Датчик устройства для счета мелких деталей Советский патент 1988 года по МПК G06M3/00 

00

оо

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов в машиностроении и может быть использовано в электронной промьгашенности в качестве прецизионного устройства для счета мелких деталей и точного позицирования контролируемых изделий и исполнительных органов в технологических автоматах сборки и сортировки изделий. Цель изобретения - повьшение надежности устройства за счет повьшения точности настройки расстояния срабатывания, а также упрощение процесса настройки устройства.

На фиг.1 изображена функциональная электрическая схема устройства для счета мелких деталей; на фиг,2 - пример выполнения чувствительного элемента с металлической обкладкой и диэлектрической прокладкой; на фиг,3-- эквивалентная схема катушки индуктивности чувствительного элемента до введения конденсатора металлической обкладки и диэлектрической прокладки; на фиг.4 - эквивалентная схема катушки индуктивности чувствительного элемента после введения конденсатора металлической обкладки и диэлектрической прокладки.

Устройство для счета мелких деталей содержит (фиг.1) последовательно соединенные генератор 1 переменного напряжения, выполненные по схеме автогенератора с автотрансформаторной положительной обратной связью, пороговый элемент 2, собранный по схеме триггера Шмитта, стабилизатор напряжения, выполненный на стабилитроне 3 и резисторе 4, второй вывод которого соединен с анодом стабилитрона, а первый вывод - с первой шиной 5 питания устройства, усилитель 6, выполненный на транзисторе, выходную шину 7, соединенную с выходом усилителя, а также вторую шину 8 питания, подключенную к катоду стабилитрона 3 и цепям питания генератора 1, порогового элемента 2 и усилителя 6, индуктивный чувствительный элемент 9, выполненный в виде катушки 10 индуктивности генератора 1, размещенной в открытой чашке ферритового сердечника 11, и включенный в цепь колебательного контура генератора 1, металлическую обкладку 12, неподвижно закрепленную относительно ферритового сердечника 11 и охватывающую чувствительный элемент 9 по периметру боковой наружной поверхности ферритового сердечника 11 (фиг.2), конденсатор 13, первый вывод которого соединен с металлической обкладкой 12, а второй - с точкой соединения резистора 4 и анода 3 стабилитрона, диэлектрическую прокладку 14, установленную

неподвижно между металлической обкладкой 12 и охватываемой ею боковой наружной поверхностью ферритового сердечника 11, при этом один из торцов металлической обкладки 12 вместе

с открытым торцом чашки ферритового сердечника и одним из торцов диэлектрической прокладки 14 установлен в

одной плоскости (фиг.2), причем металлическая обкладка 12 вместе с

диэлектрической прокладкой 14 и боковой наружной поверхностью чашки ферритового сердечника 11 образуют конструктивный электрический конденсатор 15 (фиг.4) постоянной емкости, входяЩий вместе с последовательно соеди- ненньп4 с ним конденсатором 13 в ка t тушку 10 индуктивности чувствительного элемента 9, являющуюся элементом колебательного контура генератора 1,

как одна из составляющих ее собственной емкости, и обеспечивающий включение по отношению к нему последовательно и нейтрализацию всех дру- гих воздействутащих через него на колебательный контур дестабилизирующих

параметров этого контура емкостей 16 и 17 (фиг.4), обусловленных близко расположенным подвижным металлическим корпусом или другими подвижными металлическими массами, охватывающими

индуктивный чувствительный элемент 9 по его боковой наружной поверхности, и вносимьпс через металлический корпус или другие указанные металлические массы в момент непосредственного прикосновения к ним оператора или регулировщика параметров устройства. Кроме того, на фиг.1 показан резистор 18 обратной связи генератора 1, на фиг. 3, 4 - конденсатор 19 - эквивалент внутренней емкости катушки 10,

Устройство для счета мелких деталей работает следующим образом.

