RU2472164C1 - Device for monitoring direction of movement and position of articles - Google Patents
Device for monitoring direction of movement and position of articles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2472164C1 RU2472164C1 RU2011117738/28A RU2011117738A RU2472164C1 RU 2472164 C1 RU2472164 C1 RU 2472164C1 RU 2011117738/28 A RU2011117738/28 A RU 2011117738/28A RU 2011117738 A RU2011117738 A RU 2011117738A RU 2472164 C1 RU2472164 C1 RU 2472164C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- outputs
- output
- inputs
- movement
- sensitive
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области автоматизации производственных технологических процессов и предназначено для контроля направления перемещения и положения металлических и неметаллических изделий и исполнительных механизмов технологического оборудования.The invention relates to the field of automation of industrial technological processes and is intended to control the direction of movement and position of metal and non-metal products and actuators of technological equipment.
Известно устройство контроля направления перемещения и положения изделий (см. RU №2191346, кл. МПК7 G01B 7/00, опубликовано 20.10.2002), содержащее первый и второй чувствительные элементы, образующие чувствительный элемент устройства, генератор электрических колебаний, первый и второй пороговые элементы, первый и второй триггеры, блок установки в исходное состояние, выходную клемму. Но такое устройство имеет сравнительно сложную схему, что усложняет конструкцию, увеличивает трудоемкость на стадии производства и ухудшает его стоимостные характеристики. Наряду с этим данное устройство обладает ограниченными функциональными возможностями, так как в нем отсутствует возможность трансформирования его функциональных возможностей. Кроме того, в таком устройстве информация о контроле положения и перемещения изделий в прямом и обратном направлении содержится в одном информационном сигнале устройства, не разнесена по разным отдельным электрическим цепям и передается через одну выходную клемму, что ухудшает эксплуатационные характеристики устройства, так как при этом требуется применение дополнительных аппаратных и(или) программных средств для обработки информационного сигнала этого устройства, несущего по одному проводу совокупную информацию о контролируемых изделиях с целью разделения ее на отдельные информационные составляющие (контроль изделий в прямом направлении, контроль изделий в обратном направлении, контроль положения изделий), распределения их по раздельным электрическим цепям для нужд различных потребителей на объекте эксплуатации устройства.A device is known for controlling the direction of movement and position of products (see RU No. 2191346, class IPC 7 G01B 7/00, published October 20, 2002) containing the first and second sensitive elements forming the sensor element of the device, an electric oscillation generator, the first and second threshold elements, first and second triggers, initialization unit, output terminal. But such a device has a relatively complex scheme, which complicates the design, increases the complexity at the production stage and worsens its cost characteristics. Along with this, this device has limited functionality, as it lacks the ability to transform its functionality. In addition, in such a device, information about the control of the position and movement of products in the forward and reverse direction is contained in one information signal of the device, is not separated by different separate electrical circuits and transmitted through one output terminal, which degrades the operational characteristics of the device, since this requires the use of additional hardware and (or) software for processing the information signal of this device, carrying on a single wire aggregate information about controlled and deliyah to divide it into separate information components (control products in the forward direction, control products in the reverse direction, the position control of products), distributing them on separate electrical circuits for the needs of different consumers in the facility of the device.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство контроля направления перемещения и положения изделий, содержащее первый и второй чувствительный элементы, образующие чувствительный элемент устройства, последовательно соединенные первые генератор электрических колебаний, детектор, пороговый элемент, последовательно соединенные вторые генератор электрических колебаний, детектор, пороговый элемент, а также блок установки в исходное состояние, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго пороговых элементов, первый и второй триггеры, С-входы которых соединены с выходами соответствующих пороговых элементов, R-входы - с выходом блока установки в исходное состояние, а инверсные выходы первого и второго триггеров подключены к D-входам соответственно второго и первого триггеров, первую и вторую выходные клеммы, являющиеся соответственно первым и вторым выходами устройства (см. "Устройство для определения положения и направления перемещения контролируемого объекта". Информационный листок о научно-техническом достижении №84-6, Калужский межотраслевой территориальный центр научно-технической информации и пропаганды, 1984 г.).The closest in technical essence to the proposed solution is a device for controlling the direction of movement and position of the products, containing the first and second sensitive elements forming the sensitive element of the device, the first connected electrical oscillation generator, detector, threshold element, the second electrical oscillation generator connected in series, detector, a threshold element, as well as an initialization unit, the first and second inputs of which are connected to the outputs of respectively, of the first and second threshold elements, the first and second triggers, the C-inputs of which are connected to the outputs of the corresponding threshold elements, the R-inputs - with the output of the unit in the initial state, and the inverse outputs of the first and second triggers are connected to the D-inputs of the second and the first triggers, the first and second output terminals, which are respectively the first and second outputs of the device (see "Device for determining the position and direction of movement of the controlled object". Information leaflet on scientific and technological achievement No. 84-6, Kaluga Interdisciplinary Territorial Center for Scientific and Technical Information and Propaganda, 1984).
Однако такое устройство обладает ограниченными функциональными возможностями, так как:However, such a device has limited functionality, since:
1) наряду с контролем направления перемещения и положения металлических контролируемых изделий не обеспечивает такой контроль неметаллических изделий, т.е. позволяет производить контроль ограниченной номенклатуры изделий. Этот недостаток обусловлен тем, что его первый и второй чувствительные элементы выполнены в виде чувствительных элементов индуктивного типа, обладающие чувствительностью только к металлическим изделиям, находящимся в зоне действия их электромагнитных полей;1) along with the control of the direction of movement and the position of the metal controlled products does not provide such control of non-metallic products, i.e. allows you to control a limited range of products. This disadvantage is due to the fact that its first and second sensitive elements are made in the form of sensitive elements of an inductive type, which are sensitive only to metal products located in the zone of action of their electromagnetic fields;
2) в нем отсутствует возможность трансформирования его из устройства контроля направления перемещения изделий с двумя выходами в датчик контроля положения с одним выходом путем соединения его выходов между собой по схеме монтажное ИЛИ (т.е. в нем отсутствует возможность трансформирования его функциональных возможностей), так как его прямые выходы выполнены в виде выходов закрытого типа.2) it does not have the ability to transform it from a device controlling the direction of movement of products with two outputs to a position monitoring sensor with one output by connecting its outputs to each other according to a mounting OR scheme (i.e. it does not have the ability to transform its functionality), so how its direct outputs are made in the form of closed outputs.
