CS213694B1 - Indukční čidle polohy elektricky vodivých těles - Google Patents

Abstract

Vynález se týká indukčního čidla polohy elektricky vodivých těles, určenéhe zejména k použití na dopravnících ve válcovnách. Řeší bezdotykové snímání polohy pohybujících se teplých nebo studených plechů. Podstatou vynálezu je zapojení elektronické čésti indukčního čidla polohy, kde rezonanční frekvence obvodu, jehož součástí je snímací cívka, je vzhledem k rezonanční frekvenci rozlišovacích bloků a podle okamžité hodnoty výstupního signálu udržována dlouhodobě ve stejných relacích. Frekvence snímacího obvodu je podle hodnotové úrovně výstupního signálu automaticky stanovenou rychlostí dolačována tak, aby bylo dosaženo původního rozdílu obou frekvencí. Vynálezu může být použito v různých oborech všude tam, kde se jedná o indikaci polohy elektricky vodivých těles, jako např. při· obrábění kovových materiálů, dopravě, atd.

Description

Vynález se týká indukčního čidla polehy elektricky vodivých těles, určeného zejména ke snímání polohy teplých nebo studených plechů na dopravnících ve válcovnách, nebe jiných kovových předmětů různých rozměrů na jiných mechanických zařízeních apod.

Indukční čidla polohy se až dosud používají zejména v pracovních prostředcích s vysokou prašností, jelikož jim pre spolehlivou funkci nevadí prach i jiné nevodivé nečište- ý ty. Proti čidlům, jaké jsou např. fetoelektrická čidla, mají další výhodu v tem, že nepotřebuji žádný zdroj měronosné veličiny - světle - oddělený od přijímače této veličiny. U indukčních čidel je zdroj i přijímač soustředěn v jedné snímací cívce. Princip snímání i spočívá v tom, že při přiblížení elektricky vodivého tělesa k cívce se změní její impedance. Zněna nastane jak v její reálné čésti, tak i v čésti imaginární. Absolutní hodnota poměrné změny reaélné čésti impedance snímáci cívky je zvláště při působení kovových předmětů íi magnetickou vodivostí na cívku větší, než absolutní hodnota poměrné změny imaginární čé$ti impedance této cívky. Indukční čidla polohy, pracující na tomto principu, se po- ? užívají v pracovních prostředích a malými tepelnými rozdíly. Tam, kde nelze zaručit také- ! vé počmínky, se používají indukční čidla, u kterých se využívá ke snímání polohy kovových i tů změny imaginární části snímací cívky. Snímání se provádí na základě vyhodnocení změn kmitočtu oscilačního obvodu. Jehož součástí je snímací cívka. K tomu se pak vyžaduje,' aby xVrekvence napájecího proudu snímací cívky byla v klidu velmi stabilní, nebo alespoň adu s rezonančním kmitočtem detekčního normálu.

řfevýhodou indukčních čidel, u kterých se ke snímání polohy kovových předmětů využívá reálné části impedance snímací cívky je skutečnost, že velikost absolutní hodnoty poměrríě změny reálné části impedance snímací cívky je velmi závislé na teplotě snímaného materiálu i snímací cívky. Proto není možno změny reálné části impedance snímací cívky at u čidel, které pracují v prostředí se širokými teplotními rozdíly. Nevýhodou in- ; ch čidel, u kterých se ke snímání polohy kovových předmětů využívá změny imaginární ’ impedance snímací cívky je to, že nedosahuje běžně takové citlivosti, jako indukční ' využívající změny reálné části impedance snímací cívky. Nepříznivě na přesnost výhodní kmitočtu pracovního obvodu mohou působit i teplotní vlivy prostředí, v kterém so ; snímací cívka i vyhodnocovací aparatura. Stejně tak se mohou dlouhodobě měnit i parametrly ostatních součástí, které mají vliv na hodnoty rezonančního snímacího kmitočtu.

Uvedené nevýhody odstraňuje indukční čidlo polehy elektricky vodivých těles podle vy, ktpré sestává ze snímací cívky, oddělovacího transformátoru, bloku oscilátoru, ozlišovacích bloků, slučovacího bloku, řídicího bloku, integračního bloku a výstupv sou] změny využiv dukční části čidla nocová nalézá nálezu dvou r ního bloku.