При подаче напряжения питания на шины 5 и 8 (фиг.1) и отсутствие в

зоне действия магнитного поля у открытого торца чувствительного элемента 9 контролируемой металлической детали (не показана) генератор 1 переходит в режим генерации высокочастотных колебаний с максимальной амплитудой, постоянная составляющая которых на его выходе создает падение напряжения, превышающее пороговое значение триггера Шмитта порогового элемента 2. При этом пороговый элемент 2 переключается в такое устойчи1418778

обкладки 12, являющейся металлическим эквивалентом корпуса устройства в месте охвата им чувствительного элемента 9, и диэлектрической прокладки 14, закрепленных неподвижно и конструктивно образующих с наружной боковой поверхностью чашки ферритового сердечника 11 электрический конденса

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов в машиностроении и может быть использовано в электронной промышленности для счета мелких деталей и точного позицирования изделий и исполнительных органов в технологических автоматах сборки и сортировки изделий. Устройство обладает высокой надежностью и не требует при эксплуатации длительной настройки. Устройство содержит .генератор 1 переменного напряжения с катушкой 10 индуктивности, пороговый элемент 2, стабилитрон 3, резистор 4, усилитель 6, шины 5, 8 питания, конденсатор 13, ферритовый сердечник 11 катушки 10, металлическую обкладку 12, диэлектрическую прокладку 14. Обкладка 12 с прокладкой 14 и конденсатором 13 позволяет исключить взаимодействие катушки 10 с корпусом устройства. 4 ил. (Л

вое состояние, при котором транзистор Q тор 15 постоянной емкости (фиг.4),

усилителя 6 закрыт. Поэтому через нагрузку (не показана), подключенную между выходной шиной 7 и шиной 5 питания, электрический ток не протекает,J5

При введении контролируемой металлической детали в зону действия магнитного поля у открытого торца индуктивного чувствительного элемента

9добротность колебательного контура, о элементом которого является катушка

10индуктивности, падает, что приводит к уменьшению амплитуды генерации.

На определенном расстоянии контроподключение металлической обкладки 12 к точке соединения анода стабили рона 3 и резистора 4 через конденса тор 13 (фиг.1). При этом образованн конденсатор 15 является элементом к лебательного контура генератора 1, обеспечивающим совместно с конденса тором 13 уменьшение собственной емк сти катушки 10 индуктивности чувств тельного элемента 9 и нейтрализацию за счет последовательного включения по отношению к нему составляющих ее собственной емкости, вносимых указа ными металлическими массами и телом

лируемой металлической детали от отк

рытого торца чашки ферритового сер дечника 11 генератор 1 переходит в режим срыва колебаний, в результате чего значение постоянной составляюще высокочастотных колебаний на его выходе становится меньше порогового значения триггера Шмитта порогового элемента.2.

Это приводит к переключение порогового элемента 2 в другое устойчиво состояйие, при котором транзистор усилителя 6 открыт. При этом через нагрузку начинает протекать электрический т ок. При удалении металлической детали за пределы действий, электромагнитного поля индуктивного чувствительного элемента устройство возвращается в исходное состояние.

Настройка i устройства на необходимое расстояние срабатывания производится резистором 18, включенным в цепь обратной связи генератора 1.

Повышение точности настройки расстояния срабатывания, упрощение процесса настройки, а также повьшение надежности работы устройства достига ется конст руктивно-схематическим путем Sa счет устранения влияния на индуктивный чувствительный элемент близко расположенных металлических масс, изменяющих свое положение отно сительно открытого торца чашки ферритового сердечника 11, т.е. путем введения конденсатора 13, металлической

подключение металлической обкладки 12 к точке соединения анода стабилитрона 3 и резистора 4 через конденсатор 13 (фиг.1). При этом образованный конденсатор 15 является элементом колебательного контура генератора 1, обеспечивающим совместно с конденсатором 13 уменьшение собственной емкости катушки 10 индуктивности чувствительного элемента 9 и нейтрализацию за счет последовательного включения по отношению к нему составляющих ее собственной емкости, вносимых указанными металлическими массами и телом

0

0

5

0

5

Для понимания вьшолняемой функции металлической обкладкой 12, диэлектрической прокладкой 14 и кон- денсатором 13 и влияния их на достижения поставленной цели рассмотрим эквивалентные схемы катушки 10 индуктивности чувствительного элемента до их введения (фиг.З) и после их введения (фиг,4).

На фиг.З и 4 учтены, за исключением емкости конденсатора 19, лишь те составляющие собственной емкости катушки 10 индуктивности, которые непосредственно влияют на достижение поставленной цели.

