RU2518977C1 - Adaptive sensor for identifying and monitoring position of heated nonmetallic and unheated nonmetallic articles - Google Patents
Adaptive sensor for identifying and monitoring position of heated nonmetallic and unheated nonmetallic articles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2518977C1 RU2518977C1 RU2012154789/28A RU2012154789A RU2518977C1 RU 2518977 C1 RU2518977 C1 RU 2518977C1 RU 2012154789/28 A RU2012154789/28 A RU 2012154789/28A RU 2012154789 A RU2012154789 A RU 2012154789A RU 2518977 C1 RU2518977 C1 RU 2518977C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- sensor
- input
- adaptive sensor
- inductive
- 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 неметаллических 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 non-metallic products, taking into account their type of material and thermal condition in automated high-performance manufacturing plants 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 входом 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 С1, 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, an indication unit, the first, second and third output terminals, which are respectively the first, second input and third outputs of the adaptive sensor, a logical element OR NOT, the first the input of which is connected to the output of the clock generator, the second input is 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 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, так и с учетом их термического состояния, например, таких как нагретые неметаллические и ненагретые неметаллические изделия. В связи с этим такой датчик имеет ограниченные функциональные возможности при решении задач в части автоматизации производственных процессов, включающих такие технологические операции, как идентификация и (или) контроль положения изделий.Such a sensor allows identification (recognition) and position control of non-metallic products, i.e. it allows 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 taking into account their thermal state, for example, such as heated non-metallic and unheated non-metallic products. In this regard, such a sensor has limited functionality when solving problems in terms of automation of production processes, including such technological operations as identification and (or) control of the position of products.
Кроме того, в таком датчике сканирование его 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, scanning of its programming functionality 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, логический элемент ИЛИ-НЕ, емкостной чувствительный элемент в виде металлической пластины с геометрической формой, повторяющей геометрическую форму центрального сквозного отверстия ферритового сердечника катушки индуктивности, установленный внутри его центрального сквозного отверстия соосно с ним со смещением относительно открытого торца ферритового сердечника катушки индуктивности в сторону его закрытого торца, последовательно соединенные мультивибратор, к входу которого подключен емкостной чувствительный элемент, детектор, второй пороговый элемент, а также первый логический элемент И, первый и второй входы которого подключены соответственно к прямому выходу формирователя импульсов и выходу второго 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 катушки индуктивности, 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 (см. RU 2340870 С1, МПК G01B 21/00 (2006.01), опубликовано: 2008.12.10, бюл. №34).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, an OR-NOT logic element, 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 of the inductor installed inside its central through hole coaxial with it with offset relative to the open end of the ferrite core of the inductor towards its closed end, pos mutually connected multivibrator, to the input of which a capacitive sensitive element, a detector, a second threshold element, and a first logical element And, the first and second inputs of which are connected respectively to the direct output of the pulse shaper and the output of the second 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 of the capacitive and inductive 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 of the inductor, one from flat surfaces of a capacitive sensor and the surface of the optical windows of infrared photodetectors They are oriented parallel to each other in one direction and form a sensing surface adaptive sensor (see. RU 2340870 C1, IPC
Однако такой датчик имеет ограниченные функциональные возможности, так как не позволяет:However, such a sensor has limited functionality, since it does not allow:
- автоматически осуществлять трансформирование его функциональных возможностей, что не обеспечивает автоматизацию процесса контроля изделий на автоматизированном технологическом объекте эксплуатации;- automatically carry out the transformation of its functional capabilities, which does not provide automation of the product control process at an automated technological facility;
- осуществлять автоматическую адаптацию к нагретым и ненагретым неметаллическим изделиям;- to carry out automatic adaptation to heated and unheated non-metallic products;
- осуществлять визуальный контроль положения и идентификации нагретых и ненагретых неметаллических изделий, а также определять состояние работоспособности или отказа 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;- carry out visual control of the position and identification of heated and unheated non-metallic products, as well as determine the state of operability or failure of the sensor during repair and commissioning at its facility, because it does not have a visualization device to control the position and identify a specific type of product controlled by it, which, along with a limited functionality, further impairs its performance;
- осуществлять идентификацию и контроль положения изделий при их осевом перемещении, что наряду с ограничением функциональных возможностей адаптивного датчика ухудшает его эксплуатационные характеристики.- to identify and control the position of the products during their axial movement, which, along with the limited functionality of the adaptive sensor, worsens its operational characteristics.
