Индуктивно-оптический датчик положения и контроля Советский патент 1990 года по МПК G01B21/00 

Ф1/г. f

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для распознавания нагретых металлических и неметаллических изделий и их дифференцированного счета, а также в качестве датчика положения и контроля нагретых изделий в технологических линиях и комплексах.

Цель изобретения - повышение достоверности работы датчика путем устранения его ложных срабатываний от ненагретых металлических предметов.

На фиг.1 представлена блок-схема датчика; на фиг.2 - схема взаимного расположения фотоприемника и контролируемого изделия относительно ферритового сердечника.

Датчик содержит индуктивный чувствительный элемент 1, выполненный в виде катушки 2 индуктивности, размещенной в кольцевом пазу чашки ферритового сердечника 3 с центральным отверстием, высокочастотный генератор 4 электрических колебаний, выполненный, например, по схеме индуктивной трехточки, причем выходы индуктивного чувствительного элемента подключены к цепям его колебательного контура, пороговый элемент 5, вход которого подключен к выходу высокочастотного генератора электрических колебаний, логический элемент 2И 6, первый вход которого соединен с выходом порогового элемента, первую выходную клемму 7, соединенную с выходом логического элемента 2И и являющуюся первым выходом датчика, инфракрасный фотоприемник 8, формирователь 9, к входу которого подключен фотоприемник, а выход соединен с вторым входом логического элемента 2И, инвертор 10, вход которого соединен с выходом формирователя, логический элемент 2ИЛИ-НЕ 11. первый вход которого соединен с выходом инвертора 10, а второй вход-свыходом.логического элемента 2И, и вторую выходну о клемму 12, соединенную с выходом логического элемента 2ИЛИ-НЕ и являющуюся вторым выходом датчика.

Фотоприемник 8 установлен (фиг.2) со- осно с центральным отверстием чашки ферритового сердечника 3 со стороны, противоположной размещению катушки индуктивности. Такое взаимное расположение индуктивного чувствительного элемента 1 и фотоприемника 8 всегда обеспечивает пересечение контролируемым изделием, перемещающимся относительно открытого торца чашки ферритового сердечника 3 и в пределах действия его электромагнитного поля, сначала электромагнитного поля, а затем засвечивание фотоприемника 8.

0

5

0

Датчик работает следующим образом.

При подаче напряжения питания и отсутствии в зоне действия магнитного поля контролируемого изделия генератор 4 переходит в режим генерации высокочастотных колебаний, постоянная составляющая которых на его выходе создает падение напряжения, превышающее пороговое значение триггера порогового элемента 5. При этом пороговый элемент 5 переключается в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение с уровнем О, которое прикладывается к одному из входов логического элемента 2И 6. В результате на выходе логического элемента 2И и выходной клемме 7 устанавливается напряжение с уровнем О, прикладываемое на первый вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ11.

0

0

5

0

Фотоприемник 8 находится в затемненном состоянии, и на выходе формирователя 9 устанавливается напряжение с уровнем О, а на выходе инвертора 10-напряжение

5 с уровнем 1. Это напряжение подается на второй вход логического элемента 2ИЛИ- НЕ 11, инвертируется им, так как на его первый вход подается разрешающий нулевой уровень напряжения с выхода логического элемента 2И, и в результате на второй выходной клемме 12 устанавливается на- пряжениес уровнем О. С выхода формирователя 9 на второй вход логического элемента 6 поступает напряжение с

5 уровнем О.

В режиме распознавания нагретых металлических и неметаллических изделий, при котором контролируемое изделие перемещается относительно открытого торца чувствительного элемента 1 в пределах зоны действия электромагнитного поля, датчик работает следующим образом.

При введении в направлении стрелки в зону действия электромагнитного поля нагретого металлического изделия происходит .срыв генерации генератора 4 вследствие внесения затухания в его колебательный контур. В результате резко уменьшается постоянная составляющая напряжения на выходе генератор а, и ,.когда его значение оказывается ниже порогового значения триггера порогового злемента 5, последний переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе и первом входе логического элемента 2И 6 устанавливается напряжение с уровнем 1. Через некоторый промежуток времени контролируемое нагретое металлическое изделие перекрывает центральное отвер- чашки ферритового сердечника 3 и своим инфракрасным световым потоком засвечивает фотоприемник 8.

При этом на выходе формирователя 9 входе инвертора 10 и втором входе логического элемента 2И 6 устанавливается напряжение с уровнем 1, а на выходе инвертора 10 - напряжение с уровнем О. В момент появления на обоих входах элемента 2И напряжений с уровнями 1 на его выходе, и, следовательно, на первом входе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 11 и первой выходной шине 7 устанавливается напряжение с уровнем 1.

При продолжении перемещения контролируемого нагретого металлического изделия оно, оставаясь в зоне действия электромагнитного поля, открывает центральное отверстие чашки ферритового сердечника 3. При этом фотоприемник снова затемняется и на выходе формирователя 9 и втором входе элемента 2И 6 устанавливается уровень О, а на выходе инвертора 10 - уровень П. В момент появления на втором входе элемента 2И О он переключается и на первой выходной шине 7 и первом входе элемента .2ИЛИ-НЕ 11 устанавливается О.

