RU2515039C1 - Adaptive sensor for identification and position control of unheated metal and unheated non-metal articles - Google Patents
Adaptive sensor for identification and position control of unheated metal and unheated non-metal articles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2515039C1 RU2515039C1 RU2012154788/28A RU2012154788A RU2515039C1 RU 2515039 C1 RU2515039 C1 RU 2515039C1 RU 2012154788/28 A RU2012154788/28 A RU 2012154788/28A RU 2012154788 A RU2012154788 A RU 2012154788A RU 2515039 C1 RU2515039 C1 RU 2515039C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- sensor
- unheated
- input
- metal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области автоматизации в машиностроении и предназначено для контроля положения и идентификации изделий с учетом их вида материала и термического состояния в автоматизированных высокопроизводительных производствах по сборке изделий.The invention relates to the field of automation in mechanical engineering and is intended to control the position and identification of products, taking into account their type of material and thermal condition in automated high-performance manufacturing facilities for assembly of products.
Известен адаптивный датчик идентификации и контроля положения изделий, содержащий чувствительную поверхность, логический элемент И, тактовый генератор, блок индикации, первую, вторую и третью выходные клеммы, являющиеся соответственно первым, вторым и третьим выходами адаптивного датчика, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого подключен к выходу тактового генератора, второй вход - к первой выходной клемме (см. RU 2458322 C1, МПК G01D 5/12 (2006.01), опубликовано: 2012.08.10, бюл. №22).Known adaptive sensor for identification and control of the position of products containing a sensitive surface, a logical element AND, a clock generator, a display unit, the first, second and third output terminals, which are respectively the first, second and third outputs of the adaptive sensor, a logical element OR NOT, the first input which is connected to the output of the clock generator, the second input to the first output terminal (see RU 2458322 C1, IPC G01D 5/12 (2006.01), published: 2012.08.10, Bulletin No. 22).
Такой датчик позволяет производить идентификацию (распознавание) и контроль положения металлических и неметаллических изделий, т.е. позволяет производить контроль изделий только с учетом их вида материала, из которого они изготовлены, и не позволяет производить контроль изделий как с учетом их вида материала и термического состояния (таких как, например, ненагретые металлические изделия и ненагретые неметаллические изделия). В связи с этим такой датчик имеет ограниченные функциональные возможности при решении задач в части автоматизации производственных процессов.Such a sensor allows identification (recognition) and position control of metallic and non-metallic products, i.e. allows you to control products only taking into account their type of material from which they are made, and does not allow to control products both taking into account their type of material and thermal condition (such as, for example, unheated metal products and unheated non-metal products). In this regard, such a sensor has limited functionality when solving problems in terms of automation of production processes.
Кроме того, в таком датчике сканирование его входов программирования функциональных возможностей осуществляется тремя значениями двухразрядного двоичного цифрового кода 00, 10 и 01, т.е. сканирование указанных его входов производится избыточным числом значений двухразрядного двоичного цифрового кода, при котором в процессе программирования функциональных возможностей этого датчика его значение 00 участия не принимает. При значении 00 указанного кода на входах программирования датчика изменения его функциональных возможностей не происходит, так как в этом случае, несмотря на нахождение контролируемого изделия в зоне чувствительности датчика, сигнал о контроле положения изделия на выходе датчика не отрабатывается, и он продолжает находиться в исходном состоянии. Таким образом, наличие избыточного значения 00 двухразрядного двоичного цифрового кода для сканирования входов программирования функциональных возможностей датчика приводит к снижению его быстродействия, что ухудшает его эксплуатационные характеристики.In addition, in such a sensor, the scanning of its functionality programming inputs is carried out by three values of a two-digit binary digital code 00, 10 and 01, i.e. scanning of its inputs is performed by an excessive number of values of a two-digit binary digital code, in which its value 00 does not take part in the programming of the functionality of this sensor. When value 00 of the indicated code at the sensor programming inputs, its functional capabilities do not change, since in this case, despite the controlled product being in the sensor sensitivity zone, the signal on monitoring the product position at the sensor output is not processed, and it continues to be in the initial state . Thus, the presence of an excess value 00 of a two-digit binary digital code for scanning the inputs of the programming of the sensor functionality leads to a decrease in its speed, which affects its operational characteristics.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является датчик идентификации и контроля положения изделий, содержащий индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной в кольцевом пазу открытого торца ферритового сердечника с центральным сквозным отверстием, последовательно соединенные генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, первый пороговый элемент, а также первый и второй инфракрасные фотоприемники, формирователь импульсов, к входу которого подключены выходы первого и второго инфракрасных фотоприемников, емкостной чувствительный элемент в виде металлической пластины с геометрической формой, повторяющей геометрическую форму центрального сквозного отверстия ферритового сердечника, последовательно соединенные мультивибратор, к входу которого подключен емкостной чувствительный элемент, установленный внутри центрального сквозного отверстия ферритового сердечника соосно с этим отверстием со смещением относительно открытого торца ферритового сердечника в сторону его закрытого торца, детектор, второй пороговый элемент, а также логический элемент ИЛИ-НЕ, первый логический элемент И, первый, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу второго порогового элемента, выходу формирователя импульсов и инверсному выходу первого порогового элемента, причем индуктивный чувствительный элемент с емкостным чувствительным элементом и инфракрасные фотоприемники установлены вдоль прямой линии в одной плоскости, проходящей через оси симметрии емкостного и индуктивного чувствительных элементов, при этом первый и второй инфракрасные фотоприемники, расположенные один относительно другого в двух диаметрально противоположных точках со стороны наружной боковой поверхности индуктивного чувствительного элемента, емкостной и индуктивный чувствительные элементы образуют чувствительный элемент адаптивного датчика, а поверхность открытого торца ферритового сердечника, одна из плоских поверхностей емкостного чувствительного элемента и поверхности оптических окон инфракрасных фотоприемников ориентированы параллельно друг другу, направлены в одну сторону и образуют чувствительную поверхность адаптивного датчика, первую, вторую и третью клеммы, являющиеся соответственно первым, вторым и третьим выходами этого датчика (см. RU 2384817 C1, МПК G01B 21/00 (2006.01), опубликовано: 2009.03.20, бюл. №8).Closest to the technical nature of the proposed solution is a product identification and control sensor containing an inductive sensitive element made in the form of an inductor placed in an annular groove of the open end of a ferrite core with a central through hole, connected in series to an oscillation generator in an oscillatory circuit which includes an inductive sensitive element, a first threshold element, as well as the first and second infrared photodetectors sensors, a pulse shaper, to the input of which the outputs of the first and second infrared photodetectors are connected, a capacitive sensitive element in the form of a metal plate with a geometric shape that repeats the geometric shape of the central through hole of the ferrite core, a multivibrator connected in series, to the input of which a capacitive sensitive element mounted inside the central through hole of the ferrite core coaxially with the hole with offset relatively open of the end face of the ferrite core towards its closed end, a detector, a second threshold element, as well as an OR-NOT logic element, a first AND logic element, the first, second and third inputs of which are connected respectively to the output of the second threshold element, the output of the pulse shaper and the inverse output the first threshold element, the inductive sensitive element with a capacitive sensitive element and infrared photodetectors are installed along a straight line in the same plane passing through the axis of symmetry bone and inductive sensitive elements, the first and second infrared photodetectors located one relative to the other at two diametrically opposite points on the side of the outer side surface of the inductive sensor element, the capacitive and inductive sensor elements form the sensitive element of the adaptive sensor, and the surface of the open end of the ferrite core, one of the flat surfaces of the capacitive sensor and the surface of the optical windows of infrared phot receivers are oriented parallel to each other, directed to one side and form the sensitive surface of the adaptive sensor, the first, second and third terminals, which are respectively the first, second and third outputs of this sensor (see RU 2384817 C1, IPC G01B 21/00 (2006.01), published: 2009.03.20, bull. No. 8).
Однако такой датчик имеет ограниченные функциональные возможности, так как не позволяет производить идентификацию и контроль положения изделий при их осевом перемещении, что наряду с ограничением его функциональных возможностей ухудшает его эксплуатационные характеристики.However, such a sensor has limited functionality, since it does not allow identification and control of the position of the products during their axial movement, which, along with the limitation of its functionality, worsens its performance.
Наряду с этим такой датчик обладает низким уровнем автоматизации процессов идентификации и контроля положения ненагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий, так как не позволяет автоматически осуществлять трансформирование его функциональных возможностей и автоматическую адаптацию его к контролируемым им изделиям. При этом всегда возникает необходимость остановки работы автоматизированного объекта эксплуатации и производить вручную изменение схемы подключения непосредственно самого датчика или переключение соответствующих выходных цепей датчика с пульта управления автоматизированного объекта эксплуатации для перехода с одного вида контролируемого изделия на другой его вид.Along with this, such a sensor has a low level of automation of the processes of identification and control of the position of unheated metal and unheated non-metal products, since it does not allow the automatic transformation of its functionality and its automatic adaptation to products it controls. In this case, there is always a need to stop the operation of the automated operation object and manually change the connection diagram of the sensor itself directly or switch the corresponding output circuits of the sensor from the control panel of the automated operation object to switch from one type of controlled product to another type.
Вместе с тем такой датчик не позволяет осуществлять визуальный контроль положения и идентификации ненагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий, а также определять состояние работоспособности или отказа такого датчика при ремонте и проведении пусконаладочных работ на его объекте эксплуатации, потому что в нем отсутствует устройство визуализации для контроля положения и идентификации конкретного вида контролируемого им изделия, что наряду с ограничением функциональных возможностей дополнительно ухудшает его эксплуатационные характеристики.At the same time, such a sensor does not allow visual monitoring of the position and identification of unheated metal and unheated non-metallic products, as well as determining the state of operability or failure of such a sensor during repair and commissioning at its facility, because it does not have a visualization device for position monitoring and identification of a specific type of product it controls, which, along with a limited functionality, further impairs its operation atatsionnye characteristics.
Решаемая изобретением задача - расширение функциональных возможностей с улучшением эксплуатационных характеристик адаптивного датчика и повышение уровня автоматизации процессов контроля положения и идентификации контролируемых изделий.The problem solved by the invention is the expansion of functionality with improving the operational characteristics of the adaptive sensor and increasing the level of automation of the processes of position control and identification of controlled products.
Решение указанной задачи достигается тем, что в известный датчик, содержащий индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной в кольцевом пазу открытого торца ферритового сердечника с центральным сквозным отверстием, последовательно соединенные генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, первый пороговый элемент, а также первый и второй инфракрасные фотоприемники, формирователь импульсов, к входу которого подключены выходы первого и второго инфракрасных фотоприемников, емкостной чувствительный элемент в виде металлической пластины с геометрической формой, повторяющей геометрическую форму центрального сквозного отверстия ферритового сердечника, последовательно соединенные мультивибратор, к входу которого подключен емкостной чувствительный элемент, установленный внутри центрального сквозного отверстия ферритового сердечника соосно с этим отверстием со смещением относительно открытого торца ферритового сердечника в сторону его закрытого торца, детектор, второй пороговый элемент, а также логический элемент ИЛИ-НЕ, первый логический элемент И, первый, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам второго порогового элемента, формирователя импульсов и к инверсному выходу первого порогового элемента, причем индуктивный чувствительный элемент с емкостным чувствительным элементом и инфракрасные фотоприемники установлены вдоль прямой линии в одной плоскости, проходящей через оси симметрии емкостного и индуктивного чувствительных элементов, при этом первый и второй инфракрасные фотоприемники, расположенные один относительно другого в двух диаметрально противоположных точках со стороны наружной боковой поверхности индуктивного чувствительного элемента, емкостной и индуктивный чувствительные элементы образуют чувствительный элемент датчика, а поверхность открытого торца ферритового сердечника, одна из плоских поверхностей емкостного чувствительного элемента и поверхности оптических окон инфракрасных фотоприемников ориентированы параллельно друг другу, направлены в одну сторону и образуют чувствительную поверхность датчика, введены второй логический элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с прямым выходом первого порогового элемента и выходом формирователя импульсов, тактовый генератор, выход которого соединен с первым входом логического элемента ИЛИ-НЕ, первый и второй блоки индикации, входы которых подключен к выходам соответствующих логических элементов И, первый и второй диоды, выводы анодов которых соединены с выходами соответствующих логических элементов И, выводы катодов диодов - со вторым входом логического элемента ИЛИ-НЕ, точка соединения второго входа которого и выводов катодов диодов является первым выходом датчика, переменный резистор, включенный в цепь отрицательной обратной связи генератора электрических колебаний и обеспечивающий установку амплитуды генерируемых им электрических колебаний на таком уровне, чтобы дальность действия электромагнитного поля у открытого торца индуктивного чувствительного элемента вдоль его оси симметрии превышала дальность действия электрического поля емкостного чувствительного элемента вдоль его оси симметрии, счетный триггер, вход которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ, прямой выход, являющийся вторым выходом датчика, - с третьим входом второго логического элемента И, инверсный выход, являющийся третьим выходом датчика, - с четвертым входом первого логического элемента И, причем логические сигналы прямого и инверсного выходов счетного триггера образуют двухразрядный двоичный цифровой код, значения 10 и 01 которого являются кодами идентификации соответственно ненагретых металлических и ненагретых неметаллических контролируемых изделий, потенциальные информационные сигналы контроля положения которых отрабатываются на первом выходе датчика, а элементы индикации первого и второго блоков индикации выполнены с разноцветными свечениями.The solution to this problem is achieved by the fact that in a known sensor containing an inductive sensitive element, made in the form of an inductor placed in an annular groove of the open end of a ferrite core with a central through hole, an oscillation generator is connected in series, the inductive sensor of which is connected to the oscillating circuit , the first threshold element, as well as the first and second infrared photodetectors, a pulse shaper, to the input of which are connected to the outputs of the first and second infrared photodetectors, a capacitive sensitive element in the form of a metal plate with a geometric shape that repeats the geometric shape of the central through hole of the ferrite core, a multivibrator connected in series, to the input of which is connected a capacitive sensor installed inside the central through hole of the ferrite core coaxially with this hole with offset relative to the open end of the ferrite core towards its closed torus a, a detector, a second threshold element, as well as an OR-NOT logic element, a first AND logic element, the first, second, and third inputs of which are connected respectively to the outputs of the second threshold element, the pulse shaper, and to the inverse output of the first threshold element, the inductive sensitive element with a capacitive sensor and infrared photodetectors installed along a straight line in the same plane passing through the axis of symmetry of the capacitive and inductive sensors, while the first and the second infrared photodetectors located one relative to the other at two diametrically opposite points on the side of the outer side surface of the inductive sensor element, the capacitive and inductive sensor elements form the sensor element, and the surface of the open end of the ferrite core, one of the flat surfaces of the capacitive sensor and optical surfaces the windows of infrared photodetectors are oriented parallel to each other, directed to one side and form the sensor’s sensitive surface, the second logical element AND is introduced, the first and second inputs of which are connected respectively to the direct output of the first threshold element and the output of the pulse shaper, a clock generator whose output is connected to the first input of the OR-NOT logical element, the first and second display units, the inputs of which are connected to the outputs of the corresponding logical elements And, the first and second diodes, the conclusions of the anodes of which are connected to the outputs of the corresponding logical elements And, the conclusions of the diode cathodes Dov - with the second input of the OR-NOT logical element, the connection point of the second input of which and the terminals of the diode cathodes is the first output of the sensor, a variable resistor included in the negative feedback circuit of the electric oscillation generator and providing the amplitude of the electric oscillations generated by it at such a level that the range of the electromagnetic field at the open end of the inductive sensitive element along its axis of symmetry exceeded the range of the electric field of the capacitive of a sensitive element along its axis of symmetry, a counting trigger, the input of which is connected to the output of an OR-NOT logical element, a direct output, which is the second output of the sensor, with the third input of the second logical element, And an inverse output, which is the third output of the sensor, with the fourth input the first logical element And, and the logical signals of the direct and inverse outputs of the counting trigger form a two-digit binary digital code, values 10 and 01 of which are identification codes of respectively unheated metal gal and unheated nonmetallic controlled items, potential control of position information signals which are processed on the first sensor output and the display elements of the first and second display units are configured multicolor luminescence.
На фиг.1 представлена функциональная схема адаптивного датчика; на фиг.2 - схема взаимного расположения инфракрасных фотоприемников, индуктивного и емкостного чувствительных элементов и контролируемого изделия.Figure 1 presents a functional diagram of an adaptive sensor; figure 2 is a diagram of the mutual arrangement of infrared photodetectors, inductive and capacitive sensitive elements and the controlled product.
Адаптивный датчик содержит (см. фиг.1, фиг.2) индуктивный чувствительный элемент 1, выполненный в виде катушки индуктивности 2, помещенной в кольцевом пазу открытого торца чашки ферритового сердечника 3, генератор электрических колебаний 4, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент 1, первый пороговый элемент 5 в виде триггера Шмитта, вход которого подключен к выходу генератора 4, первый и второй инфракрасные фотоприемники 6, 7, формирователь 8 импульсов в виде триггера Шмитта, к входу которого подключены выходы инфракрасных фотоприемников 6 и 7, первый логический элемент И 9, второй логический элемент И 10, первый и второй блоки 11, 12 индикации, входы которых соединены с выходами соответствующих логических элементов И, первый и второй диоды 13 и 14, выводы анодов которых соединены с выходами соответствующих логических элементов И, тактовый генератор 15, логический элемент ИЛИ-НЕ 16, первый вход которого подключен к выходу тактового генератора 15, второй вход - к выводам катодов диодов 13, 14, счетный триггер 17, вход которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ 16, первую выходную клемму 18, подключенную к точке соединения выводов катодов диодов 13, 14 и второго входа логического элемента ИЛИ-НЕ 16 и являющуюся первым выходом адаптивного датчика, вторую и третью выходные клеммы 19 и 20, подключенные соответственно к прямому и инверсному выходам счетного триггера 17 и являющиеся соответственно вторым и третьим выходами адаптивного датчика, емкостной чувствительный элемент 21, последовательно соединенные мультивибратор 22, к входу которого подключен емкостной чувствительный элемент 21, детектор 23, второй пороговый элемент 24, выход которого подключен к первому входу первого логического элемента 9, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу формирователя 8 и инверсному выходу первого порогового элемента 5, прямой выход которого соединен с первым входом второго логического элемента 10, третий вход которого и четвертый вход первого логического элемента 9 подключены соответственно к прямому и инверсному выходам счетного триггера 17.The adaptive sensor contains (see Fig. 1, Fig. 2) an inductive sensitive element 1 made in the form of an
Генератор 15, элемент 16, триггер 17 с их соответствующими электрическими связями служат для формирования на прямом и инверсном выходах триггера 17 импульсов напряжений, которые подаются соответственно на третий вход элемента 10 и четвертый вход элемента 9. С помощью этих импульсов производится сканирование соответственно третьего входа элемента 10 и четвертого входа элемента 9 для трансформирования функциональных возможностей адаптивного датчика переменными значениями двухразрядного двоичного цифрового кода 10, 01, старший и младший разряды которого образуют логические сигналы соответственно прямого и инверсного выходов триггера 17. В результате происходит трансформирование функциональных возможностей адаптивного датчика: при значении этого кода 10 адаптивный датчик трансформируется в датчик идентификации и контроля положения ненагретых металлических изделий 25, а при значении этого кода 01 - в датчик идентификации и контроля положения ненагретых неметаллических изделий 25. После чего цикл сканирования триггером 17 указанными значениями двухразрядного двоичного цифрового кода соответственно третьего входа элемента 9 и четвертого входа элемента 10 повторяется, что обеспечивает автоматическое трансформирование функциональных возможностей адаптивного датчика. При этом отсутствует необходимость вмешательства оператора в процесс работы автоматизированного технологического объекта эксплуатации для смены двухразрядного двоичного цифрового кода вручную, например, с пульта его управления в случаях перехода с одного вида контролируемого изделия на другой его вид, так как изменение функциональных возможностей осуществляется непосредственно самим адаптивным датчиком.The generator 15, element 16, trigger 17 with their corresponding electrical connections are used to generate voltage pulses at the direct and inverse outputs of trigger 17, which are supplied respectively to the third input of element 10 and the fourth input of element 9. Using these pulses, respectively, the third input of the element is scanned 10 and the fourth input of element 9 for transforming the adaptive sensor functionality with variable values of a two-digit binary digital code 10, 01, senior and junior bit which form the logical signals, respectively, of the direct and inverse outputs of trigger 17. As a result, the adaptive sensor functionality is transformed: with the value of this code 10, the adaptive sensor is transformed into an identification and position sensor for
Наряду с этим в адаптивном датчике реализована автоматическая адаптация его к конкретному виду контролируемого изделия. При этом адаптация к одному или другому виду контролируемого изделия осуществляется также самим адаптивным датчиком. Это достигается тем, что в нем значениям 10 и 01 двухразрядного двоичного цифрового кода, формируемого соответственно на прямом и инверсном выходах триггера 17, поставлено в однозначное соответствие им ненагретое металлическое и ненагретое неметаллическое контролируемые изделия.Along with this, the adaptive sensor implements its automatic adaptation to the specific type of product being monitored. In this case, adaptation to one or another type of controlled product is also carried out by the adaptive sensor itself. This is achieved by the fact that in it the values 10 and 01 of a two-digit binary digital code generated respectively on the direct and inverse outputs of the trigger 17, unambiguously correspond to unheated metal and unheated non-metallic controlled products.
Вместе с тем в адаптивном датчике введена обратная электрическая связь с его выходной клеммы 18 на второй вход элемента 16, без которой невозможно было бы в полной мере обеспечить автоматическую адаптацию его к конкретному виду контролируемого изделия.At the same time, an adaptive sensor introduced feedback from its output terminal 18 to the second input of element 16, without which it would not be possible to fully ensure its automatic adaptation to the specific type of product being monitored.
Так при отсутствии в адаптивном датчике обратной электрической связи с выходной клеммы 18 на второй вход элемента 16 невозможно обеспечить полную его адаптацию к конкретному виду контролируемого изделия, так как на выходной клемме 18 адаптивного датчика в этом случае появляется искаженный сигнал, несущий информацию о контроле положения изделия. В этом случае выходной сигнал на клемме 18 адаптивного датчика имеет импульсную форму и состоит из пачки импульсов, длительность которой равна времени нахождения ненагретого металлического контролируемого изделия 25 в зоне действия электромагнитного поля 27 индуктивного чувствительного элемента 1 или времени нахождения ненагретого неметаллического контролируемого изделия 25 в зоне действия электрического поля 26 емкостного чувствительного элемента 21, а количество импульсов в пачке - частному от деления длительности нахождения контролируемого одного (другого) вида изделия 25 в зоне действия поля 27 (в зоне действия поля 26) к периоду следования импульсов напряжения прямого (инверсного) выхода триггера 17.So, if there is no feedback in the adaptive sensor from the output terminal 18 to the second input of the element 16, it cannot be fully adapted to the specific type of product being monitored, since in this case a distorted signal appears on the output terminal 18 of the adaptive sensor, which carries information about monitoring the position of the product . In this case, the output signal at the terminal 18 of the adaptive sensor has a pulse shape and consists of a pulse train, the duration of which is equal to the time spent by the unheated metal controlled
Такое представление выходного сигнала адаптивного датчика в виде пачки импульсов потребовало бы большего объема программных и аппаратных средств для обработки результатов контроля положения и идентификации конкретного вида контролируемого изделия в микропроцессорных устройствах управления автоматизированным технологическим объектом эксплуатации, а также привело бы к снижению быстродействия адаптивного датчика. Это в свою очередь существенно ухудшило бы его эксплуатационные характеристики.Such a representation of the output signal of the adaptive sensor in the form of a burst of pulses would require a larger amount of software and hardware to process the results of position monitoring and identification of a specific type of controlled product in microprocessor control devices of an automated technological operation object, and would also lead to a decrease in the speed of the adaptive sensor. This, in turn, would significantly impair its performance.
