RU2350902C1 - Device for identification of items - Google Patents
Device for identification of items Download PDFInfo
- Publication number
- RU2350902C1 RU2350902C1 RU2007140091/28A RU2007140091A RU2350902C1 RU 2350902 C1 RU2350902 C1 RU 2350902C1 RU 2007140091/28 A RU2007140091/28 A RU 2007140091/28A RU 2007140091 A RU2007140091 A RU 2007140091A RU 2350902 C1 RU2350902 C1 RU 2350902C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- voltage
- logic
- logical
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для использования в машиностроении для идентификации (распознавания) нагретых металлических и ненагретых металлических и неметаллических изделий, а также в качестве датчика положения металлических и неметаллических изделий с учетом их термического состояния.The invention relates to the field of instrumentation and is intended for use in mechanical engineering for the identification (recognition) of heated metal and unheated metal and nonmetallic products, and also as a position sensor of metal and nonmetallic products, taking into account their thermal state.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство идентификации, содержащее индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной в кольцевом пазу открытой чашки ферритового сердечника, генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, пороговый элемент, вход которого подключен к выходу генератора электрических колебаний, инфракрасный фотоприемник, формирователь импульсов, к входу которого подключен инфракрасный фотоприемник, инвертор, логический элемент 2ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом инвертора, первую выходную клемму, подключенную к выходу логического элемента 2ИЛИ-НЕ и являющуюся первым выходом устройства, логический элемент 2И, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, второй вход - с выходом порогового элемента, вторую выходную клемму, подключенную к выходу логического элемента 2И и являющуюся вторым выходом устройства (см. авторское свидетельство СССР №1610268, кл. МКИ G01B 21/00 "Индуктивно-оптический датчик положения и контроля, 1990).The closest in technical essence to the proposed solution is an identification device 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, an electric oscillator, in the oscillatory circuit of which is included an inductive sensitive element, a threshold element, an input which is connected to the output of an electric oscillation generator, an infrared photodetector, a pulse shaper, to the input of which the infrared photodetector, inverter, logical element 2OR-NOT, the first input of which is connected to the output of the inverter, the first output terminal connected to the output of the logic element 2OR-NOT and being the first output of the device, the logic element 2I, the first input of which is connected to the output of the pulse shaper , the second input - with the output of the threshold element, the second output terminal connected to the output of the logic element 2I and which is the second output of the device (see USSR copyright certificate No. 1610268, cl. MKI G01B 21/00 "Inductive optical position and control sensor, 1990).
Однако такое устройство обладает ограниченными функциональными возможностями, потому что оно не обеспечивает идентификацию (распознавание) нагретых металлических изделий по одному его выходу и ненагретых металлических и неметаллических контролируемых изделий по его другому выходу, так как на его втором выходе (выходная клемма 7) идентифицируются только нагретые металлические контролируемые изделия, а ненагретые металлические и неметаллические контролируемые изделия не идентифицируются им совсем.However, such a device has limited functionality because it does not provide identification (recognition) of heated metal products by its one output and unheated metal and non-metallic controlled products by its other output, since only heated ones are identified at its second output (output terminal 7) metal controlled products, and unheated metal and non-metallic controlled products are not identified by him at all.
Кроме того, такое устройство обладает низкой надежностью работы из-за ложных срабатываний устройства по его первому 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, но в пределах расстояния чувствительности инфракрасного фотоприемника устройства, а устройство находится в исходном состоянии, и контролируемое нагретое металлическое изделие находится вне зоны действия чувствительного элемента устройства. И в этом случае ложные срабатывания устройства проявляются в виде формирования на его первом выходе ложных импульсов напряжения с уровнем логической "1".In addition, such a device has low reliability due to false alarms of the device at its first output, for example, from extraneous sources of infrared radiation such as photoelectric position sensors with an open optical channel installed on technological equipment, and operating infrared radiation generators of measuring devices, used in the repair of technological equipment in the workshop, in the case when they are outside the electromagnetic field and an inductive sensitive element, but within the sensitivity distance of the infrared photodetector of the device, and the device is in the initial state, and the controlled heated metal product is outside the range of the sensitive element of the device. And in this case, false alarms of the device are manifested in the form of the formation of false voltage pulses at its first output with a logic level of "1".
Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения идентификации наряду с нагретыми металлическими изделиями ненагретых металлических и неметаллических изделий с повышением надежности работы устройства путем устранения его ложных срабатываний от посторонних источников инфракрасного излучения.The purpose of the invention is the expansion of functionality by providing identification along with heated metal products of unheated metal and non-metal products with increasing the reliability of the device by eliminating its false positives from extraneous sources of infrared radiation.
Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее, индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной 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 первый инфракрасный фотоприемник, формирователь импульсов, а также инвертор, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом инвертора, а его выход является первым выходом устройства, первый логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, второй вход - с выходом первого порогового элемента, а его выход является вторым выходом устройства, согласно изобретению введены второй инфракрасный фотоприемник, подключенный к входу формирователя импульсов параллельно первому инфракрасному фотоприемнику, последовательно включенные мультивибратор с емкостным чувствительным элементом, подключенным к его входу и выполненным в виде токопроводящей пластины с геометрической формой, повторяющей геометрическую форму центрального отверстия ферритового сердечника, детектор, второй пороговый элемент, выход которого соединен с третьим входом первого логического элемента И, первый вход которого подключен к второму входу логического элемента ИЛИ-НЕ, а также второй логический элемент И, первый вход которого подключен к выходу первого порогового элемента, второй вход - к выходу второго порогового элемента, логический элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго логического элемента И, второй вход - с выходом второго порогового элемента, выход - со входом инвертора, при этом емкостный чувствительный элемент установлен внутри центрального отверстия ферритового сердечника соосно с этим отверстием, со смещением относительно открытого торца ферритового сердечника вдоль оси симметрии его центрального отверстия в сторону закрытого торца ферритового сердечника, причем индуктивный и емкостный чувствительные элементы, первый и второй инфракрасные фотоприемники, между которыми помещен индуктивный чувствительный элемент с емкостным чувствительным элементом, установлены в одной плоскости вдоль прямой линии и образуют чувствительный элемент устройства, а поверхности оптических окон инфракрасных фотоприемников, плоскость открытого торца ферритового сердечника индуктивного чувствительного элемента и одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента, направленные в одну сторону, установлены параллельно и образуют чувствительную поверхность устройства.This goal is achieved by the fact that in the known device comprising an inductive sensitive element made in the form of an inductor placed in an annular groove of the open end of the ferrite core with a central hole, the oscillation generator is connected in series, the inductive sensor is included in the oscillatory circuit of which a first threshold element, a first infrared photodetector, a pulse shaper, as well as an inverter, a logic circuit, connected in series an OR-NOT element, the first input of which is connected to the output of the inverter, and its output is the first output of the device, the first logical element And, the first input of which is connected to the output of the pulse shaper, the second input is the output of the first threshold element, and its output is the second output devices, according to the invention introduced a second infrared photodetector connected to the input of the pulse shaper parallel to the first infrared photodetector, sequentially connected multivibrator with capacitive sensitive e by an element connected to its input and made in the form of a conductive plate with a geometric shape that repeats the geometric shape of the central hole of the ferrite core, a detector, a second threshold element, the output of which is connected to the third input of the first logical element And, the first input of which is connected to the second input of the logical element OR NOT, as well as the second logical element AND, the first input of which is connected to the output of the first threshold element, the second input is to the output of the second threshold element, logical an OR element, the first input of which is connected to the output of the second logical element AND, the second input - with the output of the second threshold element, the output - with the input of the inverter, while the capacitive sensitive element is installed inside the central hole of the ferrite core coaxially with this hole, with a shift relative to the open end a ferrite core along the axis of symmetry of its central hole toward the closed end of the ferrite core, the inductive and capacitive sensors, the first and second infrared clear photodetectors, between which an inductive sensitive element with a capacitive sensitive element is placed, are installed in the same plane along a straight line and form the sensitive element of the device, and the surfaces of the optical windows of infrared photodetectors, the open end face of the ferrite core of the inductive sensitive element and one of the planes of the capacitive sensitive element, directed in one direction, are installed in parallel and 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, инфракрасных фотоприемников и контролируемого изделия; на фиг.3 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатывании его от нагретых металлических изделий в режиме идентификации нагретых металлических и ненагретых металлических и неметаллических изделий; на фиг.4 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатывании его от ненагретых металлических изделий в режиме идентификации нагретых металлических и ненагретых металлических и неметаллических изделий; на фиг.5 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатывании его от ненагретых неметаллических изделий в режиме идентификации нагретых металлических и ненагретых 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 photodetectors 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 unheated metal and non-metal products; figure 4 is a voltage diagram explaining the operation of the device when it is triggered from unheated metal products in the identification mode of heated metal and unheated metal and non-metallic products; figure 5 is a voltage diagram explaining the operation of the device when it is triggered from unheated non-metallic products in the identification mode of heated metallic and unheated metallic and non-metallic products.
Устройство содержит (см. фиг.1) индуктивный чувствительный элемент 1, выполненный в виде катушки индуктивности 2, помещенной со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника 3 с центральным отверстием в ее кольцевом пазу, 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 и второй инфракрасные фотоприемники 6, 7, включенные между собой параллельно, формирователь импульсов 8, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, ко входу которого подключены выходы инфракрасных фотоприемников 6, 7, инвертор 9, логический элемент 2ИЛИ-НЕ 10, первый вход которого соединен с выходом инвертора 9, второй вход - с выходом формирователя импульсов 8, первую выходную клемму 11, подключенную к выходу логического элемента 10 и являющуюся первым выходом устройства, первый логический элемент 3И 12, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов 8, второй вход - с выходом первого порогового элемента 5, вторую выходную клемму 13, подключенную к выходу логического элемента 12 и являющуюся вторым выходом устройства, второй логический элемент 2И 14, первый вход которого соединен с выходом порогового элемента 5, емкостной чувствительный элемент 15, последовательно включенные мультивибратор 16, к входу которого подключен емкостной чувствительный элемент 15, 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 17, 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 18, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, выход которого соединен со вторым входом второго логического элемента 14 и третьим входом первого логического элемента 12, а также логический элемент 2ИЛИ 19, первый вход которого соединен с выходом второго логического элемента И 14, второй вход - с выходом порогового элемента 18, выход - со входом инвертора 9.The device contains (see Fig. 1) an inductive
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 20. 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, охватывающим 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 сердечника через сплошной слой феррита, образующего закрытый торец чашки, т.е. происходит экранирование этим слоем электромагнитного поля со стороны закрытого торца ферритового сердечника 3. Внутри центрального отверстия ферритового сердечника 3 высокочастотное электромагнитное поле также отсутствует, так как отверстие выполнено в сплошном слое феррита, и магнитный поток замыкается внутри ферритового сердечника 3 через этот слой феррита вследствие небольшого сопротивления феррита для магнитного потока по сравнению с сопротивлением воздуха. Поэтому взаимодействие емкостного чувствительного элемента 15, установленного внутри центрального отверстия ферритового сердечника 3, с электромагнитным полем 20 катушки индуктивности 2 полностью исключается.The
Емкостный чувствительный элемент 15, подключенный в цепи отрицательной обратной связи к инвертирующему входу операционного усилителя мультивибратора 16, является одной из обкладок частотозадающего "раскрытого конденсатора", второй обкладкой которого являются электрические цепи общей "земли" мультивибратора 16 и устройства в целом, и служит емкостным чувствительным элементом мультивибратора 16 (см. журнал "Радио", №10, 2002, с.38, рис.1; с.39, рис.3). При этом емкостный чувствительный элемент 15 выполнен в виде токопроводящей пластины с геометрической формой, совпадающей с геометрической формой сквозного центрального отверстия, выполненного в чашке ферритового сердечника 3 индуктивного чувствительного элемента 1. Причем емкостный чувствительный элемент 15 установлен внутри центрального отверстия ферритового сердечника 3 соосно с этим отверстием, со смещением относительно поверхности открытого торца чашки ферритового сердечника 3 вдоль оси симметрии центрального отверстия ферритового сердечника 3 в сторону, противоположную размещению катушки индуктивности 2, т.е. в сторону закрытого торца ферритового сердечника 3. Наличие такого смещения не позволяет потоку рассеяния электромагнитного поля 20, существующего непосредственно у передней кромки центрального отверстия со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника 3, взаимодействовать с поверхностью емкостного чувствительного элемента 15 и тем самым 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.A
Каждый из инфракрасных фотоприемников 6, 7 выполнен, например, по схеме, состоящей из усилителя постоянного тока на базе 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. Между инфракрасными фотоприемниками 6, 7 помещен индуктивный чувствительный элемент 1 с емкостным чувствительным элементом 15 (см. фиг.2). При этом инфракрасные фотоприемники 6, 7, индуктивный и емкостной чувствительные элементы 1, 15 установлены вдоль прямой линии в одной плоскости и образуют чувствительный элемент устройства. Причем плоскости оптических окон инфракрасных фотоприемников 6, 7, плоскость открытого торца чашки ферритового сердечника 3 катушки индуктивности 2 и одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента 15, направленные в одну сторону, т.е. в сторону контролируемого изделия 21, установлены параллельно между собой и образуют чувствительную поверхность устройства.Each of the
Такое взаимное расположение в пространстве инфракрасных фотоприемников 6, 7, емкостного чувствительного элемента 15, индуктивного чувствительного элемента 1 и контролируемого изделия 21 (см. фиг.2) при прохождении им в направлении стрелки 22 (23) относительно чувствительного элемента устройства параллельно его чувствительной поверхности в пределах действия электромагнитного поля 20 у открытого торца чашки ферритового сердечника 3, электрического поля 24 емкостного чувствительного элемента 15 и в пределах расстояний чувствительности фотоприемников 6, 7 всегда обеспечивает последовательное взаимодействие контролируемого изделия 21 с оптическим окном фотоприемника 6 (7), электромагнитным полем 20, электрическим полем 24 и оптическим окном фотоприемника 7 (6). Это, в свою очередь, обеспечивает:Such a mutual arrangement in space of
1) последовательное засвечивание нагретым контролируемым металлическим изделием 21 своим инфракрасным излучением 25 сначала одного фотоприемника 6 (7), потом пересечение электромагнитного поля 20 у открытого торца чашки ферритового сердечника 3, оставляя при этом фотоприемник 6 (7) в засвеченном состоянии, а затем взаимодействие с электрическим полем 24 емкостного чувствительного элемента 15, продолжая оставаться в зоне действия электромагнитного поля 20 и оставляя при этом фотоприемник 6 (7) в засвеченном состоянии, далее засвечивание другого фотоприемника 7 (6), оставаясь в зоне действия электромагнитного и электрического полей 20, 24 соответственно и оставляя на некотором промежутке времени оба фотоприемника в засвеченном состоянии, потом затемнение фотоприемника 6 (7), оставаясь в зоне действия электромагнитного и электрического полей 20, 24 соответственно и оставляя при этом фотоприемник 7 (6) в засвеченном состоянии, затем выход из зоны действия электрического поля 24, оставаясь в зоне действия электромагнитного поля 20 и оставляя фотоприемник 7 (6) в засвеченном состоянии, далее выход из зоны действия электромагнитного поля 20, оставляя при этом фотоприемник 7 (6) в засвеченном состоянии, и, наконец, затемнение фотоприемника 7 (6) и выход нагретого контролируемого металлического изделия 21 из зоны чувствительной поверхности устройства. Таким образом, последовательное засвечивание нагретым контролируемым изделием 21 одного 6 (7) и другого 7 (6) фотоприемника происходит без разрыва, т.е. формируется на выходе формирователя импульсов 8 обоими параллельно включенными фотоприемниками 6, 7 сплошной импульс напряжения с уровнем логической "1" длительностью, равной времени нахождения нагретого металлического контролируемого изделия в зоне чувствительной поверхности устройства, начиная с момента засветки фотоприемника 6 (7) и до момента выхода из засвеченного состояния фотоприемника 7 (6);1) sequential exposure of the heated controlled