Кроме того, такой датчик характеризуется двумя зонами его чувствительности - ближней и дальней зонами чувствительности вдоль оси симметрии индуктивного чувствительного элемента, совпадающей с осью симметрии чашки его ферритового сердечника. В ближней зоне чувствительности датчик обеспечивает идентификацию (распознавание) контролируемых изделий. В дальней зоне чувствительности такой датчик теряет свойство осуществлять идентификацию контролируемых изделий. Это приводит к снижению надежности его работы в режиме идентификации контролируемых изделий, когда такой датчик находится в исходном состоянии, при котором на его выходах установлены напряжения с уровнями логического "0", а контролируемые им изделия находятся за пределами чувствительной поверхности из-за ложных его срабатываний от посторонних источников инфракрасного излучения, которыми могут быть нагретые металлические и неметаллические предметы и технологические источники инфракрасного излучения, случайно попадающие в пределы дальней зоны чувствительности такого датчика. При этом ложные его срабатывания проявляются в виде формирования на его первой выходной клемме ложных импульсов напряжения с уровнем логической "1". Причем из-за ложных срабатываний от нагретых металлических предметов такой датчик не позволяет однозначно производить идентификацию и контроль положения нагретых неметаллических изделий при осевом перемещении их последовательно в дальнюю и ближнюю зоны его чувствительности и обратно в их исходное положение, что наряду со снижением надежности его работы происходит также ограничение его функциональных возможностей.In addition, such a sensor is characterized by two zones of its sensitivity — the near and far zones of sensitivity along the axis of symmetry of the inductive sensitive element, which coincides with the axis of symmetry of the cup of its ferrite core. In the near sensitivity zone, the sensor provides identification (recognition) of controlled products. In the far sensitivity zone, such a sensor loses its ability to identify controlled products. This leads to a decrease in the reliability of its operation in the identification mode of controlled products, when such a sensor is in the initial state, at which voltages with logical "0" levels are set at its outputs, and the products controlled by it are outside the sensitive surface due to false alarms from extraneous sources of infrared radiation, which can be heated metal and nonmetallic objects and technological sources of infrared radiation that accidentally fall within sensitivity zone of such a sensor. In this case, its false responses are manifested in the form of the formation of false voltage pulses at its first output terminal with a logic level of "1". Moreover, due to false responses from heated metal objects, such a sensor does not allow for unambiguous identification and control of the position of heated non-metal products when they are axially moved sequentially to the far and near zones of its sensitivity and back to their original position, which, along with a decrease in the reliability of its operation, also a limitation of its functionality.
Решаемая задача изобретением - расширение функциональных возможностей с повышением надежности работы датчика и улучшение его эксплуатационных характеристик.The problem to be solved by the invention is the expansion of functionality with increasing the reliability of the sensor and improving its operational characteristics.
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, логический элемент ИЛИ-НЕ, 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 первый логический элемент И, первый и второй входы которого подключены соответственно к прямому выходу формирователя импульсов и выходу второго 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 тактовый генератор, выход которого соединен с первым входом логического элемента ИЛИ-НЕ, второй логический элемент И, первый и второй входы которого подключены соответственно к инверсному выходу формирователя импульсов и выходу второго порогового элемента, третий вход, соединенный с третьим входом первого логического элемента И, к выходу первого порогового элемента, первый и второй блоки индикации, входы которых соединены с выходами соответствующих логических элементов И, первый и второй диоды, выводы анодов которых подключены к выходам соответствующих логических элементов И, выводы катодов диодов - к второму входу 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 четвертым входом первого логического элемента И, инверсный выход, являющийся третьим выходом датчика, - с четвертым входом второго 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 нагретых неметаллических 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, an OR-NOT logic element, 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 a capacitive sensor installed inside the central through hole ferrite core coaxially with this hole with offset relative to the open end of the ferrite core in the side of its closed end, the detector, the second threshold element, and the first logical element And, the first and second inputs of which are connected respectively to the direct output of the pulse shaper and the output of the second threshold element, the inductive sensitive element with a capacitive sensitive element and infrared photodetectors installed along a straight line lines in one plane passing through the axis of symmetry of the capacitive and inductive sensitive elements, while the first and second infrared photodetectors The capacitive and inductive sensing elements lying one relative to the other at two diametrically opposite points from the side of the outer side surface of the inductive sensor, the sensor element and the surface of the