RU2340869C1

RU2340869C1 - Sensor for identifying and monitoring positions of objects

Info

Publication number: RU2340869C1
Application number: RU2007112194/28A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Карпенко (RU); Сергей Владимирович Карпенко
Original assignee: Сергей Владимирович Карпенко
Priority date: 2007-04-02
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2008-12-10

Abstract

FIELD: physics; measurements.

SUBSTANCE: present invention pertains to measuring technology and is meant for use in metal processing equipment for identifying and monitoring positions of metallic objects based on their thermal state. The first infrared photodetector, inductive detector element and the second infrared photodetector, all arranged in the same plane along a straight line, form the detector element of the sensor. When a hot metallic body moves relative the detector element of the sensor, there is successive lighting up of one photodetector, intersection of the electromagnetic field of the inductive detector element at the open end of its ferrite carrier case and lighting up of the other photodetector. A signal with logic "1" level is generated at the output the driver circuit and is transmitted the second output terminal. The signal, generated by the generator, threshold element and inverter, is blocked at the second input of the 2NOR gate, which blocks output signal of the generator with logic level "1". At the first output terminal there is a signal with logic level "0".

EFFECT: increased integrity of operation and wider functional capabilities through provision for identification of hot and cold metallic objects.

4 dwg

Description

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для использования в металлообрабатывающем технологическом оборудовании для идентификации (распознавания) нагретых и ненагретых металлических изделий, а также в качестве датчика положения металлических изделий с учетом их термического состояния.The invention relates to the field of measurement technology and is intended for use in metalworking technological equipment for the identification (recognition) of heated and unheated metal products, as well as a position sensor of metal products, taking into account their thermal state.

Известно устройство идентификации (распознавания) нагретых металлических и нагретых неметаллических изделий, содержащее последовательно соединенные высокочастотный генератор электрических колебаний с индуктивным чувствительным элементом, выполненным в виде катушки индуктивности, размещенной в кольцевом пазу чашки ферритового сердечника, и включенным в цепь его колебательного контура, пороговое устройство, последовательно включенные инфракрасный фотоприемник, формирователь, а также первую клемму, которая является первым выходом устройства, инвертор, логический элемент 2ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом инвертора, и вторую клемму, являющуюся вторым выходом устройства (см. авторское свидетельство СССР №1610268, МКИ⁵ G01B 21/00 "Индуктивно-оптический датчик положения и контроля", 1987). Такое устройство не позволяет производить идентификацию нагретых и ненагретых металлических изделий.A device for identifying (recognizing) heated metal and heated non-metal products, containing a series-connected high-frequency generator of electrical oscillations with an inductive sensor made in the form of an inductor placed in the ring groove of a cup of a ferrite core, and included in the circuit of its oscillating circuit, a threshold device, sequentially connected infrared photodetector, former, as well as the first terminal, which is the first output devices, inverter, logic element 2 OR NOT, the first input of which is connected to the output of the inverter, and the second terminal, which is the second output of the device (see USSR author's certificate No. 1610268, MKI ⁵ G01B 21/00 "Inductive-optical position and control sensor" , 1987). Such a device does not allow the identification of heated and unheated metal products.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство, содержащее индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, размещенной 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, логический элемент 2ИЛИ-НЕ, выход которого является первым выходом устройства, инвертор, выход которого соединен с первым входом логического элемента 2ИЛИ-НЕ, инфракрасный фотоприемник, формирователь, к входу которого подключен инфракрасный фотоприемник (см. авторское свидетельство СССР №1422800, МКИ⁴ G01B 21/00 "Датчик положения и контроля", 1983).The closest in technical essence to the proposed solution is a device containing an inductive sensitive element, made in the form of an inductor placed in the ring 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, an input 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 first output of the device, an inverter, the output of which is connected to the first input of the logic element 2 OR NOT, an infrared photodetector, a shaper, to the input of which an infrared photodetector is connected (see USSR author's certificate No. 1422800, MKI ⁴ G01B 21/00 "Position and control sensor" , 1983).

Однако такое устройство не обеспечивает однозначного распознавания нагретых металлических изделий, так как при перемещении относительно его индуктивного чувствительного элемента контролируемых металлических изделий в нагретом и ненагретом состояниях оно в одинаковой мере реагирует как на нагретые, так и ненагретые металлические изделия, т.е. сигнал на соответствующем выходе устройства однозначно не соответствует контролируемому нагретому металлическому изделию. Кроме того, такое устройство не позволяет производить распознавание нагретых металлических и ненагретых металлических изделий.However, such a device does not provide unambiguous recognition of heated metal products, since when it moves relative to its inductive sensitive element of the controlled metal products in heated and unheated states, it equally reacts to both heated and unheated metal products, i.e. the signal at the corresponding output of the device clearly does not correspond to a controlled heated metal product. In addition, such a device does not allow the recognition of heated metal and unheated metal products.

Цель изобретения - повышение достоверности работы датчика и расширение функциональных возможностей путем обеспечения идентификации нагретых и ненагретых металлических изделий.The purpose of the invention is to increase the reliability of the sensor and expand the functionality by providing identification of heated and unheated metal products.

Поставленная цель достигается тем, что в известный датчик, содержащий индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, размещенной 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 первым выходом датчика, инвертор, выход которого соединен с первым входом логического элемента 2ИЛИ-НЕ, инфракрасный фотоприемник, формирователь, к входу которого подключен инфракрасный фотоприемник, введен второй инфракрасный фотоприемник, подключенный к входу формирователя параллельно первому инфракрасному фотоприемнику, при этом выход порогового элемента соединен со входом инвертора, а выход формирователя является вторым выходом датчика и подключен ко второму входу логического элемента 2ИЛИ-НЕ, причем инфракрасные фотоприемники установлены в одной плоскости, проходящей через ось симметрии открытой чашки ферритового сердечника индуктивного чувствительного элемента и расположены один относительно другого в двух диаметрально противоположных точках со стороны внешней боковой поверхности открытой чашки ферритового сердечника вдоль прямой линии вместе с индуктивным чувствительным элементом, при этом индуктивный чувствительный элемент и инфракрасные фотоприемники образуют чувствительный элемент датчика, а открытый торец чашки ферритового сердечника и плоскости оптических окон инфракрасных фотоприемников ориентированы параллельно друг другу, направлены в одну сторону и образуют чувствительную поверхность датчика.This goal is achieved by the fact that in a known sensor containing an inductive sensitive element, made in the form of 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 sensitive element, a threshold element, the input of which connected to the output of a high-frequency generator of electrical oscillations, a logic element 2 OR NOT, the output of which is the first output of the sensor, and a converter, the output of which is connected to the first input of the logic element 2 OR NOT, an infrared photodetector, a shaper, an infrared photodetector is connected to its input, a second infrared photodetector is connected, connected to the shaper input parallel to the first infrared photodetector, while the output of the threshold element is connected to the inverter input, and the output of the driver is the second output of the sensor and is connected to the second input of the logic element 2 OR NOT, with infrared photodetectors installed in one plane pass through the symmetry axis of the open cup of the ferrite core of the inductive sensor and are located relative to each other at two diametrically opposite points on the side of the outer side surface of the open cup of the ferrite core along a straight line together with the inductive sensor, while the inductive sensor and infrared photodetectors form sensitive element of the sensor, and the open end of the cup of the ferrite core and the plane of the optical windows infra The red photodetectors are oriented parallel to each other in one direction and form a sensing surface of the sensor.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого датчика, на фиг.2 - схема взаимного расположения в пространстве инфракрасных фотоприемников, индуктивного чувствительного элемента и контролируемого изделия, на фиг.3 - диаграммы напряжений, поясняющие работу схемы датчика при срабатывании его от нагретых металлических изделий в режиме идентификации нагретых и ненагретых металлических изделий, на фиг.4 - диаграммы напряжений, поясняющие работу схемы датчика при срабатывании его от ненагретых металлических изделий в режиме идентификации нагретых и ненагретых металлических изделий.Figure 1 presents a block diagram of the proposed sensor, figure 2 is a diagram of the relative position in space of infrared photodetectors, an inductive sensitive element and a controlled product, figure 3 is a voltage diagram explaining the operation of the sensor circuit when it is triggered from heated metal products in the identification mode of heated and unheated metal products, figure 4 is a voltage diagram explaining the operation of the sensor circuit when it is triggered from unheated metal products in the identification mode of the load etyh and unheated metal products.