Наличие же в адаптивном датчике указанной обратной электрической связи обеспечивает формирование на его выходной клемме 18 в неискаженном виде потенциального информационного сигнала, несущего информацию о контроле положения изделия. Длительность такого сигнала соответствует времени нахождения контролируемого изделия в зоне действия поля 27, когда им является ненагретое металлическое изделие, или в зоне действия поля 26, когда им является ненагретое неметаллическое изделие, и такой сигнал не требует дополнительной его обработки в микропроцессорных устройствах управления автоматизированным технологическим объектом эксплуатации.The presence of the specified feedback electrical connection in the adaptive sensor ensures the formation of a potential information signal on the output terminal 18 in undistorted form that carries information about monitoring the position of the product. The duration of such a signal corresponds to the time spent by the controlled product in the field of effect of
Таким образом, наличие обратной электрической связи с выходной клеммы 18 адаптивного датчика на второй вход элемента 16 обеспечивает:Thus, the presence of electrical feedback from the output terminal 18 of the adaptive sensor to the second input of the element 16 provides:
- автоматическую адаптацию адаптивного датчика к ненагретым металлическим или к ненагретым неметаллическим контролируемым им изделиям;- automatic adaptation of the adaptive sensor to unheated metal or to unheated non-metallic products controlled by it;
- формирование на выходной клемме 18 адаптивного датчика информационного потенциального сигнала в виде одного сплошного импульса напряжения с уровнем логической "1" и устранение тем самым возможности формирования на его первом выходе искаженного информационного сигнала в виде пачки импульсов напряжения с уровнем логической "1".- the formation on the output terminal 18 of the adaptive sensor information potential signal in the form of a single solid voltage pulse with a logic level of "1" and thereby eliminating the possibility of forming at its first output a distorted information signal in the form of a packet of voltage pulses with a logic level of "1".
Выходные клеммы 19, 20 адаптивного датчика предназначены для передачи текущих значений 10 и 01 двухразрядного двоичного цифрового кода об идентификации соответственно ненагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий 25 из зоны их контроля на пульт управления автоматизированного технологического объекта эксплуатации для дальнейшей автоматической обработки результатов контроля изделий в его микропроцессорных устройствах управления и получения визуальной информации о результатах контроля адаптивным датчиком соответствующих видов контролируемых изделий.The adaptive sensor output terminals 19, 20 are designed to transmit the current values 10 and 01 of a two-digit binary digital code identifying respectively unheated metal and unheated
При этом использование в составе пульта управления автоматизированного технологического объекта эксплуатации, например второго комплекта блоков 11, 12 индикации и выходных сигналов клемм 18, 19, 20 (см. фиг.1), позволяет получать дистанционно от адаптивного датчика визуальную информацию о контроле положения или об идентификации им ненагретых металлических или ненагретых неметаллических изделий и определять состояние работоспособности или отказа адаптивного датчика при ремонте и проведении пусконаладочных работ на автоматизированном технологическом объекте эксплуатации.In this case, the use of an automated technological operation object as a part of the control panel, for example, a second set of indication blocks 11, 12 and output signals of terminals 18, 19, 20 (see FIG. 1), allows visual information on position monitoring or identification of unheated metal or unheated non-metal products by him and determine the state of operability or failure of the adaptive sensor during repair and commissioning on an automated technical biological object of exploitation.
Каждый инфракрасный фотоприемник 6, 7 выполнен, например, по схеме, состоящей из усилителя постоянного тока на основе операционного усилителя, инфракрасного фотодиода, включенного в фотодиодном режиме на вход операционного усилителя (см. книгу "Аксененко М.Д. и др. Микроэлектронные фотоприемные устройства. / М.Д.Аксененко, М.Л.Бараночников, О.В.Смолин. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 208 с., ил.", с.83, рис.4.11, Б), и транзисторного эмиттерного повторителя с открытым эмиттерным выходом, вход которого подключен к выходу усилителя постоянного тока, а его открытый эмиттерный выход является выходом инфракрасного фотоприемника. Спектральная характеристика каждого фотоприемника 6, 7 согласована со спектральным диапазоном инфракрасного излучения нагретых изделий, изготовленных из металлических и неметаллических материалов.Each
Емкостной чувствительный элемент 21, 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 адаптивного датчика в целом, и служит емкостным чувствительным элементом адаптивного датчика (см. журнал "Радио", №10, 2002, с.38, рис.1; с.39, рис.3). Емкостной чувствительный элемент 21 конструктивно выполнен в виде металлической пластины с геометрической формой, повторяющей геометрическую форму центрального сквозного отверстия, выполненного в ферритовом сердечнике 3 индуктивного чувствительного элемента 1. При этом центральное отверстие ферритового сердечника 3 в виде сквозного отверстия позволяет конструктивно выполнить электрическое соединение емкостного чувствительного элемента 21 с мультивибратором 22 со стороны закрытого торца ферритового сердечника 3 без взаимодействия соединительного проводника с электромагнитным полем 27, т.е. без внесения нежелательного дополнительного затухания в контур генератора 4, приводящего к уменьшению соединительным металлическим проводником его добротности и, как следствие, к нарушению режима работы генератора 4. Причем емкостной чувствительный элемент 21 установлен внутри центрального сквозного отверстия ферритового сердечника 3 соосно с этим отверстием со смещением относительно поверхности его открытого торца вдоль оси симметрии его центрального сквозного отверстия в сторону закрытого торца ферритового сердечника 3. Наличие такого смещения не позволяет магнитному потоку рассеяния электромагнитного поля 27, существующего непосредственно у передней кромки центрального сквозного отверстия со стороны открытого торца ферритового сердечника 3, взаимодействовать с плоской поверхностью емкостного чувствительного элемента 21, и тем самым исключает возможность внесения нежелательного дополнительного затухания в колебательный контур генератора 4. Это в свою очередь исключает возможность снижения добротности колебательного контура генератора 4 и нарушения его режима генерации электрических колебаний, приводящего к нарушению работоспособности адаптивного датчика.
