RU2343406C1 - Products identification and positional checking apparatus - Google Patents
Products identification and positional checking apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2343406C1 RU2343406C1 RU2007128658/28A RU2007128658A RU2343406C1 RU 2343406 C1 RU2343406 C1 RU 2343406C1 RU 2007128658/28 A RU2007128658/28 A RU 2007128658/28A RU 2007128658 A RU2007128658 A RU 2007128658A RU 2343406 C1 RU2343406 C1 RU 2343406C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- logic
- voltage
- ferrite core
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано в машиностроении для идентификации (распознавания) нагретых металлических и неметаллических изделий, а также в качестве бесконтактного датчика контроля положения изделий с учетом их термического состояния и вида материала.The invention relates to the field of measurement technology and can be used in mechanical engineering for identification (recognition) of heated metal and nonmetallic products, as well as a non-contact sensor for monitoring the position of products taking into account their thermal state and type of material.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий, содержащее индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, размещенной в кольцевом пазу открытой чашки ферритового сердечника с центральным отверстием, последовательно соединенные высокочастотный генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, и пороговый элемент, последовательно включенные инфракрасный фотоприемник, установленный со стороны закрытого торца ферритового сердечника индуктивного чувствительного элемента соосно с его центральным отверстием, формирователь импульсов, а также логический элемент 2И, первый вход которого соединен с выходом порогового элемента, первую выходную клемму, соединенную с выходом логического элемента 2И и являющуюся первым выходом устройства, инвертор, вход которого соединен со вторым входом логического элемента 2И, логический элемент 2ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом логического элемента 2И, второй вход - с выходом инвертора, вторую выходную клемму, подключенную к выходу логического элемента 2ИЛИ-НЕ и являющуюся вторым выходом устройства (см. авторское свидетельство СССР № 1610268, МКИ5 G01B 21/00 "Индуктивно-оптический датчик положения и контроля", 1990). Однако такое устройство обладает сравнительно низкой надежностью функционирования из-за:The closest in technical essence to the proposed solution is a device for identifying heated metal and nonmetallic products, 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 with a central hole, connected in series to a high-frequency generator of electrical oscillations, in an oscillatory circuit the circuit of which includes an inductive sensitive element, and a threshold element, sequentially in switched infrared photodetector installed on the closed end of the ferrite core of the inductive sensitive element coaxially with its central hole, a pulse shaper, as well as a logic element 2I, the first input of which is connected to the output of the threshold element, the first output terminal connected to the output of the logic element 2I and which is the first output of the device, the inverter, the input of which is connected to the second input of the logic element 2I, the
1) прохождения на его второй выход недостоверной информации об идентификации нагретых неметаллических изделий, так как в момент нахождения1) passing to its second exit false information on the identification of heated non-metallic products, since at the time of finding
устройства в исходном состоянии и нахождении нагретого контролируемого изделия за пределами чувствительного элемента устройства имеют место ложные срабатывания устройства при случайном попадании в область оптического окна инфракрасного фотоприемника устройства посторонних нагретых металлических или неметаллических предметов, находящихся за пределами действия электромагнитного поля индуктивного чувствительного элемента, но в пределах расстояния чувствительности инфракрасного фотоприемника, при этом ложные срабатывания проявляются на втором выходе устройства в виде ложных импульсов напряжения с уровнем логической "1";devices in the initial state and when the heated controlled product is located outside the sensing element of the device, false alarms of the device occur when accidentally falling into the optical window region of the infrared photodetector of the device of foreign heated metal or nonmetallic objects that are outside the electromagnetic field of the inductive sensitive element, but within a distance sensitivity of the infrared photodetector, with false positives appear on the second output of the device in the form of false voltage pulses with a logic level of "1";
2) ложных срабатываний устройства по его второму выходу, например, от таких посторонних источников инфракрасного излучения, как фотоэлектрические датчики положения с открытым оптическим каналом, установленные на технологическом оборудовании, и работающие генераторы инфракрасного излучения измерительных приборов, используемых при ремонте технологического оборудования в цеховых условиях, в том случае, когда они находятся за пределами действия электромагнитного поля индуктивного чувствительного элемента устройства, но в пределах расстояния чувствительности инфракрасного фотоприемника устройства, а изделие находится в исходном состоянии и контролируемое нагретое изделие расположено вне зоны действия чувствительного элемента устройства. И в этом случае ложные срабатывания устройства проявляются в виде ложных импульсов напряжения с уровнем логической "1" на его втором выходе.2) false alarms of the device at its second output, for example, from extraneous infrared radiation sources such as photoelectric position sensors with an open optical channel mounted on technological equipment and operating infrared radiation generators of measuring instruments used in the repair of technological equipment in workshop conditions, in the case when they are outside the electromagnetic field of the inductive sensitive element of the device, but within -being of the infrared sensitivity of the photodetector device, and the product is in the initial state and controlled heated product is located out of range of the sensing element of the device. And in this case, false alarms of the device appear as false voltage pulses with a logic level of "1" at its second output.
Цель изобретения - повышение надежности работы устройства путем устранения ложных срабатываний от нагретых металлических и неметаллических изделий и от посторонних источников инфракрасного излучения.The purpose of the invention is to increase the reliability of the device by eliminating false positives from heated metal and non-metallic products and from extraneous sources of infrared radiation.
Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, размещенной в кольцевом пазу открытого торца ферритового сердечника с центральным отверстием, последовательно соединенные генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, первый пороговый элемент, последовательно соединенные инфракрасный фотоприемник, установленный со стороны закрытого торца ферритового сердечника соосно с его центральным отверстием, формирователь импульсов, а также первый логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, а выход его является первым выходом устройства, инвертор, вход которого соединен со вторым входом первого логического элемента И, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого подключен к выходу первого логического элемента И, второй вход - к выходу инвертора, а выход его является вторым выходом устройства, в него введены второй логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, выход - со входом инвертора, емкостной чувствительный элемент в виде токопроводящей пластины любой геометрической формы с центральным отверстием, геометрическая форма которого повторяет геометрическую форму наружной боковой поверхности ферритового сердечника, последовательно соединенные мультивибратор с включенным на его входе емкостным чувствительным элементом, детектор, второй пороговый элемент, выход которого соединен со вторым входом второго логического элемента И, при этом емкостной чувствительный элемент, установленный соосно с центральным отверстием ферритового сердечника и охватывающий своей внутренней торцевой поверхностью наружную боковую поверхность ферритового сердечника по всему ее периметру с зазором между этими поверхностями, индуктивный чувствительный элемент и инфракрасный фотоприемник образуют чувствительный элемент устройства, а плоскость открытого торца ферритового сердечника, плоскость оптического окна инфракрасного фотоприемника и одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента, направленные в одну сторону и установленные параллельно, образуют чувствительную поверхность устройства.This goal is achieved by the fact that in a known device containing an inductive sensitive element made in the form of an inductor placed in an annular groove of the open end of a ferrite core with a central hole, the oscillation generator is connected in series, the inductive sensor of which is included in the oscillating circuit, the first threshold element, series-connected infrared photodetector mounted on the closed end of the ferrite heart nickname coaxially with its central hole, the pulse shaper, as well as the first logical element AND, the first input of which is connected to the output of the first threshold element, and its output is the first output of the device, an inverter, the input of which is connected to the second input of the first logical element And, the logical element OR NOT, the first input of which is connected to the output of the first logical element AND, the second input - to the output of the inverter, and its output is the second output of the device, the second logical element And, the first input of which connected to the output of the pulse shaper, the output to the input of the inverter, a capacitive sensitive element in the form of a conductive plate of any geometric shape with a central hole, the geometric shape of which repeats the geometric shape of the outer side surface of the ferrite core, a multivibrator connected in series with a capacitive sensitive element connected at its input detector, a second threshold element, the output of which is connected to the second input of the second logical element And, while a sensing element mounted coaxially with the central hole of the ferrite core and covering the outer side surface of the ferrite core along its perimeter with a gap between these surfaces with its inner end surface, the inductive sensitive element and the infrared photodetector form the sensitive element of the device, and the plane of the open end of the ferrite core, the plane of the optical window of the infrared photodetector and one of the planes of the capacitive sensitive element nta, directed in one direction and installed in parallel, form a sensitive surface of the device.
На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - схема взаимного расположения индуктивного и емкостного чувствительных элементов, инфракрасного фотоприемника и контролируемого изделия; на фиг.3 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатывании его от нагретых металлических изделий в режиме идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий; на фиг.4 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатывании его от нагретых неметаллических изделий в режиме идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий.Figure 1 presents a block diagram of a device; figure 2 - diagram of the relative position of the inductive and capacitive sensitive elements, infrared photodetector and the controlled product; figure 3 is a voltage diagram explaining the operation of the device when it is triggered from heated metal products in the identification mode of heated metal and non-metal products; figure 4 is a voltage diagram explaining the operation of the device when it is triggered from heated non-metallic products in the identification mode of heated metallic and non-metallic products.
Устройство содержит (см. фиг.1) индуктивный чувствительный элемент 1, выполненный в виде катушки индуктивности 2, размещенной в кольцевом пазу чашки ферритового сердечника 3 с центральным отверстием со стороны его открытого торца, высокочастотный генератор электрических колебаний 4, выполненный, например, по схеме индуктивной трехточки, причем выходы индуктивного чувствительного элемента 1 подключены к цепям его колебательного контура, первый пороговый элемент 5, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, вход которого подключен к выходу высокочастотного генератора электрических колебаний 4, первый логический элемент 2И 6, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента 5, первую выходную клемму 7, подключенную к выходу первого логического элемента 6 и являющуюся первым выходом устройства, инфракрасный фотоприемник 8, формирователь импульсов 9, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, ко входу которого подключен выход инфракрасного фотоприемника 8, емкостной чувствительный элемент 10, последовательно включенные мультивибратор 11, ко входу которого подключен емкостной чувствительный элемент 10, выполненный, например, по схеме симметричного автогенератора прямоугольных импульсов на основе операционного усилителя (см. книгу Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Сов. радио, 1974, с.175, рис.4.42, а), детектор 12, 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 напряжения в постоянное. М.: Сов. радио, 1977, с.174, рис.4.9, б), второй пороговый элемент 13, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, а также второй логический элемент 2И 14, первый вход которого подключен к выходу формирователя импульсов 9, второй вход - к выходу второго порогового элемента 13, выход - ко второму входу первого логического элемента 2И 6, инвертор 15, вход которого соединен с выходом второго логического элемента 14, логический элемент 2ИЛИ-НЕ 16, первый вход которого подключен к выходу первого логического элемента 2И 6, второй вход - к выходу инвертора 15, вторую выходную клемму 17, соединенную с выходом логического элемента 2ИЛИ-НЕ 16 и являющуюся вторым выходом устройства.The device comprises (see Fig. 1) an inductive
Инфракрасный фотоприемник 8 выполнен, например, по схеме, состоящей из усилителя постоянного тока на основе операционного усилителя, инфракрасного фотодиода, включенного в фотодиодном режиме на вход операционного усилителя (см. книгу 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 инфракрасного фотоприемника. Индуктивный чувствительный элемент 1 включает в себя катушку индуктивности 2, ферритовый сердечник 3, выполненный в виде чашки, имеющей открытый и закрытый торцы. Со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника 3 установлена обмотка катушки индуктивности 2. У открытого торца чашки ферритового сердечника 3 при подаче высокочастотного сигнала на катушку индуктивности 2 с генератора 4 образуется в воздушном пространстве высокочастотное электромагнитное поле 23. Магнитный поток этого поля замыкается через воздушное пространство между внутренним кольцевым выступом чашки, установленным внутри центрального отверстия катушки индуктивности 2, и наружным кольцевым выступом чашки, охватывающем своей внутренней боковой поверхностью наружную боковую поверхность катушки индуктивности 2 по ее периметру. При этом перед закрытым торцом чашки в воздушном пространстве высокочастотное электромагнитное поле не возникает, так как его магнитный поток замыкается внутри нее через сплошной слой феррита, образующий закрытый торец чашки, т.е. происходит экранирование этим слоем электромагнитного поля со стороны закрытого торца чашки ферритового сердечника 3.Infrared photodetector 8 is made, for example, according to a circuit consisting of a direct current amplifier based on an operational amplifier, an infrared photodiode included in the photodiode mode at the input of the operational amplifier (see the book Aksenenko MD 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 whose input is connected to the output of a DC amplifier, and its open emitt molecular output is the output of the infrared photodetector. The
Емкостной чувствительный элемент 10, подключенный в цепи отрицательной обратной связи к инвертирующему входу операционного усилителя мультивибратора 11, является одной из обкладок частотозадающего "раскрытого конденсатора", второй обкладкой которого являются электрические цепи общей "земли" мультивибратора 11 и устройства в целом, и служит емкостным чувствительным элементом мультивибратора 11 (см. журнал "Радио", №10, 2002, с.38, рис.1; с.39, рис.3). При этом емкостной чувствительный элемент 10 выполнен в виде токопроводящей пластины с центральным отверстием, геометрическая форма которого совпадает с геометрической формой наружной боковой поверхности ферритового сердечника 3 индуктивного чувствительного элемента 1. Причем емкостной чувствительный элемент 10 установлен соосно с центральным отверстием ферритового сердечника 3 таким образом, что между его внутренней торцевой поверхностью и наружной боковой поверхностью ферритового сердечника 3 по всему ее периметру имеется гарантированный зазор. Причем ширина зазора выбирается таким образом, чтобы исключить взаимодействие с емкостным чувствительным элементом 10 потока рассеяния электромагнитного поля 23 катушки индуктивности 2, существующего непосредственно у передней кромки наружной боковой поверхности ферритового сердечника 3 со стороны его открытого торца. Поэтому наличие такого зазора исключает возможность внесения нежелательного дополнительного затухания в колебательный контур высокочастотного генератора электрических колебаний 4. Это, в свою очередь, исключает возможность снижения добротности колебательного контура генератора 4 и нарушения его режима генерации электрических колебаний, приводящего к нарушению работоспособности устройства. При этом емкостной чувствительный элемент может быть выполнен различной геометрической формы, например треугольной, квадратной, прямоугольной, пяти- или шестиугольной и другой формы, т.е. любой геометрической формы, которая обеспечивала бы размером своей площади образование при взаимодействии его с контролируемым изделием электрического конденсатора с необходимым значением электрической емкости, достаточной для возникновения режима генерации электрических колебаний мультивибратора 11. Причем емкостной чувствительный элемент 10, охватывающий своей внутренней торцевой поверхностью наружную боковую поверхность ферритового сердечника 3 по всему ее периметру, индуктивный чувствительный элемент 1 и инфракрасный фотоприемник 8 образуют чувствительный элемент устройства, а плоскость открытого торца ферритового сердечника 3, плоскость оптического окна инфракрасного фотоприемника 8 и одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента 10, направленные в одну сторону и установленные параллельно, образуют чувствительную поверхность устройства.A capacitive sensing element 10 connected in the negative feedback circuit to the inverting input of the operational amplifier of the multivibrator 11 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 11 and the device as a whole, and serves as capacitive sensitive multivibrator element 11 (see the journal "Radio", No. 10, 2002, p. 38, fig. 1; p. 39, fig. 3). In this case, the capacitive sensor 10 is made in the form of a conductive plate with a central hole, the geometric shape of which coincides with the geometric shape of the outer side surface of the
Такое взаимное расположение в пространстве инфракрасного фотоприемника 8, емкостного чувствительного элемента 10, индуктивного чувствительного элемента 1 и контролируемого изделия 18 (см. фиг.2) при прохождении им в направлении стрелки 19 (20) относительно чувствительного элемента устройства параллельно его чувствительной поверхности в пределах действия электрического поля 22, электромагнитного поля 23 и в пределах расстояния чувствительности фотоприемника 8 всегда обеспечивает последовательное взаимодействие контролируемого изделия 18 с электрическим полем 22 емкостного чувствительного элемента 10, с электромагнитным полем 23 у открытого торца ферритового сердечника 3 и с оптическим окном фотоприемника 8. Это, в свою очередь, обеспечивает:Such a mutual arrangement in the space of the infrared photodetector 8, capacitive sensing element 10, inductive
1) последовательно сначала взаимодействие с электрическим полем 22, потом пересечение электромагнитного поля 23, оставаясь при этом в зоне действия электрического поля 22, и затем, оставаясь в зонах действия электрического и электромагнитного полей 22 и 23, засвечивание фотоприемника 8 нагретым контролируемым металлическим или неметаллическим изделием 18 своим инфракрасным излучением 21, далее, продолжая оставаться в зонах действия электрического и электромагнитного полей 22 и 23, выход за пределы оптического окна фотоприемника 8 и его затемнение, затем, оставаясь в зоне действия электрического поля 22 и оставляя фотоприемник в затемненном состоянии, выход из зоны действия электромагнитного поля 23, и, наконец, на последнем отрезке своего перемещения выход из зоны действия электрического поля 22 и, следовательно, выход контролируемого изделия 18 из зоны чувствительной поверхности устройства;1) sequentially, first, the interaction with the electric field 22, then the intersection of the electromagnetic field 23, while remaining in the zone of action of the electric field 22, and then, remaining in the zones of electric and electromagnetic fields 22 and 23, the illumination of the photodetector 8 with a heated controlled metal or
таким образом, при засвечивании нагретым контролируемым изделием 18 фотоприемника 8 происходит формирование на выходе формирователя импульсов 9 импульса напряжения с уровнем логической "1" длительностью, равной времени нахождения нагретого металлического или нагретого неметаллического контролируемого изделия в зоне чувствительной поверхности устройства, начиная с момента засветки фотоприемника 8 и до момента его затемнения;Thus, when a heated controlled
2) при пересечении контролируемым нагретым металлически изделием 18 электромагнитного поля 23 происходит на выходе первого порогового элемента 5 формирование импульса напряжения с уровнем логической "1" длительностью, равной длительности нахождения контролируемого изделия в электромагнитном поле 23 индуктивного чувствительного элемента 1;2) when a controlled
3) при пересечении контролируемым нагретым металлическим или неметаллическим изделием 18 электрического поля 22 происходит на выходе второго порогового элемента 13 формирование импульса напряжения с уровнем логической "1" длительностью, равной длительности нахождения контролируемого изделия в электрическом поле 22 емкостного чувствительного элемента 10;3) when a controlled heated metal or
4) получение на выходе второго порогового элемента 13 импульса длительностью всегда большей, чем длительность каждого импульса на выходах первого порогового элемента 5 и формирователя импульсов 9;4) receiving at the output of the second threshold element 13 of the pulse with a duration always greater than the duration of each pulse at the outputs of the
5) получение на выходе первого порогового элемента 5 импульса напряжения с уровнем логической "1" длительностью всегда большей, чем длительность импульса на выходе формирователя импульсов 9;5) receiving at the output of the first threshold element 5 a voltage pulse with a logic level of "1" with a duration always greater than the pulse duration at the output of the
6) расстановку на временной оси сформированных импульсов таким образом, чтобы выходной импульс порогового элемента 13 большей длительности всегда "охватывал" выходные импульсы меньшей длительности первого порогового элемента 5 и формирователя импульсов 9 и чтобы в то же время выходной импульс первого порогового элемента 5, длительность которого больше, чем длительность выходного импульса формирователя 9, всегда "охватывал" выходной импульс последнего.6) arrangement on the time axis of the generated pulses so that the output pulse of the threshold element 13 of greater duration always "covers" the output pulses of shorter duration of the
Такое взаимное расположение инфракрасного фотоприемника, индуктивного и емкостного чувствительных элементов и взаимодействие их в описанной выше последовательности с контролируемым изделием, а также соответствующая обработка предложенной схемой устройства их выходных сигналов позволяют реализовать принцип действия устройства в режиме идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий с повышенной надежностью работы устройства, т.е. производить распознавание металлических и неметаллических изделий с учетом их термического состояния и вида материала с повышенной надежностью.Such a mutual arrangement of the infrared photodetector, inductive and capacitive sensitive elements and their interaction in the sequence described above with the product being monitored, as well as the corresponding processing of the output signals by the proposed device circuit, allow the device to operate in the identification mode of heated metal and nonmetallic products with increased reliability of the device , i.e. to recognize metal and non-metal products, taking into account their thermal state and type of material with increased reliability.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
После подачи напряжения питания в момент нахождения контролируемого изделия 18 вне зоны чувствительной поверхности устройства (см. фиг.2) мультивибратор 11 переходит в заторможенное состояние, при котором на его выходе, на входе и выходе детектора 12, на входе порогового элемента 13 устанавливаются напряжения с уровнями логического "0". В результате пороговый элемент 13 устанавливается в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе и на втором входе логического элемента 2И 14 устанавливается напряжение U1 с уровнем логического "0" (см. фиг.3, фиг.4). Вместе с тем генератор 4 переходит в режим генерации электрических высокочастотных колебаний, постоянная составляющая тока которых на его выходе создает падение напряжения, превышающее входное пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 5. При этом последний переключатся в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U2 с уровнем логического "0" (см. фиг.3, фиг.4), которое подается на первый вход логического элемента 