CS219354B1 - Dotykový snímač pohybu - Google Patents

Abstract

Snímač je určen pro dotykovou registraci pohybu objektu nebo subjektu. Obsahuje hmatač, opatřený pružným dotykem kontrolované hmoty, mechanicky napojeným na piezoelektrický měnič přes vnější rezonátor, uchycený v krycím vodivém plášti, elektricky vodivě spojeném se stínícím opletením koaxiálního kabelu, jehož vnitřní žíla je v elektrickém vodivém spojení s vnitřním rezonátorem, doléhajícím z druhé strany na piezoelektrický měnič.

Description

Vynález se týká dotykového snímače pohybu objektu nebo subjektu.

Dosud známé snímače pro dotykovou registraci pohybu jsou próvedehy tak, že používají hmatač sledující nebo kopírující povrch pohybujícího se objektu, resp. hmoty. Hmatač je obvykle tvořen pružnou lamelou, výkyvné uloženým prutem, ramenem nebo tyčí, anebo snímacím kolečkem. Pohyb hmatače se přenáší na 'Snímač polohy, pootočení nebo otáčení, který může být provedein buď 'jako* jednoduchý spínač, registrující změnu polohy hmotače, anebo jako Indukční, odporový, optický nebo jiný snímač. Přenos změny polohy snímače je většiinou mechanický, registrace změny polohy však může být též provedena bezdotykově na podkladě uvedených principů. Pokud je použit hmatač s mechanickým přenosem změny polohy, doohází často- k jeho poruchám, zejména ve spínací části, přičemž tato registrace pohybu je značně nedokonalá v důsledku své relativní nespolehlivosti. Mechanická část hmatače je pak často- složitá a výrobně nákladná, přičemž i ona sama přispívá značnou měrou k poruchovosti systému. Nutnost složité montáže a stálé údržby se pak spolu s ostatními uvedenými nevýhodami výrazně promítá do vysokých pořizovacích i provozních nákladů, přičemž není navíc zaručena spolehlivá funkce a v mnohých případech ani pak dostatečná citlivost systému. Pokud jsou použity bezdotykové indukční optické a, jiné snímače pohybu mechanického' hmatače, např. kolečka, jsou obvykle rovněž relativně nákladné a v některých provozních podmínkách, zvláště v zemědělství, pak v důsledku snadné možnosti .znečištění i dosti nespolehlivé. Lze tedy konstatovat, že zejména pro obtížné provozní podmínky v prašném či znečišťujícím prostředí není dosud k dispozici spolehlivý, jednoduchý, levný a provoizně nenáročný snímač pohybu.

Dotykový snímač pohybu podle vynálezu tyto nevýhody a nedostatky v plné míře odstraňuje. Jeho podstata spočívá v tom, že obsahuje hmatač, opatřený pružným dotykem kontrolované hmoty, mechanicky napojeným na piezoelektrický měnič přes vnější reizonát-or, uchycený v krycím vodivém plášti, elektricky vodivě spojeném se stínícím opletením koaxiálního kabelu, jehož vnitřní žíla je v elektrickém vodivém spojení s vnitřním rezonátorem, doléhajícím z druhé strany na piezoelektrický měnič.

Dotykový snímač pohybu podle vynálezu je výrobně značně jednoduchý a levný. Jeho malé rozměry a universální použitelnost ho předurčují pro široké spektrum použití v nejrůznějších oblastech, a to i v prašném a znečišťujícím prostředí. Jeho spolehlivost je vysoká, nevyžaduje žádnou údržbu a při vhodné instalaci má i značnou citlivost, neboť je schopen reagovat i na pohyb malých, •osamocených předmětů, např. rostlin, sypajících se zrn apod. Může registrovat jak pohyb subjektu, na němž je namontován, vůči prostředí, tak i pohyb prakticky jakéhokoliv objektu nebo* materiálu, jehož se dotýká. Jeho nízké pořizovací i provozní náklady a vysoká spolehlivost pak přispívají k příznivým technicko-ekonomickým parametrům jak snímače samotného, talk i stroje nebo zařízení, na němž je použit.

Příklad provedení dotykového snímače pohybu podle vynáležu je znázorněn na výkresech, kde oibr. 1 znázorňuje řez hmatačem snímače, obr. 2 představuje schematický příklad celkového· uspořádání a uložení snímače a obr. 3 je schématem elektrického obvodu snímače podle vynálezu.

