CS266547B1

CS266547B1 - Inductive sensor

Info

Publication number: CS266547B1
Application number: CS879697A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Kotlin
Original assignee: Zdenek Kotlin
Priority date: 1987-12-22
Filing date: 1987-12-22
Publication date: 1990-01-12
Also published as: CS969787A1

Abstract

Řešení se týká indukčního snímače vzdálenosti kovového materiálu, jež pracuje na základě změny činitele jakosti jádra cívky při přiblížení kovového předmětu. Podstata řešení spočívá v tom, že snímač je tvořen napájecím blokem oscilátoru, který je spojen přes detektor prahové úrovně a přes spínač s výkonovým spínačem, který je dále spojen s relé nebo stykačem příslušného zařízení.The solution concerns an inductive sensor for the distance of a metal material, which operates on the basis of a change in the quality factor of the coil core when a metal object approaches. The essence of the solution lies in the fact that the sensor consists of an oscillator power supply block, which is connected via a threshold level detector and via a switch to a power switch, which is further connected to a relay or contactor of the relevant device.

Description

Vynález se týká indukčního snímače vzdálenosti kovového materiálu, pracujícího na základě změny činitele jakosti jádra cívky Q při přiblížení kovového předmětu.The invention relates to an inductive distance sensor of a metal material operating on the basis of a change in the quality factor of the core of the coil Q when approaching a metal object.

Pro podobný účel se dosud používá například rezonančních snímačů, pracujících na principu porovnávání dvou kmitočtů. Jejich nevýhodou je značná nákladnost a nedostupnost pro běžné použití. Další nevýhodou je indikace kovového předmětu pouze do vzdálenosti max. 15 mm.For a similar purpose, for example, resonant sensors operating on the principle of comparing two frequencies have been used. Their disadvantage is the considerable cost and inaccessibility for normal use. Another disadvantage is the indication of a metal object only up to a distance of max. 15 mm.

Uvedené nevýhody jsou v plné míře odstraněny indukčním snímačem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že indukční snímač je tvořen napájecím blokem ocsilátoru, spojeného přes bázi a emitor čtvrtého tranzistoru s bází pátého tranzistoru, jehož kolektor je spojen s bází šestého tranzistoru, který je emitorem napojen na bázi sedmého tranzistoru, jehož kolektor je přes čtvrtou diodu a devátý odpor vázán s bází osmého tranzistoru, který je přes desátý odpor propojen s třídicí elektrodou tyristoru, zapojeného mezi uzlové body usměrňovacího můstku výkonového spínače, propojeného s jedenáctým odporem, dvanáctým odporem, čtrnáctým odporem a pátým kondenzátorem a uzlový bod mezi jedenáctým odporem a dvanáctým odporem je spojen s kolektorem optočlenu. *These disadvantages are completely eliminated by the inductive sensor according to the invention, the essence of which consists in that the inductive sensor consists of a power supply block of an oscillator connected via a base and an emitter of a fourth transistor with a fifth transistor base; connected by an emitter on the basis of a seventh transistor, the collector of which is connected to the base of an eighth transistor via a fourth diode and a ninth resistor, connected via a tenth resistor to a thyristor sorting electrode connected between nodes of a power switch rectifier bridge connected to an eleventh a fourteenth resistor and a fifth capacitor, and a node between the eleventh resistor and the twelfth resistor is connected to the collector of the optocoupler. *

Výhodou předmětného indukčního snímače je především dostupnost všech jeho součástek při nízkých nákladech. Další výhodou je skutečnost, že snímačem lze nahradit mechanické koncové vypínače. Jinou výhodou indukčního snímače podle vynálezu je skutečnost, muže pracovat při různých střídavých napětích s možností regulace vzdálenosti snímání ao 50 mm a může pracovat v cca 30° rozsahu teplot okolí.The advantage of the inductive sensor in question is above all the availability of all its components at low costs. Another advantage is the fact that the sensor can replace mechanical limit switches. Another advantage of the inductive sensor according to the invention is the fact that it can operate at various alternating voltages with the possibility of regulating the sensing distance by 50 mm and can operate in a range of about 30 ° of ambient temperature.

