Фотодатчик Советский патент 1989 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для автоматического контроля положения нагретого проката.

Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности датчика за счет обеспечения возможности непрерывного слежения за прокатом и повышения ресурса работ модулятора.

На чертеже приведена блок-схема фотодатчика ,

Фотодатчик содержит первый делитель 1 напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных фоторезистора 2 и резистора 3, первый уси- ,литель , первый вход которого соеди- нен с общими выводами фоторезистора 2 и резистора 3, свободные выводы которых соединены с клеммами источника питания, первый интегратор 5, выход которого соединен с вторым входом первого усилителя 4, первый ключ 6, выход которого соединен с входом первого интегратора 5, последователь- но соединенные токовый сумматор 7, первый вход которого соединен с выходом первого усилителя и основным входом первого ключа 6, компаратор 8 и блок 9 сопряжения, электромагнит- . ный модулятор 10, второй делитель 11 напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных фоторезистора 12 и резистора 13, второй усилитель 1 t, первый вход которого соединен с общими выводами фоторезистора 12 и резистора 13, свободные выводы которых соединены с клеммами источника питания, второй интегратор 15, выход которого соединен с вторым входом второго усилителя , второй ключ 1б, выход которого соединен с входом второго интегратора 15, основной вход соединен с выходом второго усилителя 14 и вторым входом токового сумматора 7, генератор 17, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первого 6 и второго 1б ключей, электромагнитный модулятор 10 содержит заслонку 18 и магнит 19, причем заслонка 18 расположена перед фоторезисторами 2 и 12.

Фотодатчик работает следующим образом.

В исходном состоянии посде подачи напряжения питания генератор 17 выдае на прямом и инверсном выходах два инвертированных напряжения. При этом первый ключ 6, например, включен, а

второй ключ 1б выключен. При этом магнит 19 электр омодулятора 10 должен, к примеру, выключиться, и заслонка 18 закроет фоторезистор 2 первого делителя 1 и откроет фоторезистор 12 второго делителя 11 .

Так как фоторезистор 2 закрыт заслонкой 18, то внешнее излучение на него не попадает, на средней точке первого делителя 1 имеется только напряжение дрейфа фоторезистора 2, резистора 3, усилителя 4. Так как ключ 6 включен, то на вход интегратора 5 подано напряжение дрейфа усилителя k, Интегратор 5 отрабатывает входное напряжение и меняет сигнал на выходе усилителя 4 так, что выходное напряжение усилителя 4 становится равным нулю о

Итак, когда заслонка 18 электромодулятора 10 закрыла фоторезистор 2, то дрейф элементов балансируется, и напряжение на выходе усилителя k приближается к нулю

В это же время фоторезистор 12 открыт и может воспринимать излучение проката После одного переключения генератора 17 балансируются дрейфы обоих усилителей 4 и , и далее дрейфы поочередно балансируются в нуль. В устройстве пока один канал закрыт и балан сируется (элементы 2-) , другой воспринимает излучение (элементы 12-1), а далее наоборот и т.д. После того, как генератор 17 переключается, открывается подготовленный для работы, сбалансированный (дрейф скомпенсирован; канал - эле- , менты . При этом ключ 6 закрывается. Поскольку постоянная времени интегратора 3, включенного в виде операционного усилителя (ОУ) с входным резистором, определяется из выражения R-C, где R - величина сопротивления резистора, подключенного к входу ОУ, а С - конденсатор обратной связи ОУ, то постоянная времени становится равной CCR+R), где R д - сопротивление закрытого ключа 6, близкое к 100 мОм, t увеличивается с 10 до 1000 Со Тем самым интегратор 5 переходит в режим, KOI- да он запоминает сигнал баланса фоторезистора 2„

Если на фоторезисторе 2 появляется сигнал от горячего проката и появ5-,

сигнал на выходе усилителя k, который поступает на вход токового сумматора 7 и далее на компаратор 8 и блок 9 сопряжения, датчик срабатывает. Поскольку ключ 6 закрыт, то ин тегратор 5, имея постоянную времени 1000 с, не отрабатывает в нуль сигнал на выходе усилителя , В это же время фоторезистор 12 закрыт, ключ 1б открыт, и происходит балансировка дрейфа на выходе усилителя 1. Через время мин) происходит вновь переключение генератора 17.

Так как фоторезисторы 2 и 12 подключены к входу усилителей 4 и Т без конденсаторов, то постоянная времени такого датчика близка к постоянной времени фоторезисторов (10 - 10-5 )

В предлагаемом датчике имеется модуляция потока излучения, но, так как в составе датчика имеется два идентичных канала, то пока один канал закрыт и балансируется, другой воспринимает излучение. Если постоян ные времени фоторезисторов 2 и 12 меньше времени перемещения заслонки 18, то всегда есть момент, когда оба фоторезистора 2 и 12 видят прокат и он не теряется.

5

10

15

Я39206

Формула изобретени,.я Фотодатчик, содержащий последова- тельно соединенные первый фотоприемник и первый усилитель, компаратор и блок сопряжения, вход которого соединен с выходом компаратора, электромагнитный модулятор, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности, он снабжен последовательно соединенными вторым фотоприемником и вторым усилителем, первым и вторым интеграторами, первым и вторым ключами, генератором и токовым сумматором, выход токового сумматора соединен с входом компаратора, первый выход генератора соединен с управляющим входом первого ключа, основной вход которого соединен с выходом первого усилителя и первым входом токового сумматора, выход соединен с входом первого интегратора, выход которого соединен с вторым входом первого усилителя, второй выход генератора соединен с управляющим входом электромагнитного модулятора и управляющим входом второго ключа, основной вход которого соединен с выходом второго усилителя и вторым входом токового сумматора, выход соединен с входом второго интегратора, выход которого соединен с вторым входом второго усилителя.

20

25

30

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности датчика за счет обеспечения возможности непрерывного слежения за прокатом и повышение ресурса работы модулятора. Фотодатчик содержит первый и второй делители 1, 11 напряжения, выполненные в виде последовательно соединенных резистора 3 или 13 и фоторезистора 2 или 12, которые попеременно перекрываются заслонкой 18 модулятора 10. Работой модулятора 10 управляет генератор 17, который одновременно с перекрытием фоторезистора 2 или 12, открывает соответствующий ключ 6 или 16. Интегратор 5 или 15 отрабатывает входное напряжение и меняет сигнал на выходе соответствующего усилителя 4 или 14 так, что выходное напряжение становится равным нулю, тем самым компенсируя дрейф соответствующего канала. После переключения генератора 17 сбалансированный канал открывается для приема излучения, а другой канал балансируется. Таким образом, пока один канал закрыт и балансируется, другой воспринимает излучение от горячего проката. На выходе токового сумматора 7 всегда присутствует соответствующий сигнал, который через компаратор 8 и блок 9 сопряжения поступает на выход фотодатчика. 1 ил.

Составитель С.Конюхов Редактор Н.Бобкова Техред М.Ходанич Корректор Л.Бескид

Заказ 7033/ 4 t

Тираж 683

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CCCR 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное