RU2340866C1

RU2340866C1 - Device for identifying and controlling positions of objects

Info

Publication number: RU2340866C1
Application number: RU2007114658/28A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Карпенко (RU); Сергей Владимирович Карпенко
Original assignee: Сергей Владимирович Карпенко
Priority date: 2007-04-18
Filing date: 2007-04-18
Publication date: 2008-12-10

Abstract

FIELD: measurement technique.

SUBSTANCE: present invention pertains to inspection technology and is meant for use in mechanical engineering for identifying metallic and non-metallic objects, as well as a position sensor. Device has inductive detector element 1, made in form of two inductor coils 2 and 3 serially connected to each other and matched. Each of the coils is placed in a circular groove of an open carrier case of ferrite cores 4 and 5 respectively. Device also has a high frequency generator of electric oscillations 6, in which the outputs of inductive detector element 1 are connected to its oscillating loop circuits, threshold element 7, main output terminal 8, multivibrator 10 with a capacitive detector element in form of current conducting plate 9, AND detector, driver circuit 12, 2 NO gate 13 and second output terminal 14.

EFFECT: simplification of the structure of the device and widening of its functional capabilities.

4 dwg

Description

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для использования в машиностроении для идентификации (распознавания) металлических и неметаллических изделий, а также в качестве датчика положения металлических и неметаллических изделий.The invention relates to the field of instrumentation and is intended for use in mechanical engineering for the identification (recognition) of metal and non-metal products, as well as a position sensor for metal and non-metal products.

Известно устройство идентификации изделий, содержащее индуктивный чувствительный элемент, включающий катушку индуктивности, размещенную в кольцевом пазу открытой чашки ферритового сердечника, высокочастотный генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, пороговый элемент, вход которого подключен к выходу высокочастотного генератора электрических колебаний, формирователь, логический элемент 2ИЛИ-НЕ, выход которого является одним из выходов устройства (см. авторское свидетельство СССР №1610268, МКИ⁵ G01B 21/00 "Индуктивно-оптический датчик положения и контроля, 1990). Такое устройство не позволяет производить идентификацию металлических и неметаллических изделий.A device for product identification is known that contains an inductive sensitive element, including an inductor placed in the annular groove of an open cup of a ferrite core, a high-frequency generator of electrical vibrations, the inductive circuit of which includes an inductive sensitive element, a threshold element, the input of which is connected to the output of a high-frequency generator of electric oscillations , shaper, logic element 2 OR NOT, the output of which is one of the outputs of the device (see author rskoe certificate of the USSR №1610268, MKI ⁵ G01B 21/00 "Inductively-optic position sensor and control, 1990). Such a device does not allow for the identification of metallic and non-metallic products.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство, содержащее индуктивный чувствительный элемент, включающий катушку индуктивности, размещенную в кольцевом пазу открытой чашки ферритового сердечника, высокочастотный генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, пороговый элемент, вход которого подключен к выходу высокочастотного генератора электрических колебаний, первую выходную клемму, являющуюся первым выходом устройства, вторую выходную клемму, являющуюся вторым выходом устройства, логический элемент 2ИЛИ-НЕ, выход которого соединен со второй выходной клеммой, а первый вход его соединен с первой выходной клеммой, формирователь, выход которого подключен ко второму входу логического элемента 2ИЛИ-НЕ (см. авторское свидетельство СССР №1185419, МКИ⁴H01H 36/00 "Датчик положения и контроля", 1985).The closest in technical essence to the proposed solution is a device containing an inductive sensitive element, including an inductor placed in the annular groove of an open cup of a ferrite core, a high-frequency generator of electrical vibrations, in the oscillatory circuit of which is included an inductive sensitive element, a threshold element whose input is connected to the output of the high-frequency generator of electrical oscillations, the first output terminal, which is the first output of the device VA, the second output terminal, which is the second output of the device, is a 2OR-NOT logic element, the output of which is connected to the second output terminal, and its first input is connected to the first output terminal, the driver whose output is connected to the second input of the 2OR-NOT logic element (see USSR copyright certificate No. 1185419, MKI ⁴ H01H 36/00 "Position and control sensor", 1985).

