Датчик расстояния Советский патент 1993 года по МПК B23K9/10 

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов, а именно к датчикам расстояния от инструмента до поверхности обрабатываемого изделия, и может найти применение, например, при управлении положением инструмента в процессе резки или сварки ферромагнитного металла.

Цель изобретения - упрощение датчика.

Датчик расстояния представлен на фиг. 1; принцип его работы поясняют диаграммы на фиг. 2.

Датчик расстояния (фиг. 1) содержит размещенный над поверхностью изделия 1 чувствительный элемент - геркон 2, контактная группа которого расположена под полюсами магнитопровода 3 с обмоткой перемагничивания 4. Эта обмотка подключена параллельно шинам питания. Входные шины питания подсоединены к одной диагонали выпрямительного диодного моста 5, к другой диагонали которого и общей нулевой шине (обозначенной на фиг. 1 земляной) подключены первый 6 и второй 7 конденсаторы. Потенциальные обкладки конденсаторов 6 и 7 связаны с третьим конденсатором 8 ерез один резистор 9 и другой резистор 11. а через резистор 10с одной из выходных шин. Другая выходная шина является нулевой и соединена с землей. Причем потенциальная обкладка конденсатора 7 соединена с такой же обкладкой конденсатора 8 через переменный резистор 9 и контакты геркона 2.

Датчик расстояния работает следующим образом

Чувствительную часть датчика, содержащую геркон 2 с магнитопроводом 3 и обмоткой перемагничивания 4, размещают над поверхностью изделия. Величина этого напряжения источника питания подбирается необходимой и достаточной для срабаты- вания (замыкания - размыкания) контактной группы (еркоиа 2. На геркон влияет магнитное поле ферромагнитного изделия, характеризуемое остаточной намагниченностью или предварительно про- магниченное, и расстояние между изделием и герконом. В результате одновременного воздействия указанных полей в контактной группе сформируется результирующая магнитодвижущая сила (МДС), отвечающая за моменты зампкания и размыкания контактов геркона 2, независимо от имеющейся в данный момент направленности поля изделия 1. Периодическое замыкание-размыкание контактов геркона 2 (фиг. 2) приводит к перезаряду емкости (конденсатора) 8: постоянная заряда зависит от выбора элементов 8 и 9: а разряда - 8 и 11. При этом величина резистора 10 выбирается значительно большей величины резисторов 9 и

11, чтобы исключить влияние входного сопротивления последующего преобразователя, который может быть подключен к выходным шинам.

При установке в исходное состояние измерительной схемы переменным резистором 9 на выходных шинах устанавливают нулевой сигнал.

В процессе работы при изменении исходного положения, например, уменьшении

5 расстояния между изделием 1 и герконом 2 (фиг. 1), имеет место следующее.

Уменьшение зазора приводит к возрастанию величины Вх, превышающей индукцию срабатывания ВСр. контактов геркона 2,

0 появится МДС и контакты окажутся замкнутыми до тех пор, пока суммарное значение ВХХ-В не станет ниже величины В0тп., при котором контакты разомкнутся. Аналогичный процесс будет и при другом направле5 ,нии Вх, (фиг. 2,6). Различные значения Вх будут влиять на моменты размыкания контактов, что приведет к изменениям длительности, например разомкнутого состояния геркона 2 и, следовательно, к перезаряду

0 емкости 8 через соответствующие резисторы 9 и 10.Поэтому в случае уменьшения зазора, согласно фиг. 2а, на выходных шинах появится сигнал, используемый далее как команда перемещение вверх (поляр5 ность выходного сигнала может быть выбрана различным подключением к питающей постоянным током диагонали диодного моста 5).

Увеличение зазора приведет к соответ0 ствующему снижению величины Вх, сумме Вх+В и, следовательно, к увеличению времени разомкнутого состояния геркона 2. Величина и направление напряжения перезаряда на конденсаторе 8 изменится на

5 противоположное, соответствующее сигналу перемещение вниз.

Соответствующее значение индукции Вер большинства промышленных герконов оказывается вполне достаточным и для об0 наружения остаточного поля большинства сталей и сплавов на ферромагнитной основе для зазоров 1-3 мм даже без предварительного подмагничивания. В ряде случаев можно контролировать и ферромагнитные

5 изделия, предварительно уложенные на основу из магнитного материала, при этом зазор может превышать указанные значения. Долговечность датчика расстояния при работе на частоте 50 Гц и непрерывном использовании в течение двух смен

определяется предельной величиной 10 9 числа замыканий контактов геркона, что составляет не одну сотню часов. Простота и дешевизна элементов схемы позволяет и оправдывает экономически замену геркона или всего датчика.

Точностные характеристики датчика по сравнению с прототипом не ухудшаются, поскольку последний работает в режиме компаратора переменного и постоянного магнитного полей,а стабильность величины Вер у современных образцов высока.

Датчик расстояния обладает высокой чувствительностью, обусловленной выбором питающих его постоянных напряжений, ограничиваемых только величиной пробивного напряжения контактной группы, что позволяет отказаться от дополнительных усилительных устройств и подключать датчик сразу к входу электропривода, управляемого аналоговыми сигналами, например тиристорному. Ј

0

5

0

Формула изобретения Датчик расстояния, содержащий чувствительный элемент и измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью упрощения датчика, чувствительный элемент выполнен в виде геркона и установленного над его поверхностью магнитопровода с обмоткой перемагничивания, а измерительная схема содержит диодный мост, три резистора, три конденсатора и источник переменного напряжения, причем обмотка перемагничивания и одна диагональ диодного моста подключены к источнику переменного напряжения, вторая диагональ соответственно через первый и второй переменные резисторы подключена к первому и второму выводам геркона, а через первый и второй конденсаторы - к общей шине, первый вывод геркона подключен также через третий конденсатор к другой обкладке второго конденсатора, а через третий резистор к выходной шине.

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов, а именно к датчикам расстояния от инструмента до поверхности изделия. Датчик расстояния выполнен в виде геркона 2, расположенного под полюсами магнитопровода 3, закрепляемого на инструменте. Геркон 2 помещен в обмотку перемагничива) ия 4, а его контакты включены в измерительную схему. 2 ил. СП с N3 ел о 00 0

/Ч/-&Г

3TS

-в,

Л/

в

Ј

S.