RU2344372C1

RU2344372C1 - Device of identifying and controlling position of objects

Info

Publication number: RU2344372C1
Application number: RU2007135500/28A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Карпенко (RU); Сергей Владимирович Карпенко
Original assignee: Сергей Владимирович Карпенко
Priority date: 2007-09-24
Filing date: 2007-09-24
Publication date: 2009-01-20

Abstract

FIELD: physics; measurement.

SUBSTANCE: present invention pertains to inspection technology and can be used in mechanical engineering for identification of metallic (heated and unheated) and non-metallic (heated and unheated) objects. The device comprises an inductive detecting element in form of an inductor coil, placed in a circular groove of the open end of a ferrite core with a central opening, and a capacitive detecting element in form of a current conducting plate, put inside the central opening of a ferrite core in line with the opening, parallel to the surface of the open end of the ferrite core. The inductive and capacitive detecting elements form the detecting element of the device. When a metallic object (heated or unheated) moves relative the detecting element of the device, there is successive interaction between the object and the electromagnetic field of the inductive detecting element and the electrical field of the capacitive detecting element.

EFFECT: more functional capabilities and increased efficiency of operation.

4 dwg

Description

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для использования в машиностроении для идентификации (распознавания) металлических и неметаллических изделий, а также в качестве датчика положения металлических и неметаллических изделий независимо от их термического состояния.The invention relates to the field of instrumentation and is intended for use in mechanical engineering for the identification (recognition) of metal and non-metal products, as well as a position sensor for metal and non-metal products, regardless of their thermal state.

Известно устройство идентификации изделий, содержащее индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, размещенной в кольцевом пазу открытой чашки ферритового сердечника, высокочастотный генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, первый пороговый элемент, вход которого подключен к выходу высокочастотного генератора электрических колебаний, второй пороговый элемент, инвертор, вход которого соединен с выходом второго порогового элемента, логический элемент 2ИЛИ-НЕ, первый вход которого подключен к выходу инвертора, а выход его является одним из выходов устройства (см. авторское свидетельство СССР №1422800, МКИ⁵ G01B 21/00 ″Датчик положения и контроля", 1988). Такое устройство имеет ограниченные функциональные возможности, так как оно не позволяет производить идентификацию (распознавание) металлических (нагретых и ненагретых) и неметаллических (нагретых и ненагретых) изделий из-за того, что по его первому выходу на выходной клемме 7 идентифицируются нагретые и ненагретые металлические изделия, но по его второму выходу на выходной клемме 12 осуществляется идентификация только нагретых неметаллических изделий, а ненагретые неметаллические изделия при этом на нем не идентифицируются. Наряду с этим такое устройство обладает сравнительно низкой надежностью функционирования из-за:A device identification device is known that contains an inductive sensitive element made in the form of an inductor placed in the annular groove of an open cup of a ferrite core, a high-frequency generator of electrical vibrations, the inductive circuit of which includes an inductive sensitive element, the first threshold element whose input is connected to the high-frequency output generator of electrical oscillations, a second threshold element, an inverter, the input of which is connected to the output of the second threshold element, a logical element 2 OR NOT, the first input of which is connected to the output of the inverter, and its output is one of the outputs of the device (see USSR copyright certificate No. 1422800, MKI ⁵ G01B 21/00 "Position and control sensor", 1988). the device has limited functionality, since it does not allow identification (recognition) of metal (heated and unheated) and non-metal (heated and unheated) products due to the fact that by its first output at the output terminal 7, heated and unheated thallic products, but by its second output at the output terminal 12, only heated non-metallic products are identified, and unheated non-metallic products are not identified on it. Along with this, such a device has a relatively low reliability due to:

1) прохождения на его первый выход (выходная клемма 7) недостоверной информации об идентификации нагретых и ненагретых металлических изделий, так как в момент нахождения устройства в исходном состоянии и нахождения металлического (нагретого или ненагретого) контролируемого изделия за пределами чувствительного элемента устройства при случайном попадании в зону действия электромагнитного поля индуктивного чувствительного элемента устройства посторонних нагретых или ненагретых металлических предметов на его первом выходе формируется ложный импульс напряжения с уровнем логической ″1″;1) the passage to its first exit (output terminal 7) of false information about the identification of heated and unheated metal products, since when the device is in its initial state and the metal (heated or unheated) controlled product is outside the sensitive element of the device in case of accidental contact with the electromagnetic field of the inductive sensitive element of the device of foreign heated or unheated metal objects at its first output is formed false voltage pulse with a logic level of ″ 1 ″;

2) прохождения на его второй выход (выходная клемма 12) недостоверной информации об идентификации нагретых и ненагретых неметаллических изделий, так как в момент нахождения устройства в исходном состоянии и нахождения нагретого неметаллического контролируемого изделия за пределами чувствительного элемента устройства имеют место ложные срабатывания устройства при случайном попадании в область оптического окна инфракрасного фотоприемника устройства посторонних нагретых металлических или неметаллических предметов, находящихся за пределами действия электромагнитного поля индуктивного чувствительного элемента, но в пределах расстояния чувствительности инфракрасного фотоприемника устройства. При этом ложные срабатывания проявляются на втором выходе устройства в виде ложных импульсов напряжения с уровнем логической ″1″;2) passing to its second output (output terminal 12) false information about the identification of heated and unheated non-metallic products, since when the device is in the initial state and the heated non-metallic controlled product is outside the sensing element of the device, false alarms of the device occur in case of accidental contact into the area of the optical window of the infrared photodetector of the device of extraneous heated metal or nonmetallic objects located beyond chores the electromagnetic field of the inductive sensor, but within the range of sensitivity of the infrared photodetector device. In this case, false alarms appear on the second output of the device in the form of false voltage pulses with a logic level of ″ 1 ″;