Příkladné provedení indukčního snímače podle vynálezu je schematicky znázorněno na připojeném výkresu.An exemplary embodiment of an inductive sensor according to the invention is schematically shown in the accompanying drawing.

Elektrický obvod je uzavírán ze svorky 1 přes devátou diodu D9, desátou diodu D10 třináctý odpor R13 na svorku 2.· Střídavé napětí stálé hodnoty, získané na dvojici deváté diody D9 a desáté diody D10 je usměrněno druhým můstkem, tvořeným pátou diodou D5, šestou diodou D6, sedmou diodou D7, osmou diodou 138, a vyfiltrováno druhým kondenzátorem C2. Stejnosměrné, takto získané napětí, slouží pro napájení elektroniky snímače. Třetí kondenzátor C3 slouží pro omezení napěťových špiček na deváté diodě D9 a desáté diodě DlO. Napájecí proud protéká z prvního bodu A do druhého bodu B přes osmý odpor R8. V druhém bodě β se napětí stabilizuje pomocí paralelního stabilizátoru, jež je tvořen prvním tranzistorem .The electrical circuit is closed from terminal 1 via the ninth diode D9, the tenth diode D10 the thirteenth resistor R13 to terminal 2. D6, a seventh diode D7, an eighth diode 138, and filtered by a second capacitor C2. The DC voltage thus obtained is used to supply the electronics of the sensor. The third capacitor C3 serves to limit the voltage peaks on the ninth diode D9 and the tenth diode D10. The supply current flows from the first point A to the second point B through the eighth resistor R8. At the second point β, the voltage is stabilized by a parallel stabilizer, which is formed by the first transistor.