Датчик содержит (см. фиг.1) индуктивный чувствительный элемент 1, выполненный в виде катушки индуктивности 2, размещенной в кольцевом пазу открытой чашки ферритового сердечника 3, высокочастотный генератор электрических колебаний 4, выполненный, например, по схеме индуктивной трехточки, причем выходы индуктивного чувствительного элемента 1 подключены к цепям его колебательного контура, пороговый элемент 5, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, вход которого подключен к выходу высокочастотного генератора электрических колебаний 4, инвертор 6, вход которого подключен к выходу порогового элемента 5, логический элемент 2ИЛИ-НЕ 7, первый вход которого подключен к выходу инвертора 6, первую клемму 8, подключенную к выходу логического элемента 2ИЛИ-НЕ 7 и являющуюся первым выходом датчика, соединенные между собой параллельно первый и второй инфракрасные фотоприемники 9,10, каждый из которых выполнен, например, по схеме, состоящей из усилителя постоянного тока на базе операционного усилителя, инфракрасного фотодиода, включенного в фотодиодном режиме на вход операционного усилителя (см. Аксененко М.Д. и др. Микроэлектронные фотоприемные устройства / М.Д.Аксененко, М.Л.Бараночников, О.В.Смолин. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 208 с., ил., с.83, рис.4.11, Б), и транзисторного эмиттерного повторителя с открытым эмиттерным выходом, вход которого подключен к выходу усилителя постоянного тока, а его открытый эмиттерный выход является выходом фотоприемника, формирователь 11, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, к входу которого подключены выходы инфракрасных фотоприемников 9 и 10, а выход его соединен со вторым входом логического элемента 2ИЛИ-НЕ 7, вторую клемму 12, подключенную к выходу формирователя 11 и являющуюся вторым выходом датчика.The sensor contains (see Fig. 1) an inductive sensitive element 1, made in the form of an inductor 2, located in the annular groove of an open cup of a ferrite core 3, a high-frequency generator of electric oscillations 4, made, for example, according to the inductive three-point circuit, and the outputs of the inductive sensitive element 1 is connected to the circuits of its oscillatory circuit, a threshold element 5, made, for example, according to the Schmitt trigger circuit, the input of which is connected to the output of a high-frequency generator of electrical oscillations 4, the inverter 6, the input of which is connected to the output of the threshold element 5, the logic element 2 OR NOT 7, the first input of which is connected to the output of the inverter 6, the first terminal 8 connected to the output of the logic element 2 OR NOT 7 and which is the first output of the sensor, connected between each other, the first and second infrared photodetectors 9,10 are parallel, each of which is made, for example, according to a circuit consisting of a direct current amplifier based on an operational amplifier, an infrared photodiode connected in the photodiode mode to the input of the operating amplifier litel (see Aksenenko M.D. and other Microelectronic photodetectors / M.D. Aksenenko, M.L. Baranochnikov, O.V. Smolin. - M .: Energoatomizdat, 1984. - 208 p., Ill., P. 83, Fig. 4.11, B), and a transistor emitter follower with an open emitter output, the input of which is connected to the output of a DC amplifier, and its open emitter output is the output of the photodetector, shaper 11, made, for example, according to the Schmitt trigger circuit, to the input of which the outputs of infrared photodetectors 9 and 10 are connected, and its output is connected to the second input of the logic element 2 OR NOT 7, the second terminal 12 connected to the output of the shaper 11 and which is the second output of the sensor.

Инфракрасные фотоприемники 9, 10 установлены в одной плоскости, проходящей через ось симметрии чашки ферритового сердечника 3, и расположены один относительно другого в двух диаметрально противоположных точках со стороны внешней боковой поверхности чашки ферритового сердечника 3 вдоль прямой линии вместе с индуктивным чувствительным элементом 1. Индуктивный чувствительный элемент 1 и фотоприемники 9,10 образуют чувствительный элемент датчика. При этом открытый торец чашки ферритового сердечника 3 и плоскости оптических окон инфракрасных фотоприемников 9,10 образуют чувствительную поверхность датчика, ориентированы параллельно друг другу и направлены в одну сторону (см. фиг.2).Infrared photodetectors 9, 10 are installed in one plane passing through the axis of symmetry of the cup of the ferrite core 3, and are located relative to each other at two diametrically opposite points on the side of the outer side surface of the cup of the ferrite core 3 along a straight line along with the inductive sensitive element 1. Inductive sensitive element 1 and photodetectors 9,10 form a sensitive element of the sensor. In this case, the open end of the cup of the ferrite core 3 and the plane of the optical windows of the infrared photodetectors 9,10 form a sensitive surface of the sensor, oriented parallel to each other and directed to one side (see figure 2).