Pružný dotyk 1, s výhodou ocelová struna, je upevněn, např. zalisováním, ve vnějším rezonátoru 2, tvořeném např. ocelovou destičkou a uchyceném v krycím vodivém plášti 8. Ten může být tvořen s výhodou kovovou trubkou. Vnější rezonátor 2 doléhá na piezoelektrický měnič 3, na nějž z druhé strany doléhá vnitřní rezonátor 4. S výhodou je soustava piezoelektrického měniče 3 s přilehlými rezonátory 2, 4 vytvořena tak, aby její rezonanční kmitočet ležel v oblasti 30 až 40 kHz. Na vnitřní rezonátor 4 doléhá svými okraji kontaktní příložka 5, vodivě elektricky spojená s vnitřní žilou 14 koaxiálního kabelu 12. Jeho stínící opletení 13 je vodivě elektricky spojeno s kontaktní podložkou 9, jejíž okraj doléhá na elektricky vodivý krycí plášť 8, který je v dotyku s vnějším rezonátorem 2. Mezi kontaktní příložkou 5 a kontaktní podložkou 9 je upravena izolační rozpěrka 6. Koaxiální kabel 12 procháží těsnicí ucpávkou 10, např. gumovou, a je ik hmatači 15 uchycen uzavírací maticí 11. Hmatač 15 je s výhodou umístěn v pružném pouzdru 7, které je pomocí objímky 16 upevněna k tlumicímu bloku 17, uchycenému konzolou 18 na rám 19 daného stroje nebo zařízení. Pružný dotyk 1 hmatače 15 je upraven pro styk s kontrolovanou hmotou 20, např. vrstvou materiálu na dopravníku 21. Koaxiální kabel 12 je napojen na elektrický obvod 22, spojený s neznázorněným signálním, registračním nebo ovládacím ústrojím.

Příklad elektronického obvodu 22 je znázorněn na obr. 3. Je tvořen zesilovačem 23 a vyhodnocovacím obvodem 24. Zesilovač 23 s vysokým ziskem obsahuje tranzistor Ti typu NPN, na jehož bázi je napojena vnitřní žíla 14 koaxiálního kabelu 12. Kolektor tranzistoru Ti je napojen přes odpor Ri na kladný pól napájení, který je přes odpor R3 připojen ke kolektoru druhého tranzistoru T2 typu NPN. Mezi kolektory obou tranzistorů Τι, T2 je zařazen kondensátor C3. Bá|ze tranzistoru Ti je přes odpor Rs spojena s emitorem druhého tranzistoru T2. Emitor tranzistoru Ti je přes odpor R2 napojen na kostru, spojenou se záporným pólem — napájení, k nřž je připojeno též stínící opletení 13 koaxiálního kabelu 12.

Paralelně k odporu Rž je zařazen kondenzátor Ci, jehož druhá strana je napojena na kostru. Emitor druhého tranzistoru Tz je napojen na kostru přes odpor R4, paralelně k němuž je zařazen kondenzátor C2, napojený druhou stranou na kostru. Kolektor druhého tranzistoru T2 je přes kondenzátor C4 napojen na odporový dělič vyhodnocovacího ohvodu 24, tvořený pevným odporem Re, měnitelným odporem R7 a pevným odporem Re, napojeným druhoou stranou na kostru. Odpor Re je napojen na kladný pól + napájení. Mezi měnitelným odporem Rz a odporem Rs je proveden přípoj na bázi tranzistoru T3 typu PNP, jehož emitor je napojen přes odpor Rg na kladný pól + napájení. Kolektor třetího tranzistoru T3 je jednaik napojen přes kondensátor Cs na kostru, jednak je přes stavitelný odpor R10 a k němu sériově zařazený odpor Rn napojen na bázi čtvrtého tranzistoru T4 typu NPN, jehož emitor je napojen na kostru a kolektor pak na cívku ovládacího relé RE, připojenou též ke kladnému pólu + napájení. Vývodové kontakty ovládacího relé RE (nezakresleny) jsou pak napojeny na neznázorněné další signalizační, registrační či ovládací ústrojí stroje nebo zařízení.