2) последовательное прохождение ненагретым металлическим контролируемым изделием 21 фотоприемника 6 (7) без его засвечивания вследствие отсутствия у контролируемого изделия инфракрасного излучения 25, потом пересечение им электромагнитного поля 20, затем взаимодействие его с электрическим полем 24, далее прохождение им фотоприемника 7 (6) без засвечивания его из-за отсутствия у контролируемого изделия 21 инфракрасного излучения 25 и выход контролируемого изделия 21 из зоны чувствительной поверхности устройства. В результате чего на выходе первого порогового элемента 5 формируется импульс напряжения с уровнем логической "1", длительностью, равной длительности нахождения контролируемого изделия 21 в зоне действия электромагнитного поля 20. При этом на выходе второго порогового элемента 18 формируется импульс напряжения с уровнем логической "1", длительностью, равной длительности нахождения контролируемого изделия 21 в электрическом поле 24 емкостного чувствительного элемента 15;2) the sequential passage of an unheated metal controlled
3) последовательное прохождение ненагретым неметаллическим контролируемым изделием 21 фотоприемника 6 (7) без его засвечивания вследствие отсутствия у контролируемого изделия инфракрасного излучения 25, потом пересечение им электромагнитного поля 20, затем взаимодействие его с электрическим полем 24, далее прохождение им фотоприемника 7 (6) без засвечивания его из-за отсутствия у контролируемого изделия 21 инфракрасного излучения 25 и выход контролируемого изделия 21 из зоны чувствительной поверхности устройства. В результате чего на выходе первого порогового элемента 5 формирования импульса напряжения с уровнем логической "1" не происходит. При этом на выходе второго порогового элемента 18 формируется импульс напряжения с уровнем логической "1", длительностью, равной длительности нахождения контролируемого изделия 21 в электрическом поле 24 емкостного чувствительного элемента 15;3) the sequential passage of an unheated non-metallic controlled
4) получение на выходе формирователя импульсов 8 импульса длительностью всегда большей, чем длительность каждого импульса на выходах первого и второго пороговых элементов 5 и 18;4) receiving at the output of the pulse shaper 8 pulses with a duration always greater than the duration of each pulse at the outputs of the first and second threshold elements 5 and 18;
5) получение на выходе первого порогового элемента 5 в случае взаимодействия индуктивного чувствительного элемента устройства с нагретым контролируемым металлическим изделием 21 импульса напряжения с уровнем логической "1", длительностью, всегда большей, чем длительность импульса на выходе второго порогового элемента 18;5) receiving at the output of the first threshold element 5 in the case of the interaction of the inductive sensitive element of the device with a heated controlled
6) расстановку на временной оси сформированных импульсов таким образом, чтобы выходной импульс формирователя 8 большей длительности всегда "охватывал" выходные импульсы меньшей длительности первого порогового элемента 5 и второго порогового элемента 18, и чтобы в тоже время выходной импульс первого порогового элемента 5, длительность которого больше, чем длительность импульса на выходе второго порогового элемента 18, всегда "охватывал" выходной импульс последнего.6) arrangement of the generated pulses on the time axis so that the output pulse of the longer driver 8 always “covers” the output pulses of shorter duration of the first threshold element 5 and the second threshold element 18, and so that at the same time the output pulse of the first threshold element 5, the duration of which more than the duration of the pulse at the output of the second threshold element 18, always "covered" the output pulse of the latter.
Такое взаимное расположение инфракрасных фотоприемников, 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 ненагретых металлических и неметаллических изделий, а также расширить функциональные возможности устройства и повысить надежность его работы, т.е. производить распознавание металлических и неметаллических изделий с учетом их термического состояния по алгоритму: идентификация каждого из разновидностей контролируемых изделий на одном соответствующем выходе из двух выходов устройства.Such a mutual arrangement of infrared photodetectors, inductive and capacitive sensitive elements and their interaction in the sequence described above with the controlled product, as well as the corresponding processing of the output circuitry by the proposed device circuit, allow the device to operate in the identification mode of heated metal and unheated metal and non-metal products, and also expand the functionality of the device and increase the reliability of its operation, i.e. Recognize metallic and nonmetallic products, taking into account their thermal state according to the algorithm: identification of each of the varieties of controlled products at one corresponding output from two outputs of the device.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
После подачи напряжения питания в момент нахождения контролируемого изделия 21 вне зоны чувствительной поверхности устройства (см. фиг.2) 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", которое подается на первый и второй входы логических элементов 14, 12 соответственно (см. фиг.3, фиг.4, фиг.5). После подачи напряжения питания инфракрасные фотоприемники 6, 7 переходят в затемненное состояние, и на выходе формирователя 8 устанавливается напряжение U1 с уровнем логического "0", которое подается на первый вход логического элемента 12 и на второй вход логического элемента 10. Вместе с тем в момент подачи напряжения питания мультивибратор 16 переходит в заторможенное состояние, при котором на его выходе, на входе и выходе детектора 17, на входе порогового элемента 18 устанавливаются напряжения с уровнями логического "0". В результате пороговый элемент 18 устанавливается в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе, на вторых входах логических элементов 14, 19 и на третьем входе логического элемента 12 устанавливается напряжение U3 с уровнем логического "0" (см. фиг.3, фиг.4, фиг.5). После чего на обоих входах логического элемента 14 устанавливаются напряжения U2, U3 с уровнями логического "0", а на его выходе - напряжение U4 с уровнем логического "0", которое подается на первый вход логического элемента 19. Так как на обоих входах логического элемента 19 установлены напряжения U3, U4 с уровнями логического "0", на его выходе и на входе инвертора 9 устанавливается напряжение U5 с уровнем логического "0", а на выходе инвертора 9 - напряжение U6 с уровнем логической "1", которое подается на первый вход логического элемента 10. Уровень логической "1" напряжения U6 инвертируется логическим элементом 10 в напряжение U8 с уровнем логического "0", которое проходит на его выход и на выходную клемму 11, так как на второй вход логического элемента 10 с выхода формирователя 8 подано напряжение U1 с уровнем логического "0", разрешающее инвертирование и прохождение. Вместе с тем на трех входах логического элемента 12 установлены напряжения U1, U2, U3 с уровнями логического "0", поэтому на его выходе и на выходной клемме устанавливается напряжение U7 с уровнем логического "0".After applying the supply voltage when the controlled
Таким образом, после подачи напряжения питания устройство устанавливается в исходное состояние, при котором контролируемое изделие 21 находится за пределами зоны чувствительной поверхности устройства, а на выходных клеммах 11 и 13 устанавливаются соответственно напряжения U8 и U7 с уровнями логического "0". После чего устройство готово к первому циклу идентификации контролируемых изделий в режиме идентификации нагретых металлических и ненагретых металлических и неметаллических изделий.Thus, after supplying the supply voltage, the device is restored to its initial state, in which the monitored
Рассмотрим работу предлагаемого устройства в режиме идентификации нагретых металлических и ненагретых металлических и неметаллических изделий, при котором контролируемое изделие 21 (см. фиг.2) перемещается параллельно чувствительной поверхности устройства в пределах зон действия электромагнитного поля 20, электрического поля 24 и в пределах расстояний чувствительности фотоприемников 6, 7 в одном из направлений по стрелке 22 или 23.Consider the operation of the proposed device in the identification mode of heated metal and unheated metal and nonmetallic products, in which the controlled product 21 (see figure 2) moves parallel to the sensitive surface of the device within the range of
