Датчик наличия металлического объекта

 

ДАТЧИК НАЛИЧИЯ МЕ АЛЛИЧЕС

ЫЮ,G 01 В госуда ственный номиткт ссср по дклАм изоБ чтений и отирытий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3489510/18-28 (22) 06.09.82 (46 ) 07.01 ° 84. Бюл. Р 1 (72) Р.М. Грузинцев, Э.Г. Данилов, В.Д. Левин, В.H. Цуканов и А.Л,. Шмитман (71) Ленинградское электромашинастроительное объединение "Электросила" им. С.М. Кирова (53) 621 ° 317.39:531.717(088.8 ) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 392282, кл. Г 15 С 3/10, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 894333, кл. G 01,. 8 7/00, 1981 (прототип) °

54 ) (57 ) ДАТЧИК НАЛИЧИЯ МЕФАЛЛИЧЕСГО ОБЪЕКТА, содержащий иэмерйтельный первичный преобразователь в виде двух электродов, образующих разрядный промежуток, смонтированных в изоляционном корпусе с возможнос ью перемещения одного .относительного другого, источник пбстоянного напряжения и регистратор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширен ния функциональных возможностей, он снабжен эталонным первичным преобразователем, рдин из электродов которого выполнен общим для обоих первич„,Я0„„1О65677 А ных преобразователей, двумя инте грй 1 рующими ЙС -цепочками; через которые электроды преобразователей подключены к источнику постоянного напряжения, эталонным и измерительным трактами обработки сигнала, подключенными к соответствующим электродам, состоящими каждый из последовательно соединенных делителя, фильтра первой гармоники, формирователя и счетчика, смесителем, входы которого подключены к выходам фильтров первой гармоники, включенными на выходе смесителя последовательно соединенными полосо.выми фильтром и формирователем сигнала биений, выход которого подключен к управляющему входу счетчикаазталон-Я ного тракта, включенными нЫ выходе формирователя эталонного тракта последовательно соединенными интегратором, нуль-органом и индикатором, элементом ИЛИ, входы которого подклю

"чены к выходам счетчика эталонного тракта и нуль-органа, а выход - к управляющему входу счетчика измерительного тракта, и к5 -триггером, Р-вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 5-вход-к выходу счетчикизмерительного тракта, а выход - к входу регистратора.

1065677

Изобретение относится к измери-. тельной технике и ложет быть использовано для обнаружения и сортировки металлических объектов.

Известен датчик наличия металлических деталей, содержащий дна элек- 5 трода, питающую камеру с выходным соплом, приемную камеру с выходным соплом, приемную камеру с входным соплом источник высокого напряжения !

I и блок обработки выходного сигна- fp ла С1 7.

Недостатками этого датчика являются невысокое быстродействие и неширокие функциональные нозможности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик наличия металлического объекта, содержа|ций измерительный первичный преобразователь н виде двух электродов, образующих разрядный промежуток, смонтированных с воэможностью перемещения один относительно другого, источник постоянного напряжения и регистратор С2).

Недостаток известного датчика неширокие функциональные возможности вследствие-отсутствия избирательности по отношению к контролируемым объектам, что не позволяет различать контролируемые объекты и случайные металлические предметы (например 30 стружку), попавшие в зону измерения.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей датчика наличия металлических объектов.

Поставленная цель достигается тем,35 что датчик наличия металлического объекта, содержащий измерительный первичный преобразователь в виде двух электродов, образующих разрядный промежуток, смонтированных в изо-4р ляционном корпусе с возможностью перемещения одного относительно,цругого, источник постоянного напряжения и регистратор, снабжен эталонным первичным преобразователем, один из электродов которого выполнен общим для обоих первичных преобразователей, двумя интегрирующими Рс -цепочками, через которые электроды преобразователей подключены к источнику постоянного напряжения, эталонным и измерительным трактами обработки сигнала, 1 подключенными к соответствующим элек1 тродам, состоящими каждый из последовательно соединенных делителя, фильт,ра йервой. гармоники, формирователя и >5 счетчика, смесителем, входы которого подключены к выходам фильтров первой гармоники, включенными на выходе смесителя последовательно соединен:ными полосовым фильтром и формирова- 60 телвм сигнала биений, выход которого подключен к управляющему входу счетчика эталонного тракта, включенными на выходе формирователя эталонного тракта последовательно соединен- g5 ными интегратором, нуль-органом и индикатором, элементом ИЛИ, входы которого r.oäêëþ÷åíû к выходам счетчика эталонного тракта и нуль-органа, а выход — к управляющему входу счетчика измерительного тракта, и RS— триггером, R -вход которого подключен к выходу. элемента ИЛИ, S -вход — к выходу счетчика измерительного тракта, а выход — к входу регистратора.

На чертеже приведена блок-схема датчика наличия металлического объекта.

Датчик содержит эталонный и изме рительный первичные преобразонатели виде электродов 1 и 2 и общего электрода 3, источник 4 постоянного напряжения, дне интегрирующие RL -це почки 5 и 6, через которые источник

4 постоянного напряжения подключен к электродам 1 и 2, эталонный тракт обработки сигнала, состоящий из пос ледовательно соединенных делителя 7, фильтрон 8 первой гармоники, формирователя 9 и счетчика 10, измерительный тракт обработки сигнала, состоящий из последовательно соединенных делителя 11, фильтра 12 первой гармоники, формирователя 13 и счетчика

14, смеситель 15, входы которого подключены к выходам фильтров 8 и 12 первой гармоники, полосовый фильтр

16, включенный на выходе смесителя 15, формирователь 17 сигнала биений, включенный между выходом полосового фильтра 16 и управляющим входом счетчика 10 эталонного тракта, последовательно соединенные интегратор 18, вход которого подключен к выходу формирователя 9, нуль-орган

19 и индика=ор 20, элемент ИЛИ 21, входы которого подключены к ныходам счетчика 10 и нуль-органа 19, R — триггер 22, нходы которого подключены к выходам элемента ИЛИ 21 и счетчика 14, и регистратор 23, включенный на выходе R5-триггера 22.

