Устройство для определения наличия металла

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления технологическими процессами, Цель изобретения - повышение чувствительности и быстродействия,Это достигается путем увеличения рабочего зазора при неизменном режиме генерации устройства. Устройство содержит автогенератор ня транзисторе 1 с колебательным контуром, образованным индуктивным преобразователем 2 и конденсатором 3. В базовую цепь транзистора автогенератора включена обмотка 4 обратной связи, а в его эмиттерную цепь - резистивный элемент 7. Диодный выпрямитель 8, .питающий балластный резистор 9 и пороговый элемент 11, подсоединен к низковольтной обмотке обратной связи 4. Входное сопротивление порогового элемента 11 выбирается по крайней мере на порядок Бьше сопротивления балластного резистора 9. Подключение балластного резистора 9 к низковольтной обмотке 4 обратной связи через диодный выпрямитель 8 обеспечиаает нелинейную нагрузку генератора, возрастающего с увеличением амплитуды колебаний, что совместно с применением порогового элемента 11 с высоким входным сопротивлением обеспечивает быстрое восстановление амплитуды после срыва генерации и высокую чувствительность (большой рабочий зазор) устройства. 2 ил. Порое. зл-т & оэ го 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИН ц1>,1 G 01 В 7/ 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ ВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4225738/24-28 (Ж) 08.04.87 (46) 30.10.88. Бюл. У 40 (71) Опытное производственно-техническое предприятие "Уралчерметавтоматика" (72) О,Н. Мельников и В.Ф. Барков (53) 531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N +81869, кл. G 01 В 7/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЛИЧИЯ МЕТАЛЛА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления технологическими процессами.

Цель изобретения — повышение чувствительности и быстродействия.Это достигается путем увеличения рабочего зазора при неизменном режиме генерации устройства. Устройство содержит автогенератор на транзисторе 1 с колебательным контуром, образованным индуктивным преобразователем 2 и кон„„SU„„1434237 А1 денсатором 3. В базовую цепь транзистора автогенератора включена обмотка 4 обратной связи, а в его эмиттерную цепь — резистивный элемент 7.

Диодный выпрямитель 8, .питающий балластный резистор 9 и пороговый элемент 11, подсоединен к низковольтной обмотке обратной связи 4. Входное сопротивление порогового элемента 1 1 выбирается по крайней мере на порядок выше сопротивления балластного резистора 9. Поцключение балластного резистора 9 к низковольтной обмотке

4 обратной связи через диодный выпрямитель 8 обеспечивает нелинейную нагрузку генератора, возрастающую с увеличением амплитуды колебаний, что совместно с применением порогового элемента 11 с высоким входным сопротивлением обеспечивает быстрое восстановление амплитуды после срыва генерации и высокую чувствительность (большой рабочий зазор) устройства.

2 ил.

1434237

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления технологическими 5 процессами для определения наличия металла в заданной точке пространст" ва или для определения взаимного поло" жения металлических тел.

Цель изобретения — повышение чув- 10, ствительности и быстродействия устройства путем увеличения рабочего

) зазора при неизменном режиме генера-. ции устройства.

На фиг. 1 представлена электричес- 15 кая схема устройства; на фиг. 2 то же, с конкретной схемой порогового элемента и выпрямителя.

Устройство состоит из автогене:ратора, содержащего транзистор 1, ;колебательный контур, образованный

:индуктивным преобразователем 2 и кон,денсатором 3, обмотку 4 обратной связи, включенную между базой тран;зистора 1 и общей точкой резисторов 5 и 6 смещения, и резистивный элемент ,7, включенный в эмиттерную цепь тран1 зистора 1, а также выпрямитель 8 (диодный мост, показанный на фиг. 1, или диод на Фиг. 2), балластный ре- 30 зистор 9, зашунтированный конденсато ром 10, и пороговый элемент 11.

Обмотка 4 обратной связи магнито,связана с обмоткой индуктивного пре,образователя 2. Цепочка из элементов

9-10 подключена к выводу выпрямите- 35 ля 8 параллельно с пороговым элемен. том 11. Резисторы 5 и 6 смещения под, ключены вторыми выводами к соответ1 ствующим шинам питания.

Пороговый элемент 11 может состо, ять из компаратора 12 (на операционном усилителе) с источником опорного напряжения в. виде резистора 13, обтекаемого током делителя на резисторах 5 и 6. На схеме фиг. 2 пока- 45 зано также второе звено фильтра, образованное третьим конденсатором 14 и резистором 15.