Padatatou indukčního čidla podle vynálezu je to, že výstup snímací cívky je přes oddělovací transformátor spojen s oscilačním vstupem bloku oscilátoru, jehož výstup je zapojen jednak na hladinový vatup druhého rozlišovacího bloku a jednak na hladinový vstup prvního rozlišlovacího bloku, jehož výstup je připojen na první součtový vstup slučovacího bloku, na jeh»ž druhý součtový vstup je zapojen výstup druhého rozlišovacího bloku. Výstup slučovacího bloku je pak spojen s hladinovým vstupem řídicího bloku, jehož druhý dvouhodnotový výstup je zapojen na řídicí vstup integračního bloku a první dvouhodnotový výstup je para213 694 lelně připejen na informační vstup výstupního bloku a na zadávací vstup integračního bloku, jehož výstup je spojen s dolaáovacím vstupem bleku oscilátoru.

Výhodou indukčního čidla polohy podle vynálezu je to, že rezonanční frekvence obvodu, jehož součástí je snímací cívka, je vzhledem k rezonanční frekven- ci rozlišovacích bloků a podle okamžité hodnoty výstupního signálu udržována dlouhodobě ve stejných relacích.. Frekvence snímaného obvedu je podle hodnotové úrovně výstupního signálu automaticky stanovenou rychlostí dolaáována tak, aby 'bylo dosaženo původního rozdílu obou frenvencí. Indukční čidlo polohy tedy po určité době získé původní stanovenou citlivost a dlouhodobě ji udržuje.

Indukční Čidlo polohy elektricky vodivých těles podle vynálezu je příkladně schematicky znázorněno blokovýma schématem na výkresu.

Jak patrno z blokového schématu sestává indukční čidlo polohy podle vynálezu ze snímací cívky 1, oddělovacího transformátoru 2, blokuje oscilátoru, realizovaného aktivními a pasivními prvky, prvního rozlišovacíhobloku 4,což je v podstatě keincidenční detektor a druhého rozlišovacího bloku 5, tvořeného pasivními prvky např. vhodně upraveným I nebo II článkem. Dále indukční čidlo polohy podle vynálezu sestává ze alučovacího bloku 6, řídicího bloku 7, výstupního bloku 8 a integračního bloku 9, realizovaných prostřednictvím aktivních a pasivních prvků. Jednotlivé bloky 1 až 9 jsou pak zapojeny tak, že výstup snímací cívky 1 je zapojen na hladinový vstup k oddělovacího transformátoru_2, jehož výstup je spojen s oscilačním vstupem i bloku 3 ascilátoru, jehož výstup je zapojen jednak na hladinový vstup b druhého rozlišovacího bloku 5 a jednak na hladinový vstup a prvního rozlišovacího bloku 4. Výstup prvního rozlišovacího bloku 4 je připejen na první součtový vstup c alučovacího bloku 6, na jehož druhý součtový vstup d. je zapojen výstup druhého rozlišovacího bloku 5. Výstup slučovacího bloku 6 je pak spojen s hladinovým stupem e řídicího bloku 7, jehož druhý dvouhodnotový výstup m je zapojen na řídicí vstup g integračního bloku 9· První dvouhodnotový výstup 1 řídicího bloku 7 je paralelně připojen na informační vstup f výstupního bloku 8 a na zadávací vstup h integračního bloku 9. jehož výstup je spojen s dolaáovacím vstupem i bloku 3 oscilátoru.

Funkce indukčního čidla polohy podle vynálezu je následující. Přibližováním indikováného předmětu 10 k snímací cívce 1, např. posouváním plechu po dopravníku, v jehož dráze je uspořádána snímací cívky 1, se zmenší její indukčnost, což vyvolá vzrůst frekvence na výstupu bloku 3 oscilátoru. Tím vznikne na výstupu výstupního bloku 8 signál o hodnotě, která informuje o tom, že indikovaný předmět 10 se nachází v blízkosti snímací cívky _1_. Vzdálením indikovaného předmětu 10 od snímací cívky 1 se zvětší její indukčnost a opačným způsobem, než tomu je při přibližování, proběhne nastavení hodnoty signálu na výstupu výstupního bloku 8. První rozlišovací blok 4 převádí odchylku frekvemce signálu z výstupu bloku 3 oscilátoru od frekvence, nastavené v prvním rozlišovacím bloku na stejnosměrnou napětovou odchylku se strmostí, nutnou pro požadovanou citlivost snímací polohy elektricky vodivých předmětů. Protože odchylky frekvence bloku 3 oscilátoru vlivem působení indikovaného předmětu 10 mohou být větší, než je rozsah pracovního intervalu prvního rozlišovacího bloku 4, je k tomu připojen paralelně druhý rozlišovací blok 5. Vývěnci ůamoč