При перемещении в направлении стрелки 22 (23) в зону чувствительной поверхности устройства, например, нагретого металлического изделия 21 происходит засвечивание его инфракрасным излучением 25 (см. фиг.2) фотоприемника 6 (7), в результате на его выходе устанавливается напряжение с уровнем логической "1", которое поступает на вход формирователя 8. Последний переключается в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе, на первом входе логического элемента 12 и на втором входе логического элемента 10 устанавливается напряжение U1 с уровнем логической "1" (см. фиг.3). Но уровень логической "1" напряжения U1 на их выходы и соответственно на выходные клеммы 13 и 11 не проходит, так как на втором и третьем входах логического элемента 12 и на первом входе логического элемента 10 установлены напряжения U2, U3 и U6 с уровнями логического "0" и логической "1" соответственно, запрещающие его прохождение.When moving in the direction of arrow 22 (23) into the area of the sensitive surface of the device, for example, a
Затем контролируемое изделие 21, оставляя фотоприемник 6 (7) в засвеченном состоянии, входит в зону действия электромагнитного поля 20. При этом происходит срыв генерации электрических колебаний генератора 4 вследствие внесения существенного затухания в его колебательный контур нагретым металлическим контролируемым изделием 21. В результате резко уменьшается составляющая постоянного напряжения на выходе генератора 4 и, когда его значение становится 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 14 и на второй вход логического элемента 12. Уровень логической "1" напряжения U2 на выходы логических элементов 12 и 14 не проходит, так как на третьем входе логического элемента 12 и на втором входе логического элемента 14 установлено напряжение U3 с уровнем логического "0". После чего на выходах логических элементов 10 и 12 и на выходных клеммах 11 и 13 продолжают оставаться соответственно напряжения U8 и U7 с уровнем логического "0".Then, the controlled
Далее контролируемое изделие 21, находясь в зоне действия электромагнитного поля 20 и оставляя фотоприемник 6 (7) в засвеченном состоянии, входит в зону действия электрического поля 24 емкостного чувствительного элемента 15 и образует с ним электрический конденсатор. Значение электрической емкости образованного таким образом конденсатора увеличивается до такого уровня, при котором происходит возбуждение мультивибратора 16 и переход его в режим генерации электрических колебаний. Амплитуда выходных импульсов мультивибратора 16 преобразуется детектором 17 в постоянное напряжение с уровнем логической "1", которое превышает входное пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 18. При этом последний переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U3 с уровнем логической "1" (см. фиг.3), которое подается на вторые входы логических элементов 14, 19 и третий вход логического элемента 12. Так как на трех входах логического элемента 12 устанавливаются напряжения U1, U2, U3 с уровнями логической "1", на его выходе и на выходной клемме 13 устанавливается напряжение U7 с уровнем логической "1". Наряду с этим на обоих входах логического элемента 14 установлены напряжения U2, U3 с уровнями логической "1", поэтому на его выходе и на первом входе логического элемента 19 устанавливается напряжение U4 с уровнем логической "1". Так как на обоих входах логического элемента 19 установлены напряжения U3, U4 с уровнями логической "1", на его выходе и на входе инвертора 9 устанавливается напряжение U5 с уровнем логической "1", которое инвертируется им в напряжение U6 с уровнем логического "0" и подается на первый вход логического элемента 10. При этом уровень логической "1" напряжения U1 с выхода формирователя 8 по второму входу логического элемента 10 инвертируется им в напряжение U8 с уровнем логического "0" и проходит на выход логического элемента 10 и на выходную клемму 11, так как на первом входе логического элемента 10 установлено напряжение U6 с уровнем логического "0", разрешающее инвертирование и прохождение.Next, the controlled
При дальнейшем перемещении в выбранном направлении контролируемое изделие 21, по-прежнему оставляя фотоприемник 6 (7) в засвеченном состоянии и оставаясь в зоне действия электромагнитного и электрического полей 20, 24, засвечивает фотоприемник 7 (6). После чего уровни напряжений на входе и выходе формирователя 8, соответствующие уровню логической "1", не изменились, так как параллельно включенные фотоприемники 6, 7 реализуют логическую функцию МОНТАЖНОЕ ИЛИ. Поэтому описанные выше состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.3, установившиеся до момента засветки фотоприемника 7 (6), не изменились.With further movement in the selected direction, the controlled
Затем контролируемое изделие 21, оставаясь в зонах действия электромагнитного и электрического полей 20, 24 и оставляя фотоприемник 7 (6) в засвеченном состоянии, выходит за пределы оптического окна фотоприемника 6 (7). При этом происходит затемнение фотоприемника 6 (7). После чего уровень напряжения U1 на выходе формирователя 8, соответствующий уровню логической "1", также не изменяется по причине реализации фотоприемниками 6, 7 логической функции МОНТАЖНОЕ ИЛИ. В связи с этим описанные состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.3, установившиеся до момента затемнения фотоприемника 6 (7), также не изменились.Then the controlled
Далее контролируемое изделие 21, оставляя фотоприемник 7 (6) в засвеченном состоянии и оставаясь в зоне действия электромагнитного поля 20, выходит из зоны действия электрического поля 24. При этом мультивибратор 16 переходит в заторможенное состояние, т.е. в исходное состояние, при котором на его выходе, входе и выходе детектора 17 устанавливаются напряжения с уровнями логического "0". В результате на вход порогового элемента 18 подается напряжение с уровнем логического "0", под действием которого он переключается в другое состояние, т.е. в исходное состояние, и на его выходе устанавливается напряжение U3 с уровнем логического "0".Next, the controlled
Этот нулевой логический уровень напряжения U3 поступает на вторые входы логических элементов 14, 19 и на третий вход логического элемента 12. В результате чего логический элемент 14 переключается в исходное состояние, при котором на его выходе и на первом входе логического элемента 19 устанавливается напряжение U4 с уровнем логического "0". При этом на обоих входах логического элемента 19 устанавливаются напряжения U3, U4 с уровнями логического "0". Поэтому на его выходе и на входе инвертора 9 устанавливается напряжение U5 с уровнем логического "0". Уровень логического "0" этого напряжения инвертируется инвертором в напряжение U6 с уровнем логической "1", которое подается на первый вход логического элемента 10. В результате на обоих входах логического элемента 10 устанавливаются напряжения U1, U6 с уровнями логической "1". Поэтому на его выходе и на выходной клемме 11 продолжает оставаться напряжение U8 с уровнем логического "0". В тоже время под действием напряжения U3 с уровнем логического "0" происходит переключение логического элемента 12 в исходное состояние, при котором на его выходе и на выходной клемме 13 устанавливается напряжение U7 с уровнем логического "0". На этом формирование информационного сигнала об идентификации нагретого металлического изделия заканчивается.This zero logic level of voltage U3 is supplied to the second inputs of logic elements 14, 19 and to the third input of logic element 12. As a result, logic element 14 switches to its initial state, at which voltage U4 is set at its output and at the first input of logic element 19 logical level "0". At the same time, voltage U3, U4 with logic levels "0" are set at both inputs of the logic element 19. Therefore, at its output and at the input of inverter 9, voltage U5 is set with a logic level of "0". The logic level “0” of this voltage is inverted by the inverter to voltage U6 with logic level “1”, which is supplied to the first input of logic element 10. As a result, voltages U1, U6 with logic levels “1” are set at both inputs of logic element 10. Therefore, at its output and at the output terminal 11, voltage U8 with a logic level of "0" continues to remain. At the same time, under the action of voltage U3 with the logic level “0”, the logic element 12 switches to its initial state, at which voltage U7 with the logic level “0” is set at its output and at the output terminal 13. This completes the formation of an information signal about the identification of a heated metal product.