Решаемая задача изобретением - расширение функциональных возможностей устройства путем расширения номенклатуры контролируемых изделий и обеспечения трансформирования его функциональных возможностей.The problem to be solved by the invention is the expansion of the functionality of the device by expanding the range of controlled products and ensuring the transformation of its functionality.
Поставленная задача достигается тем, что в устройство контроля направления перемещения и положения изделий, содержащее первый и второй чувствительный элементы, образующие чувствительный элемент устройства, последовательно соединенные первые генератор электрических колебаний, детектор, пороговый элемент, последовательно соединенные вторые генератор электрических колебаний, детектор, пороговый элемент, а также блок установки в исходное состояние, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго пороговых элементов, первый и второй триггеры, С-входы которых соединены с выходами соответствующих пороговых элементов, R-входы - с выходом блока установки в исходное состояние, инверсные выходы - с D-входами соответственно второго и первого триггеров, в него введены первый и второй блоки индикации, входы которых подключены к прямым выходам соответствующих триггеров, при этом каждый чувствительный элемент выполнен емкостным в виде металлической пластины любой геометрической формы, причем первый и второй чувствительные элементы установлены в одной плоскости вдоль прямой линии с зазором между их торцевыми поверхностями, обеспечивающим устранение взаимодействия электрического поля одного чувствительного элемента с другим чувствительным элементом, а первые плоские поверхности первого и второго чувствительных элементов подключены к входам соответствующих генераторов электрических колебаний, каждый из которых выполнен в виде мультивибратора, вместе с тем вторые плоские поверхности чувствительных элементов, направленные в одну сторону образуют чувствительную поверхность устройства, а прямые выходы первого и второго триггеров, являющиеся соответственно первым и вторым выходами устройства, выполнены в виде открытых выходов Н-типа, обеспечивающих трансформирование его из устройства контроля направления перемещения металлических и неметаллических изделий с двумя выходами в датчик контроля положения металлических и неметаллических изделий с одним выходом путем соединения между собой первого и второго выходов устройства.This object is achieved by the fact that in the device for controlling the direction of movement and position of the products containing the first and second sensing elements forming the sensing element of the device, the first connected electrical oscillation generator, detector, threshold element, the second electrical oscillation generator, detector, threshold element connected in series , as well as the initialization unit, the first and second inputs of which are connected to the outputs of the first and second horn elements, the first and second triggers, the C-inputs of which are connected to the outputs of the corresponding threshold elements, R-inputs - with the output of the installation unit to its initial state, inverse outputs - with D-inputs of the second and first triggers, respectively, the first and second indication units, the inputs of which are connected to the direct outputs of the corresponding triggers, with each sensitive element being capacitive in the form of a metal plate of any geometric shape, the first and second sensitive elements being installed s are in the same plane along a straight line with a gap between their end surfaces, which eliminates the interaction of the electric field of one sensitive element with another sensitive element, and the first flat surfaces of the first and second sensitive elements are connected to the inputs of the corresponding generators of electrical oscillations, each of which is made in the form multivibrator, at the same time, the second flat surfaces of the sensitive elements directed in one direction form a sensitive surface device, and the direct outputs of the first and second triggers, which are the first and second outputs of the device, respectively, are made in the form of open H-type outputs, providing its transformation from a device for controlling the direction of movement of metal and nonmetallic products with two outputs into a sensor for controlling the position of metal and nonmetallic products with one output by connecting together the first and second outputs of the device.
На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатывании его от металлических и неметаллических изделий.Figure 1 presents the functional diagram of the device; figure 2 is a voltage diagram explaining the operation of the device when it is triggered from metal and non-metal products.
Устройство содержит (см. фиг.1) первый и второй чувствительные элементы 1, 2, последовательно соединенные первые генератор электрических колебаний 3, детектор 4, пороговый элемент 5, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, последовательно соединенные вторые генератор электрических колебаний 6, детектор 7, пороговый элемент 8, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, а также блок 9 установки в исходное состояние, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго пороговых элементов 5 и 8, первый и второй триггеры 10, 11, С-входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго пороговых элементов 5 и 8, R-входы - с выходом блока 9 установки в исходное состояние, инверсные выходы первого и второго триггеров 10 и 11 - с входами соответственно второго и первого триггеров 11 и 10, первый и второй блоки 12 и 13 индикации, входы которых подключены к прямым выходам соответственно первого и второго триггеров 10 и 11, первую и вторую выходные клеммы 14 и 15, подключенные к прямым выходам соответственно первого и второго триггеров 10 и 11 и являющиеся соответственно первым и вторым выходами устройства.The device contains (see figure 1) the first and
Прямые выходы триггеров 10, 11 выполнены в виде открытых выходов Н-типа (см. ГОСТ 2.743-91, таблица 4), например, на транзисторах р-n-р типа с открытыми коллекторами. Выполнение прямых выходов триггеров 10, 11 в виде открытых выходов Н-типа позволяет трансформировать устройство в другой тип устройства. Т.е. это позволяет трансформировать устройство с двумя выходами, обладающее функциональными возможностями устройства контроля направления перемещения контролируемых металлических и неметаллических изделий при радиальном их перемещении в датчик контроля положения металлических и неметаллических изделий с одним выходом при их радиальном и осевом перемещениях, что расширяет его функциональные возможности. Такое трансформирование осуществляется простым способом без изменения его схемы, конструкции и без дополнительных энергетических затрат путем соединения между собой выходных клемм 14 и 15 устройства. Причем прямые выходы триггеров 10, 11 выполнены с уровнями нагрузочной способности, обеспечивающими коммутацию подключаемых к ним нагрузок в виде управляющих обмоток электромагнитных пускателей и слаботочных электромагнитных реле. Кроме того, нагрузкой прямых выходов триггеров 10, 11 могут быть входы логических и аналоговых микросхем.The direct outputs of the triggers 10, 11 are made in the form of open H-type outputs (see GOST 2.743-91, table 4), for example, on pnp transistors with open collectors. The implementation of the direct outputs of the triggers 10, 11 in the form of open outputs of the H-type allows you to transform the device into another type of device. Those. this allows you to transform a device with two outputs that has the functionality of a device for controlling the direction of movement of controlled metal and nonmetallic products during their radial movement into a sensor for monitoring the position of metal and nonmetallic products with one output for their radial and axial movements, which expands its functionality. Such transformation is carried out in a simple way without changing its scheme, design and without additional energy costs by connecting the output terminals 14 and 15 of the device to each other. Moreover, the direct outputs of the triggers 10, 11 are made with levels of load capacity, providing switching of loads connected to them in the form of control windings of electromagnetic starters and low-current electromagnetic relays. In addition, the load of the direct outputs of the triggers 10, 11 can be the inputs of logical and analog circuits.
Каждый генератор 3 или 6 выполнен, например, в виде мультивибратора с подключенным к его входу емкостным чувствительным элементом, выполненного 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.155, рис.4.42, а).Each generator 3 or 6 is made, for example, in the form of a multivibrator with a capacitive sensing element connected to its input, made, for example, according to the scheme of a symmetrical rectangular oscillator based on an operational amplifier (see the book "Shilo V.L. Linear integrated circuits in electronic equipment. - M.: “Sov Radio 1974”, p. 155, fig. 4.42, a).
Емкостной чувствительный элемент 1 (2), подключенный в цепи отрицательной обратной связи к инвертирующему входу операционного усилителя мультивибратора, является одной из обкладок частотозадающего "раскрытого конденсатора", второй обкладкой которого являются электрические цепи общей "земли" мультивибратора и устройства в целом, и служит емкостным чувствительным элементом мультивибратора (см. журнал "Радио", №10, 2002, с.38, рис.1, с.39, рис.3). При этом каждый емкостной чувствительный элемент 1 или 2 выполнен в виде металлической пластины. Между торцевыми поверхностями емкостных чувствительных элементов 1 и 2 имеется гарантированный зазор. Минимальная ширина этого зазора выбирается такой, чтобы исключить возможность взаимодействия электрического поля одного емкостного чувствительного элемента с торцевыми и плоскими поверхностями другого емкостного чувствительного элемента, наличие которого приводит к взаимным наводкам в электрических схемах генераторов 3, 6 и, как следствие, к нарушению устойчивости работы электрической схемы устройства. При этом емкостной чувствительный элемент 1 или 2 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. Причем первые плоские поверхности емкостных чувствительных элементов 1 и 2 подключены к входам соответственно генераторов 3 и 6, а вторые плоские поверхности емкостных чувствительных элементов 1 и 2, направленные в одну сторону, т.е. в сторону контролируемого изделия 16, образуют чувствительную поверхность устройства.Capacitive sensing element 1 (2), connected in the negative feedback circuit to the inverting input of the operational amplifier of the multivibrator, 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 and the device as a whole, and serves as capacitive sensitive element of a multivibrator (see the journal "Radio", No. 10, 2002, p. 38, fig. 1, p. 39, fig. 3). Moreover, each capacitive
Расположение в пространстве емкостных чувствительных элементов 1, 2 в одной плоскости вдоль прямой линии и с зазором между их торцевыми поверхностями всегда обеспечивает при радиальном перемещении контролируемого изделия 16 по стрелке 17 (18) относительно чувствительного элемента устройства параллельно его чувствительной поверхности в пределах действия электрических полей 19 и 20 последовательное взаимодействие контролируемого изделия 16 с емкостным чувствительным элементом 2 (1) и с емкостным чувствительным элементом 1 (2). При этом:The location in space of
1) происходит последовательно сначала взаимодействие металлического или неметаллического контролируемого изделия 16 с электрическим полем 19 (20), потом пересечение им электромагнитного поля 20 (19), оставаясь при этом в зоне действия электрического поля 19 (20), и затем, оставаясь в зоне действия электрического поля 20 (19), оно выходит из зоны действия электрического поля 19 (20) и, на последнем отрезке своего перемещения контролируемое изделие 16 выходит из зоны действия электрического поля 20 (19) и, следовательно, из зоны действия чувствительной поверхности устройства;1) the interaction of the metallic or nonmetallic controlled article 16 with the electric field 19 (20) first occurs sequentially, then it intersects the electromagnetic field 20 (19), while remaining in the zone of action of the electric field 19 (20), and then remaining in the coverage area of the electric field 20 (19), it leaves the zone of action of the electric field 19 (20) and, in the last segment of its movement, the controlled product 16 leaves the zone of action of the electric field 20 (19) and, therefore, from the zone of action of sensitive Nost device;
2) при пересечении контролируемым изделием 16 электрического поля 19 происходит на выходе порогового элемента 8 формирование импульса напряжения с уровнем логической "1" длительностью, равной длительности нахождения контролируемого изделия в электрическом поле 19 емкостного чувствительного элемента 2;2) when the controlled product 16 intersects the electric field 19, a voltage pulse is generated at the output of the threshold element 8 with a logic level “1” of duration equal to the length of time the controlled item was in the electric field 19 of the capacitive sensitive element 2;
3) при пересечении контролируемым изделием 16 электрического поля 20 происходит на выходе порогового элемента 5 формирование импульса напряжения с уровнем логической "1" длительностью, равной длительности нахождения контролируемого изделия в электрическом поле 20 емкостного чувствительного элемента 1;3) when the controlled product 16 intersects the electric field 20, a voltage pulse is generated at the output of the threshold element 5 with a logic level “1” of duration equal to the length of time the monitored product was in the electric field 20 of the capacitive
4) расстановка на временной оси сформированных таким образом импульсов всегда обеспечивает задержку импульса выходного напряжения U3 (U2) с уровнем логической "1" порогового элемента 5 (8) относительно импульса выходного напряжения U2 (U3) с уровнем логической "1" порогового элемента 8 (5) на время меньшее, чем длительность импульса напряжения U2 (U3) порогового элемента 8 (5).4) the arrangement on the time axis of the pulses thus generated always ensures a delay in the pulse of the output voltage U3 (U2) with the level of logic “1” of the threshold element 5 (8) relative to the pulse of the output voltage U2 (U3) with the level of logic “1” of the threshold element 8 ( 5) for a time less than the duration of the voltage pulse U2 (U3) of the threshold element 8 (5).
