Устройство для счета движущихся объектов Советский патент 1988 года по МПК G06M11/02 

L.

W

T1

О

фl/г.f

N)

текторов, например детектора 8. Логические уровни с выходов детекторов t2 и 15 полярности обрабатываются при помощи четырех элементов И, двух. элементов ИЛИ и в результате первьй индикатор 14 указывает природу элект- оопроводимости объекта металл диэлектрик по отношению к окружающей среде, а второй индикатор 22 фиксирует направление движения локальной неоднородности Изобретение позволяет контролировать объекты с неизвестными характеристиками. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к средствам, контроля, основанным на использовании свойств физических полей, в частности к электрическим счетным ре- гистрирзпощим устройствам, и может быть использовано с преимуществом в водных и полупроводящих средах для учета объектов как живой, так и неживой природы. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем определения направления движения объекта и характера его электропроводности относительно окружающей полупроводящей среды. Сигнал с выхода генератора 1 напряжения прикладывается к датчику 3, как опорный подается на фазовый детектор 7, через делитель 2 частоты - к датчику 4 и на опорный вход фазового детектора 8. Полосовые фильтры 5, 6 вьщеляют сигналы определенной частоты, поступающие на фазовые детекторы 7, 8, далее сумматором выделяется разностный сигнал, который после прохождения фазочувствительно- го порогового элемента 10 и дифференцирующего элемента 11 подается на вход первого детектора 12 полярности, регистратора 13, на вход второго детектора 15 полярности сигнал поступает с выхода одного из фазовых деi (Л

1

Изобретение относится к средствам контроля, основанным на использовании свойств физических полей, в частности: к электрическим счетно- регистрирующим устройствам, устройствам отбраковки по физическим признакам и направлению движения и электропроводимости ртносительно окружающей среды, может быть использовано с преимуществом в водных и полупроводящих средах для контроля движущихся объектов живой и неживой природы и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1040498.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем одновременного и независимого определения направления движения объекта и характера его электропроводности относительно ок- ружакяцей полу проводящей среды.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - эпюры напряжений, поясняющие принцип работы. ,

Устройство содержит генератор 1 напряжения, делитель 2 частоты, датчики 3 и 4, полосовые фильтры 5 и 6, фазовые детекторы 7 и 8, сумматор 9, фазочувствительнь1й пороговый элемент 10, дифференцирующий элемент 11, первьй детектор 12 полярности, регистратор 13, первый индикатор 14 ,электропроводимости,второй детектор 15 полярности, первый 16, второй 17, третий 18 и четвертый 19 элементы И, первый 20 и второй 21 элементы ИЛИ, второй индикатор 22 направления движения объекта.

Генератор 1 напряжения вырабатывает сигнал, например, синусоидальной формы, верхняя частота которого ограйичивается условиями распространения в полупроводящей среде и составляет порядка 1-5 кГц. Могут применяться стандартные низкочастотные генераторы ИЛИ изготовленные по известным схемам на транзисторах или микросхемах.

Делитель 2 частоты формирует сиг- нал, который подается на электроды

датчика 4 второго канала. Могут применяться делители, изготовленные по известным схемам на базе транзисторов или интегральных микросхем.

Каждьй из датчиков 3 и 4 выполнен

из потенциометра для балансировки каналов измерения и двух электродов в виде проводящих стержней одинаковой длины и сгруппированных по парам. Если в вершинах плоского прямоугольного

четырехугольника восстановить перпен-, дикуляры к плоскости, то перпендикулярам соответствует расположение двух пар протяженных электродов в пространстве. . Примем: меньшей стороне

прямоугольника соответствует расстояние между электродами в каждой из пар. Это расстояние выбирается, с одной стороны, чтобы между электродами в каждой паре прошел объект,

с другой стороны, чтобы вьшолнялось условие образования квазистатячес- кого плоскопараллельного поля между электродами в каждой паре при подаче на них переменного напряжения,

расстояние между электродами в каждой паре должно быть значительно меньше длины волны сигнала. Электроды могут изготовляться из хорошо проводящих материалов, например из

металлов или графита.

Полосовые фильтры 5 и 6 вьщелают сигнал определенной заданной часто

ты. Изготавливаются по известным схемам на базе пассивных или активных RC-цепей с применением операционных усилителей.

Фазовые детекторы 7 и 8 формируют выходное напряжение низкой частоты, являющееся полезным сигналом, амплитуда которого пропорциональна разности фаз между сигналом с выхода полосового фильтра 5 или 6 и опорным сигналом с выхода генератора 1 напряжения или делителя 2 частоты. Изготавливаются по известным схемам на диодах, транзисторах или операционных усилителях.

Сумматор 9 формирует выходное напряжение, амплитуда которого пропорциональна разности амплитуд низкочастотных сигналов с выходов, фазовых детекторов 7 и 8, выполняя, таким образом, функцию вычитания. Изготавливается по известным схемам на базе операционных усилителей.

Фазочувствительный пороговый элемент 10 устанавливает положительное и отрицательное пороговое напряжение таким образом, что флуктуации выходного напряжения сумматора 9 при от- сутствии объекта не проходят на вход дифференциального элемента 11. Фазочувствительный пороговый элемент 10 вьтолняется по типовым схемам на баз интегральных компараторов, например, К521СА4 и т.д.