Однако такое устройство не обеспечивает распознавания прозрачных для светового потока излучателя неметаллических изделий, так как при пересечении ими светового потока затемнения фотоприемника не происходит из-за того, что световой поток сквозь контролируемые изделия вследствие сравнительно высокого коэффициента пропускания проходит на фотоприемник и продолжает поддерживать его в засвеченном состоянии. Т.е. в этом случае не обеспечивается режим идентификации (распознавания) металлических и неметаллических изделий. Кроме того, такое устройство из-за наличия таких оптических узлов, как излучатель и фотоприемник, имеет относительно высокую стоимость. Оно отличается относительной сложностью конструкции и обладает ограниченными функциональными возможностями, так как выполнено из двух функциональных узлов, что, в свою очередь, приводит к невозможности применения его в условиях эксплуатации на объектах, имеющих зоны контроля с ограниченным монтажным пространством.However, such a device does not provide recognition of non-metallic products transparent to the light flux of the emitter, since when they cross the light flux, the photodetector does not darken due to the fact that the light flux through the monitored products passes to the photodetector due to a relatively high transmittance and continues to maintain it in the illuminated condition. Those. in this case, the identification (recognition) mode of metallic and non-metallic products is not provided. In addition, such a device, due to the presence of such optical nodes as a radiator and a photodetector, has a relatively high cost. It is distinguished by the relative complexity of the design and has limited functionality, since it is made of two functional units, which, in turn, makes it impossible to use it in operating conditions at facilities with control zones with limited mounting space.

Цель изобретения - упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей устройства.The purpose of the invention is to simplify the design and expand the functionality of the device.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее индуктивный чувствительный элемент, включающий катушку индуктивности, размещенную в кольцевом пазу открытой чашки ферритового сердечника, высокочастотный генератор электрических колебаний, к цепям колебательного контура которого подключен индуктивный чувствительный элемент, пороговый элемент, вход которого соединен с выходом высокочастотного генератора электрических колебаний, логический элемент 2ИЛИ-НЕ, выход которого является вторым выходом устройства, формирователь, выход которого соединен со вторым входом логического элемента 2ИЛИ-НЕ, введены мультивибратор с емкостным чувствительным элементом в виде токопроводящей пластины, подключенным к его входу, детектор, вход которого подключен к выходу мультивибратора, а выход соединен со входом формирователя, при этом индуктивный чувствительный элемент снабжен второй катушкой индуктивности, размещенной в кольцевом пазу второго ферритового сердечника и включенной последовательно и согласно с первой катушкой индуктивности, а выход порогового элемента соединен с первым входом логического элемента 2ИЛИ-НЕ и является первым выходом устройства, причем емкостный чувствительный элемент, установленный между катушками индуктивности, и катушки индуктивности индуктивного чувствительного элемента установлены вдоль прямой линии и образуют чувствительный элемент устройства, а одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента и плоскости открытых торцов чашек ферритовых сердечников катушек индуктивности установлены в одной плоскости, направлены в одну сторону и образуют чувствительную поверхность устройства.This goal is achieved by the fact that in a known device containing an inductive sensor, including an inductor placed in the annular groove of an open cup of a ferrite core, a high-frequency generator of electrical vibrations, to the circuits of the oscillatory circuit of which is connected an inductive sensor, a threshold element, the input of which is connected to the output of a high-frequency generator of electrical oscillations, a logic element 2 OR NOT, the output of which is the second output of the device, f a driver, the output of which is connected to the second input of the logic element 2 OR NOT, a multivibrator with a capacitive sensitive element in the form of a conductive plate connected to its input, a detector, the input of which is connected to the output of the multivibrator, and the output is connected to the input of the driver, while the inductive sensitive the element is equipped with a second inductor placed in the annular groove of the second ferrite core and connected in series and in accordance with the first inductor, and the threshold output about the element is connected to the first input of the logic element 2 OR NOT and is the first output of the device, the capacitive sensor installed between the inductors and the inductors of the inductive sensor installed along a straight line and form the sensor of the device, and one of the planes of the capacitive sensor and the planes of the open ends of the cups of the ferrite cores of the inductors are installed in the same plane, are directed in one direction and form a the surface of the device.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - схема взаимного расположения в пространстве емкостного чувствительного элемента, индуктивного чувствительного элемента и контролируемого изделия, на фиг.3 - диаграммы напряжений, поясняющие работу схемы устройства при срабатывании его от металлических изделий в режиме идентификации металлических и неметаллических изделий, на фиг.4 - диаграммы напряжений, поясняющие работу схемы устройства при срабатывании его от неметаллических изделий в режиме идентификации металлических и неметаллических изделий.Figure 1 presents a block diagram of the proposed device, figure 2 is a diagram of the relative position in space of a capacitive sensitive element, an inductive sensitive element and a controlled product, figure 3 is a voltage diagram explaining the operation of the device circuit when it is triggered from metal products in the identification mode of metal and nonmetallic products, Fig. 4 is a voltage diagram explaining the operation of the device circuit when it is triggered from nonmetallic products in the mode of identification of metal eskih and non-metallic products.