Выполнение чувствительных 1, 2 устройства емкостными, соответствующее расположение их в пространстве и взаимодействие их в описанной выше последовательности с контролируемым изделием 16, а также соответствующая обработка предложенной схемой устройства выходных сигналов генераторов 3, 6 позволяют реализовать принцип действия устройства в режиме контроля направления перемещения металлических и неметаллических изделий и расширить номенклатуру контролируемых изделий, что в свою очередь расширяет функциональные возможности устройства.The performance of capacitive
Каждый детектор 4 или 7 выполнен, например, по схеме диодного пассивного преобразователя амплитудных значений переменного напряжения в постоянное с последовательным включением выпрямительного диода с выходной нагрузкой в виде параллельной RC - цепи (см книгу "Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. М.: "Сов. радио", 1977”, с.174, рис.4.9, б).Each detector 4 or 7 is made, for example, according to the scheme of a diode passive converter of amplitude values of alternating voltage to constant with series connection of a rectifying diode with an output load in the form of a parallel RC circuit (see the book "L. Volgin. Measuring converters of alternating voltage to constant. M .: “Sov. Radio”, 1977 ”, p. 174, fig. 4.9, b).
Блоки 12, 13 предназначены для визуального контроля режимов работы устройства, определения направления перемещения и положения контролируемых изделий, а также для тестирования исправного состояния или отказов устройства. Кроме того, с помощью блоков 12, 13 производится визуальный контроль за подачей на внешние нагрузки (на фиг.1 не показаны) сигналов управления с прямых выходов соответственно триггера 10 и триггера 11.Blocks 12, 13 are intended for visual control of the operating modes of the device, determining the direction of movement and the position of the monitored products, as well as for testing the working condition or failure of the device. In addition, with the help of blocks 12, 13, visual control of the supply to external loads (not shown in Fig. 1) of control signals from the direct outputs of trigger 10 and trigger 11, respectively, is performed.
Каждый блок 12, 13 индикации выполнен, например, на основе (см. фиг.1) последовательно соединенных резистора, подключенного первым выводом к прямому выходу триггера 10 или к прямому выходу триггера 11, и светодиода, катод которого подключен к общей "земле" схемы устройства.Each display unit 12, 13 is made, for example, on the basis of (see Fig. 1) a series-connected resistor connected by the first output to the direct output of the trigger 10 or to the direct output of the trigger 11, and an LED whose cathode is connected to the common ground of the circuit devices.
При работе устройства в режиме контроля направления перемещения контролируемых изделий происходит засвечивание светодиода блока 13, когда контролируемое изделие 16 перемещается радиально в направлении по стрелке 17 или светодиода блока 12, когда перемещение его происходит радиально в направлении по стрелке 18. В случае отказа устройства при работе его в этом режиме оба светодиода в одном или обоих указанных направлениях перемещения контролируемого изделия 16 остаются в погашенном состоянии.When the device is operating in the control mode of the direction of movement of the controlled products, the LED of block 13 is illuminated when the controlled product 16 moves radially in the direction of arrow 17 or the LED of block 12 when it moves radially in the direction of arrow 18. In the event of a device failure in this mode, both LEDs in one or both of these directions of movement of the monitored product 16 remain in the extinguished state.
При работе устройства в режиме датчика контроля положения контролируемых изделий при радиальном перемещении их в направлении по стрелке 17 (18) или при осевом перемещении их в направлении по стрелке 26 происходит засвечивание обоих светодиодов блоков 12, 13, так как выходы устройства включены по схеме монтажное ИЛИ. В случае отказа устройства при работе его в этом режиме оба светодиода блоков 12, 13 не засвечиваются в одном или двух, или во всех трех указанных направлениях перемещения контролируемого изделия 16.When the device is operating in the mode of the sensor for monitoring the position of the monitored products when they radially move them in the direction of arrow 17 (18) or when they are axially moved in the direction of arrow 26, both LEDs of blocks 12, 13 are illuminated, since the device outputs are connected according to the wiring diagram OR . In the event of a device failure when operating in this mode, both LEDs of blocks 12, 13 are not illuminated in one or two, or in all three of the indicated directions of movement of the monitored product 16.
