CS277487B6

CS277487B6 - Connection of inductive proximity sensor of metal material

Info

Publication number: CS277487B6
Application number: CS75590A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Kotlin
Original assignee: Zdenek Kotlin
Priority date: 1990-02-15
Filing date: 1990-02-15
Publication date: 1993-03-17
Also published as: CS9000755A2

Abstract

V zapojení indukčního snímačeje první napájecí výstup (1.3) spínacího a napájecího bloku (1) spojenjednak s prvním napájecím vstupem (2.1) napěťového komparátoru (2), jednak s prvním vývodem prvního omezovacího rezistoru (R3), jednak s prvním vývodem srážecího rezistoru (Rl), jednak s prvním vývodem první cívky (Ll) a jednak s prvním vývodem prvního rezonančního kondenzátoru (Cl), jehož druhý vývod je spojen jednak s kolektorem prvního tranzistoru (TI) a jednak se čtvrtým měřícím bodem (D), kterýje společným uzlem pro druhý vývod první cívky (Ll) a katodu detekční diody (D2). Zapojení je využitelné například u obráběcích strojů, na dopravnících kovových materiálů, automatických linkách a podobných zařízeních.In the circuit of the inductive sensor, the first power output (1.3) of the switching and power supply block (1) is connected to the first power input (2.1) of the voltage comparator (2), to the first terminal of the first limiting resistor (R3), to the first terminal of the quenching resistor (Rl), to the first terminal of the first coil (Ll) and to the first terminal of the first resonant capacitor (Cl), the second terminal of which is connected to the collector of the first transistor (TI) and to the fourth measuring point (D), which is a common node for the second terminal of the first coil (Ll) and the cathode of the detection diode (D2). The circuit is usable, for example, in machine tools, on conveyors of metal materials, automatic lines and similar devices.

Description

Předmětem vynálezu je zapojení indukčního snímače vzdálenosti kovového materiálu, založeného na principu vířivých proudů.The subject of the invention is the connection of an inductive distance sensor of a metallic material, based on the eddy current principle.

Při snímání vzdálenosti kovového materiálu je doposud používáno zejména rezonančních snímačů, založených na principu porovnávání dvou kmitočtů. Zde je nevýhodná nedostupnost pro provozní používání, značná nákladnost a skutečnost indikace kovového materiálu pouze do vzdálenosti cca 15 mm. Jiná známá zařízení jsou indukční snímače jednak podle čs. autorského osvědčení č. 266 547, jehož sestavení je pro svoji složitost nákladné a jednak indukční snímače, jež používají méně nákladné zapojení podle čs. autorského osvědčení č. 275 653. Jejich aplikace je však omezena indikační vzdáleností cca 15 mm.So far, resonant sensors based on the principle of comparing two frequencies have been used in sensing the distance of metallic material. Here, the disadvantage is unavailability for operational use, considerable cost and the fact of indicating the metal material only up to a distance of about 15 mm. Other known devices are inductive sensors according to Czechoslovakia. author's certificate No. 266 547, the assembly of which is expensive due to its complexity and on the one hand inductive sensors, which use less expensive connections according to Czechoslovakia. author's certificate No. 275 653. However, their application is limited by an indication distance of about 15 mm.

Uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny zapojením indukčního snímače vzdálenosti kovového materiálu podle vynálezu.Said drawbacks are largely eliminated by connecting an inductive distance sensor of the metal material according to the invention.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že první napájecí výstup spínacího a napájecího bloku je spojen jednak s prvním napájecím vstupem napěťového komparátoru, jednak s prvním vývodem prvního omezovacího rezistoru, jednak s prvním vývodem srážecího rezistoru, jednak s prvním vývodem první cívky a jednak s prvním vývodem prvního rezonančního kondenzátoru. Druhý vývod prvního rezonančního kondenzátoru je spojen jednak s kolektorem prvního tranzistoru, jednak se čtvrtým měřicím bodem, jednak s druhým vývodem první cívky a jednak s katodou detekční diody. Anoda této detekční diody je spojena jednak s druhým vývodem prvního omezovacího rezistoru, jednak s prvním měřicím bodem a jednak se vstupem napěťového komparátoru. Emitor prvního tranzistoru je spojen jednak s prvním vývodem emitorového rezistoru. Druhý vývod emitorového rezistoru je spojen jednak s prvním vývodem nastavovacího rezistoru, který je druhým vývodem spojen jednak s anodou Zenerovy diody, jednak s druhým napájecím vstupem napěťového komparátoru, jednak s druhým vývodem omezovacího rezistoru, jednak s emitorem druhého tranzistoru, jednak s katodou indikační LED diody a jednak s druhým napájecím výstupem spínacího a napájecího bloku. Katoda Zenerovy diody je spojena jednak s třetím měřicím bodem, jednak s druhým vývodem druhé cívky, jednak s druhým vývodem srážecího rezistoru a jednak s druhým vývodem druhého rezonančního kondenzátoru. První vývod druhého rezonančního kondenzátoru je spojen jednak s prvním vývodem druhé cívky a jednak s bází prvního tranzistoru. Napěťový komparátor je svým výstupem spojen s prvním vývodem předřadného rezistoru, jehož druhý vývod je spojen jednak s druhým měřicím bodem, jednak s prvním vývodem druhého omezovacího rezistoru a jednak s bází druhého tranzistoru, který je kolektorem připojen na ovládací vstup spínacího a napájecího bloku, jehož výstup je spojen s prvním vývodem napájecího rezistoru, spojeného druhým vývodem s anodou indikační LED diody.The essence of the invention lies in the fact that the first supply output of the switching and supply block is connected to the first supply input of the voltage comparator, to the first terminal of the first limiting resistor, to the first terminal of the surge resistor, to the first terminal of the first coil and to the first terminal. of the first resonant capacitor. The second terminal of the first resonant capacitor is connected to the collector of the first transistor, to the fourth measuring point, to the second terminal of the first coil and to the cathode of the detection diode. The anode of this detection diode is connected to the second terminal of the first limiting resistor, to the first measuring point and to the input of the voltage comparator. The emitter of the first transistor is connected to the first terminal of the emitter resistor. The second terminal of the emitter resistor is connected to the first terminal of the setting resistor, which is connected to the anode of the Zener diode, to the second supply input of the voltage comparator, to the second terminal of the limiting resistor and to the emitter of the second transistor diodes and on the one hand with the second power supply output of the switching and power supply block. The cathode of the Zener diode is connected to the third measuring point, to the second terminal of the second coil, to the second terminal of the precipitating resistor and to the second terminal of the second resonant capacitor. The first terminal of the second resonant capacitor is connected to the first terminal of the second coil and to the base of the first transistor. The voltage comparator is connected by its output to the first terminal of the ballast resistor, the second terminal of which is connected to the second measuring point, the first terminal of the second limiting resistor and the base of the second transistor, which is connected by collector to the control input of the switching and supply block. the output is connected to the first terminal of the power resistor, connected by the second terminal to the anode of the indication LED.

Výhodou uspořádání podle vynálezu je zejména možnost uplatnění při vzdálenostech větších než 30 mm, a to při teplotním rozmezí -20 až +45 ’C. Jinou výhodou je skutečnost, že prostou záměnou vstupů operačního zesilovače v napěťovém komparátoru lze funkci snímače negovat.The advantage of the arrangement according to the invention is in particular the possibility of application at distances greater than 30 mm, at a temperature range of -20 to +45 ° C. Another advantage is the fact that the function of the sensor can be negated by simply swapping the inputs of the operational amplifier in the voltage comparator.

Příklad uspořádání podle vynálezu je schematicky znázorněn na připojeném výkresu.An example of an arrangement according to the invention is schematically shown in the accompanying drawing.