Устройство содержит (см. фиг.1) индуктивный чувствительный элемент 1, выполненный в виде двух соединенных между собой последовательно и согласно катушек индуктивности 2 и 3, каждая из которых при этом размещена в кольцевом пазу открытой чашки ферритовых сердечников 4 и 5 соответственно, выполненный, например, по схеме индуктивной трехточки высокочастотный генератор электрических колебаний 6, в котором выходы индуктивного чувствительного элемента 1 подключены к цепям его колебательного контура, пороговый элемент 7, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, вход которого подключен к выходу высокочастотного генератора электрических колебаний 6, первую выходную клемму 8, подключенную к выходу порогового элемента 7, мультивибратор 10 с емкостным чувствительным элементом в виде токопроводящей пластины 9, выполненный по схеме симметричного автогенератора прямоугольных импульсов на базе операционного усилителя (см. книгу Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Сов. радио, 1974, с.175, рис.4.42, а), детектор 11, выполненный, например, по схеме диодного пассивного преобразователя амплитудных значений переменного напряжения в постоянное с последовательным включением выпрямительного диода с выходной нагрузкой в виде параллельной RC-цепочки (см. книгу Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряжение в постоянное. М.: Сов. радио, 1977, с.174, рис.4.9, б), формирователь 12, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, а также логический элемент 2ИЛИ-НЕ 13, первый вход которого подключен к выходу порогового элемента 7, а второй вход - к выходу формирователя 12, вторую выходную клемму 14, подключенную к выходу логического элемента 2ИЛИ-НЕ 13 и являющуюся вторым выходом устройства.The device contains (see figure 1) an inductive sensitive element 1, made in the form of two interconnected in series and according to inductors 2 and 3, each of which is placed in the annular groove of an open cup of ferrite cores 4 and 5, respectively, made for example, according to the inductive three-point circuit, a high-frequency generator of electric oscillations 6, in which the outputs of the inductive sensitive element 1 are connected to the circuits of its oscillatory circuit, the threshold element 7, made, for example, by Schmitt trigger circuit, the input of which is connected to the output of a high-frequency generator of electric oscillations 6, the first output terminal 8 connected to the output of the threshold element 7, a multivibrator 10 with a capacitive sensing element in the form of a conductive plate 9, made according to the scheme of a symmetrical rectangular oscillator based on an operational amplifier (see the book Shilo V.L. Linear integrated circuits in electronic equipment. - M .: Owls. radio, 1974, p.175, fig. 4.42, a), detector 11, made, for example, according to the scheme of a diode passive converter of amplitude values of alternating voltage to constant with series-connected rectifier diode with output load in the form of a parallel RC circuit (see book Volgin LI Measuring transducers of alternating voltage to constant. M: Sov. radio, 1977, p.174, fig. 4.9, b), driver 12, made, for example, according to the Schmitt trigger scheme, as well as logic element 2 OR -NOT 13, the first input of which is connected to the output of the threshold electric element 7, and the second input to the output of the shaper 12, the second output terminal 14 connected to the output of the logic element 2 OR NOT 13 and which is the second output of the device.

Емкостный чувствительный элемент 9 подключен в цепи отрицательной обратной связи к инвертирующему входу операционного усилителя мультивибратора 10, является одной из обкладок частотозадающего "раскрытого конденсатора", второй обкладкой которого являются электрические цепи общей "земли" мультивибратора 10 и устройства в целом, и служит емкостным чувствительным элементом мультивибратора 10 (см. журнал "Радио", №10, 2002, с.38, рис.1; с.39, рис.3). Между катушками индуктивности 2, 3 индуктивного чувствительного элемента 1 установлен емкостный чувствительный элемент 9. Катушки индуктивности 2, 3 и емкостный чувствительный элемент 9 установлены вдоль прямой линии и образуют чувствительный элемент устройства. При этом одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента и плоскости открытых торцов чашек ферритовых сердечников катушек индуктивности установлены в одной плоскости, направлены в одну сторону и образуют чувствительную поверхность устройства (см. фиг.2). Такое взаимное расположение в пространстве емкостного чувствительного элемента 9, индуктивного чувствительного элемента 1 и контролируемого изделия 15 (см. фиг.1) при прохождении им в направлении стрелки 16 (17) относительно чувствительного элемента устройства параллельно его чувствительной поверхности в пределах действия электромагнитного поля 18 и 20 у открытых торцов чашек ферритовых сердечников 4 и 5 соответственно и электрического поля 19 емкостного чувствительного элемента 9 и всегда обеспечивает последовательное взаимодействие контролируемого изделия 15 с электромагнитным полем 18 (20), электрическим полем 19 емкостного чувствительного элемента, электромагнитным полем 20 (18). Это, в свою очередь, позволяет:A capacitive sensing element 9 is connected in the negative feedback circuit to the inverting input of the operational amplifier of the multivibrator 10, is one of the plates of the frequency-setting "open capacitor", the second lining of which is the electrical circuit of the common ground of the multivibrator 10 and the device as a whole, and serves as a capacitive sensitive element multivibrator 10 (see the journal "Radio", No. 10, 2002, p. 38, fig. 1; p. 39, fig. 3). A capacitive sensing element 9 is installed between the inductors 2, 3 of the inductive sensing element 1. Inductors 2, 3 and the capacitive sensing element 9 are installed along a straight line and form the sensing element of the device. In this case, one of the planes of the capacitive sensor and the planes of the open ends of the cups of the ferrite cores of the inductors are installed in the same plane, directed in one direction and form the sensitive surface of the device (see figure 2). Such a mutual arrangement in space of a capacitive sensing element 9, an inductive sensitive element 1 and a controlled product 15 (see Fig. 1) when it passes in the direction of the arrow 16 (17) relative to the sensitive element of the device parallel to its sensitive surface within the limits of the electromagnetic field 18 and 20 at the open ends of the cups of ferrite cores 4 and 5, respectively, and the electric field 19 of the capacitive sensing element 9 and always provides a consistent interaction of the counter liruemogo product 15 and the electromagnetic field 18 (20), the electric field 19 of the capacitive sensor, an electromagnetic field 20 (18). This, in turn, allows you to:

1) при взаимодействии металлического контролируемого изделия 15 и индуктивного чувствительного элемента 1 сформировать на выходе порогового элемента 7 прямоугольный импульс напряжения с уровнем логической "1" длительностью, равной длительности нахождения контролируемого металлического изделия в электромагнитных полях 18, 20 индуктивного чувствительного элемента;1) during the interaction of the metal controlled product 15 and the inductive sensitive element 1, generate a rectangular voltage pulse with a logic level “1” of duration equal to the duration of the controlled metal product in the electromagnetic fields 18, 20 of the inductive sensitive element at the output of the threshold element 7;

2) при взаимодействии контролируемого неметаллического изделия 15 с электрическим полем 19 емкостного чувствительного элемента 9 сформировать на выходе формирователя 12 прямоугольный импульс напряжения с уровнем логического "0" длительностью, равной длительности нахождения контролируемого неметаллического изделия в электрическом поле 19 емкостного чувствительного элемента 9;2) when the controlled non-metallic product 15 interacts with the electric field 19 of the capacitive sensing element 9, generate a rectangular voltage pulse with a logic level “0” of duration equal to the duration of the controlled non-metallic product in the electric field 19 of the capacitive sensitive element 9 at the output of the former 12;

3) получить на выходе порогового элемента 7 импульс длительностью всегда большей, чем длительность импульса на выходе формирователя 12;3) to receive at the output of the threshold element 7 a pulse with a duration always greater than the pulse duration at the output of the driver 12;

4) обеспечить расстановку на временной оси сформированных импульсов таким образом, чтобы выходной импульс порогового элемента 7 большей длительности всегда охватывал выходной импульс формирователя 12 меньшей длительности.4) to ensure the arrangement on the time axis of the generated pulses in such a way that the output pulse of the threshold element 7 of greater duration always covers the output pulse of the shaper 12 of shorter duration.

Таким образом, такое взаимное расположение емкостного чувствительного элемента 9, индуктивного чувствительного элемента 1 и взаимодействие их в описанной выше последовательности с контролируемым изделием 15, а также соответствующая обработка предложенной схемой устройства выходных сигналов генератора 6 и мультивибратора 10 позволяют реализовать принцип действия устройства в режиме идентификации металлических и неметаллических (непрозрачных и прозрачных) изделий, т.е. производить идентификацию (распознавание) металлических и неметаллических (непрозрачных и прозрачных) изделий и выполнить предлагаемое устройство в виде одного функционального узла.Thus, such a mutual arrangement of the capacitive sensing element 9, the inductive sensing element 1 and their interaction in the above sequence with the controlled product 15, as well as the corresponding processing of the output circuit of the generator 6 and the multivibrator 10 by the proposed device circuit, allow the principle of operation of the device in metal identification mode to be implemented and non-metallic (opaque and transparent) products, i.e. to identify (recognize) metal and non-metallic (opaque and transparent) products and perform the proposed device in the form of one functional unit.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При подаче напряжения питания и нахождении контролируемого изделия 15 вне зоны чувствительной поверхности устройства (см. фиг.2) генератор 6 переходит в режим генерации электрических высокочастотных колебаний, постоянная составляющая тока которых на его выходе создает падение напряжения, превышающее пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 7. При этом пороговый элемент 7 переключится в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U1 (см. фиг.3) с уровнем логического "0", которое подается на первый вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ 13 и на выходную клемму 8. Мультивибратор находится в заторможенном состоянии, при котором на его выходе и выходе детектора 11 устанавливается напряжение с уровнем логического "0". После чего формирователь 12 переключается в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе и втором входе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 13 устанавливается напряжение U2 с уровнем логической "1". Выходное напряжение формирователя 12 с уровнем логической "1" инвертируется логическим элементом 2ИЛИ-НЕ 13 и проходит на его выход и вторую выходную клемму 14 с уровнем логического "0", так как на первом входе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 13 установлено разрешающее напряжение U1 с уровнем логического "0".When applying the supply voltage and the controlled product 15 is outside the sensitive surface area of the device (see Fig. 2), the generator 6 switches to the mode of generating high-frequency electric oscillations, the constant current component of which at its output creates a voltage drop exceeding the threshold voltage of the trigger of the threshold element 7 In this case, the threshold element 7 will switch to such a stable state, at which voltage U1 (see Fig. 3) is set at its output with a logic level of "0", which is supplied to the first input of the logic element 2 OR NOT 13 and to the output terminal 8. The multivibrator is in a locked state, at which a voltage with a logic level of "0" is set at its output and the output of the detector 11. After that, the driver 12 switches to such a stable state, in which at its output and the second input of the logic element 2 OR 13 is set voltage U2 with a logic level of "1". The output voltage of the driver 12 with the logic level “1” is inverted by the logic element 2 OR NOT 13 and passes to its output and the second output terminal 14 with the logic level “0”, since the resolving voltage U1 is set at the first input of the logic element 2 OR NOT 13 logical level "0".