Затем контролируемое изделие 21, оставляя фотоприемник 7 (6) в засвеченном состоянии, выходит из зоны действия электромагнитного поля 20. В результате генератор 4 снова переходит в режим генерации колебаний, т.е. в исходное состояние, и пороговый элемент 5 также переключается в исходное состояние, при котором на его выходе, на первом входе логического элемента 14 и на втором входе логического элемента 12 устанавливается напряжение U2 с уровнем логического "0". Под действием этого напряжения переключение логических элементов 12 и 14 не происходит, так как на втором входе логического элемента 14 и на третьем входе логического элемента 12 установлено напряжение U3 с уровнем логического "0". В связи с этим описанные состояния схемы устройства в остальных ее точках и диаграмм напряжений на фиг.4, установившиеся до момента выхода контролируемого изделия 21 из зоны действия электромагнитного поля 20, не изменились. Поэтому на выходных клеммах 11 и 13 продолжают оставаться соответственно напряжения U8 и U7 с уровнями логического "0".Then, the controlled
И на последнем отрезке своего перемещения контролируемое изделие 21 выходит за пределы оптического окна фотоприемника 7 (6). После чего он затемняется, т.е. устанавливается в исходное состояние, при котором на выходе формирователя 8, на первом входе логического элемента 12 и на втором входе логического элемента 10 устанавливается напряжение U1 с уровнем логического "0", которое подтверждает на хождение логических элементов 12 и 10 в исходном состоянии, при котором на их выходах и соответственно на выходных клеммах 13 и 11 установлены соответственно напряжения U7 и U8 с уровнями логического "0". На этом цикл идентификации нагретого металлического изделия на выходной клемме 13 заканчивается. При повторном прохождении контролируемого нагретого металлического изделия 21 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 13 устройства отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения U7 с уровнем логической "1" об его идентификации, а на выходной клемме 11 устройства при этом присутствует напряжение U8 с уровнем логического "0".Therefore, when a heated metal product passes through the relatively sensitive surface of the device at the device output terminal 13, a potential information signal of voltage U7 with a logic level “1” about its identification is processed, and voltage U8 with a logic level “0” is present at the device output terminal 11.
В случае введения в направлении стрелки 22 (23) в зону чувствительной поверхности устройства ненагретого металлического изделия 21 засвечивания фотоприемников 6, 7 из-за отсутствия инфракрасного излучения 25 и переключения формирователя 8 в другое состояние не происходит, в результате на его выходе, на выходе логического элемента 12 и на выходной клемме 13 формирования соответственно импульсов напряжений U1 и U7 в течение всего цикла идентификации контролируемого ненагретого металлического изделия не происходит (см. фиг.4).In the case of introducing in the direction of the arrow 22 (23) into the area of the sensitive surface of the device an
В этом случае формируются только импульс напряжения U2 на выходе порогового элемента 5 с уровнем логической "1", который подается на первый вход логического элемента 14 и на второй вход логического элемента 12, и импульс напряжения U3 с уровнем логической "1" на выходе порогового элемента 18, который подается на вторые входы логических элементов 14, 19 и на третий вход логического элемента 12. Так как на обоих входах логического элемента 14 устанавливаются импульсы напряжений U2 и U3 с уровнями логической "1", на его выходе и на первом входе логического элемента 19 формируется импульс напряжения U4 также с уровнем логической "1". Так как на оба входа логического элемента 19 поданы импульсы напряжений U3, U4 с уровнями логической "1", на его выходе и на входе инвертора 9 формируется импульс напряжения U5 также с уровнем логической "1". Импульс напряжения U5 инвертируется инвертором 9 в напряжение U6 с уровнем логического "0", которое подается на первый вход логического элемента 10. При этом напряжение U6 с уровнем логического "0" инвертируется логическим элементом 10 в напряжение U8 с уровнем логической "1" и проходит на его выход и на выходную клемму 11, так как на его втором входе присутствует напряжение U1 с уровнем логического "0", разрешающее инвертирование и прохождение. Одновременно под действием импульсов напряжений U2 и U3 соответственно с выходов первого и второго пороговых элементов 5 и 18 переключения логического элемента 12 не происходит, так как на его первом входе установлено с выхода формирователя 8 напряжение U1 с уровнем логического "0", запрещающее его переключение. В результате на его выходе и на выходной клемме 13 продолжает присутствовать напряжение U7 с уровнем логического "0".In this case, only a voltage pulse U2 is generated at the output of the threshold element 5 with a logic level “1”, which is fed to the first input of the logic element 14 and to the second input of the logic element 12, and a voltage pulse U3 with a logic level “1” at the output of the threshold element 18, which is fed to the second inputs of logic elements 14, 19 and to the third input of logic element 12. Since voltage pulses U2 and U3 with levels of logic "1" are set at both inputs of logic element 14, at its output and at the first input of logic ment 19 is formed U4 is also a voltage pulse with a level of logic "1". Since the voltage pulses U3, U4 with logic levels “1” are applied to both inputs of the logic element 19, a voltage pulse U5 with a logic level “1” is also formed at its output and at the input of the inverter 9. The voltage pulse U5 is inverted by inverter 9 to voltage U6 with a logic level “0”, which is supplied to the first input of logic element 10. Moreover, voltage U6 with a logic level “0” is inverted by logic element 10 to voltage U8 with logic level “1” and passes to its output and to output terminal 11, since at its second input there is a voltage U1 with a logic level of "0", allowing inversion and passage. At the same time, under the influence of voltage pulses U2 and U3, respectively, from the outputs of the first and second threshold elements 5 and 18, the switching of the logic element 12 does not occur, since the voltage U1 with the logic level “0”, which prohibits its switching, is installed from the output of the shaper 8. As a result, voltage U7 with a logic level of “0” continues to be present at its output and at output terminal 13.