Такое взаимное расположение в пространстве индуктивного чувствительного элемента 1, фотоприемников 9,10 и контролируемого металлического изделия 15 при прохождении им в направлении стрелки 16 (17) относительно чувствительного элемента датчика параллельно его чувствительной поверхности и в пределах действия электромагнитного поля 13 всегда обеспечивает:Such a mutual arrangement in space of the inductive sensitive element 1, photodetectors 9.10 and the controlled metal product 15 when it passes in the direction of the arrow 16 (17) relative to the sensitive element of the sensor parallel to its sensitive surface and within the limits of the electromagnetic field 13 always ensures:

1) последовательное засвечивание нагретым контролируемым изделием 15 своим инфракрасным излучением 14 сначала одного фотоприемника 9 (10), потом пересечение электромагнитного поля 13 у открытого торца чашки ферритового сердечника 3, оставляя при этом фотоприемник 9 (10) в засвеченном состоянии, а затем засвечивание другого фотоприемника 10 (9), оставаясь в зоне действия электромагнитного поля и оставляя на некотором промежутке времени оба фотоприемника в засвеченном состоянии, далее затемнение фотоприемника 9 (10), оставаясь в зоне действия электромагнитного поля и оставляя при этом фотоприемник 10 (9) в засвеченном состоянии, затем выход из зоны действия электромагнитного поля 13, оставляя фотоприемник 10 (9) в засвеченном состоянии, и, наконец, затемнение фотоприемника 10 (9) и выход нагретого контролируемого металлического изделия из зоны чувствительной поверхности датчика.1) sequential exposure of the heated controlled product 15 with its infrared radiation 14 first to one photodetector 9 (10), then the intersection of the electromagnetic field 13 at the open end of the cup of the ferrite core 3, leaving the photodetector 9 (10) in the illuminated state, and then the other photodetector 10 (9), remaining in the electromagnetic field and leaving for a certain period of time both photodetectors in the illuminated state, then darkening the photodetector 9 (10), remaining in the electronic range of the electromagnetic field and leaving the photodetector 10 (9) in the illuminated state, then leaving the electromagnetic field 13, leaving the photodetector 10 (9) in the illuminated state, and finally dimming the photodetector 10 (9) and the output of the heated controlled metal product from the sensitive surface area of the sensor.

Таким образом, последовательное засвечивание нагретым контролируемым изделием одного 9 (10) и другого 10 (9) фотоприемника происходит без разрыва, т.е. формируется обоими параллельно включенными фотоприемниками сплошной импульс напряжения с уровнем логической "1" длительностью, равной времени нахождения нагретого контролируемого металлического изделия в зоне чувствительности датчика, начиная с момента засветки фотоприемника 9 (10) и до момента выхода из засвеченного состояния фотоприемника 10 (9);Thus, the sequential illumination by a heated controlled product of one 9 (10) and another 10 (9) photodetector occurs without interruption, i.e. a continuous voltage pulse with a logic level “1” of duration equal to the residence time of the heated controlled metal product in the sensor sensitivity zone is formed by both parallel-connected photodetectors, starting from the moment the photodetector 9 is illuminated (10) until the photodetector 10 exits from the illuminated state (9);

2) последовательное прохождение ненагретым контролируемым изделием фотоприемника 9 (10) без его засвечивания вследствие отсутствия у контролируемого изделия инфракрасного излучения 14, затем пересечение им электромагнитного поля 13 у открытого торца чашки ферритового сердечника 3, далее прохождение им фотоприемника 10 (9) без его засвечивания из-за отсутствия у контролируемого изделия 15 инфракрасного излучения 14 и выход его из зоны чувствительной поверхности датчика. Таким образом, на выходе порогового элемента 5 формируется импульс напряжения с уровнем логической "1" длительностью, равной длительности нахождения контролируемого изделия в магнитном поле 13 у открытого торца чашки ферритового сердечника 3.2) the sequential passage of an unheated controlled product of the photodetector 9 (10) without exposure due to the absence of infrared radiation from the controlled product 14, then the intersection of the electromagnetic field 13 at the open end of the cup of the ferrite core 3, then the passage of the photodetector 10 (9) without exposure from - due to the absence of the controlled product 15 of infrared radiation 14 and its exit from the zone of the sensitive surface of the sensor. Thus, at the output of the threshold element 5, a voltage pulse is generated with a logic level “1” of duration equal to the length of time the monitored product was in the magnetic field 13 at the open end of the cup of the ferrite core 3.

Такое взаимное расположение фотоприемников, индуктивного чувствительного элемента и взаимодействие их в описанной выше последовательности с контролируемым изделием, а также соответствующая обработка предложенной схемой датчика их выходных сигналов позволяют реализовать принцип действия датчика в режиме идентификации нагретых и ненагретых металлических изделий, т.е. производить достоверно распознавание металлических изделий с учетом их термического состояния.Such a mutual arrangement of photodetectors, an inductive sensitive element and their interaction in the sequence described above with the controlled product, as well as the corresponding processing of the output signals by the proposed sensor circuit, allow the sensor to operate in the identification mode of heated and unheated metal products, i.e. to reliably recognize metal products, taking into account their thermal state.

