с использованием только одного соответствующего выхода устройства с ними. Изобретение расширяет функциональные возможности устройства. 5 ил.

Многофункциональное устройство контроля направления перемещения и положения нагретых изделий, содержащее первый и второй индуктивные чувствительные элементы, первый и второй генераторы электрических колебаний, к цепям колебательных контуров которых подключены соответственно первый и второй индуктивные чувствительные элементы, первый и второй пороговые элементы, блок установки в исходное состояние, первый и второй логические элементы И, первые входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго пороговых элементов, первый и второй триггеры, R-входы которых соединены 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, С-входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго логических элементов И, первый формирователь импульсов, выход которого подключен к первому входу блока установки в исходное состояние и второму входу первого логического элемента И, второй формирователь импульсов, выход которого подключен к вторым входам блока установки в исходное состояние и второго логического элемента И, первый и второй оптические чувствительные элементы, каждый из которых выполнен в виде инфракрасного фотоприемника, при этом выходы первого и второго оптического чувствительных элементов соединены с входами соответственно первого и второго формирователей импульсов, выходы первого и второго генераторов электрических колебаний - с входами соответственно первого и второго пороговых элементов, а первый, второй индуктивные чувствительные элементы, каждый из которых снабжен центральным сквозным отверстием, и первый, второй оптические чувствительные элементы установлены в одной плоскости и образуют чувствительный элемент устройства, причем первый и второй индуктивные чувствительные элементы установлены вдоль прямой линии с зазором между их наружными боковыми поверхностями, обеспечивающим устранение взаимодействия электромагнитного поля рассеяния одного индуктивного чувствительного элемента с катушкой индуктивности другого индуктивного чувствительного элемента, первый и второй оптические чувствительные элементы установлены со стороны закрытых торцов первого и второго индуктивных чувствительных элементов соосно с центральными сквозными отверстиями соответственно первого и второго индуктивных чувствительных элементов и ориентированы так, что их оптические окна направлены в сторону открытых торцов первого и второго индуктивных чувствительных элементов, поверхности открытых торцов которых и поверхности оптических окон первого и второго оптических чувствительных элементов образуют чувствительную поверхность устройства, наряду с этим дальности действия зон чувствительности первого и второго оптических чувствительных элементов вдоль осей симметрии их оптических окон превышают дальности действия зон чувствительности первого и второго индуктивных чувствительных элементов вдоль осей симметрии поверхностей их открытых торцов, что обеспечивает наличие в устройстве двух зон его чувствительности ближней зоны чувствительности, в пределах которой действуют зоны чувствительности индуктивных чувствительных элементов и зоны чувствительности оптических чувствительных элементов, и дальней зоны чувствительности, в пределах которой действуют зоны чувствительности только оптических чувствительных элементов, при этом в ближней зоне чувствительности устройства обеспечивается трансформирование его контролируемыми изделиями в селективное устройство контроля направления перемещения нагретых неметаллических изделий с двумя выходами путем радиального перемещения их в пределах этой зоны, в дальней зоне чувствительности устройства обеспечивается трансформирование его контролируемыми изделиями в устройство контроля направления перемещения нагретых металлических и неметаллических изделий с двумя выходами путем радиального перемещения их в пределах этой зоны и 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 радиального перемещения их в пределах дальней зоны чувствительности устройства и осевого перемещения их в пределы этой зоны и обратно в их исходное положение, вместе с тем прямые выходы первого и второго триггеров, являющиеся соответственно первым и вторым выходами устройства, выполнены в виде открытых выходов Н-типа, обеспечивающих трансформирование устройства в селективный датчик контроля положения нагретых неметаллических изделий путем соединения между собой его первого и второго выходов, точка соединения между собой которых является выходом образованного таким образом датчика, при радиальном перемещении надетых неметаллических изделий в пределах ближней зоны чувствительности устройства или трансформирование его таким путем в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий при радиальном перемещении в пределах дальней зоны чувствительности устройства и при осевом перемещении в пределы этой зоны и обратно в исходное положение нагретых металлических и неметаллических изделий.