Датчик линейных размеров предметов

 

Использование: в машиностроении для контроля и сортировки предметов по размерам. Сущность изобретения: устройство содержит блок чувствительных элементов (1), блок вычисления линейных размеров параметров (2), содержащий блок формирования длительности опроса (3), блок регистров (4), блок счета (5); генератор тактовых импульсов (6), индикатор линейного размера (7), источники питания (8, 9). 5 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для контроля линейных размеров лент и штучных изделий в технологических линиях их обработки или сортирования по размерам.

Известен льноуборочный комбайн, в котором стебли льна четырьмя секциями вытеребливаются из почвы, перемещаются к поперечному транспортеру, где формируются в ленту стеблей, поступающую в камеру очеса семенных коробочек. Для качественного отделения семенных коробочек от стеблей льна при изменяющейся их длине предусмотрена регулировка положения очесывающего барабана относительно ленты льна, комлевая часть стеблей которой при неизменной высоте теребления движется по неизменной траектории. Следовательно, для нормального очеса семенных коробочек со стеблей льна и правильной установки очесывающего барабана, который перемещается трактористом из кабины трактора с помощью гидроцилиндра, оператор должен иметь оперативную информацию о положении верхушек стеблей (о длине стеблей). Однако такой информации он не имеет из-за отсутствия соответствующего датчика. Неправильная установка очесывающего барабана снижает качество очеса и сопровождается потерей продукции. Если очесывающий барабан отстоит дальше оптимального положения, семенные коробочки отделяются не полностью и имеют место потери льносемян. Если наоборот часть стеблей льна гребенками очесывающего барабана вытягивается из зажимного транспортера или разрывается, образуя так называемую путанину, которая отходит с ворохом семян, теряется безвозвратно, затрудняет переработку вороха льносемян.

Известна автоматическая система направления подбирающего органа на ленту льна, содержащая датчик положения ленты льна с n чувствительными элементами, установленными в ряд перпендикулярно траектории движения агрегата, снабженная переключателем настройки на заданную длину стеблей с n входами и n выходами, двумя элементами ИЛИ, двумя мультивибраторами, двумя управляемыми ключами и блоком контроля наличия ленты, выходы первой половины чувствительных элементов датчика положения ленты льна соединены с управляемым входом первого ключа посредством переключателя настройки на заданную длину стеблей, первого сумматора и первого мультивибратора, выходы второй половины чувствительных элементов датчика положения ленты льна соединены с управляемым входом второго ключа посредством того же переключателя, инверторов, второго сумматора и второго мультивибратора. Датчик данного устройства по технической сущности и достигаемому эффекту наиболее близок заявляемому и принят за прототип.

Недостатком прототипа является то, что он контролирует заданный размер стеблей и не вырабатывает информации об истинном их размере, не дает оперативной информации оператору и не может быть применен в устройствах контроля линейных размеров предметов, переносимых конвейером, а также в устройствах сортирования их по линейным размерам.

Известны цифровые микросхемы, на базе которых построены счетчики-делители и сдвиговые регистры.

Известны также цифро-знаковые индикаторы типа ИЖКЦ2-4/3.

Суть предполагаемого изобретения достигается тем, что датчик линейных размеров предметов, переносимых конвейером, содержащий блок n чувствительных элементов, установленных в ряд, перпендикулярный траектории движения предметов, преобразователь сигналов чувствительных элементов, первые входы которого соединены с выходами чувствительных элементов, разделенных на две группы по n/2 штук в каждой, дополнительно содержит генератор тактовых импульсов, источник и блок питания и индикатор линейного размера предмета, при этом преобразователь сигналов чувствительных элементов содержит блоки формирования длительности периода опроса, регистров и счета, при этом длина предмета является технологическим входом блока чувствительных элементов, выходы которого соединены с первыми входами блока регистров, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, с первыми входами блока формирования длительности периода опроса и блока счета, первый выход которого соединен с входом индикатора линейного размера предмета, третий вход блока регистров соединен с первым выходом блока формирования длительности периода опроса, второй выход которого соединен с вторым входом блока счета, третий вход которого соединен с первым выходом блока регистров, второй выход которого соединен с общей шиной, с которой соединены третий выход блока формирования длительности периода опроса и второй выход блока счета, питающие входы блока регистров и блока формирования длительности периода опроса соединены с первым выходом блока питания, отрицательный вывод которого соединен с общей шиной, а вход с положительным выводом источника питания, отрицательный вывод которого соединен с общей шиной, а второй выход блока питания соединен с питающими входами микросхем датчика, при этом чувствительные элементы закреплены на корпусе датчика с возможностью перемещения их в направлении ряда и крепления в заданном положении.