Датчик работает следующим образом.The sensor operates as follows.

При подаче напряжения питания и нахождении контролируемого изделия 15 вне зоны чувствительной поверхности датчика (см. фиг.2) генератор 4 переходит в режим генерации электрических высокочастотных колебаний, постоянная составляющая тока которых на его выходе создает падение напряжения, превышающее пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 5. При этом пороговый элемент 5 переключается в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U2 (см. фиг.3) с уровнем логического "0", которое подается на вход инвертора 6, в результате на его выходе и на первом входе элемента 2ИЛИ-НЕ устанавливается напряжение U3 (см. фиг.3) с уровнем логической "1". Фотоприемники 9 и 10 находятся в затемненном состоянии, в результате на выходе формирователя 11 и втором входе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 7 устанавливается напряжение U1 (см. фиг3), а на выходной клемме 12 - напряжение U5 (см. фиг.3) с уровнями логического "0". При этом на выходной клемме 8 и на выходе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 7 устанавливается напряжение U4 (см. фиг.3) с уровнем логического "0", так как происходит инвертирование напряжения с уровнем логической "1", поступившего с выхода инвертора 6 на первый вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ, из-за установления к этому моменту на его втором входе разрешающего напряжения U1 с уровнем логической "0".When applying the supply voltage and the controlled product 15 is outside the sensitive surface area of the sensor (see Fig. 2), the generator 4 goes into 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 5 In this case, the threshold element 5 switches to such a stable state, at which voltage U2 (see Fig. 3) with a logic level of "0", which is supplied to the input of the inverter 6, as a result, at its output and at the first input of the element 2 OR NOT set voltage U3 (see figure 3) with a logic level of "1". The photodetectors 9 and 10 are in a darkened state, as a result, the voltage U1 (see Fig. 3) is set at the output of the shaper 11 and the second input of the logic element 2 OR NOT 7, and the voltage U5 (see Fig. 3) with levels is set at the output terminal 12 logical "0". In this case, the voltage U4 (see figure 3) with the logic level “0” is set at the output terminal 8 and at the output of the logic element 2 OR NOT 7, since the voltage is inverted with the logic level “1”, which came from the output of the inverter 6 to the first input of the logic element 2 OR NOT, due to the establishment at this point on its second input of the enable voltage U1 with a logic level of "0".

Рассмотрим работу предлагаемого датчика в режиме идентификации нагретых и ненагретых металлических изделий, при котором контролируемое изделие 15 (см. фиг.2) перемещается параллельно чувствительной поверхности датчика в пределах зоны действия электромагнитного поля 13 в одном из направлений по стрелке 16 или 17.Consider the operation of the proposed sensor in the identification mode of heated and unheated metal products, in which the controlled product 15 (see figure 2) moves parallel to the sensitive surface of the sensor within the electromagnetic field 13 in one direction in the direction of arrow 16 or 17.

При введении в направлении стрелки 16 (17) в зону чувствительной поверхности датчика, например, нагретого металлического изделия 15, происходит засвечивание его инфракрасным излучением 14 (см. фиг.2), фотоприемника 9 (10), в результате на его выходе устанавливается напряжение с уровнем логической "1", которое поступает на вход формирователя 11, который переключается в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе и на втором входе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 7 устанавливается напряжение U1, а на выходной клемме 12 - напряжение U5 с уровнями логической "1" (см. фиг.3).When introduced in the direction of the arrow 16 (17) into the zone of the sensitive surface of the sensor, for example, a heated metal product 15, it illuminates with infrared radiation 14 (see Fig. 2), a photodetector 9 (10), as a result, a voltage with logic level "1", which is fed to the input of the shaper 11, which switches to such a stable state, at which voltage U1 is set at its output and at the second input of the logic element 2 OR NOT 7, and voltage U5 with log levels is set at output terminal 12 eskoy "1" (see. Figure 3).

