Датчик наличия металлического объекта Советский патент 1984 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измеои-. тельной технике и может быть исполь зовано для обнаружения и сортировки металлических объектов. Известен датчик наличия металлических деталей, содержащий два элек трода, питающую камеру с выходным соплом, приемную камеру с выходным соплом, приемную камеру с входным соплом, источник высокого напряжени и блок обработки выходного сигнала Cl . Недостатками этого датчика являются невысокое быстродействие и неширокие функциональные возможности. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик наличия металлического объек та, содержащий измерительный первич ный преобразователь в виде двух эле тродов, образующих разрядный промежуток, смонтированных с возможностью перемещения один относительно друго го, источник постоянного напряжения и регистратор 2. Недостаток известного датчика неширокие функциональные возможности вследствие отсутствия избирательнос ти по отношению к контролируериым объектам, что не позволяет различат контролируемые объекты и случайные металлические предметы (например стружку), попавшие в зону измерения Цель изобретения - расширение функциональных возможностей датчика наличия металлических объектов. Поставленная цель достигается тем что датчик наличия металлического объекта, содержащий измерительный первичный преобразователь в виде двух электродов, образующих разрядный промежуток, смонтированных в изо ляционном корпусе с возможностью переА4е1цения одного относительно другого, источник постоянного напряжения и регистратор, снабжен эталоннам первичным преобразователем, один из электродов которого выполнен общим для обоих первичных преобразователей двумя интегрирующими RC -цепочками, через которые электроды преобразователей подключены к источнику постоян ного напряжения, эталонным и измерительньв трактами обработки сигнала, подключенными к соответствующим элек тродам, состоящиит каждый из последо вательно соединенных делителя, фильт ра первой гармоники, формирователя и счетчика, смесителем, входы которого подключены к выходам фильтров первой гармоники, включенныг ш на выходе смесителя последовательно соединен:ными полосовым фильтром И формирователем сигнала биений, выход которого подключен к управлякщему входу счетчика эталонного тракта,включенными на выходе формирователя эталонного тракта последовательно соединенными интегратором, нуль-органом и индикатором, злементом ИЛИ, входы которого подключены к выходам счетчика эталонного тракта и нуль-органа, а выход - к управляющему входу счетчика измерительного тракта, и KS триггером, R -вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, S-вход - к выходу счетчика измерительного тракта, а выход - к входу регистратора. На чертеже приведена блок-схема датчика наличия металлического объекта. Датчик содержит эталонный и изме рительный первичные преобразователи (В виде электродов 1 и 2 и общего электрода 3, источник 4 постоянного напряжения, две интегрирующие -це почки 5 и 6, через которые источник 4 постоянного напряжения подключен к электродам 1 и 2, эталонный тракт обработки сигнала, состоящий из пос.Н ледовательно соединенных делителя 7, фильтров 8 первой гармоники, формирователя 9 и счетчика 10, измерительный тракт обработки сигнала, состоящий из последовательно соединенных , делителя 11, фильтра 12 первой гармоники, формирователя 13 и счетчика 14, смеситель 15 входы которого подключены к выходам фильтров 8 и 12 первой гармоники, полосовый фильтр 16, включенный на выходе смесителя 15, формирователь 17 сигнала биений, включенный между выходом полосового фильтра 16 и управлякхцим входом счетчика 10 эталонного тракта, последовательно соединенные интегратор 18, вход которого подключен к выходу формирователя 9, нуль-орган 19 и индикатор 20, элемент ИЛИ 21, входы которого подключены к выходам счетчика 10 и нуль-органа 19, R3триггер 22, входы которого подключены к выходам элемента ИЛИ 21 и счетчика 14, и регистратор 23, включенный на выходе R5-триггера 22. Датчик работает следующим образом Перед началом измерений между электродами 1 и 3 эталонного первичного преобразователя устанавливаетсяметаллический эталонный объект (не показан), и электроды 1 и 2 устанав.