open end of the ferrite core, one of the flat surfaces of the capacitive sensor and the surfaces of the optical windows of infrared photodetectors are oriented in parallel to each other, directed to one side and form a sensitive surface of the sensors ka, a clock generator is introduced, the output of which is connected to the first input of the OR-NOT logical element, the second logical element AND, the first and second inputs of which are connected respectively to the inverse output of the pulse former and the output of the second threshold element, the third input connected to the third input of the first logical element And, to the output of the first threshold 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 outputs of the anodes of which I connect are the outputs to the outputs of the corresponding logical elements AND, the conclusions of the cathodes of the diodes to the second input of the logic element OR NOT, the connection point of the second input of which and the conclusions of the cathodes of the diodes is the first output of the sensor, a variable resistor included in the negative feedback circuit of the generator of electrical oscillations and providing installation the amplitudes of the electric oscillations generated by him at such a level that the range of the electromagnetic field at the open end of the inductive sensitive element along its axis symmetry exceeded the range of the electric field of the capacitive sensing element along its axis of symmetry, a counting trigger, the input of which is connected to the output of the logical element OR - NOT, the direct output, which is the second output of the sensor, with the fourth input of the first logical element And, the inverse output, which is the third sensor output, with the fourth input of the second 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 heated non-metallic and unheated non-metallic controlled products, potential information signals of position control of which are processed at the first output of the sensor, and the display elements of the first and second display units are made with multi-colored glows.
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 подключен индуктивный чувствительный элемент 1, пороговый элемент 5 в виде триггера Шмитта, вход которого подключен к выходу генератора 4, первый и второй инфракрасные фотоприемники 6, 7, формирователь импульсов 8 в виде триггера Шмитта, к входу которого подключены выходы инфракрасных фотоприемников 6 и 7, первый логический элемент И 9, первый вход которого соединен с прямым выходом формирователя импульсов 8, второй логический элемент И 10, первый вход которого подключен к инверсному выходу формирователя импульсов 8, первый блок индикации 11, вход которого соединен с выходом первого логического элемента И 9, второй блок индикации 12, вход которого подключен к выходу второго логического элемента И 10, первый и второй диоды 13 и 14, выводы анодов которых соединены с выходами соответственно первого и второго логических элементов И 9, 10, 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, 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 соединен со вторыми входами логических элементов И 9, 10, третьи входы которых подключены к выходу первого порогового элемента 5, при этом прямой и инверсный выходы счетного триггера 17 соединены с четвертыми входами соответственно первого и второго логических элементов И 9, 10.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 на четвертые входы соответственно элементов 9 и 10. С помощью этих импульсов производится сканирование первых входов соответственно элементов 9 и 10 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 нагретых неметаллических 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 четвертых входов элементов 9 и 10 повторяется, что обеспечивает автоматическое трансформирование функциональных возможностей адаптивного датчика. При этом устраняется необходимость вмешательства оператора в процесс работы автоматизированного технологического объекта эксплуатации для смены двухразрядного двоичного цифрового кода вручную, например, с его пульта управления в случаях перехода с одного вида контролируемого изделия на другой его вид.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 to the fourth inputs of elements 9 and 10, respectively. Using these pulses, the first inputs of elements 9 and 10 are scanned for transforming the adaptive sensor functionality with variable values of a two-digit binary digital code 10, 01, the highest and lowest bits of which form logical signals, respectively direct and inverse outputs of the 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 control sensor of heated
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 при смене одного его вида на другой вид осуществляется также самим адаптивным датчиком. В результате устраняется необходимость прерывания работы автоматизированного технологического объекта эксплуатации при смене одного вида контролируемого изделия на другой его вид. 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 нагретое неметаллическое и ненагретое неметаллическое изделия.Along with this, the adaptive sensor implements its automatic adaptation to the specific type of product being monitored. At the same time, adaptation to one or another type of controlled product when changing one of its type to another type is also carried out by the adaptive sensor itself. As a result, the need to interrupt the operation of an automated technological operation object when changing one type of controlled product to another type is eliminated. 