3) ложных срабатываний устройства по его второму выходу, например, от таких посторонних источников инфракрасного излучения как фотоэлектрические датчики положения с открытым оптическим каналом, установленные на технологическом оборудовании, и работающие генераторы инфракрасного излучения измерительных приборов, используемых при ремонте технологического оборудования в цеховых условиях, в том случае, когда они находятся за пределами действия электромагнитного поля, но в пределах расстояния чувствительности инфракрасного фотоприемника устройства, а устройство находится в исходном состоянии и контролируемое нагретое неметаллическое изделие расположено вне зоны действия чувствительного элемента устройства. И в этом случае ложные срабатывания устройства проявляются в виде формирования на его втором выходе ложных импульсов напряжения с уровнем логической ″1″.3) false alarms of the device at its second output, for example, from extraneous infrared radiation sources such as photoelectric position sensors with an open optical channel installed on technological equipment, and working infrared radiation generators of measuring instruments used in the repair of technological equipment in workshop conditions, in the case when they are outside the electromagnetic field, but within the sensitivity distance of the infrared photodetector Single device, and the device is in the initial state and controlled heated nonmetallic product located out of range of the sensing element of the device. And in this case, false alarms of the device are manifested in the form of the formation of false voltage pulses at its second output with a logical level of ″ 1 ″.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство, содержащее индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, размещенной в кольцевом пазу открытой чашки ферритового сердечника, высокочастотный генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, первый пороговый элемент, вход которого подключен к выходу высокочастотного генератора электрических колебаний, логический элемент 2И, первый вход которого подключен к выходу первого порогового элемента, а его выход является первым выходом устройства, второй пороговый элемент, выход которого соединен со вторым входом логического элемента 2И, инвертор, вход которого подключен к выходу второго порогового элемента, логический элемент 2ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом инвертора, а выход его является вторым выходом устройства (см. авторское свидетельство СССР №1610268, кл. МКИ⁵ G01B 21/00 ″Индуктивно-оптический датчик положения и контроля″, 1990). Однако такое устройство обладает ограниченными функциональными возможностями, так как оно не позволяет производить идентификацию (распознавание) металлических (нагретых и ненагретых) и неметаллических (нагретых и ненагретых) изделий (т.е. металлических и неметаллических изделий независимо от их термического состояния) из-за того, что по его первому выходу на выходной клемме 7 идентифицируются нагретые и ненагретые металлические изделия, но по его второму выходу на выходной клемме 12 происходит идентификация только нагретых неметаллических изделий. Кроме того, такое устройство обладает сравнительно низкой надежностью функционирования из-за:The closest in technical essence to the proposed solution is a device containing an inductive sensitive element, made in the form of an inductor placed in the ring groove of an open cup of a ferrite core, a high-frequency generator of electrical vibrations, in the oscillatory circuit of which is included an inductive sensitive element, the first threshold element, the input of which is connected to the output of a high-frequency generator of electrical oscillations, logic element 2I, the first input of which connected to the output of the first threshold element, and its output is the first output of the device, the second threshold element, the output of which is connected to the second input of the logic element 2I, the inverter, the input of which is connected to the output of the second threshold element, the logic element 2 OR NOT, the first input of which is connected with the output of the inverter, and its output is the second output of the device (see USSR author's certificate No. 1610268, class MKI ⁵ G01B 21/00 ″ Inductive optical position and control sensor ″, 1990). However, such a device has limited functional capabilities, since it does not allow identification (recognition) of metal (heated and unheated) and non-metallic (heated and unheated) products (i.e., metallic and non-metallic products, regardless of their thermal state) due to the fact that by its first output on the output terminal 7, heated and unheated metal products are identified, but by its second output on the output terminal 12 only heated non-metallic kih products. In addition, such a device has a relatively low reliability due to:

1) прохождения на его второй выход (выходная клемма 12) недостоверной информации об идентификации нагретых неметаллических изделий, так как в момент нахождения устройства в исходном состоянии и нахождения нагретого неметаллического контролируемого изделия за пределами чувствительного элемента устройства имеют место ложные срабатывания устройства при случайном попадании в область оптического окна инфракрасного фотоприемника устройства посторонних нагретых металлических или неметаллических предметов, находящихся за пределами действия электромагнитного поля индуктивного чувствительного элемента, но в пределах расстояния чувствительности инфракрасного фотоприемника устройства. При этом ложные срабатывания проявляются на втором выходе устройства в виде ложных импульсов напряжения с уровнем логической ″1″;1) passing to its second output (output terminal 12) false information about the identification of heated non-metallic products, since when the device is in the initial state and the heated non-metallic controlled product is outside the sensitive element of the device, false alarms of the device occur if it accidentally enters the area optical window of an infrared photodetector of a device of heated foreign metal or nonmetallic objects outside the effect of the electromagnetic field of the inductive sensitive element, but within the sensitivity distance of the infrared photodetector of the device. In this case, false alarms appear on the second output of the device in the form of false voltage pulses with a logic level of ″ 1 ″;

2) ложных срабатываний устройства по его второму выходу, например, от таких посторонних источников инфракрасного излучения как фотоэлектрические датчики положения с открытым оптическим каналом, установленные на технологическом оборудовании, и работающие генераторы инфракрасного излучения измерительных приборов, используемых при ремонте технологического оборудования в цеховых условиях, в том случае, когда они находятся за пределами действия электромагнитного поля, но в пределах расстояния чувствительности инфракрасного фотоприемника устройства, а устройство находится в исходном состоянии и контролируемое нагретое неметаллическое изделие расположено вне зоны действия чувствительного элемента устройства. И в этом случае ложные срабатывания устройства проявляются в виде формирования на его втором выходе ложных импульсов напряжения с уровнем логической ″1″.2) false positives of the device at its second output, for example, from extraneous infrared radiation sources such as photoelectric position sensors with an open optical channel installed on technological equipment, and working infrared radiation generators of measuring instruments used in the repair of technological equipment in workshop conditions, in the case when they are outside the electromagnetic field, but within the sensitivity distance of the infrared photodetector Single device, and the device is in the initial state and controlled heated nonmetallic product located out of range of the sensing element of the device. And in this case, false alarms of the device are manifested in the form of the formation of false voltage pulses at its second output with a logical level of ″ 1 ″.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения идентификации наряду с нагретыми и ненагретыми металлическими изделиями нагретых и ненагретых неметаллических изделий с повышением надежности работы устройства путем устранения ложных срабатываний от посторонних источников инфракрасного излучения.The purpose of the invention is the expansion of the functionality of the device by providing identification along with heated and unheated metal products of heated and unheated non-metallic products with increased reliability of the device by eliminating false positives from extraneous sources of infrared radiation.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее, индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, размещенной в кольцевом пазу открытого торца ферритового сердечника с центральным отверстием, последовательно соединенные генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, первый пороговый элемент, последовательно соединенные второй пороговый элемент, инвертор, а также логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, второй вход - с выходом второго порогового элемента, а выход его является первым выходом устройства, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого подключен к выходу инвертора, а его выход является вторым выходом устройства, согласно изобретению введены последовательно включенные мультивибратор с емкостным чувствительным элементом, подключенным к его входу и выполненным в виде токопроводящей пластины с геометрической формой, повторяющей геометрическую форму центрального отверстия ферритового сердечника, детектор, при этом выход первого порогового элемента соединен со вторым входом логического элемента ИЛИ-НЕ, а емкостной чувствительный элемент установлен внутри центрального отверстия ферритового сердечника соосно с этим отверстием со смещением относительно открытого торца ферритового сердечника вдоль оси симметрии его центрального отверстия в сторону закрытого торца ферритового сердечника, причем индуктивный и емкостной чувствительные элементы образуют чувствительный элемент устройства, а плоскость открытого торца ферритового сердечника и одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента, направленные в одну сторону, установлены параллельно и образуют чувствительную поверхность устройства.This goal is achieved by the fact that in the known device containing an inductive sensitive element made in the form of an inductor placed in an annular groove of the open end of a ferrite core with a central hole, the oscillation generator is connected in series, the inductive sensor is included in the oscillatory circuit of which the first threshold element, connected in series with the second threshold element, the inverter, as well as the logical element And, the first input of which it is single with the output of the first threshold element, the second input with the output of the second threshold element, and its output is the first output of the device, the logic element is NOR, the first input of which is connected to the output of the inverter, and its output is the second output of the device, according to the invention are introduced in series included multivibrator with a capacitive sensitive element connected to its input and made in the form of a conductive plate with a geometric shape that repeats the geometric shape of the central hole of the fer a core, a detector, wherein the output of the first threshold element is connected to the second input of the OR-NOT logic element, and a capacitive sensing element is installed inside the central hole of the ferrite core coaxially with this hole with an offset relative to the open end of the ferrite core along the axis of symmetry of its central hole to the side the closed end of the ferrite core, and the inductive and capacitive sensitive elements form the sensitive element of the device, and the plane of the open the end face of the ferrite core and one of the planes of the capacitive sensing element, directed in one direction, are installed in parallel and form the sensitive surface of the device.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - схема взаимного расположения индуктивного и емкостного чувствительных элементов и контролируемого изделия; на фиг.3 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатывании его от нагретых или ненагретых металлических изделий в режиме идентификации металлических (нагретых и ненагретых) и неметаллических (нагретых и ненагретых) изделий; на фиг.4 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатывании его от нагретых или ненагретых неметаллических изделий в режиме идентификации металлических (нагретых и ненагретых) и неметаллических (нагретых и ненагретых) изделий.Figure 1 presents a block diagram of a device; figure 2 is a diagram of the mutual arrangement of inductive and capacitive sensitive elements and the controlled product; figure 3 is a voltage diagram explaining the operation of the device when it is triggered from heated or unheated metal products in the identification mode of metal (heated and unheated) and non-metallic (heated and unheated) products; 4 is a voltage diagram explaining the operation of the device when it is triggered from heated or unheated non-metallic products in the identification mode of metallic (heated and unheated) and non-metallic (heated and unheated) products.