2И 6. При этом инфракрасный фотоприемник 8 находится в затемненном состоянии, и на выходе формирователя 9 устанавливается напряжение U3 с уровнем логического "0" (см. фиг.3, фиг.4), которое подается на первый вход логического элемента 2И 14. Так как на обоих входах логического элемента 2И 14 установлены напряжения U1, U3 с уровнями логического "0", на его выходе устанавливается напряжение U4 также с уровнем логического "0", которое подается на вход инвертора 15 и на второй вход логического элемента 2И 6. В результате на выходе логического элемента 2И 6 и на первой выходной клемме 7 устанавливается напряжение U6 с уровнем логического "0", которое подается на первый вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ 16. В то же время на выходе инвертора 15 устанавливается напряжение U5 с уровнем логической "1", которое подается на второй вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ 16. Так как на первый вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ 16 подается разрешающее инвертирование напряжение U6 с уровнем логического "0", по второму его входу происходит инвертирование им напряжения U5 с уровнем логической "1" в напряжение U7 с уровнем логического "0", которое проходит на выход логического элемента 2ИЛИ-НЕ 16 и на выходную клемму 17.After applying the supply voltage at the moment the controlled
Таким образом, после подачи напряжения питания устройство устанавливается в исходное состояние, при котором контролируемое изделие 18 находится за пределами зоны чувствительной поверхности устройства, а на выходных клеммах 7 и 17 устанавливаются соответственно напряжения U6 и U7 с уровнями логического "0", и устройство готово к первому циклу идентификации нагретых металлических или нагретых неметаллических изделий в режиме идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий.Thus, after applying the supply voltage, the device is restored to its initial state, in which the controlled
Рассмотрим работу предлагаемого устройства в режиме идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий, при котором контролируемое изделие 18 (см. фиг.2) перемещается параллельно чувствительной поверхности устройства в пределах зон действия электрического поля 22, электромагнитного поля 23 и в пределах расстояния чувствительности инфракрасного фотоприемника 8 в одном из направлений по стрелке 19 или 20.Consider the operation of the proposed device in the identification mode of heated metal and nonmetallic products, in which the controlled product 18 (see figure 2) moves parallel to the sensitive surface of the device within the range of the electric field 22, the electromagnetic field 23 and within the sensitivity distance of the infrared photodetector 8 in one of the directions along arrow 19 or 20.
При перемещении в направлении стрелки 19 (20) в зону чувствительной поверхности устройства, например нагретого металлического изделия 18, оно входит в зону действия электрического поля 22 емкостного чувствительного элемента 10 и образует с ним электрический конденсатор. Значение электрической емкости образованного таким образом конденсатора увеличивается до такого уровня, при котором происходит возбуждение мультивибратора 11 и переход его в режим генерации электрических колебаний. Амплитуда выходных импульсов мультивибратора 11 преобразуется детектором 12 в постоянное напряжение с уровнем логической "1", которое превышает входное пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 13. При этом последний переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U1 с уровнем логической "1" (см. фиг.3), которое подается на второй вход логического элемента 14. При этом уровень логической "1" напряжения U1 на выход логического элемента 14 не проходит, так как на его первый вход подается с выхода формирователя 9 напряжение U3 с уровнем логического "0", поэтому на втором входе логического элемента 6 и на входе инвертора 15 продолжает оставаться напряжение U4 с уровнем логического "0", и описанные состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.3 в остальных точках схемы, установившиеся до момента входа контролируемого изделия 18 в зону действия электрического поля 22, не изменились.When moving in the direction of arrow 19 (20) into the zone of the sensitive surface of the device, for example, a
Затем контролируемое изделие входит в зону действия электромагнитного поля 23. При этом происходит срыв генерации генератора 4 вследствие внесения существенного затухания в его колебательный контур контролируемым изделием 18. В результате резко уменьшается составляющая постоянного напряжения на выходе генератора и, когда его значение оказывается ниже входного порогового значения напряжения триггера порогового элемента 5, последний переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U2 (см. фиг.3) с уровнем логической "1", которое подается на первый вход логического элемента 6. Но на его выход и на выходную клемму 7 уровень логической "1" не проходит, так как на втором входе логического элемента 6 установлено напряжение U4 с уровнем логического "0" с выхода логического элемента 14.Then, the controlled product enters the zone of electromagnetic field 23. In this case, the generation of the generator 4 is interrupted due to the significant attenuation of the controlled
При дальнейшем перемещении контролируемого изделия 18 в выбранном направлении оно, оставаясь в зонах действия электрического и электромагнитного полей 22 и 23, перекрывает оптическое окно фотоприемника 8 и засвечивает его. В результате на выходе фотоприемника 8 и на входе формирователя 9 устанавливается напряжение с уровнем логической "1", под действием которого формирователь 9 переключается в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе и на первом входе логического элемента 14 устанавливается напряжение U3 с уровнем логической "1". Так как на обоих входах логического элемента 14 установлены напряжения U1 и U3 с уровнями логической "1", на его выходе и на втором входе логического элемента 6 устанавливается напряжение U4 с уровнем логической "1". Так как на обоих входах логического элемента 6 установлены напряжения U2 и U4 с уровнями логической "1", на его выходе, на первом входе логического элемента 16 и на выходной клемме 7 устройства устанавливается напряжение U6 с уровнем логической "1". При этом уровень логической "1" напряжения U4 с выхода логического элемента 14, проходя через инвертор 15, инвертируется им в напряжение U5 с уровнем логического "0" и подается на второй вход логического элемента 16. Напряжение U6 с уровнем логической "1" с выхода логического элемента 6 логическим элементом 16 инвертируется и проходит на его выход и на выходную клемму 17 устройства в виде напряжения U7 с уровнем логического "0", так как на втором входе логического элемента 16 с выхода инвертора 15 установлено напряжение U5 с уровнем логического "0", разрешающее инвертирование и прохождение.With the further movement of the controlled