Таким образом, после подачи напряжения питания устройство устанавливается в исходное состояние, при котором контролируемое изделие 15 находится за пределами зоны чувствительной поверхности устройства, а на выходных клеммах 8 и 14 устанавливаются соответственно напряжения U3 и U4 с уровнями логического "0".Thus, after supplying the supply voltage, the device is restored to its initial state, in which the controlled product 15 is located outside the sensitive surface area of the device, and voltage U3 and U4 with logical “0” levels are set at the output terminals 8 and 14, respectively.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства в режиме идентификации металлических и неметаллических (непрозрачных и прозрачных) изделий, при котором контролируемое изделие 15 (см. фиг.2) перемещается параллельно чувствительной поверхности устройства в пределах зон действия электромагнитных полей 18, 20 индуктивного чувствительного элемента 1 и электрического поля 19 емкостного чувствительного элемента 9 в одном из направлений по стрелке 16 или 17.Consider the operation of the proposed device in the identification mode of metal and non-metallic (opaque and transparent) products, in which the controlled product 15 (see figure 2) moves parallel to the sensitive surface of the device within the zones of electromagnetic fields 18, 20 of the inductive sensor 1 and the electric field 19 of the capacitive sensing element 9 in one of the directions along arrow 16 or 17.

При введении в направлении стрелки 16 (17) в зону чувствительной поверхности устройства, например, металлического изделия 15 оно входит в зону действия электромагнитного поля 18 (20) у открытого конца торца чашки ферритового сердечника 4 (5). При этом происходит срыв генерации электрических колебаний генератора 6 вследствие внесения затухания контролируемым изделием 15 в его колебательный контур. В результате резко уменьшается составляющая постоянного напряжения на выходе генератора 6, и, когда его значение оказывается ниже порогового значения триггера порогового элемента 7, последний переключается в другое состояние, при котором на его выходе и первом входе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 13 устанавливается напряжение U1, а на первой выходной клемме 8 - напряжение U3 с уровнями логической "1". Так как на первом и втором входах логического элемента 2ИЛИ-НЕ 13 устанавливаются соответственно напряжения U1 и U2 с уровнями логической "1", напряжение U4 на его выходе и второй выходной клемме 14 продолжает оставаться на прежнем нулевом логическом уровне.When you insert in the direction of the arrow 16 (17) into the zone of the sensitive surface of the device, for example, a metal product 15, it enters the zone of action of the electromagnetic field 18 (20) at the open end of the end of the cup of the ferrite core 4 (5). In this case, the generation of electrical oscillations of the generator 6 is disrupted due to the attenuation of the controlled product 15 into its oscillating circuit. As a result, the DC voltage component at the output of the generator 6 sharply decreases, and when its value is lower than the threshold value of the trigger of the threshold element 7, the latter switches to another state in which the voltage U1 is set at its output and the first input of the logic element 2 OR-NOT 13. and at the first output terminal 8, voltage U3 with logic levels of "1". Since the voltage U1 and U2 with the logic levels “1” are set at the first and second inputs of the logic element 2 OR NOT 13, the voltage U4 at its output and the second output terminal 14 continues to remain at the same zero logic level.