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 the heated non-metallic and unheated non-metallic 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, и отсутствует блокирование элемента 16 в момент появления потенциального информационного сигнала контроля положения изделия на выходной клемме 18. В этом случае выходной сигнал адаптивного датчика на клемме 18 имеет импульсную форму и состоит из пачки импульсов, длительность которой равна времени нахождения контролируемого изделия 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 в зоне действия электрического поля 26 емкостного чувствительного элемента 21 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 , and there is no blocking of element 16 at the time of the appearance of a potential information signal for monitoring the position of the product at the output terminal 18. In this case, the output signal of the adaptive sensor at terminal 18 it has a pulse shape and consists of a pulse train, the duration of which is equal to the time the controlled article was in the
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 нагретого неметаллического (ненагретого неметаллического) изделия в зоне действия электрического поля 26 емкостного чувствительного элемента 21, 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 residence time of a controlled heated non-metallic (unheated non-metallic) product in the zone of action of the
Таким образом, наличие обратной электрической связи с выхода адаптивного датчика на второй вход элемента 16 обеспечивает:Thus, the presence of feedback electrical connection from the output of the adaptive sensor to the second input of the element 16 provides:
- автоматическую адаптацию адаптивного датчика к нагретому неметаллическому или к ненагретому неметаллическому контролируемому им изделию;- automatic adaptation of the adaptive sensor to a heated non-metallic or unheated non-metallic product 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 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 continuous voltage pulse with a logic level of "1" and thereby eliminating the possibility of forming at its 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 двухразрядного двоичного цифрового кода об идентификации нагретых неметаллических или ненагретых неметаллического 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 current values of a two-digit binary digital code identifying heated non-metallic or 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 нагретого неметаллического или ненагретого неметаллического изделия 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 object of operation, for example, a second set of indication blocks 11, 12 and output signals of terminals 18, 19, 20 (see FIG. 1) as part of the control panel allows you to obtain visual information about position monitoring or identify them with a heated non-metallic or unheated non-metallic product and determine the state of operability or failure of the adaptive sensor during repair and commissioning on an automated technological object of operation.
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 контролируемого нагретого неметаллического изделия 25.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). При этом емкостной чувствительный элемент 21 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 в виде сквозного отверстия ферритового сердечника 3 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 ферритового сердечника 3 установлена в его кольцевом пазу 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 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, 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.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 чашки 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.In addition, within the near sensitivity zone of the adaptive sensor, they can accidentally fall into the
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 параллельно его чувствительной поверхности 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 С1, 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 в вдоль осей симметрии индуктивного и емкостного чувствительных элементов 1 и 21, перпендикулярных соответственно поверхности открытого торца ферритового сердечника 3 и плоским поверхностям емкостного чувствительного элемента 21, превышала дальность действия электрического поля 26 емкостного чувствительного элемента 21 вдоль его оси симметрии. Такая настройка резистором 32 амплитуды генерируемых электрических колебаний генератором 4 необходима для обеспечения гарантированной возможности последовательного взаимодействия контролируемого нагретого неметаллического или ненагретого неметаллического изделия 25 сначала с электромагнитным полем 27 индуктивного чувствительного элемента 1, а затем с электрическим полем 26 емкостного чувствительного элемента 21 при перемещении их как в радиальном по стрелке 33 (34), так и в осевом по стреле 35 направлениях, и тем самым реализовать принцип действия адаптивного датчика в режиме идентификации нагретых неметаллических 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 electronic 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 Volgin L.I. 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 self-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 нагретого неметаллического 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 on the identification and control of the position of respectively heated non-metallic and unheated non-metallic products 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, об идентификации или о 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 units 11, 12, the LEDs are made with the color of their glow in order to obtain reliable visual information about the operating modes of the adaptive sensor, about the identification or monitoring of the position of a particular type of product being monitored.