Через некоторый промежуток времени контролируемое изделие 18, находясь в зонах действия электрического и электромагнитного полей 22 и 23, выходит за пределы оптического окна фотоприемника 8 и затемняет его. В результате формирователь 9 переключается в исходное состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U3 с уровнем логического "0", которое подается на первый вход логического элемента 14. Под действием этого напряжения логический элемент 14 переключается, и на его выходе устанавливается напряжение U4 с уровнем логического "0", которое подается на второй вход логического элемента 6. Последний под действием напряжения U4 с уровнем логического "0" также переключается, и на его выходе устанавливается напряжение U6 с уровнем логического "0". При этом уровень логического "0" напряжения U4 с выхода логического элемента 14, проходя через инвертор 15, инвертируется им в напряжение U5 с уровнем логической "1" и подается на второй вход логического элемента 16. Напряжение U5 с уровнем логической "1" с выхода инвертора 15 логическим элементом 16 инвертируется и проходит на его выход и на выходную клемму 17 устройства в виде напряжения U7 с уровнем логического "0", так как на его первый вход с выхода логического элемента 6 подается напряжение U6 с уровнем логического "0", разрешающее инвертирование и прохождение.After a certain period of time, the controlled
Далее контролируемое изделие 18, оставляя фотоприемник 8 в затемненном состоянии и находясь в зоне действия электрического поля 22, выходит из зоны действия электромагнитного поля 23. В результате 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 на первом входе логического элемента 6 устанавливается напряжение U2 с уровнем логического "0". После чего описанные состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.4 в остальных его точках схемы, установившиеся до момента выхода контролируемого изделия 18 из зоны действия электромагнитного поля 23 не изменились, так как переключения логических элементов 6 и 14 не происходит.Next, the controlled
И на последнем отрезке своего перемещения контролируемое изделие 18 выходит за пределы действия зоны электрического поля 22. После чего мультивибратор 11 переходит в заторможенное состояние, т.е. устанавливается в исходное состояние, при котором пороговый элемент 13 также устанавливается в исходное состояние, при котором на его выходе и на втором входе логического элемента 14 подтверждается установившийся ранее уровень логического "0" напряжения U1. После чего описанные состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.3 в остальных его точках схемы, установившиеся до момента выхода контролируемого изделия из зоны действия электрического поля 22, не изменились, так как переключения логических элементов 6 и 16 не происходит. Схема устройства окончательно устанавливается в исходное состояние, и на этом цикл идентификации нагретого металлического изделия заканчивается. При повторном прохождении нагретого металлического контролируемого изделия 18 относительно чувствительной поверхности устройства описанный выше в соответствии с диаграммами, приведенными на фиг.3, цикл идентификации нагретого металлического изделия повторяется.And in the last segment of its movement, the controlled
Следовательно, при прохождении относительно чувствительной поверхности устройства нагретого металлического изделия на выходной клемме 7 устройства отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения U6 с уровнем логической "1" об его идентификации, а на выходной клемме 17 устройства при этом присутствует напряжение U7 с уровнем логического "0".Therefore, when a heated metal product passes through the relatively sensitive surface of the device at the device output terminal 7, a potential information signal of voltage U6 with a logic level “1” about its identification is processed, and voltage U7 with a logic level “0” is present at the
В случае перемещения в направлении стрелки 19 (20) в зону чувствительной поверхности устройства нагретого неметаллического изделия 18, оно входит в зону действия электрического поля 22 емкостного чувствительного элемента 10 и образует с ним электрический конденсатор. Значение электрической емкости образованного таким образом конденсатора увеличивается до такого уровня, при котором происходит возбуждение мультивибратора 11 и переход его в режим генерации электрических колебаний. Амплитуда выходных импульсов мультивибратора 11 преобразуется детектором 12 в постоянное напряжение с уровнем логической "1", которое превышает входное пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 13. При этом последний переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U1 с уровнем логической "1" (см. фиг.4), которое подается на второй вход логического элемента 14. При этом уровень логической "1" напряжения U1 на выход логического элемента 14 не проходит, так как на его первый вход подается с выхода формирователя 9 напряжение U3 с уровнем логического "0", поэтому на втором входе логического элемента 6 и на входе инвертора 15 продолжает оставаться напряжение U4 с уровнем логического "0".In the case of moving in the direction of arrow 19 (20) into the zone of the sensitive surface of the heated
Затем при пересечении нагретым неметаллическим контролируемым изделием 18 электромагнитного поля 23 формирования генератором 4 и пороговым элементом 5 импульса напряжения U2 с уровнем логической "1" (см. фиг.4) не происходит, так как оно существенного затухания в колебательный контур генератора 4 не вносит. В результате чего на выходе логического элемента 6, на первом входе логического элемента 16 и выходной клемме 7 формирования импульса напряжения U6 не происходит, поэтому на них по-прежнему будет оставаться напряжение U6 с уровнем логического "0" до конца цикла идентификации контролируемого нагретого неметаллического изделия.Then, when the heated non-metallic controlled