Spínací a napájecí blok 1 sestává z usměrňovacího můstku, tvořeného čtyřmi diodami v můstkovém zapojení, výkonového spínače, rezistórů a kondenzátoru. Je napájen napájecími vstupy 1.1 a 1.2 ze svorek 0.1 a 0.2, vřazených do vnějšího střídavého obvodu cívky relé nebo stykače. Napěťový komparátor 2 sestává z operačního zesilovače, rezistórů a kompenzačního kondenzátoru. První napájecí výstup 1.3 spínacího a napájecího bloku 1 je spojen s prvním napájecím vstupem 2.1 napěťového komparátoru 2 a dále s prvním vývodem prvního omezovacího rezistoru R3, s prvním vývodem srážecího rezistoru Rl, s prvním vývodem první cívky LI, s prvním vývodem prvního rezonančního kondenzátoru Cl. Druhý vývod tohoto prvního rezonančního kondenzátoru Cl je spojen s kolektorem prvního tranzistoru TI a dále čtvrtým měřicím bodem D, druhým vývodem první cívky LI a katodou detekční diody D2. Anoda detekční diody D2 je spojena s druhým vývodem prvního omezovacího rezistoru R3, prvním měřicím bodem A a vstupem 2.4 napěťového komparátoru 2. První tranzistor TI je svým emitorem spojen s prvním vývodem emitorového rezistoru R7, spojeného druhým vývodem s prvním vývodem nastavovacího rezistoru R2. Druhý vývod tohoto nastavovacího rezistoru R2 je spojen s druhým napájecím vstupem 2.3 napěťového komparátoru 2 a s druhým napájecím výstupem 1.6 spínacího a napájecího bloku 1. Druhý vývod nastavovacího rezistoru R2 je dále spojen s katodou indikační LED diody D3, druhým vývodem druhého omezovacího rezistoru R4 a anodou Zenerovy diody Dl. Katoda této Zenerovy diody Dl je spojena s třetím měřicím bodem C, druhým vývodem druhé cívky L2, druhým vývodem srážecího rezistoru Rl a druhým vývodem druhého rezonančního kondenzátoru C2, jehož první vývod je spojen s prvním vývodem druhé cívky L2 a bází prvního tranzistoru TI. Výstup 2.2 napěťového komparátoru 2 je spojen s grvním vývodem předřadného rezistoru R5, jehož druhý vývod je spojen s druhým měřicím bodem B, prvním vývodem druhého omezovacího rezistoru R4 a bází druhého tranzistoru T2. Tento druhý tranzistor T2 je kolektorem připojen na ovládací vstup 1.5 spínacího a napájecího bloku 1. Výstup 1.4 spínacího a napájecího bloku 1 je spojen s prvním vývodem napájecího rezistoru R6, jehož druhý vývod je spojen s anodou indikační LED diody D3.The switching and supply block 1 consists of a rectifier bridge, formed by four diodes in a bridge circuit, a power switch, resistors and a capacitor. It is powered by power inputs 1.1 and 1.2 from terminals 0.1 and 0.2, connected to the external AC circuit of the relay or contactor coil. The voltage comparator 2 consists of an operational amplifier, resistors and a compensation capacitor. The first supply output 1.3 of the switching and supply block 1 is connected to the first supply input 2.1 of the voltage comparator 2 and further to the first terminal of the first limiting resistor R3, to the first terminal of the precipitating resistor R1, to the first terminal of the first coil L1, to the first terminal of the first resonant capacitor C1 . The second terminal of this first resonant capacitor C1 is connected to the collector of the first transistor T1 and further to the fourth measuring point D, the second terminal of the first coil L1 and the cathode of the detection diode D2. The anode of the detection diode D2 is connected to the second terminal of the first limiting resistor R3, the first measuring point A and the input 2.4 of the voltage comparator 2. The first transistor T1 is connected by its emitter to the first terminal of the emitter resistor R7 connected by the second terminal to the first terminal of the setting resistor R2. The second terminal of this setting resistor R2 is connected to the second supply input 2.3 of the voltage comparator 2 and to the second supply output 1.6 of the switching and supply block 1. The second terminal of the setting resistor R2 is further connected to the cathode of the LED indicator D3, the second terminal of the second limiting resistor R4 and the anode. Zener diodes Dl. The cathode of this Zener diode D1 is connected to a third measuring point C, a second terminal of the second coil L2, a second terminal of the precipitation resistor R1 and a second terminal of the second resonant capacitor C2, the first terminal of which is connected to the first terminal of the second coil L2 and the base of the first transistor T1. The output 2.2 of the voltage comparator 2 is connected to the main terminal of the ballast resistor R5, the second terminal of which is connected to the second measuring point B, the first terminal of the second limiting resistor R4 and the base of the second transistor T2. This second transistor T2 is connected by a collector to the control input 1.5 of the switching and supply block 1. The output 1.4 of the switching and supply block 1 is connected to the first terminal of the supply resistor R6, the second terminal of which is connected to the anode of the indication LED D3.