Определим собственную емкость С катушки индуктивности 10 относительно ее выводов по эквивалентной схеме фиг.3:

С С,4-ь С,, CD где С,„ - емкость конденсатора 19 одна из составляющих собственной емкости катушки 10 индуктиности, обусловленная емкостью между наружным слоем ее обмотки и бронзовым сердечником и не зависящая от положения металлических масс и прикосновения оператора к металлическому корпусу устройства; емкость электрического конденсатора 16, образованная наружной боковой поверхно19

Чстью ферритового сердечника 11 и подвижной металлической массой, которой является металлический корпус или конструктивные элементы оборудования, в которое встраивается предложенное устройство , и изменяющая свое значение при перемещении металлических масс (и приводящей вследствии этого к снижению точности настройки и услож- . нению процесса настройки расстояния срабатывания); С., - емкость электрического конденсатора 17 - одна из составляющих собственной емкости катушки 10 индуктивности, вносимая телом оператора в момент непосредственного контакта его с металлическим корпусом устройства и обуславливающая при этом снижение надежности работы устройства за счет его ложных срабатываний.

Собственная емкость С катушки 10 ндуктивности относительно ее вьшодов о эквивалентной схеме фиг.4 равна:

С s.(Cri+Cij+C l,

(2)

15

,7+C, где емкость конденсатора 13 постоянной емкости (фиг.1); емкость конструктивного конденсатора постоянной емкости 15 (фиг.4), образованного металлической обкладкой 12, диэлектрической прокладкой 14 и наружной боковой поверхностью чашки ферритового сердечника 11. как ,7 (десятки и сотни тысяч пикофарад) С( С j (единицы и десятки пикофарад), то вырал ение (2) упрощается и принимает вид:

,+С. (3) Из сравнения выражений (1) и (3) следует, что введение диэлектрической прокладки 14, металлической обкладки 12, являющихся конструктивными элементами конструктивного конденсатора 15, и конденсатора 13, а также под- ключение металлической обкладки 12

Так

через конденсатор 13 к точке соедине- 55 конденсатор, диэлектрическая ния резистора 4 и анода стабилитрона прокладка и металлическая обкладка, 3 обеспечивает уменьшение собственной которая через конденсатор соединена емкости катушки 10 индуктивности за с вторым выводом резистора, металли- счет нейтрализации ее переменных сое- ческая обкладка расположена по ок18778

тавляющих значения.

С,, и

10

15

20

25

30

6

с,у и постоянство ее так как ее результирующая собственная емкость определяется только значениями емкостей и С,- конденсаторов 19 и 15 постоянной емкости соответственно.

Это обеспечивает независимость от вносимых переменных составляющих собственной емкости катушки 10 индуктивности, ее добротности, которой определяется расстояние срабатывания устройства. Этим устраняется критичность расстояния срабатывания от положения металлического корпуса относительно открытого торца чашки индуктивного чувствительного элемента, исключаются ложные срабатывания от прикосновения оператора к металлическому корпусу устройства или к металлическим конструктивным элементам технологического оборудования, а также устраняются преждевременные ложные срабатывания устройства от близости подвижных металлических масс технологического оборудования при положении контролируемой детали вблизи его точки включения.

Формула изобретения

Датчик-устройства для счета мелких деталей, содержащий генератор переменного напряжения с катушкой индук- тивности, выход которого через поро35 говый элемент соединен с входом усилителя, стабилитрон и резистор, первый вывод которого подключен к первой шине питания и к первому выводу питания усилителя, второй вывод регистора

40 соединен с анодом стабилитрона и с первыми выводами питания генератора переменного напряжения с катушкой индуктивности и порогового элемента, .катод стабилитрона и вторые выводы

45 питания генератора переменного напряжения с катушкой индуктивности, порогового элемента и усилителя подключены к второй щине питания, катушка индуктивности генератора переменного

50 напряжения расположена в открытой чашке феррит9вого сердечника, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения надежности устройства и упрощения его настройки, вве U187788

ружности чашки ферритового сердечни- , ти генератора переменного йапряжения,

ка через диэлектрическую прокладку, причем торцовые части чашки ферритового сердечника, катушки индуктивнееметаллической обкладки и диэлектрической прокладки расположены в одной плоскости.

::x«NNOK«

Фиг.2

ти генератора переменного йапряжения,

металлической обкладки и диэлектрической прокладки расположены в одной плоскости.

19

/5

У

-Wr ;7-

Фиг.3

Фи&Л