На фиг. 1 изображена функциональная схема датчика линейных размеров предметов, переносимых конвейером, на фиг. 2 принципиальные схемы блоков преобразователя сигналов чувствительных элементов, на фиг. 3 функциональная схема генератора тактовых импульсов, на фиг. 4 функциональная схема блока питания и на фиг. 5 его принципиальная схема.

Датчик линейных размеров предметов, переносимых конвейером, содержит блок 1 чувствительных элементов, преобразователь 2 сигнала, включающий блок 3 формирования длительности периода опроса, блок 4 регистров, блок 5 счета; генератор 6 тактовых импульсов, индикатор 7 линейного размера Y_l предмета, источник 8 и блок 9 питания, при этом длина X_l предмета является технологическим входом датчика и блока 1 чувствительных элементов, выход которого соединен с первым входом блока 4 регистров, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, с первыми входами блока 3 формирования длительности периода опроса и блока 5 счета, первый выход которого соединен с входом индикатора 7 линейного размера Y_l предмета, третий вход блока 4 регистров соединен с первым выходом блока 3 формирования длительности периода опроса, второй выход которого соединен с вторым входом блока 5 счета, третий вход которого соединен с первым выходом блока 4 регистров, второй выход которого соединен с общей шиной, с которой соединены третий выход блока 3 формирования длительности периода опроса и второй выход блока 5 счета, питающие входы блока 4 регистров и блока 3 формирования длительности периода опроса соединены с первым выходом +12 В блока 9 питания, отрицательный вывод которого и источника 8 питания соединены с общей шиной, выход источника питания соединен с входом блока 9 питания, второй выход U_пм которого соединен с питающими входами микросхем датчика.

Блок 1 чувствительных элементов датчика, используемого для контроля размеров токопроводящих предметов, представляет собой гребенку, закрепленную перпендикулярно траектории движения предметов, образованную n щупами в виде стержней из пружинящей проволоки, закрепленных одним концом жестко на плате датчика и соединенных электрической связью с входами блока 4 регистров преобразователя 2 сигнала, вторые концы чувствительных элементов отогнуты в направлении движения предметов, при этом щупы установлены с возможностью перемещения вдоль гребенки и крепления в заданном положении. При контроле линейных размеров не токопроводящих предметов чувствительные элементы выполняют на базе оптических преобразователей, например фоторезисторов, фотодиодов и т.п. Чувствительные элементы разделены на две группы по n/2 штук в каждой. При этом середины каждой группы элементов располагают на расстоянии номинального размера предмета. Внешние элементы обеих групп фиксируют отклонение размеров предметов в большую сторону, а внутренние элементы в меньшую сторону от номинального.

Блок 3 формирования длительности периода опроса содержит два счетчика-делителя 10 и 11, выполненных на базе микросхемы К561ИЕ10, конденсатор 12, инвертор 13 и резистор 14, при этом инвертор выполнен на базе микросхемы К561ЛН2, вход ЕС первого счетчика 10 соединен с выходом f_т генератора 6 тактовых импульсов, выход Q₃ первого счетчика 10 соединен с входом второго счетчика 11, тактовые входы обоих счетчиков соединены с общей шиной, выход Q₃ второго счетчика соединен с первым выходом блока 3 формирования длительности периода опроса, через конденсатор 12 и инвертор 13 с вторым его выходом.