Блок 9 установки в исходное состояние выполнен, например, по схеме (см. фиг.1), содержащей логический элемент ИЛИ-НЕ 21, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока 9, инвертор 22, вход которого соединен через конденсатор 23 с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ 21, а его выход является выходом блока 9, резистор 24, диод 25, вывод катода которого и первый вывод резистора 24 подключены к входу инвертора 22, а вывод анода диода 25 и второй вывод резистора 24 соединены с общей "землей” блока 9. Блок 9 предназначен для установки триггеров 10, 11 и, следовательно, устройства в исходное состояние в момент подачи на него напряжения питания и в моменты появления заднего фронта импульса выходного напряжения U3 (U2) порогового элемента 5 (8).The initialization unit 9 is made, for example, according to a circuit (see FIG. 1) containing an OR-NOT 21 logic element, the first and second inputs of which are respectively the first and second inputs of block 9, an inverter 22, the input of which is connected through a capacitor 23 with the output of the logical element OR NOT 21, and its output is the output of block 9, the resistor 24, the diode 25, the cathode output of which and the first output of the resistor 24 are connected to the input of the inverter 22, and the output of the anode of the diode 25 and the second output of the resistor 24 are connected to common “ground” of block 9. Block 9 is intended for the mouth new triggers 10, 11 and, therefore, the device to its original state at the moment of supplying the supply voltage to it and at the moments of the appearance of the trailing edge of the output voltage pulse U3 (U2) of the threshold element 5 (8).
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
В момент подачи напряжения питания при нахождении контролируемого изделия 16 вне зоны чувствительной поверхности устройства (см. фиг.1) на выходе логического элемента 21 блока 9 устанавливается напряжение питания с уровнем логической "1". В результате происходит заряд конденсатора 23 через резистор 24 и формирование на резисторе 24 и входе инвертора 22 короткого импульса напряжения с уровнем логической "1". После чего на выходе инвертора 22 формируется короткий импульс напряжения U1 с уровнем логического "0" (см. фиг.2). Этот импульс устанавливает триггеры 10, 11 в исходное состояние, при котором на их прямых выходах, на входах блоков 12 и 13, на клеммах 14 и 15 устанавливаются соответственно напряжения U7 и U6 с уровнями логического "0", а на их инверсных выходах и D-входах устанавливаются соответственно напряжения U5 и U4 с уровнями логической "1". Светодиоды блоков 12 и 13 переходят в погашенное состояние. Вместе с тем генераторы 3, 6 переходят в заторможенное состояние, соответствующее режиму срыва генерации электрических колебаний, при котором на их выходах, на входах и выходах детекторов 4, 7, на входах пороговых элементов 5, 8 устанавливаются напряжения с уровнями логического "0". В результате пороговые элементы 5, 8 устанавливаются в такое состояние, при котором на их выходах устанавливаются соответственно напряжения U3 и U2 с уровнями логического "0", которые подаются соответственно на первый вход блока 9, С-вход триггера 10 и второй вход блока 9, С-вход триггера 11. После окончания заряда конденсатора блока 9 на его выходе и R-входах триггеров 10, 11 устанавливается напряжение U1 с уровнем логической "1".At the time of supplying the supply voltage when the controlled product 16 is outside the zone of the sensitive surface of the device (see Fig. 1), the output voltage with the logic level “1” is set at the output of the logic element 21 of block 9. As a result, the capacitor 23 is charged through the resistor 24 and the formation of a short voltage pulse with a logic level “1” on the resistor 24 and the input of the inverter 22. Then, at the output of the inverter 22, a short voltage pulse U1 is formed with a logic level of "0" (see figure 2). This pulse sets the triggers 10, 11 to the initial state, in which at their direct outputs, at the inputs of blocks 12 and 13, at terminals 14 and 15, the voltages U7 and U6 are set with logical levels of “0”, respectively, and at their inverse outputs and D -inputs are set, respectively, voltage U5 and U4 with logical levels of "1". The LEDs of blocks 12 and 13 go into an extinguished state. At the same time, the generators 3, 6 go into a locked state corresponding to the failure mode of generating electrical oscillations, in which at their outputs, at the inputs and outputs of the detectors 4, 7, at the inputs of the threshold elements 5, 8, voltages with logic levels of "0" are set. As a result, the threshold elements 5, 8 are set in such a state that at their outputs voltage U3 and U2 are set with logical levels “0”, which are supplied respectively to the first input of block 9, the C-input of trigger 10 and the second input of block 9, C-input of the trigger 11. After the end of the charge of the capacitor of block 9 at its output and the R-inputs of the triggers 10, 11, the voltage U1 is set with a logic level of "1".
Таким образом, после подачи напряжения питания устройство устанавливается в исходное состояние, при котором контролируемое изделие 16 находится за пределами зоны чувствительной поверхности устройства, на клеммах 14 и 15 устанавливаются соответственно напряжения U7 и U6 с уровнями логического "0", светодиоды блоков 12, 13 находятся в погашенном состоянии, и устройство готово к первому циклу контроля металлических или неметаллических изделий.Thus, after supplying the supply voltage, the device is set to its initial state, in which the controlled product 16 is outside the zone of the sensitive surface of the device, voltages U7 and U6 with logical “0” levels are set at terminals 14 and 15, the LEDs of blocks 12, 13 are in the canceled state, and the device is ready for the first cycle of control of metallic or non-metallic products.
Далее рассмотрим работу предлагаемого устройства в режиме контроля направления перемещения и в режиме датчика контроля положения металлических и неметаллических изделий.Next, we consider the operation of the proposed device in the control mode of the direction of movement and in the mode of the sensor for monitoring the position of metal and nonmetallic products.
1. Работа устройства в режиме контроля направления перемещения металлических и неметаллических изделий.1. The operation of the device in the control mode of the direction of movement of metal and non-metal products.
Предварительно для определенности условно примем, что направление перемещения контролируемого изделия 16 по стрелке 17 будем считать прямым направлением, а перемещение его по стрелке 18 - обратным направлением.First, for definiteness, we conditionally assume that the direction of movement of the controlled product 16 along arrow 17 will be considered a direct direction, and its movement along arrow 18 will be considered a reverse direction.