Затем через некоторый промежуток времени перемещающееся контролируемое изделие 15, по-прежнему оставаясь в зоне действия электромагнитного поля 18 (20), входит в зону действия электрического поля 19 емкостного чувствительного элемента 9 и образует с ним электрический конденсатор. Значение электрической емкости образованного таким образом конденсатора увеличивается до такого уровня, при котором происходит возбуждение мультивибратора 10 и переход его в режим генерации электрических колебаний. Выходные импульсы мультивибратора преобразуются детектором 11 в постоянное напряжение с уровнем логической "1", которое превышает пороговый уровень напряжения триггера формирователя 12. При этом формирователь 12 переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U2 с уровнем логического "0", которое подается на второй вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ 13. Инвертирования этого нулевого уровня напряжения U2 логическим элементом 2ИЛИ-НЕ не происходит, и напряжение U4 на второй выходной клемме 14 остается на прежнем нулевом логическом уровне, так как на первом входе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 13 подано с выхода порогового элемента 7 запрещающее напряжение U1 с уровнем логической "1".Then, after a certain period of time, the moving controlled article 15, while still remaining in the zone of action of the electromagnetic field 18 (20), enters the zone of action of the electric field 19 of the capacitive sensing element 9 and forms an electric capacitor with it. The value of the electric capacitance of the capacitor thus formed increases to a level at which the multivibrator 10 is excited and transitions to the mode of generation of electrical vibrations. The output pulses of the multivibrator are converted by the detector 11 into a constant voltage with a logic level of "1", which exceeds the threshold voltage level of the trigger of the shaper 12. In this case, the shaper 12 switches to another stable state, at which the voltage U2 with the logical level "0" is set at its output, which is fed to the second input of the logic element 2 OR NOT 13. Inversion of this zero voltage level U2 by the logic element 2 OR NOT occurs, and the voltage U4 at the second output terminal 14 remains at the same zero logic level, since at the first input of the logic element 2 OR NOT 13, the inhibit voltage U1 with the logic level "1" is supplied from the output of the threshold element 7.

Далее перемещающееся контролируемое изделие 15, по-прежнему оставаясь в зоне действия электромагнитного поля 18 (20) и электрического поля 19, входит в зону действия электромагнитного поля 20 (18). После чего уровни напряжений на выходе порогового элемента 7, первом входе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 13, на первой и второй выходных клеммах 8 и 14 соответственно, а также на выходе формирователя 12, установившиеся до момента вхождения контролируемого изделия 15 в зону действия электромагнитного поля 20 (18), не изменились, так как после вхождения его в зону действия электромагнитного поля 20 (18) генератор 6 продолжает находиться в состоянии срыва генерации электрических колебаний.Further, the moving controlled product 15, while still remaining in the zone of action of the electromagnetic field 18 (20) and electric field 19, enters the zone of action of the electromagnetic field 20 (18). After that, the voltage levels at the output of the threshold element 7, the first input of the logic element 2 OR NOT 13, at the first and second output terminals 8 and 14, respectively, as well as at the output of the shaper 12, established until the controlled product 15 enters the electromagnetic field 20 (18), have not changed, since after entering it in the zone of action of the electromagnetic field 20 (18), the generator 6 continues to be in a state of disruption of the generation of electrical oscillations.

При дальнейшем перемещении в том же направлении контролируемое изделие, оставаясь в зоне действия электрического поля 19 и электромагнитного поля 20 (18), выходит из зоны действия электромагнитного поля 18 (20). После чего генератор 6 по-прежнему продолжает оставаться в состоянии срыва генерации электрических колебаний и уровни напряжений на выходе порогового элемента 7, первом входе логического элемента 2ИЛИ-НЕ, первой и второй выходных клеммах, а также на выходе формирователя 12, установившиеся до момента выхода контролируемого изделия из зоны действия электромагнитного поля 18 (20), также не изменились.With further movement in the same direction, the controlled product, remaining in the zone of action of the electric field 19 and electromagnetic field 20 (18), leaves the zone of action of the electromagnetic field 18 (20). After which the generator 6 continues to remain in a state of disruption of the generation of electrical oscillations and voltage levels at the output of the threshold element 7, the first input of the logic element 2, NOT, the first and second output terminals, as well as at the output of the shaper 12, which were established until the controlled products from the electromagnetic field 18 (20) also did not change.