После выхода контролируемого изделия 21 из зоны действия электрического поля 24 формирование информационного сигнала идентификации ненагретого металлического изделия заканчивается, а в момент выхода контролируемого изделия 21 из области оптического окна фотоприемника 7 (6) заканчивается цикл идентификации ненагретого металлического изделия, и устройство переходит в исходное состояние. При повторном прохождении контролируемого ненагретого металлического изделия 21 относительно чувствительной поверхности устройства описанный выше в соответствии с диаграммами, приведенными на фиг.4, цикл идентификации ненагретого металлического изделия повторяется.After the controlled
Следовательно, при прохождении относительно чувствительной поверхности устройства ненагретого металлического изделия 21 на выходной клемме 11 устройства отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения U8 с уровнем логической "1" об его идентификации, а на выходной клемме 13 устройства при этом присутствует напряжение U7 с уровнем логического "0".Therefore, when a relatively
В случае введения в направлении стрелки 22 (23) в зону чувствительной поверхности устройства ненагретого неметаллического изделия 21 засвечивания фотоприемника 6 (7) инфракрасным излучением 25 вследствие отсутствия его у ненагретого неметаллического изделия переключения формирователя 8 в другое состояние не происходит (см. фиг.5). В результате на выходе формирователя 8, на первом входе логического элемента 12, на втором входе логического элемента 10 и, следовательно, на выходе логического элемента 12, на выходной клемме 13 формирования импульсов соответственно напряжений U1 и U7 в течение всего цикла идентификации ненагретого неметаллического изделия происходить не будет. При этом на выходе формирователя 8 и на выходе логического элемента 12, на выходной клемме 13 будут присутствовать соответственно напряжения U1 и U7 с уровнями логического "0".In the case of introducing in the direction of the arrow 22 (23) into the zone of the sensitive surface of the device of an unheated
Затем контролируемое изделие 21, оставляя фотоприемник 6 (7) в затемненном состоянии, входит в зону действия электромагнитного поля 20. При этом срыва генерации электрических колебаний генератора 4 не происходит вследствие отсутствия внесения существенного затухания в его колебательный контур ненагретым неметаллическим контролируемым изделием 21. В результате генератор 4 продолжает находиться в исходном состоянии. Поэтому на выходе порогового элемента 5 формирования импульса напряжения U2 в течение всего цикла идентификации ненагретого неметаллического изделия происходить не будет, и на его выходе, на первом входе логического элемента 14 и на втором входе логического элемента 12 будет присутствовать напряжение U2 с уровнем логического "0".Then, the controlled
Далее контролируемое изделие 21, находясь в зоне действия электромагнитного поля 20 и оставляя фотоприемник 6 (7) в затемненном состоянии, входит в зону действия электрического поля 24 емкостного чувствительного элемента 15 и образует с ним электрический конденсатор. Значение электрической емкости образованного таким образом конденсатора увеличивается до такого уровня, при котором происходит возбуждение мультивибратора 16 и переход его в режим генерации электрических колебаний. Амплитуда выходных импульсов мультивибратора 16 преобразуется детектором 17 в постоянное напряжение с уровнем логической "1", которое превышает входное пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 18. При этом последний переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U3 с уровнем логической "1" (см. фиг.5), которое подается на вторые входы логических элементов 14, 19 и на третий вход логического элемента 12. Но уровень логической "1" напряжения U3 с выхода порогового элемента 18 на выход логического элемента 14 не проходит, так как на его первом входе с выхода порогового элемента 5 установлено напряжение U2 с уровнем логического "0". Поэтому на его выходе и на первом входе логического элемента 19 устанавливается напряжение U4 с уровнем логического "0". При этом уровень логической "1" напряжения U3 с выхода порогового элемента 18 проходит через второй вход логического элемента 19 на его выход и на вход инвертора 9 в виде напряжения U5 с уровнем логической "1". Напряжение U5 инвертируется инвертором 9 и подается на первый вход логического элемента 10 в виде напряжения U6 с уровнем логического "0", которое инвертируется логическим элементом 10 и проходит на его выход и на выходную клемму 11 в виде напряжения U8 с уровнем логической "1", так как на второй вход логического элемента 10 подается с выхода формирователя 8 напряжение U1 с уровнем логического "0", разрешающее инвертирование и прохождение. Вместе с тем уровень логической "1" с выхода порогового элемента 18 через третий выход логического элемента 12 на его выход не проходит, так как на его первый и второй выходы подаются соответственно с выходов формирователя 8 и порогового элемента 5 напряжения U1 и U2 с уровнями логического "0", запрещающие его прохождение. Поэтому на его выходе и на выходной клемме 13 устанавливается напряжение U7 с уровнем логического "0".Next, the controlled
При дальнейшем перемещении в выбранном направлении контролируемое изделие 21, по-прежнему оставляя фотоприемник 6 (7) в затемненном состоянии и оставаясь в зонах действия электромагнитного и электрического полей 20, 24, входит в область оптического окна фотоприемника 7 (6) и оставляет его в затемненном состоянии вследствие отсутствия у контролируемого изделия 21 инфракрасного излучения 25. После чего уровни напряжений на входе и выходе формирователя 8, соответствующие уровню логического "0", не изменились. Поэтому описанные выше состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.5, установившиеся до момента вхождения контролируемого изделия 21 в область оптического окна фотоприемника 7 (6), не изменились.With further movement in the selected direction, the controlled
Затем контролируемое изделие 21, оставаясь в зонах действия электромагнитного и электрического полей 20, 24 и оставляя фотоприемник 7 (6) в затемненном состоянии, выходит за пределы оптического окна фотоприемника 6 (7). При этом фотоприемник 6 (7) остается в затемненном состоянии и описанные состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.5, установившиеся до момента выхода контролируемого изделия 21 за пределы оптического окна фотоприемника 6 (7), также не изменились по причине отсутствия у контролируемого изделия 21 инфракрасного излучения 25.Then the controlled
Далее контролируемое изделие 21, оставляя фотоприемник 7 (6) в затемненном состоянии и оставаясь в зоне действия электромагнитного поля 20, выходит из зоны действия электрического поля 24. При этом мультивибратор 16 переходит в заторможенное состояние, т.е. в исходное состояние, при котором на его выходе, входе и выходе детектора 17 устанавливаются напряжения с уровнем логического "0". В результате на вход порогового элемента 18 подается напряжение с уровнем логического "0", под действием которого он переключается в другое состояние, т.е. в исходное состояние, и на его выходе устанавливается напряжение U3 с уровнем логического "0". Этот нулевой логический уровень напряжения U3 поступает на вторые входы логических элементов 14, 19. В результате чего переключения логического элемента 14 в исходное состояние не происходит, так как на его первом входе с выхода порогового элемента 5 к этому моменту установлено напряжение U2 с уровнем логического "0". При этом на обоих входах логического элемента 19 установлены напряжения U3 и U4 с уровнями логического "0", в результате на его выходе и на входе инвертора 9 устанавливается напряжение U5 также с уровнем логического "0". Под действием этого напряжения инвертор 9 переключается в исходное состояние, при котором на его выходе и на первом входе логического элемента 10 устанавливается напряжение U6 с уровнем логической "1". При этом уровень логической "1" напряжения U6 инвертируется логическим элементом 10 в напряжение U8 с уровнем логического "0", которое подается на его выход и на выходную клемму 11. На этом формирование информационного сигнала об идентификации ненагретого неметаллического изделия на выходной клемме 11 заканчивается.Next, the controlled
Затем контролируемое изделие 21, оставляя фотоприемник 7 (6) в затемненном состоянии, выходит из зоны действия электромагнитного поля 20. Но генератор 4 и пороговый элемент 5 продолжают находиться в исходном состоянии по причине отсутствия внесения существенного затухания в его колебательный контур. В связи с этим описанные состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.5, установившиеся до момента выхода контролируемого ненагретого неметаллического изделия 21 из зоны действия электромагнитного поля 20, не изменились.Then the controlled