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 установлена в его кольцевом пазу обмотка катушки индуктивности 2. У открытого торца чашки при подаче высокочастотного сигнала на катушку индуктивности 2 с генератора 4 образуется в воздушном пространстве высокочастотное электромагнитное поле 27. Магнитный поток этого поля замыкается через воздушное пространство между внутренним кольцевым выступом чашки, установленным внутри центрального отверстия катушки индуктивности 2, и наружным кольцевым выступом чашки, охватывающем своей внутренней боковой поверхностью наружную боковую поверхность катушки индуктивности 2 по ее периметру. При этом перед закрытым торцом чашки в воздушном пространстве высокочастотное электромагнитное поле не возникает, так как его магнитный поток замыкается внутри сердечника через сплошной слой феррита, образующего закрытый торец чашки, т.е. происходит экранирование этим слоем электромагнитного поля со стороны закрытого торца ферритового сердечника 3.The inductive sensing element 1 includes an
Индуктивный чувствительный элемент 1 с помещенным в его центральном сквозном отверстии емкостным чувствительным элементом 21 и инфракрасные фотоприемники 6, 7 установлены вдоль прямой линии в одной плоскости, проходящей через оси симметрии ферритового сердечника 3 индуктивного чувствительного элемента 1 и емкостного чувствительного элемента 21. При этом инфракрасные фотоприемники 6, 7 расположены один относительно другого в двух диаметрально противоположных точках со стороны наружной боковой поверхности ферритового сердечника 3 индуктивного чувствительного элемента 1 (см. фиг.2), который с инфракрасными фотоприемниками 6, 7 и емкостным чувствительным элементом 21 образует чувствительный элемент адаптивного датчика, а поверхности оптических окон инфракрасных фотоприемников 6, 7, поверхность открытого торца ферритового сердечника 3 индуктивного чувствительного элемента 1 и одна из плоских поверхностей емкостного чувствительного элемента 21, направленные в одну сторону, ориентированы параллельно друг другу и образуют чувствительную поверхность адаптивного датчика.The inductive sensor 1 with a
При таком взаимном расположении элементов чувствительного элемента адаптивного датчика он и, следовательно, адаптивный датчик в целом характеризуется двумя зонами чувствительности - ближней и дальней зонами чувствительности. В ближней зоне чувствительности в пределах стрелки 28, в которой одновременно действуют электромагнитное поле 27 индуктивного чувствительного элемента 1, электрическое поле 26 емкостного элемента 21 и зоны 29, 30 чувствительности фотоприемников 6, 7, осуществляется идентификация (распознавание) контролируемых изделий 25. В дальней зоне чувствительности в пределах стрелки 31, в которой действует только зоны 29, 30 чувствительности фотоприемников 6, 7 и которая ограничена расстоянием предельной чувствительности инфракрасных фотоприемников 6, 7, адаптивный датчик теряет свойство идентификации (распознавания) контролируемых изделий 25. Но в этой зоне адаптивного датчика в условиях производственных технологических процессов могут находиться различные посторонние источники инфракрасного излучения, которыми могут быть 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. Такие источники, воздействуя своим инфракрасным излучением на чувствительные элементы фотоприемников 6, 7, могут вызывать ложные срабатывания адаптивного датчика, проявляющиеся в виде формирования на выходной клемме 18 ложных импульсов напряжения с уровнем логической "1", что привело бы к снижению надежности его работы.With such a mutual arrangement of the elements of the sensitive element of the adaptive sensor, it and, therefore, the adaptive sensor as a whole is characterized by two sensitivity zones - the near and far sensitivity zones. In the near sensitivity zone within the
Кроме того, в пределах ближней зоны чувствительности адаптивного датчика могут случайно попадать в зоны 29, 30 чувствительности фотоприемников 6, 7, например, посторонние нагретые металлические и неметаллические предметы, и вызывать у него ложные срабатывания, которые проявляются также в виде формирования на его первом выходе ложных импульсов напряжения с уровнем логической "1". Поэтому взаимное расположение элементов чувствительного элемента адаптивного датчика, его схемное решение и алгоритм обработки сигналов фотоприемников 6, 7, емкостного 21 и индуктивного 1 чувствительных элементов выбраны с учетом наличия указанных мешающих факторов таким образом, чтобы устранить ложные срабатывания адаптивного датчика и вместе с тем обеспечить им контроль положения и идентификацию только ненагретых металлических и ненагретых неметаллических контролируемых изделий.In addition, within the near sensitivity zone of the adaptive sensor, they can accidentally fall into the
Устранение ложных срабатываний адаптивного датчика от посторонних источников инфракрасного излучения достигается следующим образом.Elimination of false responses of the adaptive sensor from extraneous sources of infrared radiation is achieved as follows.
При случайном попадании посторонних нагретых металлических предметов в пределах ближней зоны чувствительности в зону действия чувствительного элемента адаптивного датчика происходит формирование:In case of accidental contact of extraneous heated metal objects within the near sensitivity zone into the range of the sensitive element of the adaptive sensor, the formation of:
- на выходе формирователя 8 ложного импульса напряжения с уровнем логического "0", который подается на вторые входы элементов 9, 10;- at the output of the shaper 8 of the false voltage pulse with a logic level of "0", which is fed to the second inputs of the elements 9, 10;
- на прямом и инверсном выходах элемента 5 ложных импульсов напряжений соответственно с уровнями логической "1" и логического "0", которые подаются на первый и третий входы элементов 10 и 9 соответственно;- at the direct and inverse outputs of element 5 of false voltage pulses, respectively, with logical levels of "1" and logical "0", which are fed to the first and third inputs of elements 10 and 9, respectively;
- на выходе элемента 24 ложного импульса напряжения с уровнем логической "1", который подается на первый вход элемента 9. При этом под действием ложных выходных импульсов напряжений с уровнями логической "1" элементов 24 и 5 переключения соответственно элементов 9 и 10 в другое состояние не происходит, так как на второй, третий входы элемента 9 и второй вход элемента 10 поданы соответственно с выхода формирователя 8, инверсного выхода элемента 5 и выхода формирователя 8 напряжения с уровнями логического "0", запрещающие их переключение. Поэтому на выходах элементов 9, 10 и, следовательно, на клемме 18 продолжают присутствовать напряжения с уровнями логического "0", соответствующие исходному состоянию адаптивного датчика.- at the output of element 24 of a false voltage pulse with a logic level of "1", which is supplied to the first input of element 9. In this case, under the action of false output voltage pulses with levels of logical "1" of elements 24 and 5, switching elements 9 and 10, respectively, to another state does not occur, since the second, third inputs of element 9 and the second input of element 10 are supplied respectively from the output of the driver 8, the inverse output of the element 5 and the output of the driver 8 of voltage with logical levels of "0", prohibiting their switching. Therefore, at the outputs of the elements 9, 10 and, therefore, at terminal 18, voltages with logic levels “0” corresponding to the initial state of the adaptive sensor continue to be present.
При случайном попадании посторонних нагретых неметаллических предметов в пределах ближней зоны чувствительности адаптивного датчика в зону действия его чувствительного элемента происходит формирование на выходе элемента 24 ложного импульса напряжения с уровнем логической "1", который подается на первый вход элемента 9, а на выходе формирователя 8 - ложного импульса напряжения с уровнем логического "0", который подается на вторые входы элементов 9, 10. Но под действием ложного выходного импульса напряжения с уровнем логической "1" элемента 24 не происходит переключения элемента 9 в другое состояние, так как с выхода формирователя 8 на второй вход элемента 9 подан ложный импульс напряжения с уровнем логического "0", запрещающий его переключение. Вместе с тем ложный импульс выходного напряжения с уровнем логического "0" формирователя 8, поданный на второй вход элемента 10, лишь подтверждает его исходное состояние. Поэтому элементы 9, 10 и, следовательно, адаптивный датчик продолжают находиться в исходном состоянии.In the event of accidental contact of extraneous heated non-metallic objects within the near sensitivity zone of the adaptive sensor in the zone of action of its sensitive element, a false voltage pulse is generated at the output of element 24 with a logic level of "1", which is fed to the first input of element 9, and at the output of the former 8 a false voltage pulse with a logic level of "0", which is fed to the second inputs of elements 9, 10. But under the action of a false output voltage pulse with a logic level of "1" element 24 n e, the element 9 switches to a different state, since a false voltage pulse with a logic level “0” is forbidden from switching from the output of the shaper 8 to the second input of the element 9. At the same time, a false pulse of the output voltage with a logic level “0” of the driver 8, applied to the second input of the element 10, only confirms its initial state. Therefore, the elements 9, 10 and, therefore, the adaptive sensor continue to be in the initial state.
При попадании в пределах дальней зоны чувствительности адаптивного датчика инфракрасного излучения от посторонних источников в зону 29 (30) чувствительности фотоприемника 6 (7) или в зоны 29, 30 чувствительности обоих фотоприемников 6, 7 происходит его или их засвечивание в момент нахождения адаптивного датчика в исходном состоянии, при котором контролируемое изделие 25 находится за пределами его чувствительной поверхности. В результате происходит переключение формирователя 8 и формирование на его выходе ложного импульса напряжения с уровнем логического "0", который подается на вторые входы элементов 9, 10. Но под действием этого импульса происходит лишь подтверждение исходных состояний элементов 9, 10 и, следовательно, исходного состояния адаптивного датчика.When the adaptive infrared radiation sensor from extraneous sources falls within the sensitivity range of the adaptive sensor into the sensitivity zone 29 (30) of the photodetector 6 (7) or into the
Таким образом, ложного срабатывания от посторонних источников инфракрасного излучения, случайно попадающих в пределы ближней и дальней зон чувствительности адаптивного датчика, логических элементов 9 и 10 и формирования на их выходах и, следовательно, на выходной клемме 18 ложных импульсов напряжений с уровнями логической "1" не происходит, и адаптивный датчик продолжает находиться в исходном состоянии.Thus, false triggering from extraneous sources of infrared radiation, accidentally falling within the near and far sensitivity zones of the adaptive sensor, logic elements 9 and 10 and the formation of false voltage pulses with logical “1” levels at the output terminal 18 of them does not occur, and the adaptive sensor continues to be in its original state.