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 о 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 прямом и инверсном выходах устанавливаются напряжения соответственно с уровнями логического "О" и логической "1", которые подаются на первые входы соответственно элементов 9 и 10. Вместе с тем генератор 4 переходит в режим генерации электрических колебаний, при котором на его выходе, входе и выходе элемента 5, третьих входах элементов 9, 10 устанавливаются напряжения с уровнями 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 вторые входы элементов 9, 10. 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 вторые входы элементов 9, 10 подано с выхода элемента 24 напряжение с уровнем 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 четвертые входы соответственно элементов 9 и 10. В процессе сканирования двухразрядным двоичным цифровым кодом четвертых входов элементов 9 и 10 их переключения не происходит, так как на вторые входы элементов 9 и 10 подано с выхода элемента 24 напряжение с уровнем логического "0", запрещающее их переключение. В результате на выходах элементов 9, 10, выходной 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 находится в режимах генерации электрических колебаний, а мультивибратор 22 - в заторможенном состоянии, триггер 17 производит сканирование четвертых входов элементов 9, 10 значениями 10 и 01 двухразрядного двоичного цифрового кода, на выходе элемента 5 установлено напряжение с уровнем логической "1", на прямом и инверсном выходах формирователя 8 установлены напряжения соответственно с уровнями логического "0" и 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 нагретого неметаллического 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 oscillations, and the multivibrator 22 is in the locked state, trigger 17 scans the fourth inputs of elements 9, 10 with values of 10 and 01 of a two-digit binary digital code, the output of element 5 is set to voltage with a logic level of "1", on the direct and inverse outputs of the driver 8 mounted respectively to voltage levels of logic "0" and logic "1", the LED units 11, 12 are in the extinguished state, and controlled
Далее рассмотрим работу адаптивного датчика в двух режимах: в режиме контроля нагретых неметаллических и в режиме контроля ненагретых неметаллических изделий. При этом контролируемое изделие 25 (см. фиг.2) перемещается в радиальном направлении параллельно чувствительной поверхности адаптивного датчика в пределах зоны действия его чувствительной поверхности в одном из направлений по стрелке 33 или 34.Next, we consider the work of the adaptive sensor in two modes: in the control mode of heated non-metallic and in the control mode of unheated non-metallic products. While the controlled product 25 (see figure 2) moves in a radial direction parallel to the sensitive surface of the adaptive sensor within the range of its sensitive surface in one of the directions along
При перемещении контролируемого нагретого неметаллического (ненагретого неметаллического) изделия 25 по стрелке 33 (34) оно входит в зону действия электрического поля 26 емкостного чувствительного элемента 21, например, в момент времени, когда на прямом и инверсном выходах триггера 17 установлено текущее значение двухразрядного двоичного цифрового кода 10 (01), на выходе элемента 9 (10) и клемме 18 формируются положительные перепады напряжений. По положительным перепадам выходного напряжения элемента 9 (10) и напряжения на клемме 18 происходит соответственно засвечивание светодиода блока 11 (12) и блокирование элемента 16 по его второму входу напряжением с уровнем логической "1", поданным с клеммы 18. После чего прохождение импульсов напряжения с уровнем 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 электрическом поле 26 нагретого неметаллического (ненагретого неметаллического) изделия 25. При этом в течение этого времени адаптивный датчик трансформируется в датчик идентификации и контроля положения нагретых неметаллических (ненагретых неметаллических) изделий, и на его клемме 18 отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения с уровнем логической "1", несущий информацию о контроле положения адаптивным датчиком нагретого неметаллического (ненагретого неметаллического) изделия 25, так как в течение всего времени нахождения изделия 25 в электрическом поле 26 сохраняется фиксированное значение 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 нагретое неметаллическое (ненагретое неметаллическое) изделие 25 выходит из электрического поля 26, на выходе элемента 9 (10) 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 нагретого неметаллического (ненагретого неметаллического) изделия 25, заканчивается. В результате по отрицательным перепадам напряжений на выходе элемента 9 (10) и клемме 18 происходит соответственно переход светодиода блока 11 (12) 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 первых входов элементов 9, 10. 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 нагретого неметаллического (ненагретого неметаллического) изделия 25 по стрелке 33 (34) описанный выше цикл его контроля повторяется.When moving a controlled heated non-metallic (unheated non-metallic)
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 формирователя 8 и элемента 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 соответственно нагретого неметаллического и ненагретого неметаллического изделий, а двухразрядные двоичные цифровые коды 10 и 01 на выходных клеммах 19, 20 и светодиоды блоков 11 и 12 в засвеченном состоянии однозначно соответствуют цифровому и визуальному информационным сигналам, ' несущим информацию только об идентификации соответственно нагретого неметаллического и ненагретого неметаллического 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 logical levels of “1”, which carry information only on monitoring the position of respectively heated non-metallic and unheated non-metallic products, and two-digit binary digital codes 10 and 01 at the output terminals 19, 20 and the LEDs of the blocks 11 and 12 in the illuminated state unambiguously correspond to digital and visual information signals that carry information only about the identification of respectively heated non-metallic and unheated non-metallic products.
