Устройство сигнализации о приближении ферромагнитного объекта Советский патент 1987 года по МПК G01V3/40 

113

Изобретение относится к автоматике и может применяться в системах, сигнализирующих о приближении к датчику ферромагнитного объекта.

Цель изобретения - повьшение точности при сигнализации о приближении к датчику устройства ферромагнитного объекта.

На чертеже приведена схема устройства сигнализации о приближении ферромагнитного объекта.

Устройство содержит источник 1 синусоидального тока, управляемый генератор 2 однополярного пилообразного тока, датчик, состоящий из катушек 3-5 возбуждения, подмагничивающего тока и измерительной соответственно, расположенных на ферромагнитном сердечнике 6, избирательный усилитель 7, первьй, второй и третий пороговые элементы 8-10, первый, второй, третий и четвертый формирователи 11-14 коротких импульсов, первый и второй элементы И-НЕ 15 и 16, первый, второй и третий D-триггеры 17-19, первый и второй элементы И 20 и 21, элемент ИЛИ 22. I

Устройство работает следующим образом.

При его включении на вторые входы элементов 20 и 21 и R-вход триггера 18 подается импульс сброса (логический О), в результате чего триггеры 17-19 устанавливаются в исходное состояние - на прямых выходах уровень логического О. На инверсном выходе триггера 17 соответственно уровень логической 1, что является разрешающим сигналом для работы генератора 2 пилообразного тока. Он начинает вырабатывать линейно нарастающий по величине от нулевого значения ток, после достижения максимума этот ток начинает с прежней.скоростью уменьшаться до нуля. При подаче на вход блокировки генератора 2 пилообразного тока сигнала логического О изменение тока прекращается и сохраняется его величина, которая была в момент подачи блокирующего сигнала. Кроме того, на управляющем выходе генератора пилообразного тока при нарастании тока присутствует сигнал логической I, а при уменьшении выходного тока и после подачи сигнала блокировки - логического О.

По мере роста напряженности подмагничивающего поля, создаваемого

5

89612

током от генератора пилообразного тока, проходящим по kaтyшкe 4 датчика, на выходе избирательного усилителя 7, настроенного на вьщеление из сиг5 нала, поступающего с измерительной катушки 6, второй гармонической составляющей, наблюдается изменение амп- л41туды второй гармоники. При этом на С-входы триггеров подаются сигнаO лы логической 1, так как на вторые входы элементов И-НЕ поступает сигнал логического О с прямого выхода триггера 17, а на первый вход элемента ИЛИ - сигнал логической 1 с уп15 равляющего выхода генератора пилообразного тока. После достижения под- магничивающим током максимума (при этом достигается и максимум подмагничивающего поля в датчике устройства)

0 он начинает уменьшаться, при этом на управляющем выходе генератора пилообразного тока устанавливается автоматически сигнал логического О. На выходе порогового элемента 10 и на выходе формирователя коротких сигналов при этом присутствует сигнал логической 1, поэтому на выходе элемента ИЛИ сохраняется сигнал логичес- -кой 1, который поступает на С-вход

триггера 17. I

При достижении амплитудой второй гармоники порогового значения, близкого к нулю, срабатывает пороговый

, элемент 10, сигнал на его выходе изменяется от уровня логической 1 до О, при этом на выходе элемента 13 появляется короткий импульс логического О, аналогичный импульс форQ мируется на выходе элемента ИЛИ 22. Поступив на С-вход триггера 17, он изменит состояние его в 1ходов на противоположное. На инверсном выходе появится сигнал логического О, торый является запрещающим для генератора 2 пилообразного тока, при этом будет зафиксирована величина тока, соответствующего напряженности подмагничивающего поля сердечника датчид ка, примерно равной Н. С прямого выхода триггера 17 на вторые входы элементов И-НЕ 15 и 16 будет подан сигнал логической 1 с выходов фор- миройателей II и 12 коротких импуль„ совJна первые входы этих элементов также поступают сигналы логической 1, поэтому при поступлении сигнала с прямого выхода триггера 17 на выходах элементов И-НЕ 15 и 16 произой3131

дет изменение выходного сигнала с логической 1 на логический О.

При приближении к сердечнику датчика ферромагнитного объекта амплитуда второй гармоники начнет увеличи- ваться. Если ферромагнитный объект приблизился до определенного расстояния, произойдет срабатывание порогового элемента 8, на выходе 11 появится короткий импульс логического О, а на. выходе 15 - соответственно короткий импульс логической l, по переднему фронту которого произойдет срабатывание триггера 19, выход которого является информационным и мо- жет быть подключен к требуемому устройству сигнализации, например к светоизлучающему диоду, как показано на фиг.1.