Устройство работает следующим образом. 50

При подаче питающего напряжения или;.после срыва генерации, вызванного наличием металла в поле индуктивного преобразователя 2) колебательный LC-контур 2, 3 генератора 55 ничем не нагружен, потери в нем минимальны. Контурное усиление в системе автогенератора существенно превышает единицу, последний самовозбуждается и амплитуда -переменного напряжения íà LC-контуре 2, 3 быстро (за счет избытка усиления) нарастает.

Так как диодный выпрямитель 8, питающий балластный резистор 9 и пороговый элемент 11, подсоединен к базовой обмотке 4, напряжение на которой в рабочем (номинальном) режиме составляет примерно 1-1,5 В, выпрямитель 8 остается закрытым (пороговое напряжение кремниевого диода равно

0,6-0,7 В) до тех пор, пока амплитуда колебаний не достигнет примерно 50Х от номинального значения.

Начиная с этого первого порогового значения, в LC-контуре 2, 3 генератора оказывается подключенной нагрузка, представленная балластным резистором 9, что увеличивает относительную долю потерь при дальнейшем увеличении амплитуды генерации.

Контурный коэффициент усиления начинает уменьшаться и при достаточно низкоомном балластном резисторе 9 снижается при некотором значении амплитуды генерации до единицы, а амплитуда стабилизируется на этом уровне.

Выбором соотношения начального контурного коэффициента усиления, задаваемого вместе с соотношением витков обмоток (катушки индуктивного преобразователя 2 и обмотки 4 обратной связи) величиной сопротивления резистивного,элемента 7 отрицательной обратной связи в эмиттере транзистора 1 автогенератора, и значения усиления при подключенном балластном резисторе 9 задается установившаяся амплитуда генерации, находящаяся в пределах линейной области работы транзистора 1 автогенератора (амплитуда переменного напряжения на коллекторе транзистора 1 должна быть меньше напряжения коллектор — эмиттер) . При этом выпрямленное и сглаженное конденсатором 10 напряжение на балластном резисторе 9 превышает порог срабатывания выходного порогового элемента 11 (операционного усилителя 12 с высокоомным входом).

В этом режиме состояние выходного порогового элемента 11 индицирует отсутствие металла в поде катушки индуктивного преобразователя. При приближении металла потери s LC-контуре 2, 3 генератора увеличиваются, равновесное значение амплитуды гене1434237 рации уменьшается и при снижении ее ниже порога срабатывания выходного порогового, элемента 11 последний переключается, индицируя появление металла.

Так как в этом устройстве срабатывание выходного порогового элемента 11 никак не изменяет режима генерации (пороговый элемент практически не потребляет энергии по входу), то предельное значение его чувствительности определяется только.стабильностью автогенератора (температурной и временной).и может достигать предель.ых для данного устройства значений.

Кроме того, подключение. балластного резистора 9 к маловитковой обмотке 4 обратной связи (соотношение витков коллекторной и базовой обмо" ток wk/w порядка 5) требует уменьшения его сопротивления по сравнению с подключением к коллекторной цепи в (w / w<) раз, т.е. примерно в

15-50 раз; в то время.как шунтирующее влияние диода 8, определяемое его обратным током, остается на прежнем уровне. Следовательно, дестабилизирующий эффект, вызванный неидеальностью выпрямительного диода 8, также уменьшается в (ч„/wg) раз.

Предлагаемая структура обеспечивает получение рабочего зазора (при той же конструкции и габаритах, что и у прототипа) порядка 10-16 мм (против 5-8 мм у прототипа) при увеличении быстродействия в 1,5-2 раза.

Формула изобретения

Устройство для определвния наличия металла, содержащее автогенератор на транзисторе с индуктивным преобразователем в колебательном контуре, включенном в коллекторную цепь транзистора, обмотку обратной связи в базовой цепи транзистора, резистивньЖ элемент в эмиттерной цепи транзистора, выпрямитель и выходной поро говый элемент,. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и быстродействия, в него введены параллельно соединенные балластный резистор и сглаживающий конденсатор, подключенные к выходу выпрямителя параллельно а пороговым элементом, вход выпрямителя подключен к выводам обмотки обратной связи, входное сопротивление порогового элемента выбрано по крайней мере на порядок выше сопротивления балластного резистора. I 434237

Составитель К.Тавлинов

Техред Л.Сердюкова Корректор В.Романенко

Редактор Л.Пчолинская

Заказ 5542/41

Тираж б80 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4