При радиальном перемещении контролируемого изделия 16 в направлении, например, по стрелке 17 (18) оно последовательно входит в зоны действия электрических полей 19 (20) и 20 (19) соответственно емкостных чувствительных элементов 2 (1) и 1 (2) и образует с ними электрические конденсаторы. Значение электрической емкости образованных таким образом конденсаторов достигает такого уровня, при котором происходит возбуждение генераторов 6, 3 и переход их в режим генерации электрических колебаний. Амплитуды выходных импульсов генераторов 6 и 3 преобразуются соответственно детекторами 7 и 4 в постоянные напряжения с уровнями логической "1", которые превышают входные пороговые значения напряжений соответственно триггеров пороговых элементов 8 и 5. При этом последние переключаются в другие состояния, при которых на их выходах устанавливаются соответственно напряжения U2 и U3 с уровнями логической "1" (см. фиг.2), которые подаются соответственно на второй вход блока 9, С-вход триггера 11 и первый вход блока 9, С-вход триггера 10. При этом по переднему фронту импульса напряжения U2 (U3) происходит переключение триггера 11 (10) в другое состояние, при котором на его прямом выходе и клемме 15 (14) устанавливается напряжение U6 (U7) с уровнем логической "1", несущее информацию о контроле перемещения контролируемого изделия 16 в прямом (обратном) направлении. При этом на инверсном выходе триггера 11 (10) устанавливается напряжение U4 (U5) с уровнем логического "0", которое подается на D-вход триггера 10 (11). Причем по переднему фронту задержанного импульса напряжения U3 (U2) с уровнем логической "1" переключения триггера 10 (11) в другое состояние не происходит, и на его прямом выходе и клемме 14 (15) продолжает присутствовать напряжение U7 (U6) с уровнем логического "0", так как на его D - вход с инверсного выхода триггера 11 (10) подано напряжение U4 (U5) с уровнем логического "0", запрещающее его переключение. Далее при выходе контролируемого изделия 16 из зоны действия электрического поля 20 (19) емкостного чувствительного элемента 1 (2), т.е. за пределы чувствительной поверхности устройства, генератор 3 (6) переходит в режим срыва генерации электрических колебаний, т.е. в исходное состояние. В результате пороговый элемент 5 (8) переключается также в исходное состояние, при котором на его выходе, первом (втором) входе блока 9, С-входе триггера 10 (11) устанавливается напряжение U3 (U2) с уровнем логического "0". По заднему фронту импульса напряжения U3 (U2) на выходе блока 9 (см. фиг.2) происходит формирование короткого импульса напряжения U1 с уровнем логического "0", который подается на R-входы триггеров 10, 11 и устанавливает триггер 11 (10) в исходное состояние. На этом формирование импульса напряжения U6 (U7) с уровнем логической "1", несущего информацию о контроле перемещения изделия 16 в прямом (обратном) направлении, на прямом выходе триггера 11 (10) и клемме 15 (14) заканчивается, и устройство устанавливается в исходное состояние, которое описано выше после подачи напряжения питания на устройство. При повторном прохождении контролируемого изделия 16 относительно чувствительной поверхности устройства описанный выше в соответствии с диаграммами, приведенными на фиг.2, цикл контроля направления перемещения изделия 16 повторяется.When the controlled product 16 is radially moved in the direction, for example, along arrow 17 (18), it successively enters into the zones of action of electric fields 19 (20) and 20 (19) of capacitive sensing elements 2 (1) and 1 (2), respectively, and forms them electric capacitors. The value of the electric capacitance of the capacitors formed in this way reaches a level at which the generators 6, 3 are excited and switch to the mode of generating electric oscillations. The amplitudes of the output pulses of the generators 6 and 3 are converted by detectors 7 and 4, respectively, into constant voltages with logic levels of "1", which exceed the input threshold voltage values of the triggers of the threshold elements 8 and 5. Accordingly, the latter switch to other states at which their outputs voltages U2 and U3 are set respectively with logical levels of “1” (see FIG. 2), which are supplied respectively to the second input of block 9, the C input of trigger 11 and the first input of block 9, the C input of trigger 10. In this case, the front the front edge of the voltage pulse U2 (U3), the trigger 11 (10) switches to another state, in which a voltage U6 (U7) is set at its direct output and terminal 15 (14) with a logic level of “1”, which carries information about the movement control of the monitored products 16 in the forward (reverse) direction. In this case, the voltage U4 (U5) is set at the inverse output of trigger 11 (10) with a logic level of “0”, which is supplied to the D-input of trigger 10 (11). Moreover, on the leading edge of the delayed voltage pulse U3 (U2) with the logic level “1”, trigger 10 (11) does not switch to another state, and voltage U7 (U6) with the logic level continues to be present at its direct output and terminal 14 (15) "0", since its D - input from the inverse output of trigger 11 (10) is supplied with voltage U4 (U5) with a logic level of "0", which prohibits its switching. Further, when the controlled product 16 exits the electric field 20 (19) of the capacitive sensing element 1 (2), i.e. beyond the sensitive surface of the device, the generator 3 (6) goes into a mode of disruption of the generation of electrical oscillations, i.e. in the initial state. As a result, the threshold element 5 (8) also switches to its initial state, at which voltage U3 (U2) with a logic level of “0” is set at its output, the first (second) input of block 9, the C-input of trigger 10 (11). On the trailing edge of the voltage pulse U3 (U2) at the output of block 9 (see Fig. 2), a short voltage pulse U1 is generated with a logic level of "0", which is fed to the R-inputs of triggers 10, 11 and sets trigger 11 (10) in the initial state. On this, the formation of a voltage pulse U6 (U7) with a logic level of “1”, which carries information about controlling the movement of the product 16 in the forward (reverse) direction, at the direct output of the trigger 11 (10) and terminal 15 (14), and the device is installed in initial state, which is described above after applying a supply voltage to the device. When re-passing the controlled product 16 relative to the sensitive surface of the device described above in accordance with the diagrams shown in figure 2, the cycle of control of the direction of movement of the product 16 is repeated.