Первый индикатор 14 в случае наличия логической единицы на первом выходе детектора 12 полярности регистрирует прохождение объекта, проводимость которого мала по сравнению с окружающей средой, т.е. диэлектрик Если уровень логической единицы присутствует на втором выходе детектора 12 полярности, то регистрируется про хоЗкдение объекта, электропроводимост которого велика по сравнению с окружающей средой, т.е. регистрируется металл. Индикация осуществляется

путем загорания соответствующей лампочки, светодиода или увеличением числа счетчика диэлектриков или металлов, при этом направление движения объекта может быть произвольным ,

Второй индикатор 22, при наличии уровня логической единицы на выходе логического элемента ИЛИ 20, регистрирует движение объекта справа налево. Если уровень логической еди0

5

ницы присутствует на выходе логического элемента ИЛИ 21, то регистрируется движение объекта слева направо. Индикация осуществляется путем заго- рания лампочки или светодиода, электропроводимость объекта при этом не оказывает влияния.

Устройство работает следукяцим образом.

Генератор 1 напряжения вырабатывает сигнал, например, синусоидальной формы, который прикладывается к датчику 3, подается как опорный сигнал

5 на фазовь1Й детектор 7, поступает на вход делителя 2 частоты, с выхода которого он уже с другой ча стотой подается на датчик 4 и на опорный вход фазового детектора 8. Полосовыми

фильтрами 5 и 6 выделяются сигналы соответствующей частоты, тем самым . осуществляется разделение каналов измерения . Далее на выходах фазовых детекторов 7 и 8 выделяется низкочас5 тотный сигнал, амплитуда которого пропорциональна разности фаз сигналов с выходов полосовых фильтров 5 и 6 и соответствуютдах опорных сигна- лов.

При прохождении объектов на выходах фазовых детекторов 7 и 8 появляются колоколообразные импульсы, например, положительной полярности, ее-- ли объект диэлектрик, и отрицатель0

5

0

ной, если объект металл (фиг.2а- напряжение на выходе фазового детектора 7, фиг.26 - напряжение на выходе фазового детектора 8), независимо от направления движения, на выходах детектора 12 полярности появляются импульсы соответственно электропроводимости объекта (фиг.2ж, з).

При отсзггствии объекта разностный сигнал за исключением шумов отсутствует, при наличии объекта разностный сигнал в зависимости от направления движения и электропроводимости объекта принимает вид, изображенный на фиг.2в. После прохождений фазочувст- вительного элемента 10 и дифференцирующего элемента сигнал преобразуется в импульсы (фиг.2г). Соответственно полярности импульсов с выхода дифференцирующего элемента 11 появ- с ляются уровни логической единицы на .выходах детектора 15 полярности (фиг.2д - уровень напряжения на первом выходе, фиг.2е - уровень напря- жения на втором выходе детектора 15

0

51401А97

олярности). Логические сигналы с вылль но на эл де ИЛ ру пе ро во вы пе эл де де Ко пе вт ро ти ин во ды ре пе хо че вт

ходов детекторов 15 и 12 полярности подаются на входы элементов И 16-19.

Сигналы на входах и выходах перечисленных элементов, а также на входах и выходах элементов ИЛИ 2П и 2Т представлены в таблице истинности при различных вариантах направления движения и электропроводимости объ:- ектов.

При наличии сигнала на выходе элемента ИЛИ 20 регистрируется движение объекта справа налево, при наличии единицы на выходе логического эле- мента ИЛИ 21 регистрируется движение объекта слева направо,

Предлагаемое устройство, в отличие от известных, позволяет одновременно ;определять и электропроводи- мость объекта по отношению к окружающей среде, и его направление движения, что расширяет функциональные возможности устройства и позволяет контролировать объек ы с неизвестными характеристиками.

Формула и 3 о б р е т е н и я

Устройство для счета движущихся объектов по авт.св. № 1040498, о т

Вых. 1 Вых. 2

Вх.1 Вх.2 Вых.

1 О

1 О О

И 18

И 17

5

O 5

0

л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональной возможности устройства путем определения направления движения объектов и его электропроводимости,в него введены детекторы полярности, элементы И, ИЛИ и индикаторы, выход дифференцирующего элемента подключен-к входу первого детектора, первый выход которого соединен с первыми входами перг вого и второго элементов И, второй выход первого детектора подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И, выход второго фазового детектора соединен с входом второго детектора полярности, первый выход Которого подключён к первому входу первого индикатора и к вторым входам второго и третьего элементов И, второй выход второго детектора полярности соединен с вторым входом первого индикатора и с вторыми входами первого и четвертого элементов И, выходы первого и третьего элементов И че-, рез первый элемент ШШ подключен к первому входу второго индикатора, выходы второго и четвертого элемента И через второй элемент ИЛИ соединены с вторым входом второго индикатора.

1 о

о о о

1

1

1

о 1 о

о о

1 1 1

о о о

1

о о

ЯЛимвмае eftimmi

CMta мтравоfnpole мвмво

диглек/прж нетв/чГ цюлеяя рах

е/П№№