Funkci elektrických obvodů v předmětném zapojení indukčního snímače vzdálenosti kovového materiálu podle vynálezu lze popsat takto:The function of the electrical circuits in the present circuit of the inductive distance sensor of the metal material according to the invention can be described as follows:

První napájecí výstup 1.3 spínacího a napájecího bloku 1, srážecí rezistor Rl, bod C třetí měřicí a dále přes Zenerovu diodu Dl do napájecího výstupu 1.6. Tím je vytvořeno ve třetím měřicím bodě C stejnosměrné předpětí pro první tranzistor TI. Další obvod je uzavírán postupem: třetí měřicí bod C, druhá cívka L2, přechod báze - emitor prvního tranzistoru TI, emitorový rezistor R7, nastavovací rezistor R2, napájecí výstup 1.6. Jiný obvod se uzavírá z prvního napájecího výstupu 1.3 přes první cívku LI, kolektor - emitor prvního tranzistoru TI, emitorový rezistor R7, nastavovací rezistor R2, napájecí výstup 1.6. Průtokem proudu první cívkou LI se naindukuje napětí na druhé cívce L2, avšak v opačné fázi, a to má za následek zmenšení proudu že třetího měřicího bodu C přes přechod báze - emitor, emitorový rezistor R7, nastavovací rezistor R2 do napájecího výstupu 1.6. První tranzis tor TI se uzavírá a na druhé cívce L2 klesá elektrické napětí a první tranzistor TI se opět otevírá. Toto se neustále opakuje, a tím vzniká ve čtvrtém měřicím bodě D napětí sinusového průběhu. Toto napětí se vede přes detekční diodu D2 do prvního měřicího bodu A. Detekční dioda D2 způsobuje, že se toto napětí sinusového průběhu usměrňuje a do prvního měřicího bodu A protéká pouze'záporná půlvlna sinusového napětí. První měřicí bod A je již přímo spojen se vstupem 2.4 napěťového komparátoru 2. Další obvod se uzavírá z prvního napájecího výstupu 1.3 přes první omezovači rezistor R3 do prvního měřicího bodu A, kde se sčítá se zápornou půlvlnou signálu, přicházejícího ze čtvrtého měřicího bodu D přes detekční diodu D2. To způsobuje, že pokud je ve čtvrtém měřicím bodě D sinusový průběh, je v prvním měřicím bodě A nižší napětí a výstup 2.2 napěťového komparátoru 2 je na potenciálu prvního napájecího výstupu 1.3. První rezonanční kondenzátor Cl s první cívkou LI a druhý rezonanční kondenzátor C2 s druhou cívkou L2 tvoří rezonanční obvody. Výstup 2.2 napěťového komparátoru 2 je spojen přes předřadný rezistor R5 s druhým měřicím bodem B, a přes druhý omezovači rezistor R4 s napájecím výstupem 1.6 spínacího a napájecího bloku 1. V druhém měřicím bodě B se objeví napětí dané dělícím poměrem předřadného rezistoru R5 a druhého omezovacího rezistoru R4. Toto napětí je vyšší než je napětí přechodu báze - emitor druhého tranzistoru T2 a vzniká obvod: druhý měřicí bod B, přechod báze - emitor druhého tranzistoru T2, napájecí výstup 1.6 spínacího a napájecího bloku 1. Tím se stane druhý tranzistor T2 vodivým a uzavírá se obvod: ovládací vstup 1.5 spínacího a napájecího bloku 1, kolektor - emitor druhého tranzistoru T2, napájecí výstup 1.6.The first