Следовательно, при радиальном перемещении металлического или неметаллического изделия в прямом направлении относительно чувствительной поверхности устройства на клемме 15 устройства отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения U6 с уровнем логической "1", несущий информацию о перемещении контролируемого изделия в прямом направлении, а на его клемме 14 при этом присутствует напряжение U7 с уровнем логического "0". Работа устройства при этом описывается диаграммами U1-U7, приведенными на фиг.2. При радиальном перемещении металлического или неметаллического изделия в обратном направлении относительно чувствительной поверхности устройства на клемме 14 устройства отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения U7 с уровнем логической "1", несущий информацию о перемещении контролируемого изделия в обратном направлении, а на его клемме 15 при этом присутствует напряжение U6 с уровнем логического "0". Работа устройства при этом описывается диаграммами U1, (U2)-(U7), приведенными на фиг.2.Therefore, when radially moving a metal or nonmetallic product in the forward direction relative to the sensitive surface of the device, a potential information signal of voltage U6 with a logic level “1” is generated at the terminal 15 of the device, which carries information about the movement of the controlled product in the forward direction, and on its terminal 14 there is voltage U7 with a logic level of "0". The operation of the device is described by the diagrams U1-U7 shown in figure 2. When radially moving a metal or nonmetallic product in the opposite direction relative to the sensitive surface of the device, a potential voltage information signal U7 with a logic level “1” is generated at terminal 14 of the device, carrying information about the movement of the controlled product in the opposite direction, and voltage is present on its terminal 15 U6 with a logic level of "0". The operation of the device is described by the diagrams U1, (U2) - (U7), shown in figure 2.
2. Работа устройства в режиме датчика контроля положения металлических и неметаллических изделий.2. The operation of the device in the mode of the sensor for monitoring the position of metallic and non-metallic products.
В этом режиме выходные клеммы 14, 15 замкнуты между собой. Исходное состояние образованного таким образом датчика аналогично исходному состоянию устройства, описанному выше после подачи напряжения питания на устройство.In this mode, the output terminals 14, 15 are closed to each other. The initial state of the sensor thus formed is similar to the initial state of the device described above after applying a supply voltage to the device.
Устройство обеспечивает в этом режиме контроль положения металлических и неметаллических изделий при радиальном их перемещении по стрелке 17(18) и при осевом их перемещении по стрелке 26.The device provides in this mode control of the position of metal and nonmetallic products when they radially move along arrow 17 (18) and when they are axially moved along arrow 26.
При радиальном перемещении контролируемого изделия 16 в направлении по стрелке 17 (18) (см фиг.1) в зону чувствительной поверхности устройства работа его описывается диаграммами U1-U7 [U1, (U2)-(U7)], приведенными на фиг.2. При этом на выходе образованного таким образом датчика отрабатывается информационный сигнал напряжения U6 (U7) с уровнем логической "1" и происходит засвечивание светодиодов блоков 12, 13 индикации на время, равное времени нахождения контролируемого изделия 16 в зоне действия чувствительной поверхности устройства.When the controlled product 16 is radially moved in the direction of arrow 17 (18) (see FIG. 1) to the area of the sensitive surface of the device, its operation is described by diagrams U1-U7 [U1, (U2) - (U7)] shown in FIG. 2. At the same time, at the output of the sensor thus formed, an information signal of voltage U6 (U7) with a logic level of “1” is processed and the LEDs of the display units 12, 13 are illuminated for a time equal to the time the controlled article 16 is in the coverage area of the sensitive surface of the device.
При осевом перемещении контролируемого изделия 16 в направлении по стрелке 26 (см. фиг.2) в зону действия чувствительной поверхности устройства и обратно в исходное положение работа его описывается диаграммами U1-U7, приведенными на фиг.2, если электрические параметры серийного образца устройства на стадии производства настроены таким образом, что дальность действия электрического поля 19 емкостного чувствительного элемента 2 превышает дальность действия электрического поля 20 емкостного чувствительного элемента 1, или диаграммами [U1, (U2)-(U7)], приведенными на фиг.2, если при этом дальность действия электрического поля 20 емкостного чувствительного элемента 1 превышает дальность действия электрического поля 19 емкостного чувствительного элемента 2. При этом на выходе образованного таким образом датчика отрабатывается информационный сигнал напряжения U6 (U7) с уровнем логической "1", и происходит засвечивание светодиодов блоков 12, 13 индикации на время, равное времени нахождения контролируемого изделия 16 в зоне действия чувствительной поверхности устройства.When the axial movement of the controlled product 16 in the direction of the arrow 26 (see figure 2) in the range of the sensitive surface of the device and back to its original position, its operation is described by diagrams U1-U7, shown in figure 2, if the electrical parameters of the serial model of the device on production stages are set up so that the range of the electric field 19 of the capacitive sensor 2 exceeds the range of the electric field 20 of the
Таким образом, из описания схемы и работы устройства следует, что при радиальном перемещении металлического или неметаллического контролируемого изделия в направлении в зоны действия чувствительной поверхности устройства потенциальный информационный сигнал на его клемме 14 однозначно соответствует прохождению относительно чувствительной поверхности устройства контролируемого изделия в одном (прямом) направлении, а потенциальный информационный сигнал на клемме 15 - прохождению контролируемого изделия в другом (обратном) направлении, чем и обеспечивается идентификация (распознавание) направления перемещения контролируемых металлических и неметаллических изделий.Thus, from the description of the circuit and the operation of the device, it follows that when the metallic or non-metallic controlled product is radially moved in the direction of the sensitive area of the device, the potential information signal at its terminal 14 unambiguously corresponds to the passage relative to the sensitive surface of the device of the controlled product in one (forward) direction , and the potential information signal at terminal 15 - the passage of the controlled product in another (reverse) direction This ensures the identification (recognition) of the direction of movement of controlled metal and non-metal products.