Устройство содержит (см. фиг.1) индуктивный чувствительный элемент 1, выполненный в виде катушки индуктивности 2, размещенной со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника 3 с центральным отверстием в ее кольцевом пазу, высокочастотный генератор электрических колебаний 4, выполненный, например, по схеме индуктивной трехточки, причем выходы индуктивного чувствительного элемента 1 подключены к цепям его колебательного контура, первый пороговый элемент 5, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, вход которого подключен к выходу высокочастотного генератора электрических колебаний 4, логический элемент 2И 6, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента 5, первую выходную клемму 7, подключенную к выходу логического элемента 6 и являющуюся первым выходом устройства, емкостной чувствительный элемент 8, последовательно включенные мультивибратор 9, к входу которого подключен емкостной чувствительный элемент 8, выполненный, например, по схеме симметричного автогенератора прямоугольных импульсов на основе операционного усилителя (см. книгу ″Шило В. Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: ″Сов. радио″, 1974″, с.175, рис.4.42, а), детектор 10, выполненный, например, по схеме диодного пассивного преобразователя амплитудных значений переменного напряжения в постоянное с последовательным включением выпрямительного диода с выходной нагрузкой в виде параллельной RC - цепочки (см. книгу ″Волгин Л. И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. М.: ″Сов. радио″, 1977″, с.174, рис.4.9, б), второй пороговый элемент 11, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, а также инвертор 12, вход которого соединен с выходом второго порогового элемента 11 и со вторым входом логического элемента 2И 6, логический элемент 2ИЛИ-НЕ 13, первый вход которого подключен к выходу инвертора 12, второй вход - к выходу первого порогового элемента 5, вторую выходную клемму 14, соединенную с выходом логического элемента 13 и являющуюся вторым выходом устройства.The device comprises (see Fig. 1) an inductive sensitive element 1 made in the form of an inductor 2 located on the open end of a cup of a ferrite core 3 with a central hole in its annular groove, a high-frequency generator of electric oscillations 4, made, for example, according to the scheme inductive three-point, and the outputs of the inductive sensitive element 1 are connected to the circuits of its oscillatory circuit, the first threshold element 5, made, for example, according to the Schmitt trigger circuit, the input of which is connected to the output an ode to a high-frequency generator of electric oscillations 4, a logic element 2I 6, the first input of which is connected to the output of the first threshold element 5, the first output terminal 7 connected to the output of the logic element 6 and which is the first output of the device, a capacitive sensitive element 8, multivibrator 9 connected in series, to the input of which a capacitive sensitive element 8 is connected, made, for example, according to the scheme of a symmetrical rectangular oscillator based on an operational amplifier (see book ″ Shilo V. L. Linear integrated circuits in electronic equipment. - M .: ″ Sov. radio ″, 1974 ″, p.175, Fig. 4.42, a), detector 10, 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 ″ Volgin L. I. Measuring converters of alternating voltage to constant. M .: ″ Sov. radio ″, 1977 ″, p. 174, fig. 4.9, b), the second threshold element 11, made, for example, according to the scheme Schmitt trigger, as well as inverter 12, the input of which is connected to the output of the second thresholds of the second element 11 and with the second input of the logic element 2 AND 6, the logic element 2 OR NOT 13, the first input of which is connected to the output of the inverter 12, the second input - to the output of the first threshold element 5, the second output terminal 14 connected to the output of the logic element 13 and which is the second output of the device.

Индуктивный чувствительный элемент 1 включает в себя катушку индуктивности 2, ферритовый сердечник 3, выполненный в виде чашки, имеющей открытый и закрытый торцы. Со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника 3 установлена обмотка катушки индуктивности 2. У открытого торца чашки ферритового сердечника 3 при подаче высокочастотного сигнала на катушку индуктивности 2 с генератора 4 образуется в воздушном пространстве высокочастотное электромагнитное поле 19. Магнитный поток этого поля замыкается через воздушное пространство между внутренним кольцевым выступом чашки, установленным внутри центрального отверстия катушки индуктивности 2, и наружным кольцевым выступом чашки, охватывающим своей внутренней боковой поверхностью наружную боковую поверхность катушки индуктивности 2 по ее периметру. При этом перед закрытым торцом чашки в воздушном пространстве высокочастотное электромагнитное поле не возникает, так как его магнитный поток замыкается внутри сердечника через сплошной слой феррита, образующего закрытый торец чашки, т.е. происходит экранирование этим слоем электромагнитного поля со стороны закрытого торца ферритового сердечника 3. Внутри центрального отверстия ферритового сердечника 3 высокочастотное электромагнитное поле также отсутствует, так как отверстие выполнено в сплошном слое феррита, и магнитный поток замыкается внутри ферритового сердечника 3 через этот слой феррита вследствие небольшого сопротивления феррита для магнитного потока по сравнению с сопротивлением воздуха. Поэтому взаимодействие емкостного чувствительного элемента 8, установленного внутри центрального отверстия ферритового сердечника 3, с электромагнитным полем 19 катушки индуктивности 2 полностью исключается.The inductive sensing element 1 includes an inductor 2, a ferrite core 3, made in the form of a cup having open and closed ends. On the side of the open end of the cup of the ferrite core 3, a winding of the inductor 2 is installed. At the open end of the cup of the ferrite core 3, when a high-frequency signal is applied to the inductor 2 from the generator 4, a high-frequency electromagnetic field 19 is formed in the airspace. The magnetic flux of this field is closed through the air space between an inner annular protrusion of the cup mounted inside the Central hole of the inductor 2, and an outer annular protrusion of the cup, covering the with its inner side surface, the outer side surface of the inductor 2 along its perimeter. In this case, a high-frequency electromagnetic field does not arise in front of the closed cup end in air space, since its magnetic flux closes inside the core through a continuous layer of ferrite forming a closed cup end, i.e. this layer is shielded by the electromagnetic field from the closed end of the ferrite core 3. Inside the central hole of the ferrite core 3, a high-frequency electromagnetic field is also absent, since the hole is made in a continuous layer of ferrite, and the magnetic flux is closed inside the ferrite core 3 through this layer of ferrite due to the small resistance ferrite for magnetic flux compared to air resistance. Therefore, the interaction of the capacitive sensing element 8, installed inside the Central hole of the ferrite core 3, with the electromagnetic field 19 of the inductor 2 is completely eliminated.