Затем в момент выхода контролируемого изделия из зоны действия электромагнитного поля генератор 4 снова переходит в режим генерации колебаний, т.е. в исходное состояние, в результате чего пороговый элемент 5 также переключается в исходное состояние, при котором на его выходе и первом входе элемента 2И устанавливается

Следовательно, при прохождении контролируемого нагретого металлического изделия относительно торца индуктивного чувствительного элемента на первой выходной клемме 7 формируется импульс напряжения с уровнем 1, а на выходе инвертора 10 - импульс напряжения с уровнем О, который на вторую выходную клемму 12 через логический элемент2ИЛИ-НЕ 11 не проходит, так как поданный одновременно с выхода логического элемента 2И 6 на первый вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ 11 импульс напряжения с уровнем 1 запрещает его прохождение.

В случае перемещения по стрелке нагретого неметаллического изделия относительно открытого торца индуктивного чувствительного элемента 1 существенного затухания в колебательный контур генератора 4 оно не вносит. При этом изменения режима генератора 4 и срабатывания порогового устройства 5 не происходит, в результате чего на выходе порогового элемента 5 и на первой выходной клемме 7

5

.

10 формирования импульсов напряжений не происходит. В этом случае формируются только импульс напряжения с уровнем 1 на выходе формирователя 9 и импульс напряжения с уровнем О на выходе инверто- 15 ра 10, который инвертируется логическим элементом 2ИЛИ-НЕ 11 и проходит на выходную клемму 12, так как в этот момент на первый вход логического элемента 2ИЛИ- НЕ 11 с выхода логического элемента 2И 6 20 поступает разрешающий нулевой логический уровень напряжения.

Таким образом, в описанном режиме работы датчика сигнал на его первой выходной клемме 7 однозначно соответствует 25 прохождению относительно торца чувствительного элемента 1 нагретого металлического изделия,.а сигнал на второй выходной клемме 12 - прохождению нагретого неметаллического изделия, что обеспечивает 30 распознавание нагретых металлических и - неметаллических изделий.

При перемещении контролируемого нагретого изделия за пределами зоны действия электромагнитного поля предлагаемый 35 датчик не реагирует дифференцированно на нагретые металлические и неметаллические изделия. В этом случае он работает как бесконтактный фотоэлектрический датчик положения, одинаково срабатывающий от 40 нагретых металлических и нагретых неметаллических изделий.

При попадании в зону действия электромагнитного поля датчика постороннего ненагретого металлического предмета на 45 выходе порогового элемента формируется импульс напряжения с уровнем 1, который поступает на первый вход логического элемента 2И 6. Однако этот ложный импульс на выход логического элемента 2И 6 выходную 0 клемму 7 не проходит, так как одновременно на второй вход логического элемента 2И 6 с выхода формирователя 9 поступает запрещающий нулевой уровень напряжения. Таким образом, датчик позволяет реа- 5 лизовать режим дифференцированного реагирования на нагретые металлические и неметаллические изделия, т.е. осуществлять распознавание металлических и неметаллических {прозрачных и непрозрачных) изделий с учетом их термического состояния.

Формулаизобретения Индуктивно-оптический датчик положения и контроля, содержащий последовательно соединенные генератор электрических колебаний с индуктивным чувствительным элементом, включенным в его колебательного контура, и порогевый элемент, последовательно соединенные инфракрасный фотоприемник, формирователь импульсов, инвертор и логический элемент 2ИЛИ-НЕ, выход которого является вторым выходом датчика, индуктивный чувствительный элемент выполнен в виде катушки индуктивности, размещенной в кольцевом пазу ферритового сердечника с центральным отверстием, соосно с которым размещен инфракрасный фотоприемник со стороны, противоположной размещению

0

катушки индуктивности, отличаю щи и - с я тем, что, с целью повышения достоверности работы датчика путем устранения ложных срабатываний от ненагретых металлических предметов, он снабжен логическим элементом 2И, первый вход которого соединен с выходом порогового элемента, второй вход - с выходом формирователя, а выход, являющийся первым выходом датчика, соединен с вторым входом логического элемента 2ИЛИ-НЕ,

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для распознавания нагретых металлических и неметаллических изделий. Цель изобретения - повышение достоверности работы датчика путем устранения ложных срабатываний от ненагретых металлических предметов. При перемещении нагретых металлических предметов относительно индуктивно-оптического датчика, выполненного в виде катушки индуктивности, размещенной в кольцевом пазу чашки ферритового сердечника 3 с центральным отверстием, и инфракрасного фотоприемника 8, установленного соосно с центральным отверстием чашки сердечника 3 со стороны, противоположной размещению катушки индуктивности, происходит последовательное пересечение электромагнитного поля датчика, засвечивание фотоприемника 8. При этом на выходной шине 7 появляется сигнал логической 1, несущий информацию о попадании в зону действия датчика нагретого металлического предмета. На выходной шине 12 при этом присутствует сигнал логического "0". При попадании в зону действия датчика нагретого неметаллического предмета информационный сигнал появляется только от фотоприемника 8, который проходит на шину 12, при этом на шине 7 присутствует сигнал логического "0". При попадании в зону действия датчика ненагретого металлического предмета на шинах 7 и 12 присутствует нулевой сигнал. Датчик обеспечивает распознавание нагретых металлических и неметаллических предметов и устраняет ложные срабатывания от ненагретых металлических предметов. 2 ил.

Фиг.2