Такое взаимное расположение в пространстве инфракрасных фотоприемников 6, 7, емкостного чувствительного элемента 21 и индуктивного чувствительного элемента 1 и контролируемого изделия 25 (см. фиг.2) при прохождении им в направлении стрелки 33 (34) относительно чувствительного элемента адаптивного датчика в пределах ближней зоны чувствительности адаптивного датчика всегда обеспечивает последовательное взаимодействие контролируемого изделия 25 с зоной 29 (30) фотоприемника 6 (7), электромагнитным и электрическим полями 27, 26 соответственно индуктивного и емкостного чувствительных элементов 1, 21 и зоной 30 (29) фотоприемника 7 (6).Such a mutual arrangement in space of
Генератор 4 выполнен, например, на основе транзистора по схеме автогенератора электрических колебаний с индуктивной трехтонкой, в котором индуктивный чувствительный элемент 1 включен в цепь его колебательного контура (см. RU 2383860 C1, МПК G01B 21/00 (2006.01), опубликовано: 2010.03.10, бюл. №7). В цепи отрицательной обратной связи генератора 4 включен переменный резистор 32 для настройки его электрических параметров. Установка амплитуды генерируемых электрических колебаний при настройке генератора 4 переменным резистором 32 производится на таком уровне, чтобы дальность действия электромагнитного поля 27 у открытого торца ферритового сердечника 3 вдоль оси симметрии индуктивного чувствительного элемента 1, перпендикулярной поверхности открытого торца ферритового сердечника 3, превышала дальность действия электрического поля 26 емкостного чувствительного элемента 21 вдоль его оси симметрии, перпендикулярной его плоским поверхностям. Такая настройка резистором 32 амплитуды генерируемых электрических колебаний генератором 4 необходима для обеспечения гарантированной возможности последовательного взаимодействия контролируемых ненагретого металлического и ненагретого неметаллического изделий 25 сначала с электромагнитным полем 27 индуктивного чувствительного элемента 1, а затем с электрическим полем 26 емкостного чувствительного элемента 21 как при радиальном перемещении их в направлении по стрелке 33 (34), так и в осевом перемещении их в направлении по стреле 35, и тем самым реализовать принцип действия адаптивного датчика в режиме идентификации ненагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий при перемещении их в обоих направлениях.Generator 4 is made, for example, on the basis of a transistor according to the scheme of an oscillator of electrical oscillations with an inductive three-thread, in which the inductive sensitive element 1 is included in the circuit of its oscillatory circuit (see RU 2383860 C1,
Мультивибратор 22 выполнен, 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).The multivibrator 22 is 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 Radioelectronic Equipment. - M .: Sov. Radio, 1974", p. 175, Fig. 4. 42, a).
Детектор 23 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-цепочки (см. книгу "Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. -М.: Сов. радио, 1977", с.174, рис.4.9, б).The detector 23 is made, for example, according to the scheme of a diode passive converter of the amplitude values of the alternating voltage into constant voltage with a series-connected rectifier 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).
Генератор 15 является тактовым генератором для триггера 17 и выполнен, например, на основе мультивибратора по схеме симметричного автогенератора прямоугольных импульсов на операционном усилителе (см. книгу "Шило В.Л. Линейные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Сов. Радио", 1974, с.175, рис.4.42, а).The generator 15 is a clock generator for the trigger 17 and is made, for example, on the basis of a multivibrator according to the scheme of a symmetrical oscillator of rectangular pulses on an operational amplifier (see the book "Shilo V.L. Linear circuits in electronic equipment. - M .: Sov. Radio", 1974, p.175, fig. 4.42, a).
Блоки 11 и 12 индикации служат для формирования визуальных информационных сигналов, несущих информацию об идентификации и контроле положения соответственно ненагретого металлического и ненагретого неметаллического изделий, контролируемых адаптивным датчиком, а также для определения состояния работоспособности или отказа адаптивного датчика при ремонте и проведении пусконаладочных работ на объекте его эксплуатации.Indication blocks 11 and 12 are used to generate visual information signals that carry information about the identification and control of the position of unheated metal and unheated non-metallic products, respectively, controlled by an adaptive sensor, as well as to determine the state of operability or failure of an adaptive sensor during repair and commissioning of an object operation.
Блоки 11 и 12 индикации выполнены, например, на основе (см. фиг.1) последовательно соединенных резистора, подключенного первым выводом к выходу элемента 9 или к выходу элемента 10, и светодиода, катод которого подключен к общей "земле" схемы адаптивного датчика. Светодиоды блоков 11, 12 являются элементами индикации и имеют разные цвета свечения. В блоках индикации 11, 12 светодиоды выполнены с разноцветностью их свечения для того, чтобы получать достоверную визуальную информацию о режимах работы адаптивного датчика и контроле положения конкретного вида контролируемого изделия.The indication blocks 11 and 12 are made, for example, on the basis of a resistor connected in series (see FIG. 1) connected by the first output to the output of element 9 or to the output of element 10, and an LED whose cathode is connected to the common ground of the adaptive sensor circuit. The LEDs of the blocks 11, 12 are display elements and have different glow colors. In the display blocks 11, 12, the LEDs are made with the color of their glow in order to obtain reliable visual information about the modes of operation of the adaptive sensor and control the position of a particular type of controlled product.
Диоды 13, 14 предназначены для развязки выходов элементов 9, 10, входов блоков 11, 12 и клеммы 18 между собой, устраняющей одновременное засвечивание светодиодов блоков 11, 12, при одновременном засвечивании которых в случае отсутствия диодов 13, 14 невозможно было бы получить визуальную информацию об идентификации или контроле положения конкретного вида контролируемого изделия.The diodes 13, 14 are designed to decouple the outputs of the elements 9, 10, the inputs of the blocks 11, 12 and the terminal 18 with each other, eliminating the simultaneous illumination of the LEDs of the blocks 11, 12, while simultaneously illuminating in the absence of diodes 13, 14 it would be impossible to obtain visual information on the identification or control of the situation of a particular type of controlled product.
При описании работы адаптивного датчика подразумевается, что между выходной клеммой 18 и его общей шиной источника напряжения питания подключено нагрузочное сопротивление (на фиг.1 не показано), чтобы логические уровни напряжений на его выходной клемме 18, приводимые ниже в тексте, реально соответствовали логическим уровням напряжений на выходной клемме 18 схемы, приведенной на фиг.1.When describing the operation of the adaptive sensor, it is understood that a load resistance is connected between the output terminal 18 and its common bus of the power supply voltage (not shown in Fig. 1) so that the logical voltage levels at its output terminal 18, given below in the text, really correspond to the logical levels voltage at the output terminal 18 of the circuit shown in figure 1.