Емкостной чувствительный элемент 8, подключенный в цепи отрицательной обратной связи к инвертирующему входу операционного усилителя мультивибратора 9, является одной из обкладок частотозадающего ″раскрытого конденсатора″, второй обкладкой которого являются электрические цепи общей ″земли″ мультивибратора 9 и устройства в целом, и служит емкостным чувствительным элементом мультивибратора 9 (см. журнал ″Радио″, №10, 2002, с.38, рис.1; с.39, рис.3). При этом емкостной чувствительный элемент 8 выполнен в виде токопроводящей пластины с геометрической формой, совпадающей с геометрической формой сквозного центрального отверстия, выполненного в чашке ферритового сердечника 3 индуктивного чувствительного элемента 1. Причем емкостной чувствительный элемент 8 установлен внутри центрального отверстия ферритового сердечника 3 соосно с этим отверстием со смещением относительно поверхности открытого торца чашки ферритового сердечника 3 вдоль оси симметрии центрального отверстия ферритового сердечника 3 в сторону, противоположную размещению катушки индуктивности 2, т.е. в сторону закрытого торца ферритового сердечника 3. Наличие такого смещения не позволяет потоку рассеяния электромагнитного поля 19, существующего непосредственно у передней кромки центрального отверстия со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника 3, взаимодействовать с поверхностью емкостного чувствительного элемента 8 и тем самым исключает возможность внесения нежелательного дополнительного затухания в колебательный контур высокочастотного генератора электрических колебаний 4, Это, в свою очередь, исключает возможность снижения добротности колебательного контура генератора 4 и нарушения его режима генерации электрических колебаний, приводящего к нарушению работоспособности устройства. При этом индуктивный и емкостной чувствительные элементы 1, 8 образуют чувствительный элемент устройства. Причем плоскость открытого торца чашки ферритового сердечника 3 катушки индуктивности 2 и одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента 8, направленные в одну сторону, т.е. в сторону контролируемого изделия 15, установлены параллельно между собой и образуют чувствительную поверхность устройства.A capacitive sensing element 8, connected in the negative feedback circuit to the inverting input of the operational amplifier of the multivibrator 9, is one of the plates of the frequency-setting "open capacitor", the second lining of which is the electrical circuits of the common "ground" multivibrator 9 and the device as a whole, and serves as capacitive sensitive multivibrator element 9 (see the journal ″ Radio ″, No. 10, 2002, p. 38, fig. 1; p. 39, fig. 3). In this case, the capacitive sensing element 8 is made in the form of a conductive plate with a geometric shape matching the geometrical shape of the through central hole made in the cup of the ferrite core 3 of the inductive sensing element 1. Moreover, the capacitive sensing element 8 is installed inside the central opening of the ferrite core 3 coaxially with this hole with offset relative to the surface of the open end of the cup of the ferrite core 3 along the axis of symmetry of the Central hole of the ferrite of the core 3 to the side opposite the placement of the coil 2, i.e. towards the closed end of the ferrite core 3. The presence of such a displacement does not allow the scattering flux of the electromagnetic field 19 existing directly at the front edge of the central hole from the open end of the cup of the ferrite core 3 to interact with the surface of the capacitive sensitive element 8 and thereby eliminates the possibility of introducing an undesirable additional attenuation into the oscillatory circuit of a high-frequency generator of electrical vibrations 4, This, in turn, eliminates the possibility of s Q reducing oscillatory circuit generator 4 and violating the generation mode electrical oscillations, resulting in equipment malfunction. In this case, the inductive and capacitive sensitive elements 1, 8 form a sensitive element of the device. Moreover, the plane of the open end of the cup of the ferrite core 3 of the inductor 2 and one of the planes of the capacitive sensing element 8, directed in one direction, i.e. towards the controlled product 15, are installed parallel to each other and form a sensitive surface of the device.

Такое взаимное расположение в пространстве емкостного чувствительного элемента 8, индуктивного чувствительного элемента 1 и контролируемого изделия 15 (см. фиг.3) при прохождении им в направлении стрелки 16 (17) относительно чувствительного элемента устройства параллельно его чувствительной поверхности в пределах действия электромагнитного поля 19 у открытого торца чашки ферритового сердечника 3, электрического поля 18 емкостного чувствительного элемента всегда обеспечивает последовательное взаимодействие контролируемого изделия 15 с электромагнитным полем 19, электрическим полем 18 емкостного чувствительного элемента 8. Это, в свою очередь, обеспечивает:Such a mutual arrangement in space of a capacitive sensing element 8, an inductive sensitive element 1 and a controlled product 15 (see Fig. 3) when it passes in the direction of the arrow 16 (17) relative to the sensitive element of the device parallel to its sensitive surface within the limits of the electromagnetic field 19 the open end of the cup of the ferrite core 3, the electric field 18 of the capacitive sensing element always provides a consistent interaction of the controlled product 15 with ele electromagnetic field 19, the electric field 18 of the capacitive sensing element 8. This, in turn, provides:

1) последовательное прохождение металлическим (нагретым и ненагретым) или неметаллическим (нагретым и ненагретым) контролируемым изделием 15 электромагнитного поля 19, затем взаимодействие его с электрическим полем 18 и выход его из зоны чувствительной поверхности устройства. В результате чего на выходе первого порогового элемента 5 формируется импульс напряжения с уровнем логической ″1″ длительностью, равной длительности нахождения контролируемого изделия в электромагнитном поле 19 индуктивного чувствительного элемента 1, а на выходе второго порогового элемента 9 формируется импульс напряжения с уровнем логической ″1″ длительностью, равной длительности нахождения контролируемого изделия в электрическом поле 18 емкостного чувствительного элемента;1) the sequential passage of a metal (heated and unheated) or non-metallic (heated and unheated) controlled product 15 of the electromagnetic field 19, then its interaction with the electric field 18 and its exit from the zone of the sensitive surface of the device. As a result, a voltage pulse is generated at the output of the first threshold element 5 with a logical level of ″ 1 ″ duration equal to the length of time the monitored product was in the electromagnetic field 19 of the inductive sensitive element 1, and a voltage pulse with a logical level of ″ 1 ″ is formed at the output of the second threshold element 9 the duration equal to the duration of the stay of the controlled product in the electric field 18 of the capacitive sensor element;

2) получение на выходе первого порогового элемента 5 импульса длительностью всегда большей, чем длительность импульса на выходе второго порогового элемента 11;2) receiving at the output of the first threshold element 5 of the pulse with a duration always greater than the duration of the pulse at the output of the second threshold element 11;

3) расстановку на временной оси сформированных импульсов таким образом, чтобы выходной импульс первого порогового элемента 5 большей длительности всегда ″охватывал″ выходной импульс меньшей длительности второго порогового элемента 11.3) the arrangement on the time axis of the generated pulses in such a way that the output pulse of the first threshold element 5 of greater duration always ″ covers ″ the output pulse of shorter duration of the second threshold element 11.