Через некоторый промежуток времени перемещающееся в выбранном направлении контролируемое изделие 15, оставляя фотоприемник 9 (10) в засвеченном состоянии, входит в зону действия электромагнитного поля 13 чашки ферритового сердечника 3. При этом происходит срыв генерации генератора 4 вследствие внесения затухания в его колебательный контур контролируемым изделием 15. В результате резко уменьшается составляющая постоянного напряжения на выходе генератора и, когда его значение оказывается ниже порогового значения триггера порогового элемента 5, последний переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе и входе инвертора 6 устанавливается напряжение U2 (см. фиг.3) с уровнем логической "1". При этом на выходе инвертора 6 и на первом входе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 7 устанавливается напряжение U3 с уровнем логического "0". Под действием этого логического уровня переключения логического элемента 2ИЛИ-НЕ 7 в другое состояние не происходит, так как на его втором входе установлено запрещающее напряжение U1 с уровнем логической "1".After a certain period of time, the controlled product 15 moving in the selected direction, leaving the photodetector 9 (10) in the lit state, enters the zone of action of the electromagnetic field 13 of the ferrite core cup 3. In this case, the generation of the generator 4 is interrupted due to the attenuation of the controlled product in its oscillating circuit 15. As a result, the DC voltage component at the generator output sharply decreases and when its value is below the threshold value of the trigger of the threshold element That 5, the latter switches to another stable state, in which at its output and the input of the inverter 6 is set to voltage U2 (see figure 3) with a logical level of "1". At the same time, at the output of the inverter 6 and at the first input of the logic element 2 OR NOT 7, the voltage U3 is set with a logic level of "0". Under the action of this logical level, the switching of the logical element 2 OR NOT 7 to another state does not occur, since the inhibit voltage U1 with the logic level "1" is set at its second input.

Затем перемещающееся контролируемое изделие 15, по-прежнему оставляя фотоприемник 9 (10) в засвеченном состоянии и оставаясь в зоне действия электромагнитного поля, засвечивает фотоприемник 10 (9). После чего уровень напряжения на входе формирователя 11, соответствующий уровню логической "1", не изменился, так как параллельно включенные фотоприемники 9, 10 реализуют логическую функцию МОНТАЖНОЕ ИЛИ. Поэтому описанные выше состояния схемы датчика и диаграмм напряжений на фиг.3, установившиеся до момента засветки фотоприемника 10 (9), не изменились.Then the moving controlled product 15, still leaving the photodetector 9 (10) in the illuminated state and remaining in the electromagnetic field, illuminates the photodetector 10 (9). After that, the voltage level at the input of the shaper 11, corresponding to the level of the logical "1", has not changed, since the photodetectors 9, 10 connected in parallel implement the logical function MOUNTING OR. Therefore, the above-described states of the sensor circuit and voltage diagrams in Fig. 3, which were established prior to exposure to the photodetector 10 (9), have not changed.

При дальнейшем перемещении в том же направлении контролируемое изделие 15, оставаясь в зоне действия электромагнитного поля 13 и оставляя фотоприемник 10 (9) в засвеченном состоянии, выходит за пределы оптического окна фотоприемника 9 (10). При этом происходит затемнение фотоприемника 9 (10). После чего уровень напряжения на входе формирователя 11, соответствующий уровню логической "1", также не изменяется по причине реализации фотоприемниками 9, 10 логической функции МОНТАЖНОЕ ИЛИ. В связи с этим описанные состояния схемы датчика и диаграмм напряжений на фиг.3, установившиеся до момента затемнения фотоприемника 9 (10), также не изменились.With further movement in the same direction, the controlled product 15, remaining in the zone of action of the electromagnetic field 13 and leaving the photodetector 10 (9) in the illuminated state, goes beyond the optical window of the photodetector 9 (10). In this case, the photodetector 9 (10) is darkened. After that, the voltage level at the input of the shaper 11, corresponding to the logical level “1”, also does not change due to the implementation of the logical function INSTALLING OR by photodetectors 9, 10. In this regard, the described state of the sensor circuit and voltage diagrams in figure 3, established before the dimming of the photodetector 9 (10), also did not change.

Далее контролируемое изделие 15, оставляя фотоприемник 9 (10) в затемненном состоянии, а фотоприемник 10 (9) в засвеченном состоянии, выходит из зоны действия электромагнитного поля 13. После чего генератор 4 снова переходит в режим генерации колебаний, т.е. в исходное состояние, в результате пороговый элемент 5 также переключается в исходное состояние, при котором на его выходе и входе инвертора 6 устанавливается напряжение U2 с уровнем логического "0". При этом на выходе инвертора 6 устанавливается напряжение U3 с уровнем логической "1", которое подается на первый вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ 7, на втором входе которого в этот момент установлено напряжение U1 с уровнем логической "1. В результате на его выходе и выходной клемме 8 уровень напряжения U4 не изменился и остался на прежнем уровне логического "0". И на последнем отрезке своего перемещения контролируемое изделие 15 выходит за пределы оптического окна фотоприемника 10 (9). После чего он затемняется, т.е. устанавливается в исходное состояние, и на выходе формирователя 11 и на втором входе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 7 устанавливается напряжение U1, а на выходной клемме 12 - напряжение U5 с уровнями логического "0".Next, the controlled product 15, leaving the photodetector 9 (10) in the darkened state, and the photodetector 10 (9) in the lit state, leaves the electromagnetic field 13. After that, the generator 4 again switches to the oscillation generation mode, i.e. in the initial state, as a result, the threshold element 5 also switches to the initial state, in which the voltage U2 is set at its output and the input of the inverter 6 with a logic level of "0". At the same time, the voltage U3 with the logic level “1” is set at the output of the inverter 6, which is supplied to the first input of the logic element 2 OR NOT 7, at the second input of which the voltage U1 is set at this moment with the logic level “1. As a result, its output and the output terminal 8. The voltage level U4 has not changed and remained at the same logical level “0.” And in the last segment of its movement, the controlled product 15 goes beyond the optical window of the photodetector 10 (9), after which it is darkened, i.e., set to the original consist On the other hand, voltage U1 is set at the output of the driver 11 and at the second input of the logic element 2 OR NOT 7, and voltage U5 with logic levels “0” is set at the output terminal 12.