Повышение надежности работы адаптивного датчика путем устранения его ложных срабатываний от попадающих в дальнюю зону его чувствительности посторонних источников инфракрасного излучения, которыми являются посторонние нагретые металлические и неметаллические предметы и технологические источники инфракрасного излучения, обеспечивается следующим образом.Improving the reliability of the adaptive sensor by eliminating its false responses from extraneous sources of infrared radiation falling into the far zone of its sensitivity, which are foreign heated metal and nonmetallic objects and technological sources of infrared radiation, is ensured as follows.
При попадании 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 прямом и инверсном выходах ложных импульсов напряжений соответственно с уровнями логической "1" и логического "0", которые подаются на первые входы соответственно элементов 9 и 10. Но под действием импульса напряжения с уровнем логической "1" переключения логического элемента И 9 и формирования на его выходе ложного импульса напряжения с уровнем логической "1" не происходит, и он продолжает находиться в исходном состоянии, соответствующем исходному состоянию схемы адаптивного датчика, так как на его втором входе присутствует выходное напряжение с уровнем логического "0" элемента 24, запрещающее его переключение. Вместе с тем поданный с инверсного выхода формирователя 8 ложный импульс напряжения с уровнем логического "0" лишь подтверждает исходное состояние элемента 10, при котором на его выходе продолжает присутствовать напряжение с уровнем логического "0", соответствующее исходному состоянию схемы адаптивного датчика.When infrared radiation from extraneous sources gets into the sensitivity zone 29 (30) of the photodetector 6 (7) or in the
Таким образом, ложного срабатывания от посторонних источников инфракрасного излучения 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.Thus, false triggering from extraneous sources of infrared radiation of the logic elements 9 and 10 and the formation of false voltage pulses with logical "1" levels at the outputs and, therefore, at the output terminal 18 of this logic do not occur.
Устранение ложных срабатываний адаптивного датчика от случайно попадающих в зону 29 (30) чувствительности фотоприемника 6 (7) или в зоны 29, 30 чувствительности обоих фотоприемников 6, 7 в пределах ближней зоны его чувствительности посторонних нагретых металлических и неметаллических предметов обеспечивается в адаптивном датчике таким же способом, как описано выше для случая устранения ложных срабатываний адаптивного датчика от посторонних источников инфракрасного излучения, попадающих в пределы его дальней зоны чувствительности.Elimination of false responses of the adaptive sensor from accidentally falling into the sensitivity zone 29 (30) of the photodetector 6 (7) or into
Таким образом, из описания схемы и работы адаптивного датчика следует, что он: обеспечивает автоматическое трансформирование его функциональных возможностей, автоматическую адаптацию к конкретному виду контролируемого изделия, и тем самым расширяются его функциональные возможности;Thus, from the description of the adaptive sensor circuit and operation, it follows that it: provides automatic transformation of its functionality, automatic adaptation to the specific type of product being monitored, and thereby expand its functionality;
- обеспечивает визуальный контроль положения и визуальную идентификацию нагретых неметаллических и ненагретых неметаллических изделий, что расширяет его функциональные возможности и улучшает его эксплуатационные характеристики;- provides visual position control and visual identification of heated non-metallic and unheated non-metallic products, which expands its functionality and improves its operational characteristics;
- обеспечивает также идентификацию и контроль положения нагретых и ненагретых неметаллических изделий при осевом их перемещении, что расширяет его функциональные возможности и улучшает его эксплуатационные характеристики;- also provides identification and control of the position of heated and unheated non-metallic products during their axial movement, which expands its functionality and improves its operational characteristics;
- обеспечивает повышенную надежности его работы путем устранения ложных срабатываний от посторонних нагретых металлических и неметаллических предметов и посторонних источников инфракрасного излучения, случайно попадающих в пределы соответственно ближней и дальней зон чувствительности адаптивного датчика;- provides increased reliability of its work by eliminating false positives from extraneous heated metal and nonmetallic objects and extraneous sources of infrared radiation, accidentally falling within the limits of the near and far sensitivity zones of the adaptive sensor;
- является многофункциональным устройством, так как в нем сочетаются функциональные возможности четырех типов устройств: бесконтактного датчика контроля положения нагретых неметаллических изделий; бесконтактного датчика контроля положения ненагретых неметаллических изделий; бесконтактного устройства идентификации нагретых неметаллических изделий; бесконтактного устройства идентификации ненагретых неметаллических изделий.- is a multifunctional device, since it combines the functionality of four types of devices: a proximity sensor for monitoring the position of heated non-metallic products; non-contact sensor for monitoring the position of unheated non-metallic products; non-contact device for identifying heated non-metallic products; contactless device for identifying unheated non-metallic products.