Такое взаимное расположение индуктивного и емкостного чувствительных элементов и взаимодействие их в описанной выше последовательности с контролируемым изделием, а также соответствующая обработка предложенной схемой устройства их выходных сигналов позволяют реализовать принцип действия устройства в режиме идентификации металлических (нагретых и ненагретых) и неметаллических (нагретых и ненагретых) изделий и повысить надежность работы устройства за счет устранения его ложных срабатываний от посторонних нагретых и ненагретых металлических и неметаллических изделий и технологических источников инфракрасного излучения.Such a mutual arrangement of inductive and capacitive sensitive elements and their interaction in the sequence described above with the controlled product, as well as the corresponding processing of the output signals by the proposed device circuit, allow the device to operate in the identification mode of metallic (heated and unheated) and non-metallic (heated and unheated) products and improve the reliability of the device by eliminating its false positives from extraneous heated and unheated meta and non-crystal products and technological sources of infrared radiation.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

После подачи напряжения питания в момент нахождения контролируемого изделия 15 вне зоны чувствительной поверхности устройства (см. фиг.2) генератор 4 переходит в режим генерации электрических высокочастотных колебаний, постоянная составляющая тока которых на его выходе создает падение напряжения, превышающее входное пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 5. При этом последний переключатся в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U1 с уровнем логического ″0″ (см. фиг.3, фиг.4), которое подается на первый вход логического элемент 6 и на второй вход логического элемента 13. Вместе с тем мультивибратор 9 переходит в заторможенное состояние, при котором на его выходе, на входе и выходе детектора 10, на входе порогового элемента 11 устанавливаются напряжения с уровнями логического ″0″. В результате пороговый элемент 11 устанавливается в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе, на втором входе логического элемента 6 и на входе инвертора 12 устанавливается напряжение U2 с уровнем логического ″0″ (см. фиг.3, фиг.4). Так как на обоих входах логического элемента 6 установлены напряжения U1, U2 с уровнями логического ″0″, на его выходе и на первой выходной клемме 7 устанавливается напряжение U4 также с уровнем логического ″0″. В то же время на выходе инвертора 12 устанавливается напряжение U3 с уровнем логической ″1″, которое подается на первый вход логического элемента 13. Так как на второй вход логического элемента 13 подается разрешающее инвертирование напряжение U1 с уровнем логического ″0″, по первому его входу происходит инвертирование им напряжения U3 с уровнем логической ″1″ в напряжение U5 с уровнем логического ″0″, которое проходит на выход логического элемента 13 и на вторую выходную клемму 14.After applying the supply voltage when the controlled product 15 is outside the zone of the sensitive surface of the device (see Fig. 2), the generator 4 goes into the mode of generating electric high-frequency oscillations, the constant current component of which at its output creates a voltage drop exceeding the input threshold value of the threshold trigger voltage element 5. In this case, the latter will switch to such a stable state, at which voltage U1 is set at its output with a logic level of ″ 0 ″ (see figure 3, figure 4), which is fed to the first input of the logic element 6 and to the second input of the logic element 13. At the same time, the multivibrator 9 goes into a decelerated state, at which voltages with logic levels ″ are set at its output, at the input and output of the detector 10, at the input of the threshold element 11 0 ″. As a result, the threshold element 11 is set in such a stable state that at its output, at the second input of the logic element 6 and at the input of the inverter 12, the voltage U2 is set with a logic level of ″ 0 ″ (see figure 3, figure 4). Since voltages U1, U2 with logic levels ″ 0 ″ are installed at both inputs of logic element 6, voltage U4 is also set at its output and at the first output terminal 7 with logic level ″ 0 ″. At the same time, the voltage of U3 with a logic level of ″ 1 ″ is set at the output of inverter 12, which is supplied to the first input of logic element 13. Since the voltage U1 with a logic level of ″ 0 ″ is enabled for the second input of logic element 13, its first the input is inverted by voltage U3 with a logic level of ″ 1 ″ to voltage U5 with a logic level of ″ 0 ″, which passes to the output of logic element 13 and to the second output terminal 14.

Таким образом, после подачи напряжения питания устройство устанавливается в исходное состояние, при котором контролируемое изделие 15 находится за пределами зоны чувствительной поверхности устройства, а на выходных клеммах 7 и 14 устанавливаются соответственно напряжения U4 и U5 с уровнями логического ″0″. После чего устройство готово к первому циклу идентификации нагретых и ненагретых металлических или нагретых и ненагретых неметаллических изделий в режиме идентификации металлических (нагретых и ненагретых) и неметаллических (нагретых и ненагретых) изделий.Thus, after supplying the supply voltage, the device is restored to its initial state, in which the controlled product 15 is located outside the sensitive surface area of the device, and voltage U4 and U5 with logical ″ 0 ″ levels are set at the output terminals 7 and 14, respectively. After that, the device is ready for the first cycle of identification of heated and unheated metal or heated and unheated non-metallic products in the identification mode of metallic (heated and unheated) and non-metallic (heated and unheated) products.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства в режиме идентификации металлических (нагретых и ненагретых) и неметаллических (нагретых и ненагретых) изделий, при котором контролируемое изделие 15 (см. фиг.2) перемещается параллельно чувствительной поверхности устройства в пределах зон действия электромагнитного поля 19 и электрического поля 18 в одном из направлений по стрелке 16 или 17.Consider the operation of the proposed device in the identification mode of metal (heated and unheated) and non-metallic (heated and unheated) products, in which the controlled product 15 (see figure 2) moves parallel to the sensitive surface of the device within the zones of electromagnetic field 19 and electric field 18 in one direction along arrow 16 or 17.

При перемещении в направлении стрелки 16 (17) в зону чувствительной поверхности устройства, например металлического (нагретого или ненагретого) изделия 15, оно входит в зону действия электромагнитного поля 19. При этом происходит срыв генерации электрических колебаний генератора 4 вследствие внесения существенного затухания в его колебательный контур металлическим контролируемым изделием 15. В результате резко уменьшается составляющая постоянного напряжения на выходе генератора и, когда его значение оказывается ниже входного порогового значения напряжения триггера порогового элемента 5, последний переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U1 (см. фиг.3) с уровнем логической ″1″, которое подается на второй вход логического элемента 13 и на первый вход логического элемента 6. Но на его выход и на выходную клемму 7 уровень логической ″1″ с выхода порогового элемента 5 не проходит, так как на втором входе логического элемента 6 установлено напряжение U2 с уровнем логического ″0″ с выхода порогового элемента 11.When moving in the direction of arrow 16 (17) into the zone of the sensitive surface of the device, for example, a metal (heated or unheated) product 15, it enters the zone of action of the electromagnetic field 19. In this case, the generation of electrical oscillations of the generator 4 is interrupted due to significant attenuation in its oscillatory contour with a metal-controlled product 15. As a result, the component of the direct voltage at the output of the generator sharply decreases and when its value is lower than the input threshold of the trigger voltage of the threshold element 5, the latter switches to another stable state, at which voltage U1 (see Fig. 3) is set at its output with a logic level of ″ 1 ″, which is supplied to the second input of logic element 13 and to the first input of logic element 6. But the logic level ″ 1 ″ from the output of the threshold element 5 does not pass to its output and to the output terminal 7, since the voltage U2 with the logic level ″ 0 ″ from the output of the threshold element 11 is installed at the second input of the logic element 6.