Ti, druhým tranzistorem 2.2, prvním odporem 22» třetím odporem R3 a patnáctou diodou D15, která se třetím odporem R3 tvoří dělič napětí, z jehož středu je napojena báze druhého tranzistoru T2, čímž je tento tranzistor T2 konstantně pootevřen, a to i tedhy, kdy se v bodech B a C mění napětí. Druhý tranzistor T2 a první odpor R1 tvoří další dělič napětí, z jehož středu je napojena báze prvého tranzistoru TI. Úbytek napětí mezi kolektorem a emitorem pátého tranzistoru T5, zapojeného mezi body B a C, určuje velikost napětí, které se tímto stabilizuje. Patnáctá dioda Dl5 v děliči se třetím odporem R3 má současně význam teplotní kompenzace druhého tranzistoru T2, což zaručuje dlouhodobou stabilitu napájecího napětí. Třetí tranzistor T3 s první cívkou Li, druhou cívkou L2 a prvním kondenzátorem Cl tvoří oscilátor O, který je základem celého snímače. Velikost předpětí třetího tranzistoru T3 je určena děličem napětí, jež je tvořen čtvrtým odporem R4 a teplotně kompenzován referenčním obvodem 101, který provádí funkci první diody Dl a druhé diody D2. Velikost amplitudy oscilátoru O je určena velikostí emitorového odporu, složeného z odporu Rxl a pátého odporu R5, kterým se nastaví velikost amplitudy oscilace a tím i citlivost snímače. Z čtvrtého bodu D je signál veden do báze čtvrtého tranzistoru T4, který je velikostí amplitudy otevřen. Čtvrtý tranzistor T4 se šestým odporem R6 tvoří dělič napětí, z jehož středu je napojena báze pátého tranzistoru T5. Je-li čtvrtý tranzistor T4 otevřen, je otevřen i pátý tranzistor T5, který tvoří se sedmým odporem R7 a třetí diodou D3 dělič napětí. Třetí dioda D3 má v zapojení význam pro úpravu předpětí třetího tranzistoru T3 při jeho současné teplotní kompenzaci. Je-li pátý tranzistor T5 otevřen, je napětí v pátém bodě E nižší než napětí potřebné pro otevření šestého tranzistoru T6 a sedmého tranzistoru T7 , jež jsou v DarlingtoCS 266 547 Bl 3 nově zapojení. Čtvrtý kondenzátor C4 tvoří integrační článek se sedmým odporem R7. V kolektoru sedmého tranzistoru T7 je čtvrtá LED dioda D4, optočlen 01 a srážecí sedmý odpor R7. je-li sedmý tranzistor T7 zavřen, nepřetéká obvodem žádný proud a výstupní tranzistor optočlenu 01 je uzavřen, takže uzavřen je i osmý tranzistor T8 a tyristor Tyl. Velikost třináctého odporu R13 je značná, takže k sepnutí relé nebo stykače nedojde.Ti, the second transistor 2.2, the first resistor 22, the third resistor R3 and the fifteenth diode D15, which forms a voltage divider with the third resistor R3, from the center of which the base of the second transistor T2 is connected, whereby this transistor T2 is constantly ajar, even when the voltage changes at points B and C. The second transistor T2 and the first resistor R1 form another voltage divider, from the center of which the base of the first transistor T1 is connected. The voltage drop between the collector and emitter of the fifth transistor T5, connected between points B and C, determines the amount of voltage that is thereby stabilized. The fifteenth diode D15 in the divider with the third resistor R3 is also important for the temperature compensation of the second transistor T2, which guarantees the long-term stability of the supply voltage. The third transistor T3 with the first coil L1, the second coil L2 and the first capacitor C1 forms an oscillator O, which is the basis of the whole sensor. The amount of bias of the third transistor T3 is determined by a voltage divider formed by a fourth resistor R4 and temperature compensated by a reference circuit 101 which performs the function of the first diode D1 and the second diode D2. The magnitude of the amplitude of the oscillator O is determined by the magnitude of the emitter resistor, composed of the resistor Rx1 and the fifth resistor R5, which sets the magnitude of the oscillation amplitude and thus the sensitivity of the sensor. From the fourth point D, the signal is fed to the base of the fourth transistor T4, which is open by the size of the amplitude. The fourth transistor T4 with the sixth resistor R6 forms a voltage divider, from the center of which the base of the fifth transistor T5 is connected. When the fourth transistor T4 is open, the fifth transistor T5 is also open, which forms a voltage divider with the seventh resistor R7 and the third diode D3. The third diode D3 is important in the circuit for adjusting the bias voltage of the third transistor T3 with its current temperature compensation. When the fifth transistor T5 is open, the voltage at the fifth point E is lower than the voltage required to open the sixth transistor T6 and the seventh transistor T7, which are newly connected in DarlingtoEN 266 547 B1 3. The fourth capacitor C4 forms an integrating element with the seventh resistor R7. In the collector of the seventh transistor T7 there is a fourth LED D4, an optocoupler 01 and a colliding seventh resistor R7. when the seventh transistor T7 is closed, no current flows through the circuit and the output transistor of the optocoupler 01 is closed, so that the eighth transistor T8 and the thyristor Tyl are also closed. The size of the thirteenth resistor R13 is considerable, so that the relay or contactor does not close.