Если ферромагнитный объект начнет удаляться от сердечника датчика, то амплитуда второй гармоники станет уменьшаться, при этом вследствие магнитного гистерезиса ее зависимость от расстояния может не совпадать с зависимостью, полученной при первоначальном приближении объекта. В результате после удаления ферромагнитного объекта амплитуда второй гармоники может значительно превьшать по- роговое значение порогового устройства 8.

С целью приведения устройства в исходное состояние после цикла приближения удаления объекта при его удалении, когда амплитуда второй гармоники достигнет порогового значения установленного на пороговом элементе 9, срабатывает пороговьш элемент 9, в результате на выходе формирователя 12 появится короткий импульс с уровнем логического О, а на выходе элемента И-НЕ 16 - короткий импульс уровня логической 1. При этом произойдет срабатывание триггера 18, на выходе формирователя 14 коротких импульсов появится импульс логического О, такой же импульс сформируется на выходе элемента И 20, который реведет триггер 19 в исходное состояние, аналогичным образом произойдет сбрасывание триггера 17 путем подачи короткого импульса логического О на R-вход с выхода элемента И 21, первый вход которого также подключен к выходу формирователя 14 коротких импульсов. На инверсном выходе триггера 17 появится сигнал логической

5

0 з 0

1, который разрешит работу генератора 2 пилообразного тока. При этом, как и в начале измерений, он начнет вырабатывать ток, линейно вырастающий от нулевого значения.

После достижения максимальной величины ток начнет уменьшаться, и его изменение прекратится, когда амплитуда второй гармоники при этом не пре- вьппает порогового значения, близкого к нулевому. Устройство снова готово сигнализирова ь о приближении ферромагнитного объекта. Величина максимального тока выбирается такой, чтобы сердечник датчика намагничивался при этом до состояния, близкого к на- сьщению.

Формула изо.бретения

Устройство сигнализации о приближении ферромагнитного объекта, содержащее источник переменного синусоидального тока, датчик, выполненньй в виде ферромагнитного сердечника, на котором расположены катушки возбуждения,- подмагничивающего тока и измерительная, избирательный усилитель, подключенный к измерительной катушке, катушка возбуждения подключена к выходу источника переменного синусоидального тока, отличающее- с я тем, что, с целью повьш1ения точности сигнализации о приближения ферромагнитного объекта, оно снабжено управляемым генератором однополярно- го пилообразного тока, первым и вторым элементами И-НЕ, элементом HJIIi, первым и вторым элементами И, первым, вторым, третьим D-триггерами, первым, вторым третьим и четвертым формирователями коротких импульсов, первым, вторым и третьим пороговыми элементами, причем катушка подмагничивающего тока подключена к выходу генератора пилообразного тока, входы пороговых элементов подключены к выходу избирательного усилителя, выходы первого и второго пороговых элементов через первый и второй формирователи коротких импульсов подключены к первым входам элементов И-НЕ, вторые входы которых подключены к прямому выходу первого D-триггера, С-вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого через третий формирователь коротких импульсов подключен к выходу третьего порогового элемента, а второй вход подключен

5131

к управляющему выходу генератора пилообразного тока, вход блокировки работы этого генератора подключен к инверсному выходу первого D-триггера, выход второго элемента И-НЕ подключен к С-входу -второго D-триггера, инверсный выход которого через четвертый формирователь, коротких импульсов подключен к входам элементов И, выход пё рв ого эле мента И подключен к

89616

R-входу первого D-триггера, выход второго элемента И подключен к R-входу третьего D-триггера, к С-входу которого подключен выход первого эле5 мента И-НЕ, вторые входы элемента И и R-вход второго D-триггера соединены между собой и на них подается сигнал сброса при включении устройства, выход третьего D-триггера является

Ю информационным.

Изобретение относится к автоматическому регулированию и контролю. Цель изобретения - повьппение точности сигнализации о приближении ферромагнитного объекта. При включении устройства через подмагничивакщую катушку, расположенную на одной из половин длины стального ферромагнитного сердечника датчика, пропускается однополярный пилообразный ток. Одновременно сердечник перемагничи- вается синусоидальным магнитным полем. Из сигнала измерительной катушки при помощи избирательного усилителя выделяется вторая гармоническая составляющая амплитудой . При достижении 6 во время уменьшения пилообразного тока от максимальной величины, близкого к нулевому значению, срабатывает первое пороговое устройство, в результате блокируется работа генератора пилообразного тока путем подачи запрещающего сигнала от первого D-триггера. При приближении к сер дечнику датчика ферромагнитного объекта f растет, срабатывает второе пороговое устройство, переключается второй D-триггер, один из выходов которого является информационным. При удалении ферромагнитного объекта сбрасываются в исходное состояние первый и второй триггеры, включается генератор пилообразного тока, устройство готово сигнализировать о новом приближении. 1 ил. (Л со 00 со о:

12

о Сброс

Редактор В.Данко

Составитель А.Мягков Техред М.Ходанич

Заказ 2507/40

Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор А.Зимокосов