Далее контролируемое изделие 18, оставаясь в зонах действия электрического и электромагнитного полей 22 и 23, перекрывает оптическое окно фотоприемника 8 и засвечивает его инфракрасным излучением 21, в результате на его выходе устанавливается напряжение с уровнем логической "1", которое поступает на вход формирователя 9. Последний переключается в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе и на первом входе логического элемента 14 устанавливается напряжение U3 с уровнем логической "1" (см. фиг.4). Так как на обоих входах логического элемента 14 установлены напряжения U1 и U3 с уровнями логической "1", на его выходе, на втором входе логического элемента 6 и на входе инвертора 15 устанавливается напряжение U4 с уровнем логической "1", который на выход логического элемента 6, на первый вход логического элемента 16 и на выходную клемму 7 не проходит, так как на первом входе логического элемента 6 установлено напряжение U2 с уровнем логического "0", запрещающее прохождение. При этом происходит инвертирование уровня логической "1" напряжения U4 инвертором 15 в напряжение U5 с уровнем логического "0", которое подается на второй вход логического элемента 16, инвертируется им и проходит на его выход и на выходную клемму 17 устройства в виде напряжения U7 с уровнем логической "1", так как на первый вход логического элемента 16 с выхода логического элемента 6 подано напряжение U6 с уровнем логического "0", разрешающее инвертирование и прохождение.Next, the controlled
Через некоторый промежуток времени контролируемое изделие 18, находясь в зонах действия электрического и электромагнитного полей 22 и 23, выходит за пределы оптического окна фотоприемника 8 и затемняет его. В результате формирователь 9 переключается в исходное состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U3 с уровнем логического "0", которое подается на первый вход логического элемента 14. Под действием этого напряжения логический элемент 14 переключается, и на его выходе устанавливается напряжение U4 с уровнем логического "0", которое подается на второй вход логического элемента 6. Последний не переключается, и на его выходе подтверждается напряжение U6 с уровнем логического "0". При этом уровень логического "0" напряжения U4 с выхода логического элемента 14, проходя через инвертор 15, инвертируется им в напряжение U5 с уровнем логической "1" и подается на второй вход логического элемента 16. Напряжение U5 с уровнем логической "1" с выхода инвертора 15 логическим элементом 16 инвертируется и проходит на его выход и на выходную клемму 17 устройства в виде напряжения U7 с уровнем логического "0", так как на первый вход логического элемента 16 с выхода логического элемента 6 подается напряжение U6 с уровнем логического "0", разрешающее инвертирование и прохождение.After a certain period of time, the controlled
И на последнем отрезке своего перемещения контролируемое изделие 18 выходит за пределы действия зоны электрического поля 22. После чего мультивибратор 11 переходит в заторможенное состояние, т.е. устанавливается в исходное состояние, при котором пороговый элемент 13 также устанавливается в исходное состояние и на его выходе и на втором входе логического элемента 14 устанавливается напряжение U1 с уровнем логического "0". После чего описанные состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.4 в остальных его точках схемы, установившиеся до момента выхода контролируемого изделия из зоны действия электрического поля 22, не изменились, так как переключения логических элементов 6 и 16 не происходит. Схема устройства окончательно устанавливается в исходное состояние, и на этом цикл идентификации нагретого неметаллического изделия заканчивается. При повторном прохождении нагретого неметаллического контролируемого изделия 18 относительно чувствительной поверхности устройства описанный выше в соответствии с диаграммами, приведенными на фиг.4, цикл идентификации нагретого неметаллического изделия повторяется.And in the last segment of its movement, the controlled
Следовательно, при прохождении относительно чувствительной поверхности устройства нагретого неметаллического изделия на выходной клемме 17 устройства отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения U7 с уровнем логической "1" об его идентификации, а на выходной клемме 7 устройства при этом присутствует напряжение U7 с уровнем логического "0".Therefore, when a heated non-metallic product passes through the relatively sensitive surface of the device, a potential information signal of voltage U7 with a logic level “1” about its identification is generated at the
Повышение надежности работы предлагаемого устройства путем устранения его ложных срабатываний на второй выходной клемме 17 при попадании в зону действия оптического окна фотоприемника 8 инфракрасного излучения от посторонних нагретых металлических и неметаллических предметов или от посторонних, например, технологических источников инфракрасного излучения в момент нахождения предлагаемого устройства в исходном состоянии и нахождения нагретого контролируемого изделия 18 за пределами действия чувствительного элемента устройства происходит следующим образом. При попадании в зону действия оптического окна фотоприемника 8 инфракрасного излучения от посторонних нагретых изделий или от источников инфракрасного излучения, находящихся за пределами действия зон электрического и электромагнитного полей 22 и 23, но в пределах расстояния чувствительности фотоприемника 8, происходит его засвечивание. В результате на выходе формирователя 9 происходит формирование импульса напряжения U3 с уровнем логической "1", который подается на первый вход логического элемента 14. Но на его выход и далее на выходную клемму 17 этот импульс не проходит, так как на втором входе логического элемента 14 при этом установлено с выхода порогового элемента 13 напряжение U1 с уровнем логического "0", запрещающее прохождение этого ложного импульса.Improving the reliability of the proposed device by eliminating its false positives at the
Предлагаемое устройство также обладает повышенной надежностью работы за счет устранения его ложных срабатываний на выходной клемме 7 от посторонних нагретых и ненагретых металлических предметов, случайно попадающих в его зону действия электромагнитного поля 23. Это происходит следующим образом. При попадании в зону действия электромагнитного поля 23 постороннего металлического предмета генератором 4 и пороговым элементом 5 формируется импульс напряжения U2 с уровнем логической "1", который подается на первый вход логического элемента 6. Но на его выход и далее на выходную клемму 7 устройства этот импульс не проходит, так как на его втором входе с выхода логического элемента 14 установлено напряжение U4 с уровнем логического "0", запрещающее прохождение этого ложного импульса.The proposed device also has increased reliability by eliminating false alarms at the output terminal 7 from extraneous heated and unheated metal objects that accidentally fall into its electromagnetic field 23. This is as follows. When a foreign metal object enters the electromagnetic field 23 of the electromagnetic field 23 with a generator 4 and a