Адаптивный датчик работает следующим образом. В момент подачи напряжения питания на адаптивный датчик контролируемое изделие 25 находится вне зоны действия его чувствительной поверхности (см. фиг.2). После подачи на адаптивный датчик напряжения питания фотоприемники 6, 7 переходят в затемненное состояние. В результате формирователь 8 устанавливается в такое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение с уровнем логической "1", которое подается на вторые входы элементов 9 и 10. Вместе с тем генератор 4 переходит в режим генерации электрических колебаний, при котором на его выходе, входе элемента 5 устанавливается напряжение с уровнем логической "1", а на прямом выходе элемента 5, первом входе элемента 10 и на инверсном выходе элемента 5, третьем входе элемента 9 - соответственно напряжения с уровнями логического "0" и логической "1". Наряду с этим мультивибратор 22 переходит в заторможенное состояние, при котором на его выходе, входе и выходе детектора 23 устанавливаются напряжения с уровнями логического "0". При этом на выходе элемента 24 устанавливается напряжение с уровнем логического "0", которое подается на первый вход элемента 9. После чего на выходе элемента 9, входе блока 11, аноде диода 13 и выходе элемента 10, входе блока 12, аноде диода 14 устанавливаются напряжения с уровнями логического "0", так как на первые входы элементов 9 и 10 поданы соответственно с выхода элемента 24 и прямого выхода элемента 5 напряжения с уровнями логического "0". В результате светодиоды блоков 11, 12 переходят в погашенное состояние, а на клемме 18 и втором входе элемента 16 устанавливается напряжение с уровнем логического "0", так как при этом выходы элементов 9, 10 включены через диоды 13, 14 по схеме "МОНТАЖНОЕ ИЛИ". Наряду с этим генератор 15 переходит в режим генерации электрических колебаний, при котором на его выходе и первом входе элемента 16 появляется непрерывная последовательность прямоугольных импульсов напряжения, которые, проходя через первый вход элемента 16, инвертируются им и проходят на его выход и на вход триггера 17 в виде непрерывной последовательности импульсов напряжения, так как на втором входе элемента 16 установлено с клеммы 18 напряжение с уровнем логического "0", разрешающее их прохождение на вход триггера 17. После чего триггер 17 переходит в режим счета импульсов по модулю два. В результате на прямом и инверсном выходах триггера 17 формируются последовательно значения двухразрядного двоичного цифрового кода, равные 10, 01, которыми сканируются третий и четвертый входы соответственно элементов 10 и 9. В процессе сканирования двухразрядным двоичным цифровым кодом третьего и четвертого входов соответственно элементов 10 и 9 их переключения не происходит, так как на первые входы элементов 9 и 10 поданы соответственно с выхода элемента 24 и прямого выхода элемента 5 напряжения с уровнями логического "0", запрещающие их переключение. В результате на выходах элементов 9, 10, клемме 18 и втором входе элемента 16 продолжают присутствовать напряжения с уровнями логического "0".The adaptive sensor operates as follows. At the time of supply of the supply voltage to the adaptive sensor, the controlled
Таким образом, после подачи напряжения питания адаптивный датчик устанавливается в исходное состояние, при котором на выходной клемме 18 устанавливается напряжение с уровнем логического "0", генераторы 4, 15 находятся в режимах генерации электрических колебаний, а мультивибратор 22 - в заторможенном состоянии, триггер 17 производит сканирование значениями 10, 01 двухразрядного двоичного цифрового кода третьего и четвертого входов соответственно элементов 10, 9, на прямом и инверсном выходах элемента 5 установлены соответственно напряжения с уровнями логического "0" и логической "1", на выходе формирователя 8 установлено напряжение с уровнем логической "1", светодиоды блоков 11, 12 находятся в погашенном состоянии, а контролируемое изделие 25 находится вне зоны действия чувствительной поверхности адаптивного датчика. При этом адаптивный датчик готов к первому циклу контроля ненагретого металлического или ненагретого неметаллического изделия.Thus, after supplying the supply voltage, the adaptive sensor is set to its initial state, at which the voltage with the logic level “0” is set at the output terminal 18, the generators 4, 15 are in the modes of generation of electrical vibrations, and the multivibrator 22 is in a locked state, trigger 17 scans with values 10, 01 of a two-bit binary digital code of the third and fourth inputs, respectively, of elements 10, 9, the direct and inverse outputs of element 5 are set respectively to voltage with besides logical “0” and logical “1”, the voltage with the logic level “1” is set at the output of shaper 8, the LEDs of blocks 11, 12 are in the off state, and the controlled
Далее рассмотрим работу адаптивного датчика в двух режимах: в режиме контроля ненагретых металлических и в режиме контроля ненагретых неметаллических изделий. При этом контролируемое изделие 25 (см. фиг.2) перемещается в радиальном направлении в пределах его ближней зоны чувствительности по стрелке 33 или 34.Next, we consider the work of the adaptive sensor in two modes: in the control mode of unheated metal and in the control mode of unheated non-metallic products. In this case, the controlled product 25 (see figure 2) moves in the radial direction within its near sensitivity zone in the direction of the
При перемещении контролируемого ненагретого металлического (ненагретого неметаллического) изделия 25 по стрелке 33 (34) оно входит в зону действия поля 27 (26), например, в момент времени, когда на прямом и инверсном выходах триггера 17 установлено текущее значение двухразрядного двоичного цифрового кода 10 (01), на выходе элемента 10 (9) и клемме 18 формируются положительные перепады напряжений. По положительным перепадам выходного напряжения элемента 10 (9) и напряжения на клемме 18 происходит соответственно засвечивание светодиода блока 12 (11) и блокирование элемента 16 по его второму входу напряжением с уровнем логической "1", поданным с клеммы 18. После чего прохождение импульсов напряжения с уровнями логической "1" с выхода элемента 16 на вход триггера 17 прекращается. В результате на выходах последнего происходит фиксирование текущего значения 10 (01) двухразрядного двоичного цифрового кода на время нахождения в поле 27 (26) ненагретого металлического (ненагретого неметаллического) изделия 25. При этом в течение этого времени адаптивный датчик трансформируется в датчик идентификации и контроля положения ненагретых металлических (ненагретых неметаллических) изделий, и на его клемме 18 отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения с уровнем логической "1", несущий информацию о контроле положения адаптивным датчиком ненагретого металлического (ненагретого неметаллического) изделия 25, так как в течение всего времени нахождения изделия 25 в поле 27 (26) сохраняются фиксированные значения 10 (01) двухразрядного двоичного цифрового кода, старший и младший разряды которого подаются соответственно с прямого и инверсного выходов триггера 17 на вторую и третью выходные клеммы 19 и 20. В момент времени, когда ненагретое металлическое (ненагретое неметаллическое) изделие 25 выходит из поля 27 (26), на выходе элемента 10 (9) и клемме 18 формируются отрицательные перепады напряжений. В этот момент времени на клемме 18 формирование потенциального информационного сигнала напряжения в виде импульса напряжения с уровнем логической "1", несущего информацию о контроле положения ненагретого металлического (ненагретого неметаллического) изделия 25, заканчивается. В результате по отрицательным перепадам напряжений на выходе элемента 10 (9) и клемме 18 происходит соответственно переход светодиода блока 12 (11) в погашенное состояние и деблокирование элемента 16 по его второму входу напряжением с уровнем логического "0", поданным с клеммы 18. При этом по отрицательному перепаду напряжения на клемме 18 работа триггера 17 возобновляется, и он переходит в режим автоматического сканирования третьего входа элемента 10 и четвертого входа элементов 9. В момент выхода изделия 25 из зоны 30 (29) адаптивный датчик устанавливается в исходное состояние, описанное выше, после подачи на него напряжения питания. При повторном перемещении ненагретого металлического (ненагретого неметаллического) изделия 25 по стрелке 33 (34) описанный выше цикл его контроля повторяется.When moving a controlled unheated metal (unheated non-metal)
Работа адаптивного датчика в случае перемещения изделия 25 в осевом направлении по стрелке 35 последовательно в его дальнюю и ближнюю зоны чувствительности и обратно в его исходное положение аналогична его работе, описанной выше при перемещении изделия 25 в радиальном направлении по стрелке 33 (34), так как последовательность переключения элементов 5, 24 при осевом перемещении изделия 25 идентична последовательности их переключения при радиальном его перемещении.The work of the adaptive sensor in the case of moving the
Следовательно, в рассмотренных первом и втором режимах работы адаптивного датчика сигналы на выходной клемме 18 адаптивного датчика однозначно соответствуют потенциальным информационным сигналам напряжений с уровнями логической "1", несущим информацию только о контроле положения ненагретых металлических или ненагретых неметаллических изделий, а двухразрядные двоичные цифровые коды 10 и 01 на выходных клеммах 19, 20 и светодиоды блоков 12 и 11 в засвеченном состоянии однозначно соответствуют цифровому и визуальному информационным сигналам, несущим информацию только об идентификации соответственно ненагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий.Therefore, in the first and second modes of operation of the adaptive sensor considered, the signals at the output terminal 18 of the adaptive sensor unambiguously correspond to potential information voltage signals with logic levels of “1”, which carry information only about monitoring the position of unheated metal or unheated non-metal products, and two-digit binary digital codes 10 and 01 at the output terminals 19, 20 and the LEDs of the blocks 12 and 11 in the illuminated state unambiguously correspond to digital and visual information signals, carrying information only on the identification of respectively unheated metal and unheated non-metal products.
