Устройство для определения наличия металла Советский патент 1993 года по МПК G01B7/00 G01B7/10 

Устройство состоит из автогенеторэ, содержащего транзистор 1, колебательный контур, образованный вихретоковым преобразователем 2 и конденсатором 3 и включенный в коллекторную цепь транзистора 1, резисторов 4 и 5, общей точкой подключенных к базе транзистора 1 и задающих смешение рабочей точки транзистора, резистор 6, включенного в эмиттерную цепь транзистора 1 и выполняющего роль отрицательной обратной связи по постоянному току, конденсатора 7, шунтирующего резистор 6 по переменному току, конденсатора 8, шунтирующего по переменному,току базу транзистора 1 и конденсатора 9, включенного между коллектором и эмиттером транзистора 1 и образующего положительную обратную связь для возникновения генерации колебаний, конденсатора 10, шунтирующего точку соединения транзистора 4 и колебательного контура, состоящего из индуктивности 2 и конденсатора 3 по переменному току на общую точку (корпус), по- лупроводникового элемента11

стабилизации амплитуды напряжения автогенератора на транзисторе 1, подключенного аналогично конденсатору 1.0, токового ключа 12, подключенного одним выводом к общей точке элементов 4, 2, 3, 10, другим выводом к регистрирующей аппаратуре и являющимся выходным выводом устройства, а к управляющему входу токового ключа подключен выход детектора 13 и конденсатор 14, сглаживающий пульсации детектированного напряжения, причем вход детектора 13 подключен к коллектору транзистора 1. Параллельно токовому ключу 12 подключен резистор 15, обеспечивающий начальный ток схемы при полностью закрытом ключе.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии металла в зоне преобразователя 2 добротность колебательного контура максимальна, транзисторный автогенератор имеет максимальную амплитуду колебаний, ограниченную питающим автогенератор напряжением на стабилизаторе 11. При этом выходное напряжение детектора 13 максимально, токовый ключ 12 открыт и ток. потребляемый устройством, имеет максимум. При приближении металла к катушке 2 добротность колебательного контура снижается, уменьшается амплитуда колебаний в вихоетоковом преобразователе 2, уменьшается напряжение на выходе детектора 13. закрывается токовый ключ 12 и уменьшается ток, потребляемый устрой- стом. При полом приближении металла амплитуда колебаний преобразователя 12

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

минимальна, токовый ключ 12 закрыт, а ток, потребляемый устройством, определяется величиной резистора 15. При отдалении от катушки 2 амплитуда колебаний возрастает и возрастает ток, потребляемый устройством.

Чувствительность автогенератора к приближению металла к катушке 2 зависит от величины резистора обратной связи 6.

Сопоставление функциональной зависимости выходного тока от расстояния катушки до металла осуществляется взаимосвязью вольтамперных характеристик транзистора 1, стабилизатора 11, детектора 13, токового ключа 12.

Устройство 16 подключают п цепь питания следующим образом (см.фиг. 2). На выходе устанавливают резистор 17, одним выводом подключенный к источнику питания -i-Un, другим - к выходу устройства 16 и измерителю напряжения.

При отсутствии металла в зоне преобразователя напряжение на резисторе минимально. С приближением металла к преобразователю 2 ток, потребляемый устройством, уменьшается, напряжение на резисторе 17 увеличивается.

Устройство может быть использовано как датчик конечных перемещений, измеритель расстояния до металла.

Быстродействием устройства определяется емкостью конденсатора 14.

В связи с тем, что в устройстве используется вихретоковый преобразователь, состоящий из катушки с одной обмоткой, устройство может быть выполнено в микро- электрониом исполнении.

В примере конкретного выполнения по схеме фиг. .1 стабилизатор амплитуды генератора выполнен посредством последовательного включения кремниевых эпитаксиальных пленарных диодов в прямом включении, генератор собран по схеме емкостной трехточки, причем генератор и токовый ключ собраны на кремниевых транзисторах, а амплитудный детектор собран на кремниевом микросплавном диоде. Сердечник вихревого преобразователя выполнен из простого феррита, залитого МЖ.

Формула изобретения

1. Устройство для определения наличия металла, содержащее автогенератор с колебательным контуром в коллекторной цепи транзистора и резистором в цепи его эмитте- раТТзихретоковый преобразователь, вклТо1 ценный в колебательный контур, и подключенный к коллектору транзистора детектор, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности за счет измерения расстояния до металла, оно

снабжено стабилизатором амплитуды наПЕ

яжёния питания автогенератора, управляемым ключом, резистором, включенным параллельно силовой цепи управляемого ключа, и емкостью, включенной между вы- хсдом детектора и землей, автогенератор выполнен по схеме емкостной трехточки, o/inH вывод управляемого ключа соединен с шиной питания автогенератора, второй вывод является выходом устройства, его управляющий вход подключен к выходу детектора, а стабилизатор напряжения питания автогенератора включен между первым выводом управляемого ключа и землей.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что вихретоковый преобразователь заполнен магнитной жидкостью.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к элементам бесконтактной автоматики, |преобразующим расстояние до металла в |электрический сигнал-, и может быть исполь- зовано также для определения наличия металла в зоне контроля. С целью повышения информативности за счет измерения рас- | стояния до металла, устройство, содержа-. щее вихретоковый преобразователь, | автогенератор, собранный по схеме емкост- I ной трехточки с колебательным контуром в цепи коллектора, образованным вихретоко- | вым преобразователем, резистивной обрат- I ной связью в эмиттере, детектор амплитуды Изобретение относится к контольно-измерительной техник е, в частности к элемен там бесконтактной автоматики, преобразующим расстояние до металла, в электрический сигнал (ток, либо падение напряжения, на последовательно соединенном резисторе), и может быть использовано для определения наличия металла в зоне контроля, расстояния до металла и определения его электропроводимости при фиксиколебаний автогенератора, подключенной к коллектору транзистора автогенератора, снабжено стабилизатором амплитуды автогенератора, подключенным к общему нулю и к выходу токового ключа, к которому па- рэллеЯьно подсоединен токозадающий резистор, причем его параллельное соединение с токовым ключом последовательно включено между источником питания и автогенератором. Вихретоковый преобразователь заполнен магнитной жидкостью и катушка вихревого преобразователя снабжена ферромагнитным сердечником, В качестве полупроводникового стабилизатора использованы последовательно включенные кремниевые эпитаксиальнопланарные диоды, в качестве транзисторов автогенератора и токового ключа - кремниевые транзисторы, а в качестве Детектора - германиевый микросплав- ный диод. К преимуществам устройства относится возможность подключения его двум проводникам на большое расстояние, наличие функциональной зависимости выходного тока от расстояния до металла, не искаженной влиянием формирователя и порогового элемента, 1 з.п.ф-лы, 2 ил, рованном расстоянии, например, в прижатом к поверхности металла состоянии. Цель изобретения - повышение информативности за счет измерения расстояния до металла. На фиг.1 представлена электрическая схема устройства для определения наличия металла; на фиг. 2 - схема ею подключения в цепь питания. « е 00 со VI ел ю

16

фм.1

.

Йзмери/яелб

нялряжения