Затем контролируемое изделие 15, оставаясь в зоне действия электромагнитного поля 19, входит в зону действия электрического поля 18 емкостного чувствительного элемента 8 и образует с ним электрический конденсатор. Значение электрической емкости образованного таким образом конденсатора увеличивается до такого уровня, при котором происходит возбуждение мультивибратора 9 и переход его в режим генерации электрических колебаний. Амплитуда выходных импульсов мультивибратора 9 преобразуется детектором 10 в постоянное напряжение с уровнем логической ″1″, которое превышает входное пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 11. При этом последний переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U2 с уровнем логической ″1″ (см. фиг.3), которое подается на второй вход логического элемента 6 и на вход инвертора 12. Так как на обоих входах логического элемента 6 установлены напряжения U1 и U2 с уровнями логической ″1″, на его выходе и на выходной клемме 7 устройства устанавливается напряжение U4 с уровнем логической ″1″. При этом уровень логической ″1″ напряжения U2 с выхода порогового элемента 11, проходя через инвертор 12, инвертируется им в напряжение U3 с уровнем логического ″0″ и подается на первый вход логического элемента 13. Напряжение U1 с уровнем логической ″1″ с выхода порогового элемента 5 инвертируется по его второму входу логическим элементом 13 и проходит на его выход и на выходную клемму 14 устройства в виде напряжения U5 с уровнем логического "О", так как на первом входе логического элемента 13 с выхода инвертора 12 установлено напряжение U3 с уровнем логического ″0″, разрешающее инвертирование и прохождение.Then the controlled product 15, remaining in the zone of influence of the electromagnetic field 19, enters the zone of action of the electric field 18 of the capacitive sensing element 8 and forms an electric capacitor with it. The value of the electric capacitance of the capacitor formed in this way increases to a level at which the multivibrator 9 is excited and switches to the mode of generating electric oscillations. The amplitude of the output pulses of the multivibrator 9 is converted by the detector 10 into a constant voltage with a logic level of ″ 1 ″, which exceeds the input threshold voltage value of the trigger of the threshold element 11. In this case, the latter switches to another stable state, at which voltage U2 with a logic level of ″ is established at its output 1 ″ (see Fig. 3), which is supplied to the second input of logic element 6 and to the input of inverter 12. Since voltage U1 and U2 with logic levels are set at both inputs of logic element 6 ″ 1 ″, at its output and at the output terminal 7 of the device, voltage U4 is set with a logic level of ″ 1 ″. In this case, the level of the logical ″ 1 ″ voltage U2 from the output of the threshold element 11, passing through the inverter 12, is inverted by it to the voltage U3 with the logic level ″ 0 ″ and applied to the first input of the logical element 13. Voltage U1 with the level of the logical ″ 1 ″ from the output the threshold element 5 is inverted by its second input by the logic element 13 and passes to its output and to the output terminal 14 of the device in the form of a voltage U5 with a logic level “O”, since the voltage U3 with a level is set at the first input of the logic element 13 from the output of the inverter 12logical ″ 0 ″, allowing inversion and traversal.

Через некоторый промежуток времени контролируемое изделие 15, оставаясь в зоне действия электромагнитного поля 19, выходит за пределы действия зоны электрического поля 18. После чего мультивибратор 9 переходит в заторможенное состояние, т.е. устанавливается в исходное состояние, и пороговый элемент 11 также устанавливается в исходное состояние, при котором на его выходе, на втором входе логического элемента 6 и на входе инвертора 12 устанавливается напряжение U2 с уровнем логического ″0″. В результате логический элемент 6 переключается и на его выходе устанавливается напряжение U4 с уровнем логического ″0″. На этом цикл формирования сигнала идентификации металлического (нагретого или ненагретого) изделия заканчивается. При этом на выходе инвертора 12 и на первом входе логического элемента 13 устанавливается напряжение U3 с уровнем логической ″1″, и переключения логического элемента 13 не происходит, так как на обоих его входах установлены напряжения с уровнями логической ″1″. В результате чего на его выходе и выходной клемме 14 продолжает присутствовать напряжение U5 с уровнем логического ″0″.After a certain period of time, the controlled product 15, remaining in the zone of action of the electromagnetic field 19, goes beyond the action of the zone of the electric field 18. After that, the multivibrator 9 goes into a locked state, i.e. is set to the initial state, and the threshold element 11 is also set to the initial state, in which at its output, at the second input of the logic element 6 and at the input of the inverter 12, the voltage U2 with a logic level of ″ 0 ″ is set. As a result, the logic element 6 is switched and the voltage U4 with the logic level ″ 0 ″ is set at its output. This completes the cycle of generating the identification signal for a metal (heated or unheated) product. At the same time, the voltage U3 with the logic level ″ 1 ″ is set at the output of the inverter 12 and at the first input of the logic element 13, and switching of the logic element 13 does not occur, since voltages with logic levels ″ 1 ″ are set at both its inputs. As a result, voltage U5 with a logic level of ″ 0 ″ continues to be present at its output and output terminal 14.

И на последнем отрезке своего перемещения контролируемое изделие 15 выходит из зоны действия электромагнитного поля 19. В результате генератор 4 снова переходит в режим генерации колебаний, т.е. в исходное состояние, и пороговый элемент 5 также переключается в исходное состояние, при котором на его выходе и на первом входе логического элемента 6 устанавливается напряжение U1 с уровнем логического ″0″. После чего описанные состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.3 в остальных его точках схемы, установившиеся до момента выхода контролируемого изделия 15 из зоны действия электромагнитного поля 19, не изменились, так как переключения инвертора 12 и логического элемента 13 не происходит. При этом схема устройства окончательно устанавливается в исходное состояние, и на этом цикл идентификации металлического (нагретого или ненагретого) изделия заканчивается. При повторном прохождении контролируемого металлического (нагретого или ненагретого) изделия 15 относительно чувствительной поверхности устройства описанный выше в соответствии с диаграммами, приведенными на фиг.3, цикл идентификации металлического (нагретого или ненагретого) изделия на первой выходной клемме 7 устройства повторяется.And in the last segment of its movement, the controlled product 15 leaves the zone of action of the electromagnetic field 19. As a result, the generator 4 again switches to the oscillation generation mode, i.e. to the initial state, and the threshold element 5 also switches to the initial state, in which at its output and at the first input of the logic element 6, the voltage U1 is set with the logic level ″ 0 ″. After that, the described states of the device circuit and voltage diagrams in Fig. 3 at its other points in the circuit, which were established before the controlled product 15 left the electromagnetic field 19, did not change, since switching of the inverter 12 and the logic element 13 did not occur. In this case, the device circuit is finally set to its original state, and the cycle of identification of a metal (heated or unheated) product ends. Upon repeated passage of the controlled metal (heated or unheated) product 15 relative to the sensitive surface of the device described above in accordance with the diagrams shown in Fig. 3, the identification cycle of the metal (heated or unheated) product at the first output terminal 7 of the device is repeated.