И на последнем отрезке своего перемещения контролируемое изделие 21 выходит за пределы оптического окна фотоприемника 7 (6). После чего последний остается в затемненном состоянии по причине отсутствия у контролируемого изделия 21 инфракрасного излучения 25, т.е. остается в исходном состоянии. При этом на выходе формирователя 8, на первом входе логического элемента 12 и на втором входе логического элемента 10 продолжает оставаться напряжение U1 с уровнем логического "0", которое подтверждает нахождение логических элементов 12 и 10 в исходном состоянии, при котором на их выходах и соответственно на выходных клеммах 13 и 11 установлены соответственно напряжения U7 и U8 с уровнями логического "0". На этом цикл идентификации ненагретого неметаллического изделия на выходной клемме 11 заканчивается. При повторном прохождении контролируемого ненагретого неметаллического изделия 21 относительно чувствительной поверхности устройства описанный выше в соответствии с диаграммами, приведенными на фиг.5, цикл идентификации ненагретого неметаллического изделия повторяется.And in the last segment of its movement, the controlled
Следовательно, при прохождении относительно чувствительной поверхности устройства ненагретого неметаллического изделия 21 на выходной клемме 11 устройства отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения U8 с уровнем логической "1" об его идентификации, а на выходной клемме 13 устройства при этом присутствует напряжение U7 с уровнем логического "0".Therefore, when a relatively unheated
Таким образом, в рассмотренном режиме работы устройства информационный потенциальный сигнал на его первой выходной клемме 11 однозначно соответствует прохождению относительно чувствительной поверхности устройства ненагретого металлического или ненагретого неметаллического изделия, а сигнал на второй выходной клемме 13 - нагретого металлического изделия, чем и обеспечивается идентификация (распознавание) нагретых металлических и ненагретых металлических и неметаллических изделий и тем самым расширение функциональных возможностей устройства, а также повышение надежности его работы.Thus, in the considered operation mode of the device, the potential information signal at its first output terminal 11 unambiguously corresponds to the passage of a relatively unheated metal or unheated non-metallic product relative to the sensitive surface of the device, and the signal at the second output terminal 13 is a heated metal product, which ensures identification (recognition) heated metal and unheated metal and non-metal products and thereby expand the functionality stroystva, as well as improving the reliability of its work.
Повышение надежности работы устройства путем устранения ложных срабатываний по его второму выходу (выходная клемма 13) от посторонних источников инфракрасного излучения, которыми могут быть в условиях технологических производственных процессов посторонние нагретые металлические и неметаллические предметы и технологические источники инфракрасного излучения, например оптические датчики с открытым оптическим каналом или метрологическое оборудование с измерительными генераторами инфракрасного излучения, обеспечивается следующим образом. При попадании в область оптического окна фотоприемника 6 (7) или в оптические окна обоих фотоприемников 6, 7 в момент нахождения устройства в исходном состоянии, при котором контролируемое изделие 21 находится за пределами его чувствительной поверхности, от посторонних источников инфракрасного излучения, находящихся за пределами действия электромагнитного и электрического полей 20, 24, но в пределах расстояний чувствительности фотоприемников 6, 7, происходит его или их засвечивание, затем срабатывание формирователя 8 и формирование им ложного импульса напряжения U1 с уровнем логической "1". Ложный импульс напряжения U1 поступает на первый вход логического элемента 12, но на его выходе формирования ложного импульса напряжения U7 и прохождения его далее на выходную клемму 13 не происходит, так как на втором и на третьем входах логического элемента 12 установлены с выходов пороговых элементов 5 и 18 соответственно напряжения U2 и U3 с уровнями логического "0", которые запрещают его прохождение. При этом ложный импульс напряжения U1 с выхода формирователя 8 через второй вход логического элемента 10 на его выход и на выходную клемму 11 также не проходит, так как на первый вход логического элемента 10 с выхода инвертора установлено напряжение U6 с уровнем логической "1", запрещающее прохождение, т.е. ложного срабатывания логического элемента 10 и формирования на выходной клемме 11 ложного импульса напряжения U8 с уровнем логической "1" не происходит.Improving the reliability of the device by eliminating false positives on its second output (output terminal 13) from extraneous sources of infrared radiation, which can be in the conditions of technological production processes foreign heated metal and nonmetallic objects and technological sources of infrared radiation, for example optical sensors with an open optical channel or metrological equipment with measuring infrared radiation generators is provided as follows time. When the photodetector 6 (7) or the optical windows of both
Предлагаемое устройство обеспечивает также повышенную надежность работы при случайном попадании в его зону действия электромагнитного поля 20 посторонних нагретых или ненагретых металлических предметов в момент нахождение устройства в исходном состоянии и нахождения при этом контролируемого изделия 21 вне зоны действия чувствительного элемента устройства. Это происходит следующим образом. При попадании в зону действия электромагнитного поля 20 постороннего нагретого или ненагретого металлического предмета генератором 4 и пороговым элементом 5 формируется импульс напряжения U2 с уровнем логической "1", который подается на первый вход логического элемента 14 и на второй вход логического элемента 12. Но на их выходы и далее соответственно на выходные клеммы 11 и 13 устройства этот ложный импульс не проходит, так как на втором входе логического элемента 14 с выхода порогового элемента 18 установлено напряжение U3 с уровнем логического "0", запрещающее его прохождение на выходы логических элементов 14, 19 и, следовательно, далее на выходы инвертора, логического элемента 10 и на выходную клемму 11, а на первом и третьем входах логического элемента 12 с выходов формирователя 8 и порогового элемента 18 установлены соответственно напряжения U1 и U3 с уровнями логического "0", запрещающие прохождение этого ложного импульса на выход логического элемента 12.The proposed device also provides increased reliability in the event of accidental contact with its
Кроме того, предлагаемое устройство обеспечивает также повышенную надежность работы при случайном попадании одновременно в область оптического окна фотоприемника 6 (7) и в зону действия электромагнитного поля 20 посторонних нагретых металлических предметов в момент нахождения контролируемого изделия 21 вне зоны действия чувствительного элемента устройства. Это происходит следующим образом. При одновременном попадании постороннего нагретого металлического предмета в область оптического окна фотоприемника 6 (7) и в зону действия электромагнитного поля 20 происходит засвечивание фотоприемника 6 (7) его инфракрасным излучением и срыв генерации электрических колебаний генератора 4. В результате чего происходит срабатывание формирователя 8 и формирование им ложного импульса напряжения U1 с уровнем логической "1", а также формирование пороговым элементом 5 ложного импульса напряжения U2 с уровнем логической "1". Ложные импульсы напряжений U1 и U2 с уровнями логической "1" с выходов формирователя 8 и порогового элемента 5 поступают соответственно на первый и второй входы логического элемента 12. Но на его выход и далее на выходную клемму 13 устройства эти ложные импульсы не проходят, так как на третьем входе логического элемента 12 с выхода порогового элемента 18 установлено напряжение U3 с уровнем логического "0", запрещающее его прохождение. Вместе с тем ложный импульс напряжения U1 с уровнем логической "1" с выхода формирователя 8 поступает на второй вход логического элемента 10, но на его выход и на выходную клемму 11 также не проходит, так как на его первом входе с выхода инвертора 9 установлено напряжение U6 с уровнем логической "1", запрещающее его прохождение. Поэтому на выходной клемме 11 продолжает присутствовать напряжение U8 с уровнем логического "0", т.е. не происходит ложного срабатывания логического элемента 10 и формирования на выходной клемме 11 ложного импульса напряжения U8 с уровнем логической "1".In addition, the proposed device also provides increased reliability in case of accidental hit simultaneously in the region of the optical window of the photodetector 6 (7) and in the coverage area of the
Устройство обеспечивает также его работу в режимах контроля положения нагретых металлических и ненагретых металлических и неметаллических изделий, так как в нем используется потенциальный принцип формирования информационных сигналов об идентификации контролируемых изделий.The device also provides its operation in the control modes of the position of heated metal and unheated metal and non-metal products, since it uses the potential principle of generating information signals about the identification of controlled products.