т ливаются таким образом, чтобы между электродом 1 и эталонным объектом, находящимся в контакте с электродом 3, был устойчивый пробой воздушного промежутка. . При наличии контролируемога объекта между электродами 2 и 3 измерительного первичного преобразователя на выходах J c-цепочек 5 и 6 формируются периодические 1Шебания высокого напряжения пилообразной фор№J, частота которых зависит от пос оянной времени W -цепочек 5 и б, величины разрядного промежутка между электродами 1 и ,2 и поверхностью эталонного и контролируемого объектов и параметров окружающей среды, Подстройкой резисторов RC-цепочек 5 и 6 осуществляется настройка, на выбранную для работы частоту эталонного и измерительного трактов. Поскольку эталонный объект постоянно находится между электродами 1 и 3, на вход делителя 7 эталонного тракта поступа ет периодический сигнал, из которого фильтр 8 первой гармоники выделяет сигнал синусоидальной формы эталон-. ной частоты, который поступает на вход формирователя 9, с выхода которого прямоугольные импульсы поступают на вход счетчика 10 эталонного тракта. При прохождении металлическо |го контролируемого объекта между электродами 2 и 3 на выходе R(. цепочки б возникают периодические колебания пилообразной форгфй вследствие периодического пробоя разрядного промежутка, образованного конт poHHpyefvttjM объектом и электро,-: дом 2. Эти колебания через делитель ill поступают на вход фильтра 12 пер вой гармоники измерительного тракта на выходе которого формируется сигн синусоидальной форг-Фл измерительной частоты, который, пройдя формирователь 13, поступает на вход счетчика 14 измерит.ельного тракта в виде пря моугольных импульсов. - Переполнение счетчика 14 вызывает появление на его выходе сигнала, который перебрасывает RS -триггер :22 в положение, когда ни его выходе будет сигнал логической 1, поступ ющий на входе регистратора 23. На выходе смесителя-15 при этом формируется сигнал разностной частоты, который через полосовой .фильтр 16 поступает на вход формирователя 17, с выхода которого прямоугольные импульсы поступают на управляющий вход счетчика 10, периодически производя его сброс в исходное состояние. Переполнения счетчика 10 при этом не происходит. После окончания прохождения контролируемого объекта происходит срыв колебаний на выходе RC-цепочки б и на вход смесителя 15 перестает поступать сигнал измерительной частоты, что вызывает прекращение поступления импульсов на управляющий вход счетчика 10, в результате чего наступает переполнение счетчика 10, сигнал с выхода которог поступает через:JЭлeмeнты ИЛИ на упч, равляющий вход счетчика 14, производ Сброс его показаний, и на R-вход -триггера 22, в результате чего н выходе триггера появляется сигнал логического О, который поступает на вход регистратора 23. Таким образом, регистратор зафиксирует 1 при появлении объекта -в зоне измерения и О при его выходе иа эдгой зоны, если контролируег. объект не выходит по толщине за пределы допуска. В противном случае отклонение разностной частоты будет слишком большим и полосовой фильтр 16 не пропустит сигнал смесителя 15 на входформирователя 17, в:результате Чего счетчик 10 переполнится, и через элемент ИЛИ 21 его сигнал поступит наR-вход КБ-триггера 22, что не позволит перевести (5 -триггер 22 в другое положение по Rs-входу, на регистратор 23 в этом случае будет поступать сигнал логического О, т. е. регистратор не регистрирует объекты, толщина которых выходит за пр.эделы допуска. При этом фильтры 8 и 12 первой гармоники выполнены дос таточно широкополосными для работы в диг,.1азоне изменения частоты пилообразных колебаний, а полоса пропускания полосового фильтра 16 выбирается с учетом допустимого отклонения разностной частоты в пределах поля допуска объектов по толщине. Емкость счетчика 14 измерительного тракта выбрана таким образом, чтобы переполнение счетчика происходило при накоплении числа импульсов, соответствующего при заданной скорости перемещения контролируемого объекта его минимальной возможной длине. При длине контролируемого объекта меньше минимально допустимой счетчик 14 не успеет переполниться и после окончания прохождения объекта будет переведен в исходное состояние импульсом счетчика 10 при его переполнении. Таким образом,, регистратор не будет регистрировать объекты,- длина которых меньше допустимой. Изменение параметров .адей средды вызывает одинаковое изменение частот пилообразных колебаний, при этом разностная Частота остается неизменной, чТо позволяет исключить влияние параметров окружающей среды. При исчезновении сигналов эталонного тракта- нуль-орган 19 .вырабатывает сигнал, осуществляющий через эле-, мент.-ИЛИ 21 сброс показаний счетчика 14 и поступающий на индикатор 20, сигнализирующий об аварийном режиме работы. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности датчика наличия металлического объекта.

ДАТЧИК НАЛИЧИЯ МЕ АЛЛИЧЕС