Таким образом, из описания схемы и работы адаптивного датчика следует, что он обеспечивает:Thus, from the description of the circuit and the operation of the adaptive sensor, it follows that it provides:
- автоматическое трансформирование его функциональных возможностей, автоматическую адаптацию его к конкретному виду контролируемого изделия, и тем самым повышает уровень автоматизации процессов идентификации и контроля положения ненагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий;- automatic transformation of its functionality, its automatic adaptation to the specific type of product being monitored, and thereby increases the level of automation of the processes of identification and control of the position of unheated metal and unheated non-metal products;
- визуальный контроль положения и визуальную идентификацию ненагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий, что расширяет его функциональные возможности и улучшает его эксплуатационные характеристики;- visual control of the position and visual identification of unheated metal and unheated non-metal products, which expands its functionality and improves its operational characteristics;
- идентификацию и контроль положения ненагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий при их осевом перемещении, что расширяет его функциональные возможности и улучшает его эксплуатационные характеристики;- identification and control of the position of unheated metal and unheated non-metal products during their axial movement, which expands its functionality and improves its operational characteristics;
- является многофункциональным устройством, так как в нем сочетаются функциональные возможности четырех типов устройств: бесконтактного датчика контроля положения ненагретых металлических изделий; бесконтактного датчика контроля положения ненагретых неметаллических изделий; бесконтактного устройства идентификации ненагретых металлических изделий; бесконтактного устройства идентификации ненагретых неметаллических изделий.- It is a multifunctional device, since it combines the functionality of four types of devices: a proximity sensor for monitoring the position of unheated metal products; non-contact sensor for monitoring the position of unheated non-metallic products; non-contact device for identifying unheated metal products; contactless device for identifying unheated non-metallic products.
В режимах контроля положения ненагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий потенциальные информационные сигналы о контроле положения этих изделий снимаются с выходной клеммы 18, визуальные сигналы об их идентификации - со светодиодов блоков 12 и 11 соответственно, а выходные клеммы 19, 20 не задействуются.In the modes for monitoring the position of unheated metallic and unheated non-metallic products, potential information signals for monitoring the position of these products are removed from the output terminal 18, visual signals about their identification are taken from the LEDs of blocks 12 and 11, respectively, and the output terminals 19, 20 are not used.
Применение адаптивного датчика в режимах контроля положения изделий рекомендуется преимущественно в тех случаях, когда адаптивный датчик устанавливается на технологических объектах с невысоким уровнем автоматизации технологических процессов.The use of an adaptive sensor in the control modes of the position of products is recommended mainly in cases where the adaptive sensor is installed at technological facilities with a low level of automation of technological processes.
В режимах идентификации ненагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий потенциальные информационные сигналы контроля положения этих изделий снимаются с выходной клеммы 18, информационные сигналы об их идентификации - с выходных клемм 19, 20 в виде двухразрядных двоичных цифровых кодов 10 и 01 соответственно и в виде визуальных сигналов - со светодиодов блоков 12 и 11 соответственно.In the identification modes of unheated metal and unheated non-metal products, potential information signals for controlling the position of these products are removed from the output terminal 18, information signals about their identification are output from the output terminals 19, 20 in the form of two-digit binary digital codes 10 and 01, respectively, and in the form of visual signals - from the LEDs of the blocks 12 and 11, respectively.
Применение адаптивного датчика в режимах идентификации контролируемых изделий рекомендуется преимущественно в тех случаях, когда он устанавливается на технологических объектах со средним и высоким уровнями автоматизации технологических процессов.The use of an adaptive sensor in the identification modes of controlled products is recommended mainly in cases where it is installed at technological facilities with medium and high levels of automation of technological processes.
Кроме того, выполнение схемы адаптивного датчика с применением полупроводниковых и (или) гибридных технологий изготовления микросхем позволяет существенно уменьшить его габаритные размеры, материалоемкость и улучшить эксплуатационные характеристики.In addition, the implementation of the adaptive sensor circuit using semiconductor and (or) hybrid chip manufacturing technologies can significantly reduce its overall dimensions, material consumption and improve operational characteristics.
Такой набор функциональных возможностей обеспечивает в сравнении с аналогами гибкость применения адаптивного датчика на объектах его эксплуатации с минимальными стоимостными показателями.Such a set of functional capabilities provides, in comparison with analogs, the flexibility of using an adaptive sensor at its facilities with minimal cost indicators.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012154788/28A RU2515039C1 (en) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Adaptive sensor for identification and position control of unheated metal and unheated non-metal articles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012154788/28A RU2515039C1 (en) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Adaptive sensor for identification and position control of unheated metal and unheated non-metal articles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2515039C1 true RU2515039C1 (en) | 2014-05-10 |
Family
ID=50629639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012154788/28A RU2515039C1 (en) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Adaptive sensor for identification and position control of unheated metal and unheated non-metal articles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2515039C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1610268A1 (en) * | 1988-10-12 | 1990-11-30 | Организация П/Я А-1624 | Inductive-optical pickup of position and for checking |
| US6043644A (en) * | 1996-04-29 | 2000-03-28 | Cesm Centre Suisse D'electronique Et De Microtechnique Sa - Recherche Et Developpement | Device for detecting position and movement by using magnetic field variation |
| RU2383859C1 (en) * | 2008-12-01 | 2010-03-10 | Сергей Владимирович Карпенко | Device for identification and control of items position |
| RU2384814C1 (en) * | 2008-12-25 | 2010-03-20 | Сергей Владимирович Карпенко | Multi-function product identification device |
-
2012
- 2012-12-17 RU RU2012154788/28A patent/RU2515039C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1610268A1 (en) * | 1988-10-12 | 1990-11-30 | Организация П/Я А-1624 | Inductive-optical pickup of position and for checking |
| US6043644A (en) * | 1996-04-29 | 2000-03-28 | Cesm Centre Suisse D'electronique Et De Microtechnique Sa - Recherche Et Developpement | Device for detecting position and movement by using magnetic field variation |
| RU2383859C1 (en) * | 2008-12-01 | 2010-03-10 | Сергей Владимирович Карпенко | Device for identification and control of items position |
| RU2384814C1 (en) * | 2008-12-25 | 2010-03-20 | Сергей Владимирович Карпенко | Multi-function product identification device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106998202B (en) | Proximity switch | |
| RU2384816C1 (en) | Product identification and position control device | |
| RU2515039C1 (en) | Adaptive sensor for identification and position control of unheated metal and unheated non-metal articles | |
| RU2518977C1 (en) | Adaptive sensor for identifying and monitoring position of heated nonmetallic and unheated nonmetallic articles | |
| RU2516616C1 (en) | Adaptive sensor of identification and control of position of heated non-metal and non-heated metal and non-metal parts | |
| RU2458322C1 (en) | Adaptive item monitoring sensor | |
| RU2383861C1 (en) | Device for identification and control of items position | |
| RU2346349C1 (en) | Selective inspection sensor | |
| RU2383859C1 (en) | Device for identification and control of items position | |
| RU2514043C1 (en) | Adaptive transducer for identification and position control over heated and cold metal articles | |
| RU2384814C1 (en) | Multi-function product identification device | |
| RU2383860C1 (en) | Product position identification and control transducer | |
| RU2340870C1 (en) | Device for identifying and monitoring positions of objects | |
| RU2384815C1 (en) | Product identification device | |
| RU2359233C1 (en) | Multifunction item control sensor | |
| RU2343540C1 (en) | Item position sensor | |
| RU2357208C1 (en) | Device for identification of products | |
| RU2343406C9 (en) | Products identification and positional checking apparatus | |
| RU2384818C1 (en) | Product identification and position control device | |
| RU2523107C1 (en) | Adaptive sensor for identifying and monitoring position of three types of articles | |
| RU2344372C1 (en) | Device of identifying and controlling position of objects | |
| RU2349903C1 (en) | Product identification apparatus | |
| RU2515046C1 (en) | Adaptive position identification and control transducer for four types of articles | |
| RU2515057C1 (en) | Adaptive sensor for identification and control of articles position | |
| RU2354933C1 (en) | Device for product identification |