supply output 1.3 of the switching and supply block 1, the precipitation resistor R1, the point C of the third measuring and further via the Zener diode D1 to the supply output 1.6. This creates a DC bias voltage for the first transistor TI at the third measuring point C. The next circuit is closed as follows: third measuring point C, second coil L2, base-emitter junction of the first transistor T1, emitter resistor R7, setting resistor R2, power output 1.6. Another circuit is closed from the first supply output 1.3 via the first coil L1, the collector-emitter of the first transistor T1, the emitter resistor R7, the setting resistor R2, the supply output 1.6. The current flow through the first coil L1 induces a voltage on the second coil L2, but in the opposite phase, and this results in a reduction of the current of the third measuring point C through the base-emitter transition, emitter resistor R7, setting resistor R2 to supply output 1.6. The first transistor T1 closes and the electric voltage on the second coil L2 drops and the first transistor T1 opens again. This is repeated over and over again, resulting in a sinusoidal voltage at the fourth measuring point D. This voltage is fed via the detection diode D2 to the first measuring point A. The detection diode D2 causes this sinusoidal voltage to be rectified and only the negative half-wave of the sinusoidal voltage flows to the first measuring point A. The first measuring point A is already directly connected to the input 2.4 of the voltage comparator 2. The next circuit is closed from the first supply output 1.3 via the first limiting resistor R3 to the first measuring point A, where it adds the negative half-wave of the signal coming from the fourth measuring point D via detection diode D2. This causes that if there is a sinusoidal waveform at the fourth measuring point D, the voltage is lower at the first measuring point A and the output 2.2 of the voltage comparator 2 is at the potential of the first supply output 1.3. The first resonant capacitor C1 with the first coil L1 and the second resonant capacitor C2 with the second coil L2 form resonant circuits. The output 2.2 of the voltage comparator 2 is connected via a ballast resistor R5 to the second measuring point B, and via a second limiting resistor R4 to the supply output 1.6 of the switching and supply block 1. At the second measuring point B the voltage given by the splitter ratio of the ballast resistor R5 and the second limiting resistor appears. resistor R4. This voltage is higher than the base-emitter junction voltage of the second transistor T2 and a circuit is created: second measuring point B, base-junction junction of the second transistor T2, supply output 1.6 of switching and supply block 1. This makes the second transistor T2 conductive and closes. circuit: control input 1.5 of switching and supply block 1, collector - emitter of second transistor T2, supply output 1.6.