Таким образом, в рассмотренном режиме работы устройства потенциальный информационный сигнал на его первой выходной клемме 7 однозначно соответствует прохождению относительно чувствительной поверхности устройства нагретого металлического изделия, а потенциальный информационный сигнал на второй выходной клемме 17 - прохождению нагретого неметаллического изделия, чем и обеспечивается идентификация (распознавание) нагретых металлических и неметаллических изделий и повышение надежности его работы.Thus, in the considered operation mode of the device, the potential information signal at its first output terminal 7 unambiguously corresponds to the passage of a heated metal product relative to the sensitive surface of the device, and the potential information signal at the
В предлагаемом устройстве реализован потенциальный режим формирования информационных сигналов об идентифицируемых изделиях на его выходах, при котором в момент помещения контролируемого 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, длительность которого определяется временем нахождения контролируемого изделия 18 в зоне действия чувствительного элемента устройства. Причем этот сигнал не исчезает как, например, в случае импульсного принципа формирования информационного сигнала о контролируемом изделии по перепадам напряжения (по его переднему или заднему фронту), а продолжает непрерывно отслеживать контролируемое изделие наличием потенциального уровня на соответствующем выходе устройства 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 потенциального 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 нагретых металлических и неметаллических изделий.The proposed device implements a potential mode for generating information signals about identifiable products at its outputs, in which at the moment the controlled product is placed in the coverage area of the sensitive surface of the device, a potential with a logical level of “1” corresponding to the information signal about the position of the controlled product is installed on its corresponding output terminal , the duration of which is determined by the residence time of the controlled
В режиме контроля положения нагретых металлических изделий устройство функционирует как бесконтактный датчик положения индуктивно-оптического типа. Работа устройства в этом случае описывается диаграммами, приведенными на фиг.3. При этом потенциальный информационный сигнал снимается с выходной клеммы 7, а выходная клемма 17 не задействуется.In the control mode of the position of heated metal products, the device functions as a non-contact position sensor of the inductive-optical type. The operation of the device in this case is described by the diagrams shown in Fig.3. In this case, the potential information signal is removed from the output terminal 7, and the
В режиме контроля положения нагретых неметаллических изделий устройство функционирует как бесконтактный датчик положения оптико-емкостного типа. Работа устройства в этом режиме описывается диаграммами, приведенными на фиг.4. В этом случае потенциальный информационный сигнал снимается с выходной клеммы 17, а выходная клемма 7 не задействуется.In the control mode of the position of heated non-metallic products, the device functions as a non-contact position sensor of the optical-capacitive type. The operation of the device in this mode is described by the diagrams shown in figure 4. In this case, the potential information signal is removed from the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007128658/28A RU2343406C9 (en) | 2007-07-25 | 2007-07-25 | Products identification and positional checking apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007128658/28A RU2343406C9 (en) | 2007-07-25 | 2007-07-25 | Products identification and positional checking apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2343406C1 true RU2343406C1 (en) | 2009-01-10 |
RU2343406C9 RU2343406C9 (en) | 2011-02-20 |
Family
ID=40374269
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007128658/28A RU2343406C9 (en) | 2007-07-25 | 2007-07-25 | Products identification and positional checking apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2343406C9 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2473045C2 (en) * | 2011-04-13 | 2013-01-20 | Сергей Владимирович Карпенко | Device for identifying and controlling position of objects |
-
2007
- 2007-07-25 RU RU2007128658/28A patent/RU2343406C9/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2343406C9 (en) | 2011-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2384816C1 (en) | Product identification and position control device | |
US8258777B2 (en) | Inductive proximity sensor | |
RU2383859C1 (en) | Device for identification and control of items position | |
RU2383861C1 (en) | Device for identification and control of items position | |
RU2343406C1 (en) | Products identification and positional checking apparatus | |
RU2384814C1 (en) | Multi-function product identification device | |
RU2384818C1 (en) | Product identification and position control device | |
RU2384815C1 (en) | Product identification device | |
RU2346349C1 (en) | Selective inspection sensor | |
RU2357208C1 (en) | Device for identification of products | |
RU2344372C1 (en) | Device of identifying and controlling position of objects | |
RU2340870C1 (en) | Device for identifying and monitoring positions of objects | |
RU2383860C1 (en) | Product position identification and control transducer | |
RU2350902C1 (en) | Device for identification of items | |
RU2384819C1 (en) | Product identification and position control device | |
RU2354933C1 (en) | Device for product identification | |
RU2351894C1 (en) | Device for product identification | |
RU2357209C1 (en) | Device for identification of products | |
RU2349876C1 (en) | Product identification apparatus | |
RU2350903C1 (en) | Device for identification of items | |
RU2351893C1 (en) | Device of identification and control of products position | |
RU2384817C1 (en) | Product identification device | |
RU2349903C1 (en) | Product identification apparatus | |
RU2343540C1 (en) | Item position sensor | |
RU2359223C1 (en) | Product identification device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TH4A | Reissue of patent specification | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110726 |