Так, при помещении контролируемого нагретого металлического или ненагретого (металлического или неметаллического) изделия в зону действия чувствительного элемента предлагаемого устройства на его соответствующем выходе устанавливается потенциал выходного напряжения с уровнем логической "1", соответствующий информационному сигналу о положении контролируемого изделия, длительность которого определяется временем: одновременного нахождения контролируемого изделия в зоне действия электромагнитного поля и в области оптических окон фотоприемников - для нагретых металлических изделий; одновременного нахождения контролируемого изделия в зоне действия электромагнитного и электрического полей - для ненагретых металлических изделий; нахождения контролируемого изделия в зоне действия электрического поля - для ненагретых неметаллических изделий.So, when placing a controlled heated metallic or unheated (metallic or non-metallic) product in the range of the sensing element of the proposed device, the output voltage potential with a logic level “1” corresponding to the information signal about the position of the controlled product, the duration of which is determined by time, is established at its corresponding output: simultaneous location of the controlled product in the area of the electromagnetic field and in the field of optical windows opriemnikov - for hot metal products; the simultaneous presence of the controlled product in the area of influence of the electromagnetic and electric fields - for unheated metal products; the location of the controlled product in the electric field - for unheated non-metallic products.
Причем этот сигнал не исчезает как, например, в случае импульсного принципа формирования информационного сигнала о контролируемом изделии по перепадам напряжения (по переднему или по заднему фронту), а продолжает непрерывно отслеживать потенциальным уровнем выходного напряжения контролируемое изделие как при перемещении его в пределах чувствительной поверхности устройства, так и при нахождении контролируемого изделия в ней в неподвижном состоянии в течение неопределенного промежутка времени. Т.е. при этом имеет место однозначное соответствие потенциального информационного сигнала на соответствующей выходной клемме устройства положению контролируемого изделия в определенной точке пространства, где установлено предлагаемое устройство. Это, в свою, очередь, и обеспечивает работу предлагаемого устройства в режимах контроля положения нагретых металлических и ненагретых металлических и неметаллических изделий.Moreover, this signal does not disappear, as, for example, in the case of the impulse principle of generating an information signal about the controlled product by voltage drops (on the leading or trailing edge), but continues to continuously monitor the controlled product with the potential output voltage level as if moving it within the sensitive surface of the device , and when the controlled product is in it in a stationary state for an indefinite period of time. Those. in this case, there is an unambiguous correspondence of the potential information signal on the corresponding output terminal of the device to the position of the monitored product at a certain point in space where the proposed device is installed. This, in turn, ensures the operation of the proposed device in the control modes of the position of heated metal and unheated metal and non-metal products.
В режиме контроля положения нагретых металлических изделий устройство функционирует как бесконтактный индуктивно-оптический датчик положения. Работа устройства в этом случае описывается диаграммами, приведенными на фиг.3. При этом информационный сигнал снимается с выходной клеммы 13, а выходная клемма 11 не задействуется.In the control mode of the position of heated metal products, the device functions as a non-contact inductive-optical position sensor. The operation of the device in this case is described by the diagrams shown in Fig.3. When this information signal is removed from the output terminal 13, and the output terminal 11 is not involved.
В режиме контроля положения ненагретых металлических изделий устройство функционирует как бесконтактный датчик положения индуктивно-емкостного типа. Работа устройства в этом случае описывается диаграммами, приведенными на фиг.4. При этом информационный сигнал снимается с выходной клеммы 11, а выходная клемма 13 не задействуется.In the control mode of the position of unheated metal products, the device functions as a non-contact position sensor of inductive-capacitive type. The operation of the device in this case is described by the diagrams shown in figure 4. When this information signal is removed from the output terminal 11, and the output terminal 13 is not involved.
В режиме контроля положения ненагретых неметаллических изделий устройство функционирует как бесконтактный датчик положения емкостного типа. Работа устройства в этом режиме описывается диаграммами, приведенными на фиг.5. В этом случае информационный сигнал снимается с выходной клеммы 11, а выходная клемма 13 не задействуется.In the mode of monitoring the position of unheated non-metallic products, the device functions as a non-contact capacitive type position sensor. The operation of the device in this mode is described by the diagrams shown in Fig.5. In this case, the information signal is removed from the output terminal 11, and the output terminal 13 is not involved.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007140091/28A RU2350902C1 (en) | 2007-10-29 | 2007-10-29 | Device for identification of items |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007140091/28A RU2350902C1 (en) | 2007-10-29 | 2007-10-29 | Device for identification of items |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2350902C1 true RU2350902C1 (en) | 2009-03-27 |
Family
ID=40542971
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007140091/28A RU2350902C1 (en) | 2007-10-29 | 2007-10-29 | Device for identification of items |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2350902C1 (en) |
-
2007
- 2007-10-29 RU RU2007140091/28A patent/RU2350902C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2384816C1 (en) | Product identification and position control device | |
US20110057668A1 (en) | Inductive proximity sensor | |
RU2383861C1 (en) | Device for identification and control of items position | |
RU2383859C1 (en) | Device for identification and control of items position | |
RU2384814C1 (en) | Multi-function product identification device | |
RU2350902C1 (en) | Device for identification of items | |
RU2357208C1 (en) | Device for identification of products | |
RU2343406C9 (en) | Products identification and positional checking apparatus | |
RU2350903C1 (en) | Device for identification of items | |
RU2354933C1 (en) | Device for product identification | |
RU2384815C1 (en) | Product identification device | |
RU2340870C1 (en) | Device for identifying and monitoring positions of objects | |
RU2349876C1 (en) | Product identification apparatus | |
RU2384818C1 (en) | Product identification and position control device | |
RU2344372C1 (en) | Device of identifying and controlling position of objects | |
RU2351894C1 (en) | Device for product identification | |
RU2357209C1 (en) | Device for identification of products | |
RU2351893C1 (en) | Device of identification and control of products position | |
RU2359223C1 (en) | Product identification device | |
RU2349903C1 (en) | Product identification apparatus | |
RU2346349C1 (en) | Selective inspection sensor | |
RU2384817C1 (en) | Product identification device | |
RU2384819C1 (en) | Product identification and position control device | |
RU2383860C1 (en) | Product position identification and control transducer | |
RU2346238C1 (en) | Device for identification and control of item rotation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111030 |