Датчик работает следующим образом

Перед началом измерений между электродаьи 1 и 3 эталонного первичного преобразователя устанавливается металлический эталонный объект (не показан), и электроды 1 и 2 устанав ливаются таким образом, чтобы между электродом 1 и эталонным объектом, находящимся в контакте с электродом

3, был устойчивый пробой воздушного промежутка. . При наличии контролируемогс объекта между электродами 2 и 3 измерительного первичного преобразователя на выходах Рс-цепочек 5 и б формируются периодические колебания высокого напряжения пилообразной формы, частота которых занисит от постоянной времени Rt -цепочек 5 н б, величины разрядного промежутка между электродами 1 и .2 и поверхностью

1065677 эталонного и контролируемого объектов и параметров окружающей среды.

Подстройкой резисторов Rt -цепочек 5 и 6 осуществляется настройка на выб". ранную для работы частоту эталонного и измерительного трактов ° Поскольку эталонный объект постоянно находится между электродами 1 и 3, на вход делителя 7 эталонного тракта поступает периодический сигнал, из которого фильтр 8 первой гармоники выделяет г0 сигнал синусоидальной формы эталон-. ной частоты, который поступает на вход формирователя 9, с выхода которого прямоуголъные импульсы поступают на вход счетчика 10 эталонного 15 тракта. При прохождении металлическо . гго контролируемого объекта глежду электродами 2 и 3 на выходе и — цепочки 6 возникают периодические колебания пилообразной формы вслед- 29 стэне периодического пробоя разрядного промежутка, образованного контролируегым объектом и электро. — .— дом 2. Эти колебания через делитель

,,11 поступают на вход фильтра 12 пер". 75 вой гармоники измерительного тракта,. на выходе которого формируется сигнал синусоидальной формы измерительной частоты, который, пройдя формирователь 13, поступает на вход счетчика 14 измерительного тракта в виде прямоугольных импульсов.

Переполнение счетчика 14 вызывает появление на его выходе сигнала, который перебрасывает RS -триггер ..22 в положение, когда на еro выходе будет сигнал логической "1", поступающий на входе регистратора 23.

На выходе смесителя -.15.при этом формируется сигнал разностной частоты, который через IIOJlocoBOA фильтр 4О

16 поступает на вход формирователя

17, с выхода которого прямоугольные импульсы поступают на управляющий вход счетчика 10, периодически производя его сброс в исходное состоя- 45 ние. Переполнения счетчика 10 при этом не происходит. После окончания прохождения контролируемого объекта происходит срыв колебаний на выходе

R|--цепочки 6 и на вход смесителя 15 5О перестает поступать сигнал измерительной частоты, что вызывает прекращение поступления импульсов на управляющий вход счетчика 10, в результате чего наступает переполнение 55 счетчика 10, сигнал с выхода которого поступает через:ээлементы ИЛИ на упв; равляющий вход счетчика 14, производя . сброс его показаний, и íà R -вход

R5 -триггера 22, в результате чего на выходе триггера появляется сигнал логического "0", который поступает на вход регистратора 23. Таким образом, регистратор зафиксирует "1" при появлении объекта в зоне измерения н "0" при его выходе иэ этой зоны, если контролируемый объект не выходит по толщине за пределы допуска.

B противном случае отклонение разностной частоты будет слишком большим и полосовой фильтр 16 не пропустит сигнал смесителя 15 на вход формирователя 17, B: результате чего счетчик 10 переполнится, и через элемент ИЛИ 21 его сигнал поступит на Р -вход RS òðèããåðà 22, что не позволит перевести Rs -триггер 22 в другое положение по Rs -входу, на регистратор 23 в этом случае будет поступать сигнал логического "0", т. е. регистратор не регистрирует объекты, толщина которых выходит ва пределы допуска. При этом фильтры 8 и 12 первой гарглоники выполнены дос таточно широкополосными для работы в ди.-,.газоне изменения частоты пилообразных колебаний, а полоса пропускания полосового фильтра 16 выбирается с учетом допустимого отклонения разностной частоты в пределах поля допуска объектов по толщине. Емкость счетчика 14 измерительного тракта выбрана таким образом, чтобы переполнение счетчика происходило при накоплении числа импульсов, соответствующего при заданной скорости перемещения контролируемого объекта его минимальной воэгл жной длине.

При длине контролируемого объекта меньше минимально допустимой счетчик

14 не успеет переполниться и после окончания прохождения объекта будет переведен в исходное состояние импульсом o счетчика 10 при его переполнении. Таким образом,. регистратор не будет регистрировать объекты,. длина которых меньше допустимой.

Изменение параметров окружагяцей среды вызывает одинаковое изменение частот пилообразных колебаний, при этом разностная частота остается неизменной, что позволяет исключить влияние параметров окружающей среды.

При исчезновении сигналов эталонного тракта нуль-орган 19 .вырабатывает сигнал, осуществляющий через элемент ИЛИ 21 сброс показаний счетчика

14 и поступающий на индикатор 20, сигнализирующий об аварийном режиме работы.

Изобретение позволяет расширить функциональные воэможности датчика наличия металлического объекта.

1065677

Составитель В. Николаев

Редактор В. Иванова Техреду. кастелевич Карректор Л. Патай

Заказ 11028/41 Тираж 593 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Укгород, ул. Проектнан, 4