Při vlastní činnosti se - po přiblížení kovového předmětu do oblasti citlivosti - zmenší amplituda oscilátoru vlivem zhoršení činitele jakosti jádra cívky, neboř se změní rezonanční odpor, a tím se sníží napětí v bodě D pod velikost napětí, potřebného k otevření čtvrtého tranzistoru T4. Ten se uzavře, čímž se rovněž uzavře pátý tranzistor T5. V pátém bodě E se zvýší napětí, které otevře šestý tranzistor T6 a sedmý tranzistor T7. Otevřením sedmé” ho tranzistoru T7 se uzavře obvod z prvního bodu A přes devátý odpor R9 optočlenu 01, čtvrtou LED diodu D4, sedmý tranzistor T7 do bodu C. Čtvrtá LED dioda D4 indikuje sepnutí snímače. Průtokem proudu diodou optočlenu 01 se otevře výstupní tranzistor tohoto optočlenu 01. Paralelně k třináctému odporu R13 je usměrňovači můstek Ul, který tvoří jedenáctá dioda Dli, dvanáctá dioda D12, třináctá dioda D13, čtrnáctá dioda D14 s tyristorem Tyl v diagonále, který vykonává funkci výkonového spínače. Mezi body usměrňovacího můstku, označenými F a G je usměrněné napětí bez filtrace a k těmto bodům F, G je připojen napěťový dělič, tvořený jedenáctým odporem Rll a dvanáctým odporem R12. Tranzistor optočlenu Cd, který je již otevřen, uzavírá následující obvod: osmý bod H - optočlen 01 - báze osmého tranzistoru T8. Tímto se osmý tranzistor T8, zapojený s desátým odporem R10 v řídicím obvodu tyristoru Tyl, otevře. Otevřením tyristoru Tyl se pak uzavře obvod: první svorka 1^ - devátá dioda D9_, desátá dioda . D10 - usměrňovači můstek Ul, zkratovaný v obvodech F a G (tyristor Tyl otevřen) druhá svorka 2. Relé nebo stykač jsou v tomto okamžiku sepnuty. Čtrnáctý odpor R14 s pátým kondenzátorem C5 tvoří předpěťovou ochranu tyristoru Tyl.In operation, when the metal object approaches the sensitivity range, the amplitude of the oscillator decreases due to the deterioration of the coil core quality factor, as the resonant resistance changes, thereby reducing the voltage at point D below the voltage required to open the fourth transistor T4. This closes, which also closes the fifth transistor T5. At the fifth point E, the voltage increases, which opens the sixth transistor T6 and the seventh transistor T7. Opening the seventh transistor T7 closes the circuit from the first point A through the ninth resistor R9 of the optocoupler 01, the fourth LED D4, the seventh transistor T7 to the point C. The fourth LED D4 indicates the closing of the sensor. The current flow through the diode of optocoupler 01 opens the output transistor of this optocoupler 01. Parallel to the thirteenth resistor R13 there is a rectifier bridge U1, which consists of eleventh diode Dli, twelfth diode D12, thirteenth diode D13, fourteenth diode D14 with thyristor Tyl. switches. Between the rectifier bridge points, denoted F and G, is a rectified voltage without filtering, and to these points F, G is connected a voltage divider consisting of an eleventh resistor R1 and a twelfth resistor R12. The transistor of optocoupler Cd, which is already open, closes the following circuit: eighth point H - optocoupler 01 - base of eighth transistor T8. This opens the eighth transistor T8, connected to the tenth resistor R10 in the control circuit of the thyristor Tyl. Opening the thyristor Tyl then closes the circuit: the first terminal 1 - the ninth diode D9, the tenth diode. D10 - rectifier bridge U1, shorted in circuits F and G (thyristor Tyl open) second terminal 2. The relay or contactor is closed at this time. The fourteenth resistor R14 with the fifth capacitor C5 forms the bias protection of the thyristor Tyl.

Indukční snímač podle vynálezu se vřazuje do série s cívkou relé nebo stykače.The inductive sensor according to the invention is connected in series with a relay or contactor coil.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

An inductive sensor, characterized in that it consists of a power supply block (N) of an oscillator (O) connected at a fourth point D via a base and an emitter of a fourth transistor (T4) to a base of a fifth transistor (T5), the collector of which is connected at the base of a sixth transistor (T6), the emitter of which is connected on the basis of a seventh transistor (T7), the collector of which is connected to the base of the eighth transistor (T8) via a fourth diode (D4), an optocoupler (01) and a ninth resistor (R9), which via the tenth resistor (R10) connects the sixth point F to the control electrode of the thyristor (Tyl) connected between the points F and G of the rectifier bridge (U1) of the power switch, the points F and G being connected to the eleventh resistor (R11), the twelfth resistor ( R12), the fourteenth resistor (R14) and the fifth encoder (C5) and the eighth point H between the eleventh resistor (R11) and the twelfth resistor (R12) is connected to the collector of the optocoupler (01).