В режимах контроля положения нагретых неметаллических 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 11 и 12 соответственно, а выходные клеммы 19,20 не задействуются.In the modes for monitoring the position of heated non-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 for their identification are taken from the LEDs of blocks 11 and 12, 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 нагретых неметаллических и ненагретых неметаллических изделий потенциальные информационные сигналы о контроле 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 11 и 12 соответственно.In the identification modes of heated non-metallic and unheated non-metallic products, potential information signals for monitoring the position of these products are removed from the output terminal 18, information signals about their identification 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 11 and 12, 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 |
|---|---|---|---|
| RU2012154789/28A RU2518977C1 (en) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Adaptive sensor for identifying and monitoring position of heated nonmetallic and unheated nonmetallic articles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012154789/28A RU2518977C1 (en) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Adaptive sensor for identifying and monitoring position of heated nonmetallic and unheated nonmetallic articles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2518977C1 true RU2518977C1 (en) | 2014-06-10 |
Family
ID=51216549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012154789/28A RU2518977C1 (en) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Adaptive sensor for identifying and monitoring position of heated nonmetallic and unheated nonmetallic articles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2518977C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1988006717A1 (en) * | 1987-02-24 | 1988-09-07 | Renishaw Plc | Scales for position determining apparatus |
| RU2340870C1 (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-10 | Сергей Владимирович Карпенко | Device for identifying and monitoring positions of objects |
| RU2383861C1 (en) * | 2008-12-18 | 2010-03-10 | Сергей Владимирович Карпенко | Device for identification and control of items position |
| US20100181995A1 (en) * | 2009-01-22 | 2010-07-22 | Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha | Position sensor |
| RU2401461C2 (en) * | 2007-10-01 | 2010-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная технологическая академия" | Frequency angular-displacement sensor and measuring device for it |
-
2012
- 2012-12-17 RU RU2012154789/28A patent/RU2518977C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1988006717A1 (en) * | 1987-02-24 | 1988-09-07 | Renishaw Plc | Scales for position determining apparatus |
| RU2340870C1 (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-10 | Сергей Владимирович Карпенко | Device for identifying and monitoring positions of objects |
| RU2401461C2 (en) * | 2007-10-01 | 2010-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная технологическая академия" | Frequency angular-displacement sensor and measuring device for it |
| RU2383861C1 (en) * | 2008-12-18 | 2010-03-10 | Сергей Владимирович Карпенко | Device for identification and control of items position |
| US20100181995A1 (en) * | 2009-01-22 | 2010-07-22 | Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha | Position sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2384816C1 (en) | Product identification and position control device | |
| JPS62159913A (en) | Non-contact proximity switch | |
| RU2518977C1 (en) | Adaptive sensor for identifying and monitoring position of heated nonmetallic and unheated nonmetallic articles | |
| RU2515039C1 (en) | Adaptive sensor for identification and position control of unheated metal and unheated non-metal articles | |
| RU2516616C1 (en) | Adaptive sensor of identification and control of position of heated non-metal and non-heated metal and non-metal parts | |
| RU2383861C1 (en) | Device for identification and control of items position | |
| RU2383859C1 (en) | Device for identification and control of items position | |
| RU2458322C1 (en) | Adaptive item monitoring sensor | |
| RU2384814C1 (en) | Multi-function product identification device | |
| RU2346349C1 (en) | Selective inspection sensor | |
| SU1610268A1 (en) | Inductive-optical pickup of position and for checking | |
| RU2514043C1 (en) | Adaptive transducer for identification and position control over heated and cold metal articles | |
| RU2383860C1 (en) | Product position identification and control transducer | |
| RU2384815C1 (en) | Product identification device | |
| RU2384818C1 (en) | Product identification and position control device | |
| RU2359233C1 (en) | Multifunction item control sensor | |
| RU2357208C1 (en) | Device for identification of products | |
| RU2340870C1 (en) | Device for identifying and monitoring positions of objects | |
| RU2343406C9 (en) | Products identification and positional checking apparatus | |
| RU2344372C1 (en) | Device of identifying and controlling position of objects | |
| RU2343540C1 (en) | Item position sensor | |
| RU2350902C1 (en) | Device for identification of items | |
| RU2349903C1 (en) | Product identification apparatus | |
| RU2384817C1 (en) | Product identification device | |
| RU2349876C1 (en) | Product identification apparatus |