Dotykový snímač pohybu podle vynálezu pracuje takto: Pohybem kontrolované hmoty 20 dojde k ohnutí a pak ke tření pružného dotyku 1 o hmotu 20, čímž se v něm vybudí ultrazvukové kmity v olblasti 20 až 50 kHz. Přes vnější rezonátor 2 jsou kmity přivedeny k piezoelektrickému měniči 3. V něm vytvořený elektrický proud je sveden přes vnitřní rezonátor 4 a kontaktní příložku 5 do vnitřní žíly 14 koaxiálního kabelu 12, jehož stínící opletení 13 je napojeno na krycí plást 8 hmatané 15. Koaxiálním kabelem 12 je vytvořený proud veden do elektronického obvodu 22, jehož zesilovač 23 obsahuje tranzistor Ti prvního zesilovacího stupně, který praicuje s malým klidovým kolektorovým proudem, určeným odpory Ri, R2 a stejnosměrnou zpětnou vazbou z emitoru tranzistoru Tz přes odpor Rs. Zatěžovací impedanci pro kolektor tranzistoru Ti tvoří vstupní impedance druhého zesilovacího stupně, osázeného druhým tranzistorem T2. Kondenzátor Ci určuje dolní mezní kmitočet prvního zesilovacího stupně, osazeného tranzistorem Ti. Druhý zesilovací stupeň, osazený tranzistorem T2, dále zesiluje elektrický signál z kolektoru tranzistoru Ti a zároveň realizuje impedanční přizpůsobení na následující vyhodnocovací obvod 24. Jeho pracovní bod je určen odpory Rj, R4 a přímou vaizbou báze druhého tranzistoru T2 na kolektor prvního tranzistoru Ti. Odpor Rj tvoří zároveň 'zatěžovací impedanci pro kolektor druhého tranzistoru T2. Kondenzátor Cz určuje dolní mezní kmitočet druhého zesilovacího stupně, kondenzátor Cj určuje jeho horní mezní kmitočet. Kondenzátor C4 je vazební. Signál, zesílený zesilovačem 23, je zpracován vyhodnocovacím obvodem 24, Třetí tranzistor Tj pracuje jako komparátor a detektor signálu. Pracuje bez klidového kolektorového· proudu. Úroveň komparace je určena odporovým děličem Re, R7, Rs a lze ji nastavit změnou stavitelného odporu R7. Odpor R9 spolu s kondensátorem C5 určují časovou konstantu detekce, které je úměrná časová konstanta sepnutí ovládacího relé RE. Odpory R10, R11 určují vybíjecí proud kondenzátoru C5 do báze čtvrtého transistoru T4. Změnou stavitelného odporu R10 lze nastavit časovou konstantu vybíjení kondenzátoru C5, jíž je úměrná časová konstanta vypnutí ovládacího relé RE. Čtvrtý tranzistor T4 zesiluje vybíjecí proud kondenzátoru Cs a tímto zesíleným proudem je napájena cívka ovládacího relé RE. Kontakty ovládacího relé RE pak ovládají potřebné neznázorněné signalizační, registrační či ovládací ústrojí.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT

   1. Dotykový snímač pohybu s elektronickým obvodem, obsahujícím zesilovač a vyhodnocovací obvod s ovládacím relé, vyznačený tím, že obsahuje hmatač (15), opatřený pružným dotykem (1) mechanicky napojeným na piezoelektrický měnič (3) přes vnější rezonátor (2), uchycený v krycím vodivém plášti (8 ], elektricky vodivě spojeném se stínícím opletením (13) koaxiálního¹ kabelu (12), jehož vnitřní žíla (14) je v elektrickém vodivém spojení s vnitřním reizonátorem (4), doléhajícím z druhé strany na piezoelektrický měnič (3).
2. 2. Dotykový snímač podle bodu 1 vyznačený tím, že na vnější rezonátor (2) doléhá kontaktní podložka (9), spojená se stínícím opletením (13) koaxiálního kabelu (12) a rozepřená izolační rozpěrkou (6) oproti kontaktní příložce (5), stýkající se s vnitřvynálezu ním rezonátorem (4) a napojené na vnitřní žílu (14) koaxiálního kabelu (12).
3. 3. Dotykový snímač podle bodu 1 vyznačený tím, že hmatač (15) je uložen v pružném pouzdře (7) a pomocí objímky (16) přes tlumicí blok (17) uchycen k rámu (19).
4. 4. Dotykový snímač podle bodu 1 vyznačený tím, že koaxiální kabel (12) je svou vnitřní žílou (14) napojen na bázi NPN-tranzistoru (Ti) zesilovače (23), jehož kolektor je připojen jednak na bázi druhého NPN-transistoru (T2), jednak přes -odpor (Ri) na kladný pól ( + ) napájení, přičemž kolektory obou tranzistorů (Τι, T2) jsou připojeny každý na různou stranu kondenzátoru (C3) a emitory obou tranzistorů (Ti, T2) jsou napojeny na kostru každý přes svůj odpor (R2, Rá), k nimž jsou paralelně zařazeny kondensátory (Ci, Cz).
5. 5. Dotykový snímač podle bodu 4 vyznačený tím, že kolektor druhého tranzistoru (Tz) je napojen na kondenzátor (Cd), jehož druhá strana je připojena k odporovému děliči vyhodnocovacího obvodu (24), tvořenému třemi odpory (R6, R7, Rs) a napojenému na bázi třetího PNP-tranzistoru (T3),

   Q jehož kolektor je přes odpory (R10, R11) napojen na bázi čtvrtého NPN-tranzistoru (T4), napojeného kolektorem na cívku ovládacího relé (RE), přičemž kolektor .třetího PNP-tranzistoru (T3) je napojen na jednu stranu kondenzátoru (C5), jehož druhá strana je spojena s kostrou ( —), k níž je připojen též emitor čtvrtého PNP-tranzistoru (T4).

   3 listy výkresů