Следовательно, при прохождении относительно чувствительной поверхности устройства металлического (нагретого или ненагретого) изделия на выходной клемме 7 устройства отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения U4 с уровнем логической ″1″ об его идентификации, а на выходной клемме 14 устройства при этом присутствует напряжение U5 с уровнем логического ″0″.Therefore, when passing a relatively sensitive surface of the device of a metal (heated or unheated) product at the output terminal 7 of the device, a potential information signal of voltage U4 with a logical level of ″ 1 ″ about its identification is processed, and at the output terminal 14 of the device there is a voltage U5 with a logical level ″ 0 ″.

В случае введения контролируемого неметаллического (нагретого или ненагретого) изделия 15 в направлении стрелки 16 (17) в зону чувствительной поверхности устройства при взаимодействии его с электромагнитным полем 19 существенного затухания в колебательный контур генератора 4 оно не вносит. При этом изменения режима генератора 4 относительно его исходного состояния и срабатывания порогового элемента 5 не происходит. В результате чего на первой выходной клемме 7 формирования импульса напряжения U4 с уровнем логической ″1″ не происходит до окончания цикла идентификации неметаллического (нагретого или ненагретого) изделия (см. фиг.4). В этом случае формируется только импульс напряжения U2 с уровнем логической ″1″ на выходе порогового элемента 11, который инвертируется инвертором 12 и логическим элементом 13 в импульс напряжения U5 с уровнем логической ″1″ и проходит на вторую выходную клемму 14, так как в этот момент на второй вход логического элемента ИЛИ-НЕ 13 с выхода порогового элемента 5 поступает разрешающий инвертирование и прохождение нулевой логический уровень напряжения U1. После окончания формирования на выходной клемме 14 устройства сигнала идентификации неметаллического (нагретого или ненагретого) изделия и выхода контролируемого неметаллического изделия 15 из зоны действия электромагнитного поля 19 схема устройства окончательно устанавливается в исходное состояние, и на этом цикл идентификации неметаллического (нагретого или ненагретого) изделия заканчивается. При повторном прохождении контролируемого неметаллического (нагретого или ненагретого) изделия 15 относительно чувствительной поверхности устройства описанный выше в соответствии с диаграммами, приведенными на фиг.4, цикл идентификации неметаллического (нагретого или ненагретого) изделия на второй выходной клемме 14 устройства повторяется.In the case of the introduction of a controlled non-metallic (heated or unheated) product 15 in the direction of the arrow 16 (17) into the zone of the sensitive surface of the device, when it interacts with the electromagnetic field 19, it does not introduce significant attenuation into the oscillatory circuit of the generator 4. Moreover, the change in the mode of the generator 4 relative to its initial state and the triggering of the threshold element 5 does not occur. As a result, at the first output terminal 7, the formation of a voltage pulse U4 with a logic level of ″ 1 ″ does not occur until the end of the identification cycle of a non-metallic (heated or unheated) product (see figure 4). In this case, only a voltage pulse U2 with a logic level of ″ 1 ″ is generated at the output of the threshold element 11, which is inverted by the inverter 12 and logic element 13 into a voltage pulse of U5 with a logic level of ″ 1 ″ and passes to the second output terminal 14, since this the moment at the second input of the logical element OR-NOT 13 from the output of the threshold element 5 is received allowing inverting and passing the zero logical voltage level U1. After the formation of the non-metallic (heated or unheated) product identification signal at the output terminal 14 of the device and the monitored non-metallic product 15 is output from the electromagnetic field 19, the device circuit is finally set to its initial state, and this completes the identification cycle of the non-metallic (heated or unheated) product . With the repeated passage of the controlled non-metallic (heated or unheated) product 15 relative to the sensitive surface of the device described above in accordance with the diagrams shown in Fig. 4, the identification cycle of the non-metallic (heated or unheated) product at the second output terminal 14 of the device is repeated.

Следовательно, при прохождении относительно чувствительного элемента устройства неметаллического (нагретого или ненагретого) изделия на выходной клемме 14 устройства отрабатывается потенциальный информационный сигнал U5 напряжения с уровнем логической ″1″ об его идентификации, а на выходной клемме 7 устройства при этом присутствует напряжение U4 с уровнем логического ″0″.Therefore, when a relatively non-metallic (heated or unheated) product passes through a relatively sensitive element at the device output terminal 14, a potential voltage information signal U5 with a logical level ″ 1 ″ about its identification is processed, and voltage U4 with a logic level is present at the output terminal 7 of the device ″ 0 ″.

Таким образом, в рассмотренном режиме работы устройства сигнал на его первой выходной клемме 7 однозначно соответствует прохождению относительно чувствительной поверхности устройства металлического (нагретого или ненагретого) изделия, а сигнал на второй выходной клемме 14 - неметаллического (нагретого или ненагретого) изделия, чем и обеспечивается идентификация (распознавание) металлических и неметаллических изделий независимо от их термического состояния (т.е. идентифицируются контролируемые изделия по виду материала - металлическое или неметаллическое изделие) и повышение надежности работы устройства.Thus, in the considered operation mode of the device, the signal at its first output terminal 7 unambiguously corresponds to the passage of a relatively metallic (heated or unheated) product relative to the sensitive surface of the device, and the signal at the second output terminal 14 corresponds to a non-metallic (heated or unheated) product, which ensures identification (recognition) of metallic and non-metallic products regardless of their thermal state (i.e. controlled products are identified by type of material - metal or non-metallic product) and improving the reliability of the device.

Повышение надежности работы устройства за счет устранения ложных срабатываний по его второму выходу (выходная клемма 14) от посторонних источников инфракрасного излучения обеспечивается тем, что в предлагаемом устройстве отсутствует фотоприемник инфракрасного излучения для приема инфракрасного излучения от нагретых неметаллических контролируемых изделий. Поэтому оно обладает высокой помехоустойчивостью в условиях воздействия интенсивных помех во всем инфракрасном диапазоне излучений от различных посторонних источников инфракрасного излучения, которыми могут быть в условиях технологических производственных процессов посторонние нагретые металлические и неметаллические предметы и технологические источники инфракрасного излучения, например оптические датчики с открытым оптическим каналом или метрологическое оборудование с измерительными генераторами инфракрасного излучения.Improving the reliability of the device by eliminating false positives on its second output (output terminal 14) from extraneous sources of infrared radiation is ensured by the fact that the proposed device does not have an infrared photodetector for receiving infrared radiation from heated non-metallic controlled products. Therefore, it has high noise immunity under conditions of intense interference in the entire infrared range of radiation from various extraneous sources of infrared radiation, which can be in the conditions of technological production processes foreign heated metal and nonmetallic objects and technological sources of infrared radiation, for example optical sensors with an open optical channel or metrological equipment with measuring infrared radiation generators.