213 BB4 stupni signál tohoto druhého rozlišovacího blokuje pak doplňuje výstupní aignál prvního rozlišovacího bloku 4_ve elučovaoím bloku 6 na signál, jednoznačné charakterizující frekbleku 3 oscilátoru, vzhledem k nastavené frekvenci prvního rozlišovacího bleku 4, .nné udržování nastavené citlivosti probíhá přes řídicí blok Tj který řídí přes integrační blek 9 dolaďování bloku 3 oscilátoru tak, aby frekvence jehe výstupního signálu se měnila pozvolná k stanovené hodnotě, které určuje maximální provozní citlivost indukčidla. Stanovené hodnoty frekvence, určující převozní citlivost, jseu dvě. Jedna z nich nad hodnotou frekvence, nastavené prvním rozlišovacím blokema odchylka ed ní určujt citlivost indukčního čidla na vzdalování se elektricky vodivých indikovaných předmětů ]_O ed snímací cívky 1. Druhé hodnota frekvence leží ped hodnotou frekvence, nastavené prvním rozlišovacím blokem 4 a odchylka oč ní určuje citlivost indukčního čidla na při-, bližování indikovaných předmětů 10 ke snímací cívce JL. Pozvolným dolaďováním se rozumí takoví dolaďování, které způsobí podstatně menší změny frekvence výstupního signálu bleku 3 oscilátoru, než změny způsobené záměnou vzájemné pelehy snímací cívky JL.a indikeva- ^! ného předmětu 10 při jehe běžné dopravě pe dopravníku. Pouze v případě, že hedneta frekvence výstupního signálu bloku 3 oscilátoru je ped její stanovenou hodnotou, určují citlivost na přibližování indikovaných předmětů 10 ke snímací cívce 1, přebíhá dolaďování srovnatelně se změnami frekvencí, které probíhají při dopravě indikovaných předmětů 10 na dopravníku. Hodnoty frekvence signálu z výstupu bloku 3 oscilátoru, které jak byle výše popsáno, jsou pro funkci indukčního čidla důležité, jseu sledovány nepřímo ve formě vého signálu z výstupu slučovacíhe bleku JS. v řídicím bloku 7. Podle napěťové úrevaálu na jeho hladinovém vstupu e_ je pak určována úroveň signálů na jehe dvouhedne- v výstupech 1, m. Signál prvního dvouhodnotového výstupu_1_ řídicího bleku 7 je vlast-; irmace o poleze indikovaného předmětu 10 ke snímací cívce 1, která je dále zpraceve výstupním bleku 8. Signál druhého dvouhodnotového výstupu m řídicího bleku 7 signum integrace, přebíhající v integračním bloku 9, přičemž integrační konstanta může nabývat dvě hodnoty, ovládané signálem, přiváděným na zadávací vstup h integračního . blokuj), z prvního dvouhodnotového výstupu JL. řidič ícho bleku J7. Napěťová úroveň signálu z výstupu integračního bloku_9_řídí přes dolaďovací vstup i dolaďování frekvence bloku 3 ' oscilátoru.

Claims (1)

1. Indukční čidlo polohy elektricky vodivých těles, sestávající ze snímací cívky, odděo transformátoru,bloku oscilátoru, dvou rozlišovacích bloků, slučevacíhe bloku, říbloku, integračního bloku a výstupního bleku, vyznačující se tím, že výstup snímací cívky (1), je přes oddělovací transformátor (2) spojen s oscilačním vstupem (j) bloku (3) oscilátoru, jehož výstup je zapojen jednak na hladinový vetup (b) druhéhe rozlišovacíu (5) a jednak na hladinový vstup (a) prvního rozlišovacího bloku (4), jehož výstup je připojen na první součtový vstup (c) slučovacíhe bloku (6), na jehož druhý součtový vstup (d) je zapojen výstup druhého rozlišovacího bloku (5), přičemž výstup slučovacíhe bloku (6) je spojen s hladinovým vstupem (e) řídicího bloku (7), jehož druhý dvouhodnotový výstup (m) je zapojen na řídicí vstup (g) integračního bloku (9) a první dvouhodnotový nspěťo ně sig tových ně inf vávána určuje lovacíb dicíhe

   313 884

   Výstup (1) je paralelně připojen na informační vstup (f) výstupního bloku (8) a na zadávací vstup (h) integračního bloku (9), jehož výstup je spojen s dolaáovacím vstupem (i) bloku (3) oscilátoru.