Přiblížením kovového materiálu k ferritovému jádru s první cívkou LI a druhou cívkou L2 se změní rezonanční odpor, což má za následek pokles amplitudy sinusového napětí ve čtvrtém měřicím bodě D, a tím se změní vliv záporných půlvln v prvním měřicím bodě A a napětí v něm stoupne. Protože první měřicí bod A je spojen se vstupem 2.4 napěťového komparátoru 2, stoupne i napětí na tomto vstupu 2.4, a to má za následek, že na výstupu 2.2 napěťového komparátoru 2 se objeví potenciál napěťového výstupu 1.6 spínacího a napájecího bloku 1, čímž klesne napětí ve druhém měřicím bodě B pod hranici otevíracího napětí báze - emitor druhého tranzistoru T2 a tento tranzistor T2 se uzavře. Tím stoupne napětí na ovládacím vstupu 1.5 spínacího a napájecího bloku 1, čehož následkem výkonový spínač sepne. Toto sepnutí je indikováno indikační LED diodou D3 v uzavřeném obvodu: druhý napájecí výstup 1.4 spínacího a napájecího bloku 1, napájecí rezistor R6, indikační LED dioda D3 a napájecí výstup 1.6 spínacího a napájecího bloku 1. Průtokem proudu sepnutým výkonovým spínačem ve spínacím a napájecím bloku 1 dojde k sepnutí relé nebo stykače, vřazeného do obvodu indukčního snímače.Approaching the metal material to the ferrite core with the first coil L1 and the second coil L2 changes the resonant resistance, which results in a decrease in the amplitude of the sinusoidal voltage at the fourth measuring point D, thereby changing the negative half-waves at the first measuring point A and increasing the voltage therein. . Since the first measuring point A is connected to the input 2.4 of the voltage comparator 2, the voltage at this input 2.4 also rises, and this results in the potential of the voltage output 1.6 of the switching and supply unit 1 appearing at the output 2.2 of the voltage comparator 2, thereby lowering the voltage. at the second measuring point B below the limit of the opening voltage of the base-emitter of the second transistor T2 and this transistor T2 closes. This raises the voltage at the control input 1.5 of the switching and supply unit 1, as a result of which the power switch closes. This switching is indicated by the indication LED D3 in a closed circuit: second supply output 1.4 of the switching and supply unit 1, supply resistor R6, display LED D3 and supply output 1.6 of the switching and supply unit 1. Current flow through the closed power switch in the switching and supply unit 1, the relay or contactor integrated in the inductive sensor circuit closes.

Vynálezu lze využít například u obráběcích strojů, na dopravnících kovových materiálů, automatických linkách a podobných zařízení.The invention can be used, for example, in machine tools, on conveyors of metallic materials, automatic lines and similar devices.

Claims

The connection of an inductive distance sensor of metal material, characterized in that the first supply output (1.3) of the switching and supply block (1) is connected on the one hand to the first supply input (2.1) of the voltage comparator (2) and on the one hand to the first terminal of the first limiting resistor (R3), on the one hand with the first terminal of the precipitating resistor (R1), on the other hand with the first terminal of the first coil (L1) and on the other hand with the first terminal of the first resonant capacitor (C1), the second terminal of which is connected to the collector of the first transistor; ), on the one hand with the fourth measuring point (D), which is a common node for the second terminal of the first coil (L1) and the cathode of the detection diode (D2), the anode of which is connected to the second terminal of the first limiting resistor (R3) point (A) and on the one hand with the input (2.4) of the voltage comparator (2), the emitter of the first transistor (TI) being connected to the first terminal of the emitter resistor (R7), the second terminal of which is connected to the first terminal of the setting resistor (R2), connected by its second terminal to the anode of the Zener diode (D1) and to the second supply input (2.3) of the voltage comparator (2), to the second terminal of the limiting resistor (R4), to the emitter of the second transistor (T2) and to the cathode indication LED diodes (D3) and on the one hand with the second power output (1.6) of the switching and power supply unit (1), the cathode of the Zener diode (D1) being connected on the one hand to the third measuring point (C) and to the second terminal of the second coil (L2) ), on the one hand with the second terminal of the precipitating resistor (R1) and on the other hand with the second terminal of the second resonant capacitor (C2), the first terminal of which is connected to the first terminal of the second coil (L2) and to the base of the first transistor (T1). 2.2) the voltage comparator (2) is connected to the first terminal of the ballast resistor (R5), the second terminal of which is connected to the second measuring point (B), to the first terminal of the second limiting resistor (R4) and to the base of the second transistor (T2) ), connected by a collector to the controller input (1.5) of the switching and power supply block (1), the output (1.4) of which is connected to the first terminal of the power supply resistor (R6), connected by the second terminal to the anode of the indication LED (D3).