Предлагаемое устройство обеспечивает также устранение ложных срабатываний по его первому выходу (выходная клемма 7) при случайном попадании посторонних нагретых и ненагретых металлических предметов в зону действия электромагнитного поля 19. Устранение ложных срабатываний устройства при этом осуществляется следующим образом. При попадании в зону действия электромагнитного поля 19 устройства в момент нахождения его в исходном состоянии, при котором контролируемое металлическое (нагретое или ненагретое) изделие 15 находится за пределами его чувствительной поверхности, постороннего нагретого или ненагретого металлического предмета на выходе порогового элемента 5 формируется импульс напряжения с уровнем логической "1", который поступает на первый вход логического элемента 6. Однако этот ложный импульс на выход логического элемента 6 и выходную клемму 7 не проходит, так как одновременно на его второй вход с выхода порогового элемента 11 поступает запрещающий нулевой логический уровень напряжения.The proposed device also eliminates false positives at its first output (output terminal 7) in case of accidental ingress of heated and unheated metal objects into the electromagnetic field 19. The false positives are eliminated as follows. When the device enters the electromagnetic field 19 of the zone when it is in its initial state, in which the controlled metal (heated or unheated) product 15 is outside its sensitive surface, an extraneous heated or unheated metal object, a voltage pulse is generated at the output of the threshold element 5 with logic level "1", which is fed to the first input of logic element 6. However, this false pulse to the output of logic element 6 and output terminal 7 do not pass t, since at the same time at its second input from the output of the threshold element 11 a prohibiting zero logical voltage level is supplied.

Предлагаемое устройство обеспечивает также его работу в режиме контроля положения металлических и неметаллических изделий (нагретых и ненагретых), так как в нем используется потенциальный принцип формирования информационных сигналов об идентификации контролируемых изделий.The proposed device also ensures its operation in the control mode of the position of metallic and non-metallic products (heated and unheated), since it uses the potential principle of generating information signals about the identification of controlled products.

Так при помещении контролируемого металлического или неметаллического изделия (нагретого или ненагретого) в зону действия чувствительного элемента предлагаемого устройства на его соответствующем выходе устанавливается потенциал выходного напряжения с уровнем логической "1", соответствующий информационному сигналу о положении контролируемого изделия, длительность которого определяется временем нахождения контролируемого изделия в зоне действия электромагнитного поля 19 для металлических (нагретых и ненагретых) контролируемых изделий и временем нахождения в зоне действия электрического поля 18 для неметаллических (нагретых и ненагретых) контролируемых изделий.So when placing a controlled metal or non-metal product (heated or unheated) in the range of the sensitive element of the proposed device at its corresponding output, the potential of the output voltage with a logic level of "1" is set, which corresponds to an information signal about the position of the controlled product, the duration of which is determined by the residence time of the controlled product in the area of the electromagnetic field 19 for metal (heated and unheated) controlled ed ly and residence time in the zone of electric field 18 for non-metallic (heated and unheated) controlled products.

Причем этот сигнал не исчезает как, например, в случае импульсного принципа формирования информационного сигнала о контролируемом изделии по перепадам напряжения (по переднему или по заднему фронту), а продолжает непрерывно отслеживать потенциальным уровнем выходного напряжения контролируемое изделие как при перемещении его в пределах чувствительной поверхности устройства, так и при нахождении контролируемого изделия в ней в неподвижном состоянии в течение неопределенного промежутка времени. Т.е. при этом имеет место однозначное соответствие информационного сигнала на соответствующей выходной клемме устройства положению контролируемого изделия в определенной точке пространства, где установлено предлагаемое устройство. Это, в свою очередь, и обеспечивает работу предлагаемого устройства в режиме контроля положения металлических и неметаллических (нагретых и ненагретых) изделий.Moreover, this signal does not disappear, as, for example, in the case of the impulse principle of generating an information signal about the controlled product by voltage drops (on the leading or trailing edge), but continues to continuously monitor the controlled product with the potential output voltage level as if moving it within the sensitive surface of the device , and when the controlled product is in it in a stationary state for an indefinite period of time. Those. in this case, there is an unambiguous correspondence of the information signal on the corresponding output terminal of the device to the position of the monitored product at a certain point in space where the proposed device is installed. This, in turn, ensures the operation of the proposed device in the mode of monitoring the position of metal and nonmetallic (heated and unheated) products.

В режиме контроля положения металлических (нагретых и ненагретых) изделий устройство функционирует как бесконтактный индуктивный датчик положения автогенераторного типа. Работа устройства в этом случае описывается диаграммами, приведенными на фиг.3. При этом информационный сигнал снимается с выходной клеммы 7, а выходная клемма 14 не задействуется.In the control mode of the position of metal (heated and unheated) products, the device functions as a non-contact inductive position sensor of a self-generating type. The operation of the device in this case is described by the diagrams shown in Fig.3. When this information signal is removed from the output terminal 7, and the output terminal 14 is not involved.

В режиме контроля положения неметаллических (нагретых и ненагретых) изделий устройство функционирует как бесконтактный датчик положения емкостного типа. Работа устройства в этом режиме описывается диаграммами, приведенными на фиг.4. В этом случае информационный сигнал снимается с выходной клеммы 14, а выходная клемма 7 не задействуется.In the control mode of the position of non-metallic (heated and unheated) products, the device functions as a non-contact position sensor of a capacitive type. The operation of the device in this mode is described by the diagrams shown in figure 4. In this case, the information signal is removed from the output terminal 14, and the output terminal 7 is not involved.

Claims

A device for identifying and monitoring the position of products containing an inductive sensitive element made in the form of an inductor placed in an annular groove of the open end of a ferrite core with a central hole, connected in series to an electric oscillation generator, in the oscillatory circuit of which an inductive sensitive element is included, the first threshold element, the second threshold element, the inverter, as well as the AND gate, the first input of which is connected in series with the output of the first threshold element, the second input with the output of the second threshold element, and its output is the first output of the device, the logic element is OR NOT, the first input of which is connected to the output of the inverter, and its output is the second output of the device, characterized in that, in order to expand the functionality of the device by providing identification along with heated and unheated metal products of heated and unheated non-metallic products with increasing the reliability of the device by eliminating false positives from extraneous sources of infrared radiation, a multivibrator with a capacitive sensitive element connected to its input and made in the form of a conductive plate with a geometric shape repeating the geometric shape of the central hole of the ferrite core, a detector, the output of the first threshold element being introduced connected to the second input of the logic element OR NOT, and a capacitive sensing element is installed inside the central hole of the ferry core core coaxial with this hole with a shift relative to the open end of the ferrite core along the axis of symmetry of its central hole toward the closed end of the ferrite core, the inductive and capacitive sensitive elements form the sensor element of the device, and the plane of the open end of the ferrite core and one of the planes of the capacitive sensor element , directed in one direction, are installed in parallel and form a sensitive surface of the device.