При соединении между собой клемм 14, 15 устройства происходит трансформирование его в датчик контроля положения металлических и неметаллических изделий с одним выходом. При этом соединенные между собой клеммы 14, 15 образуют выход датчика. При радиальном или осевом перемещениях относительно чувствительной поверхности образованного таким образом датчика контролируемого металлического или неметаллического изделия на его выходе отрабатывается потенциальный сигнал напряжения с уровнем логической "1", несущий информацию о контроле положения металлического или неметаллического изделия.When connecting terminals 14, 15 of the device to each other, it is transformed into a sensor for monitoring the position of metal and non-metal products with one output. In this case, interconnected terminals 14, 15 form the output of the sensor. During radial or axial movements relative to the sensitive surface of the thus formed sensor of a controlled metal or nonmetallic product, a potential voltage signal with a logic level of “1” is generated at its output, which carries information about monitoring the position of a metal or nonmetallic product.
Таким образом, из описания схемы и работы устройства следует, что выполнение выходов первого и второго логических элементов И в виде открытых выходов Н-типа дополнительно расширяет его функциональные возможности путем трансформирования его в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий с одним выходом при радиальном и осевом их перемещениях, а выполнение чувствительных элементов емкостными дополнительно расширяет его функциональные возможности путем обеспечения идентификации направления перемещения как металлических, так и неметаллических изделий при радиальном перемещении их относительно чувствительной поверхности устройства.Thus, from the description of the circuit and the operation of the device, it follows that the execution of the outputs of the first and second logical elements And in the form of open outputs of the H-type further expands its functionality by transforming it into a sensor for monitoring the position of heated metal and nonmetallic products with one output at a radial and their axial movements, and the performance of capacitive sensing elements further extends its functionality by providing identification of the direction of movement both metallic and non-metallic products when radially moving them relative to the sensitive surface of the device.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011117738/28A RU2472164C1 (en) | 2011-05-03 | 2011-05-03 | Device for monitoring direction of movement and position of articles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011117738/28A RU2472164C1 (en) | 2011-05-03 | 2011-05-03 | Device for monitoring direction of movement and position of articles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011117738A RU2011117738A (en) | 2012-11-10 |
| RU2472164C1 true RU2472164C1 (en) | 2013-01-10 |
Family
ID=47321985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011117738/28A RU2472164C1 (en) | 2011-05-03 | 2011-05-03 | Device for monitoring direction of movement and position of articles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2472164C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1693360A1 (en) * | 1989-07-14 | 1991-11-23 | Предприятие П/Я А-3724 | Contact less location signalling set |
| RU2344372C1 (en) * | 2007-09-24 | 2009-01-20 | Сергей Владимирович Карпенко | Device of identifying and controlling position of objects |
| US20090219039A1 (en) * | 2005-10-28 | 2009-09-03 | Peter Fasshauer | Method and circuit for detecting the presence, position and/or approach of an object in relative to at least one electrode |
| RU2384816C1 (en) * | 2008-11-14 | 2010-03-20 | Сергей Владимирович Карпенко | Product identification and position control device |
-
2011
- 2011-05-03 RU RU2011117738/28A patent/RU2472164C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1693360A1 (en) * | 1989-07-14 | 1991-11-23 | Предприятие П/Я А-3724 | Contact less location signalling set |
| US20090219039A1 (en) * | 2005-10-28 | 2009-09-03 | Peter Fasshauer | Method and circuit for detecting the presence, position and/or approach of an object in relative to at least one electrode |
| RU2344372C1 (en) * | 2007-09-24 | 2009-01-20 | Сергей Владимирович Карпенко | Device of identifying and controlling position of objects |
| RU2384816C1 (en) * | 2008-11-14 | 2010-03-20 | Сергей Владимирович Карпенко | Product identification and position control device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011117738A (en) | 2012-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102957309B (en) | frequency jitter control circuit and method of PFM power supply | |
| CN103856186B (en) | Duty ratio adjusting circuit and control method | |
| CN103138560A (en) | Frequency jitter system | |
| Alghisi et al. | A new nano-power trigger circuit for battery-less power management electronics in energy harvesting systems | |
| RU2472164C1 (en) | Device for monitoring direction of movement and position of articles | |
| RU2384816C1 (en) | Product identification and position control device | |
| RU2491556C1 (en) | Device for control over motion direction and position of heated metallic and nonmetallic articles | |
| RU2346349C1 (en) | Selective inspection sensor | |
| RU2359233C1 (en) | Multifunction item control sensor | |
| KR101388125B1 (en) | Pulse width control signal generation circuit, power conversion control circuit, and power conversion control lsi | |
| RU2486528C1 (en) | Device to control direction of movement of heated metal and non-metal items | |
| RU2458322C1 (en) | Adaptive item monitoring sensor | |
| CN102865943B (en) | Time Domain Temperature Sensor | |
| RU2383860C1 (en) | Product position identification and control transducer | |
| RU2488124C1 (en) | Selective device to control direction of movement and position of heated metal items | |
| Xu et al. | Impedance matching circuit for synchronous switch harvesting on inductor interface | |
| RU2383861C1 (en) | Device for identification and control of items position | |
| RU2340866C1 (en) | Device for identifying and controlling positions of objects | |
| RU2488123C1 (en) | Multifunctional device to control direction of movement and position of heated items | |
| CN103292679B (en) | Displacement measurement circuit | |
| RU2384814C1 (en) | Multi-function product identification device | |
| RU2472163C1 (en) | Device for monitoring direction of movement of articles | |
| RU2745385C2 (en) | Phase generator sensor for monitoring high-speed conductive objects | |
| Gafar et al. | Three-phase AC Induction Motor Speed Control Based on Variable Speed Driver | |
| CN102478672A (en) | Human body inductive probe |