Следовательно, при прохождении контролируемого нагретого металлического изделия 15 относительно чувствительной поверхности датчика на выходной клемме 12 формируется импульс напряжения U5 с уровнем логической "1", а на выходе инвертора 6 - импульс напряжения U3 с уровнем логического "0", который логическим элементом 2ИЛИ-НЕ 7 не инвертируется и на выходную клемму 8 через него не проходит, так как поданный к этому моменту с выхода формирователя 11 на второй вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ 7 импульс напряжения U1 с уровнем логической "1" запрещает его инвертирование и прохождение.Therefore, when passing a controlled heated metal product 15 relative to the sensitive surface of the sensor, a voltage pulse U5 with a logic level “1” is formed at the output terminal 12, and a voltage pulse U3 with a logic level “0”, which is a logical element 2, OR NOT at the output of the inverter 6 7 is not inverted and does not pass through output terminal 8, since the voltage pulse U1 with logic level “1” prohibits it from applying to the second input of gate 11 to the second input of logic element 2 OR NOT 7 inverting and passing.

В случае введения в направлении стрелки 16 (17) в зону чувствительной поверхности датчика ненагретого металлического изделия 15 засвечивания фотоприемников 9, 10 из-за отсутствия инфракрасного излучения 14 и переключения формирователя 11 в другое состояние не происходит, в результате на его выходе и на выходной клемме 12 формирования импульсов напряжений U1 и U5 соответственно не происходит (см. фиг.4).In the case of introducing in the direction of the arrow 16 (17) into the zone of the sensitive surface of the sensor of an unheated metal product 15 the illumination of the photodetectors 9, 10 due to the lack of infrared radiation 14 and the shaper 11 does not switch to another state, as a result, it exits and exits 12, the formation of voltage pulses U1 and U5, respectively, does not occur (see figure 4).

В этом случае формируются только импульс напряжения U2 на выходе порогового элемента 5 с уровнем логической "1" и импульс напряжения U3 на выходе инвертора 6 с уровнем логического "0", который инвертируется логическим элементом 2ИЛИ-НЕ 7 в импульс напряжения U4 с уровнем логической "1" и проходит через него на выходную клемму 8, так как поданный к этому моменту на второй вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ 7 с выхода формирователя 11 нулевой логический уровень напряжения U1 разрешает инвертирование и прохождение.In this case, only a voltage pulse U2 is generated at the output of the threshold element 5 with a logic level of "1" and a voltage pulse U3 at the output of the inverter 6 with a logic level of "0", which is inverted by logic element 2 OR NOT 7 into a voltage pulse of U4 with a logic level of " 1 "and passes through it to the output terminal 8, since the logic level of voltage U1 supplied to the second input of the logic element 2 OR NOT 7 from the output of the shaper 11 is allowed to invert and pass through at that moment.

Таким образом, в описанном режиме работы датчика импульс напряжения U1 с уровнем логической "1" на выходной клемме 12 однозначно соответствует прохождению относительно чувствительной поверхности датчика нагретого металлического изделия, а импульс напряжения U4 с уровнем логической "1" на выходной клемме 8 - прохождению ненагретого металлического изделия, что обеспечивает достоверность распознавания датчиком нагретых металлических изделий и одновременно распознавание нагретых и ненагретых металлических изделий.Thus, in the described mode of operation of the sensor, the voltage pulse U1 with a logic level “1” at the output terminal 12 uniquely corresponds to the passage of a heated metal product relative to the sensitive surface of the sensor, and the voltage pulse U4 with a logic level “1” at the output terminal 8 corresponds to the passage of an unheated metal products, which ensures the reliability of recognition by the sensor of heated metal products and at the same time recognition of heated and unheated metal products.