Затем контролируемое изделие, оставаясь в зоне действия электромагнитного поля 20 (18), выходит из зоны действия электрического поля 19. После чего мультивибратор 10 снова переходит из режима генерации электрических колебаний в заторможенное состояние, т.е. в исходное состояние, при котором на его выходе, входе и выходе детектора 11 устанавливаются напряжения с уровнями логического "0". При этом на выходе формирователя устанавливается напряжение U2 с уровнем логической "1", которое подается на второй вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ. Так как на первом и втором входах логического элемента 2ИЛИ-НЕ 13 установлены соответственно напряжения U1 и U2 с уровнями логической "1", напряжение U4 на его выходе и второй выходной клемме 14 продолжает оставаться на прежнем нулевом логическом уровне.Then, the controlled product, remaining in the zone of influence of the electromagnetic field 20 (18), leaves the zone of action of the electric field 19. After that, the multivibrator 10 again switches from the mode of generation of electric oscillations to the inhibited state, i.e. in the initial state, in which at its output, input and output of the detector 11 are set voltage with levels of logical "0". At the same time, the voltage U2 is set at the output of the driver with a logic level of “1”, which is fed to the second input of the logic element 2 OR NOT. Since the voltages U1 and U2 with logic levels “1” are set at the first and second inputs of the logic element 2 OR NOT 13, the voltage U4 at its output and the second output terminal 14 continues to remain at the same zero logic level.

И на последнем отрезке времени своего перемещения контролируемое изделие 15 выходит за пределы действия электромагнитного поля 20 (18). После чего генератор 6 снова переходит в режим генерации электрических колебаний, т.е. в исходное состояние. В результате пороговый элемент также переключается в исходное состояние, при котором на его выходе и первом входе логического элемента 2ИЛИ-НЕ устанавливается напряжение U1, а на первой выходной клемме 8 - напряжение U3 с уровнями логического "0".And in the last period of time of its movement, the controlled product 15 goes beyond the action of the electromagnetic field 20 (18). After that, the generator 6 again switches to the mode of generation of electrical oscillations, i.e. in the initial state. As a result, the threshold element also switches to its initial state, at which voltage U1 is set at its output and the first input of the logic element 2 OR NOT, and voltage U3 with levels of logic "0" is set at the first output terminal 8.

Следовательно, при прохождении контролируемого металлического изделия 15 относительно чувствительной поверхности устройства на первой выходной клемме 8 формируется импульс напряжения U3 с уровнем логической "1", а на выходе формирователя 12 - импульс напряжения U2 с уровнем логического "0", который логическим элементом 2ИЛИ-НЕ 13 не инвертируется и на вторую выходную клемму 14 через него не проходит, так как поданный к этому моменту с выхода порогового элемента 7 на первый вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ импульс напряжения U1 с уровнем логической "1" запрещает его инвертирование и прохождение.Therefore, when passing the controlled metal product 15 relative to the sensitive surface of the device, a voltage pulse U3 with a logic level “1” is formed at the first output terminal 8, and a voltage pulse U2 with a logic level “0”, which is a logical element 2, OR NOT 13 is not inverted and does not pass to the second output terminal 14 through it, since the voltage pulse U1 with the level applied to this moment from the output of the threshold element 7 to the first input of the logic element 2 OR NOT "1" is prohibited by its inverting and passage.

В случае введения контролируемого неметаллического изделия (непрозрачного или прозрачного) 15 в направлении стрелки 16 (17) в зону чувствительной поверхности устройства при взаимодействии его с электромагнитным полем 18 (20) и 20 (18) существенного затухания в колебательный контур генератора 6 оно не вносит. При этом изменения режима генератора 6 относительно его исходного состояния и срабатывания порогового элемента 7 не происходит, в результате чего на первой выходной клемме 8 формирования импульса напряжения U3 с уровнем логической "1" не происходит. В этом случае формируется только импульс напряжения U2 с уровнем логического "0" на выходе формирователя 12, который инвертируется логическим элементом 2ИЛИ-НЕ 13 в импульс напряжения U4 с уровнем логической "1" и проходит на вторую выходную клемму 14, так как в этот момент на первый вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ 13 с выхода порогового элемента 7 поступает разрешающий нулевой логический уровень напряжения.In the case of the introduction of a controlled non-metallic product (opaque or transparent) 15 in the direction of the arrow 16 (17) into the zone of the sensitive surface of the device when it interacts with the electromagnetic field 18 (20) and 20 (18), it does not introduce significant attenuation into the oscillatory circuit of generator 6. In this case, the change in the mode of the generator 6 relative to its initial state and the triggering of the threshold element 7 does not occur, as a result of which, at the first output terminal 8, the formation of a voltage pulse U3 with a logic level of "1" does not occur. In this case, only a voltage pulse U2 with a logic level “0” is generated at the output of the driver 12, which is inverted by the logic element 2 OR NOT 13 into a voltage pulse U4 with a logic level “1” and passes to the second output terminal 14, since at this moment the first input of the logic element 2 OR NOT 13 from the output of the threshold element 7 receives a resolving zero logical voltage level.

