Устройство для определения наличия металла Советский патент 1988 года по МПК G01B7/00 

®D

//

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления технологическим процессами для определения наличия металла в заданной точке пространства или для определения взаимного полжения металлических: тел,

Цель изобретения - повышение чув- ствительности и быстродействия устройства путем увеличения рабочего зазора при неизменном режиме генера г ции устройства.

На фиг, 1 представлена электричес кая схема устройства; на фиг, 2 то жё , с конкретной схемой порогового ;элемента и выпрямителя. : Устройство состоит из автогене- |ратора, содержащего транзистор 1, I колебательный контурj образованный I индуктивным преобразователем 2 и кон |денсатором 3, обмотку 4 обратной I связи, включенную между базой тран- Iзистора 1 и общей точкой резисторов 5 и 6 смещения, и резистивный элемен 7, включенный в эмиттерную цепь транзистора 1J а также выпрямитель 8 (диодный мост, показанный на фиг. 1, I или диод на фиг. 2), балластный ре- Iзистор 9, зашунтированный конденсато Iром 10, и пороговый элемент 11, ; Обмотка 4 обратной связи магнито- 1 связана с обмоткой индуктивного пре- :образователя 2, Цепочка из элементов I9-10 подключена к выводу выпрямите- ;riiR 8 параллельно с пороговым элементом 11 , Резисторы 5 и 6 подключены вторыми выводами к соответствующим шинам питания.

Пороговый элемент 11 может состо- ять из компаратора 12 (на операционном усилителе) с источником опорного напряжения в виде резистора 13, обтекаемого током делителя на резисторах 5 и 6, На схеме фиг, 2 пока- зано также второе звено фильтра, образованное третьим конденсатором 14 и резистором 15,

Устройство работает следующим образом,

При подаче питающего напряжения или,после срыва генерации, вызванного наличием металла в поле индуктивного преобразователя 2) колебательный LC-контур 2, 3 генератора ничем не нагружен, потери в нем минимальны. Контурное усиление в системе автогенератора существенно превышает единицу, последний самовозбуж0

0

5 5 - 5

0 5

0

55

дается и амплитуда -переменного апря- жения на LC-контуре 2, 3 быстро (за счет избытка усиления) нарастает. Так как диодный выпрямитель 8, питающий балластный резистор 9 и пороговый элемент 11, подсоединен к базовой обмотке 4, напряжение на которой в рабочем (номинальном) режиме составляет примерно 1-1,5 В, выпрями- тель 8 остается закрытым (пороговое напряжение кремниев ого диода равно 0,6-0,7 В) до тех пор, пока амплитуда колебаний не достигнет примерно 50% от номинального значения, Начиная с этого первого порогового значения, в LC-контуре 2, 3 генератора оказьшается подключенной нагрузка, представленная балластным резистором 9, что увеличивает относительную долю потерь при дальнейшем увеличении амштатудь генерации. Контурный коэффициент усиления начинает уменьшаться и при достаточно низкоомном балластном резисторе 9 снижается при некотором значении амплитуды генерации до единицы, а амплитуда стабилизируется на этом уровне.

Выбором соотношения начального контурного коэффициента усиленияj задаваемого вместе с соотношением витков обмоток (катушки индуктивного преобразователя 2 и обмотки 4 обратной связи) величиной сопротивления ре- зистивного элемента 7 отрицательной обратной связи в эмиттере транзистора 1 автогенератора, и значения усиления при подключенном балластном резисторе 9 задается установившаяся амплитуда генерации, находящаяся и пределах линейной области работы транзистора 1 автогенератора (амплитуда переменного напряжения на коллекторе транзистора 1 должна быть меньше напряжения коллектор - эмиттер) , При этом выпрямленное и сглаженное конденсатором 10 напряжение на балластном резисторе 9 превышает порог срабатывания выходного порогового элемента 11, (операционного усилителя 12 с высокоомным входом). I

В этом режиме состояние выходного

порогового.элемента 11 индицирует отсутствие металла в поле катушки индуктивного преобразователя, При приближении металла потери в LC-контуре 2, 3 генератора увеличиваются, равновесное значение амплитуды- генерации уменьшается и при снижении ее ниже порога срабатьгаания выходного порогового, элемента 11 последний переключается, индицируй появление металла.

Так как в этом устройстве.сраба- тьгоание выходного порогового элемента 11 никак не изменяет режима генерации (пороговый элемент практичес- to не потребляет энергии по входу), то предельное значение его чувствительности определяется только.стабилностью автогенератора (температурной и временной).и может достигать пре- дельных для данного устройства значений.

Кроме того, подключение.балластного резистора 9 к маловитковой обмотке 4 обратной связи (соотношение витков коллекторной и базовой обмоток порядка 5) требует уменьшения его сопротивления по сравуению с подключением к коллекторной цепи в (w,/ Wj)2 раз, т.е. примерно в 15-50 раз; в то время, как шунтирующе влияние диода 8, определяемое его обратным током, остается на прежнем уровне. Следоват€шьно, дестабилизирующий эффект, вызванный неидеально- стью выпрямительного диода 8, также уменьшается в () раз.

Предлагаемая структура обеспечивает получение рабочего зазора (при той же конструкции и габаритах, что н у прототипа) порядка 10-16 мм (против 5-8 мм у прототипа) при увеличении быстродействия в 1,5-2 раза.

Формула изобретения

Устройство для определения наличия металла, содержащее автогенератор на транзисторе с индуктивным преобразователем в колебательном контуре , включенном в коллекторную цепь транзистора, обмотку обратной связи в базовой цепи транзистора, резистив ный элемент в эмиттерной цепи транзистора,, вьшрямигель и выходной пороговый элемент,, отличающееся, тем, что, с целью повышения чувствительности и быстродействия, в него введены параллельно соединенные балластный резистор и сглаживающий конденсатор, подключенные к выходу выпрямителя параллельно е. пороговым элементом, вход выпрямителя подключен к выводам обмотки обратной связи, входное сопротивление порогового элемента выбрано по крайней мере на порядок Bbmie сопротивления балластного резистора.

i с

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления технологическими процессами, Цель изобретения - повышение чувствительности и быстродействия,Это достигается путем увеличения рабочего зазора при неизменном режиме генерации устройства. Устройство содержит автогенератор ня транзисторе 1 с колебательным контуром, образованным индуктивным преобразователем 2 и конденсатором 3. В базовую цепь транзистора автогенератора включена обмотка 4 обратной связи, а в его эмит- терную цепь - резистивный элемент 7. Диодный выпрямитель 8, .питающий балластный резистор 9 и пороговый элемент 11, подсоединен к низковольтной обмотке обратной связи 4. Входное сопротивление порогового элемента 11 выбирается по крайней мере на порядок Бьше сопротивления балластного резистора 9. Подключение балластного резистора 9 к низковольтной обмотке 4 обратной связи через диодный выпрямитель 8 обеспечиаает нелинейную нагрузку генератора, возрастающего с увеличением амплитуды колебаний, что совместно с применением порогового элемента 11 с высоким входным сопротивлением обеспечивает быстрое восстановление амплитуды после срыва генерации и высокую чувствительность (большой рабочий зазор) устройства. 2 ил. Порое. зл-т & оэ го 00

1

N

Hh

«o

Si

ir

o

чиз