При помещении контролируемого нагретого или ненагретого металлического изделия в зону действия чувствительной поверхности датчика на его соответствующей выходной клемме устанавливается потенциал с уровнем логической "1", соответствующий информационному сигналу о положении контролируемого изделия. Причем этот сигнал продолжает присутствовать в течение всего времени нахождения контролируемого изделия в зоне действия чувствительного элемента датчика. Таким образом, имеет место однозначное соответствие информационного сигнала на соответствующей выходной клемме датчика положению контролируемого изделия в определенной точке пространства, где установлен датчик. Это, в свою очередь, позволяет использовать предлагаемый датчик в режиме контроля положения нагретых или ненагретых металлических изделий.When placing a controlled heated or unheated metal product in the range of the sensor’s sensitive surface, a potential with a logic level of “1” corresponding to the information signal about the position of the controlled product is set at its corresponding output terminal. Moreover, this signal continues to be present throughout the entire time the controlled product is in the range of the sensor element. Thus, there is an unambiguous correspondence of the information signal on the corresponding output terminal of the sensor to the position of the monitored product at a certain point in the space where the sensor is installed. This, in turn, allows you to use the proposed sensor in the control mode of the position of heated or unheated metal products.

В режиме контроля положения нагретых металлических изделий датчик функционирует как бесконтактный оптический датчик положения. Работа датчика в этом случае описывается диаграммами, приведенными на фиг.3. При этом информационный сигнал снимается с выходной клеммы 12, а выходная клемма 8 не задействуется.In the position control mode of heated metal products, the sensor functions as a non-contact optical position sensor. The operation of the sensor in this case is described by the diagrams shown in Fig.3. When this information signal is removed from the output terminal 12, and the output terminal 8 is not involved.

В режиме контроля положения ненагретых металлических изделий датчик функционирует как бесконтактный индуктивный датчик положения автогенераторного типа. Работа датчика в этом режиме описывается диаграммами, приведенными на фиг.4. В этом случае информационный сигнал снимается с выходной клеммы 8, а выходная клемма 12 не задействуется.In the control mode of the position of unheated metal products, the sensor functions as a non-contact inductive position sensor of the self-generating type. The operation of the sensor in this mode is described by the diagrams shown in figure 4. In this case, the information signal is removed from the output terminal 8, and the output terminal 12 is not involved.

В случае когда в качестве контролируемого изделия используется нагретое неметаллическое изделие, перемещающееся относительно чувствительной поверхности датчика в пределах или за пределами его электромагнитного поля, но в пределах чувствительности фотоприемников, предлагаемый датчик функционирует как бесконтактный оптический датчик положения нагретых неметаллических изделий (прозрачных и непрозрачных). При этом работа датчика описывается диаграммами, приведенными на фиг.3. Информационный сигнал в этом режиме снимается с выходной клеммы 12, а выходная клемма 8 не задействуется.In the case when a heated non-metallic product is used as a controlled product, moving relative to the sensitive surface of the sensor within or outside its electromagnetic field, but within the sensitivity of the photodetectors, the proposed sensor functions as a non-contact optical position sensor of heated non-metallic products (transparent and opaque). In this case, the operation of the sensor is described by the diagrams shown in Fig.3. The information signal in this mode is removed from the output terminal 12, and the output terminal 8 is not involved.

Claims

An identification and position control sensor for products containing an inductive sensor made in the form of 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 sensor is connected, a threshold element whose input is connected to the output of the generator electrical oscillations, a logical element 2 OR NOT, the output of which is the first output of the sensor, an inverter whose output is connected to the first by the logic element 2OR-NOT, an infrared photodetector, shaper, to the input of which an infrared photodetector is connected, characterized in that, in order to increase the reliability of the sensor and expand its functionality by providing recognition of heated and unheated metal products, it is equipped with a second infrared photodetector, connected to the input of the shaper parallel to the first infrared photodetector, while the output of the shaper is connected to the second input of the logic element 2IL -NOT is the second output of the sensor, and the output of the threshold element is connected to the inverter input, and the infrared photodetectors are installed in one plane passing through the symmetry axis of the inductive sensor element and are located one relative to the other at two diametrically opposite points from the side of the outer side surface of the open cup a ferrite core along a straight line along with an inductive sensor, while the inductive sensor and infrared photodetectors They define the sensitive element of the sensor, and the open end of the cup of the ferrite core and the planes of the optical windows of infrared photodetectors are oriented parallel to each other, directed to one side and form the sensitive surface of the sensor.