Таким образом, в рассмотренном режиме работы устройства сигнал на его первой выходной клемме 8 однозначно соответствует прохождению относительно чувствительной поверхности устройства металлического изделия, а сигнал на второй выходной клемме 14 - неметаллического изделия, чем и обеспечивается идентификация (распознавание) металлических и неметаллических (непрозрачных и прозрачных) изделий при выполнении устройства в виде одного функционального узла.Thus, in the considered operation mode of the device, the signal at its first output terminal 8 unambiguously corresponds to the passage of a relatively metal surface relative to the sensitive surface of the device, and the signal at the second output terminal 14 corresponds to a non-metallic product, which ensures the identification (recognition) of metallic and non-metallic (opaque and transparent ) products when performing the device in the form of a single functional unit.

При помещении контролируемого металлического или неметаллического (непрозрачного или прозрачного) изделия в зону действия чувствительной поверхности устройства на его соответствующей выходной клемме устанавливается потенциал с уровнем логической "1", соответствующий информационному сигналу о положении контролируемого изделия.When placing a controlled metal or non-metallic (opaque or transparent) product in the range of the sensitive surface of the device, a potential with a logic level of “1” corresponding to the information signal about the position of the controlled product is installed on its corresponding output terminal.

Причем этот сигнал не исчезает как, например, в случае импульсного принципа формирования информационного сигнала о контролируемом изделии по перепадам напряжения (по переднему или по заднему фронту), а продолжает непрерывно отслеживать потенциальным уровнем контролируемое изделие как при перемещении его в пределах чувствительной поверхности устройства, так и при нахождении контролируемого изделия в ней в неподвижном состоянии в течение неопределенного промежутка времени. Т.е. при этом имеет место однозначное соответствие информационного сигнала на соответствующей выходной клемме устройства положению контролируемого изделия в определенной точке пространства, где установлено предлагаемое устройство. Это, в свою очередь, обеспечивает работу предлагаемого устройства в режиме контроля положения металлических и неметаллических (непрозрачных и прозрачных) изделий.Moreover, this signal does not disappear, as, for example, in the case of the impulse principle of generating an information signal about the controlled product by voltage drops (along the leading or trailing edges), but continues to continuously monitor the controlled product by the potential level both when moving it within the sensitive surface of the device, and when the controlled product is in it stationary for an indefinite period of time. Those. in this case, there is an unambiguous correspondence of the information signal on the corresponding output terminal of the device to the position of the monitored product at a certain point in space where the proposed device is installed. This, in turn, ensures the operation of the proposed device in the control mode of the position of metallic and non-metallic (opaque and transparent) products.

В режиме контроля положения металлических изделий устройство функционирует как бесконтактный индуктивный датчик положения автогенераторного типа. Работа устройства в этом случае описывается диаграммами, приведенными на фиг.3. При этом информационный сигнал снимается с выходной клеммы 8, а выходная клемма 14 не задействуется.In the control mode of the position of metal products, the device functions as a non-contact inductive position sensor of a self-generating type. The operation of the device in this case is described by the diagrams shown in Fig.3. When this information signal is removed from the output terminal 8, and the output terminal 14 is not involved.

В режиме контроля положения неметаллических (непрозрачных и прозрачных) изделий устройство функционирует как бесконтактный датчик положения емкостного типа. Работа устройства в этом режиме описывается диаграммами, приведенными на фиг.4. В этом случае информационный сигнал снимается с выходной клеммы 14, а выходная клемма 8 не задействуется.In the mode of monitoring the position of non-metallic (opaque and transparent) products, the device functions as a non-contact position sensor of a capacitive type. The operation of the device in this mode is described by the diagrams shown in figure 4. In this case, the information signal is removed from the output terminal 14, and the output terminal 8 is not involved.

Claims

A device for identifying and monitoring the position of products containing an inductive sensitive element, including an inductor placed in the annular groove of an open cup of a ferrite core, an electric oscillation generator, to the circuits of the oscillatory circuit of which an inductive sensitive element is connected, a threshold element whose input is connected to the output of the electric oscillation generator , logic element 2 OR NOT, the output of which is the second output of the device, the driver, the output of which is connected to the second input of the logic element 2 OR NOT, characterized in that, in order to simplify the design and expand the functionality, a multivibrator with a capacitive sensitive element in the form of a conductive plate connected to its input, a detector, the input of which is connected to the output of the multivibrator, is introduced into it the output is connected to the input of the shaper, while the inductive sensitive element is equipped with a second inductor located in the annular groove of the open cup of the second ferrite core and turned on Therefore, according to the first inductor, the output of the threshold element is connected to the first input of the 2OR-NOT logic element and is the first output of the device, the capacitive sensor and the inductance coils of the inductive sensor between which the capacitive sensor is located, are installed along a straight line and form a sensitive element of the device, and one of the planes of the capacitive sensitive element and the plane of the open ends of the cups of ferrite cores the inductance shafts are installed in one plane, directed in one direction and form the sensitive surface of the device.