Блок 4 регистров содержит m сдвиговых регистров 15, 16 (на фиг. 2 показаны два, при этом m четное число), выполненных на базе микросхемы К561ИР6, соединенных выходом B7 с последовательным входом SI каждая предыдущая с каждой последующей, параллельные входы A0, A1,A7 каждой микросхемы соединены с выходами чувствительных элементов блока 1, последовательный вход SI первой микросхемы 15 соединен с вторым входом +12 В блока регистров, с которым соединены входы разрешения и входы A/B разрешения приема данных от A к B каждого сдвигового регистра, асинхронный/синхронный вход A/S каждого сдвигового регистра соединен с общей шиной, параллельный/последовательный вход P/S каждого регистра соединен с первым выходом блока 3 формирования длительности периода опроса, тактовые входы С каждого сдвигового регистра соединены с входом f_т генератора тактовых импульсов, выход B7 последнего m-го регистра соединен с выходом блока 4 регистров.

Блок 5 счета образован двумя синхронными двоичными счетчиками-делителями 17 и 18, выполнен на базе микросхемы К561ИЕ10, счетчики соединены между собой последовательно линией связи: выход Q₃ первого вход второго счетчика, тактовый вход С первого счетчика 17 соединен с выходом блока 4 регистров, входы R сброса первого и второго счетчиков 17 и 18 соединены с вторым выходом блока 3 формирования длительности периода опроса, вход разрешения второго счетчика 18 соединен с выходом Q₃ первого счетчика 17, соединенным с выходами Q₀, Q₁, Q₂, Q₃ обоих счетчиков и с выходом блока 5 счета, соединенным с входом индикатора 7 линейного размера предмета.

Генератор 6 тактовых импульсов f_т построен на базе цифровой микросхемы К6561ЛН1, включает два включенных последовательно инвертора 19 и 20, охваченных обратной связью в виде резистора 21 и конденсатора 22, и содержит резистор 23, включенный одним выводом между резистором 21 и конденсатором 22, вторым между выходом инвертора 19 и входом инвертора 20. Выход инвертора 20 соединен с выходом генератора 6 тактовых импульсов f_т.

Индикатор 7 линейного размера предмета это цифро-знаковый четырехразрядный индикатор, например микросхема типа ИЖКЦ2 4/3. В устройствах регулирования или сортирования предметов по линейным размерам - соответствующий исполнительный механизм.

Источник 8 питания это аккумуляторная батарея или иной источник с напряжением 12 В постоянного тока, отрицательный зажим которого соединен с общей шиной, а положительный с входом блока 9 питания.

Блок 9 питания содержит стабилизатор 24 и делитель 25 напряжения, при этом выход +12 В блока питания соединен с соответствующим выходом стабилизатора, а выход U_пм питания микросхем с соответствующим выходом делителя напряжения.

Стабилизатор 19 образован стабилитроном 26 и резистором 27, включенными последовательно между собой и параллельно источнику 8 питания.

Делитель 20 напряжения образован цепочкой резисторов 28, 29, с которой снимается напряжение U_пм питания микросхем.

Датчик линейных размеров предметов, переносимых конвейером, работает следующим образом. Перед началом работы середины обеих групп чувствительных элементов устанавливают на расстоянии номинального размера l_н предмета.

Предметы, например стебли вытеребленного льна, направляемые поперечным транспортером в камеру очеса льнокомбайна, комлевой частью расположенные на одной линии (база), имеют разную длину на разных участках поля, поэтому семенные коробочки их отстоят от базы и очесывающего барабана на разном расстоянии. При движении ленты льна стебли контактируют с чувствительными элементами блока 1, замыкая их между собой. Через замкнутые электроды блока 1 чувствительных элементов на входы A0, A1, A7 каждого из m сдвиговых регистров 15, 16 подается напряжение высокого уровня, а с выходов не замкнутых чувствительных элементов низкого уровня. С генератора 6 тактовых импульсов f_т на входы первого счетчика-делителя 10 блока 3 формирования длительности периода опроса и первого счетчика 17 блока 5 счета, а также на входы С сдвиговых регистров блока 4 поступают импульсы f_т. Напряжение высокого уровня выхода Q₃ второго счетчика-делителя 11 подается на выходы P/S сдвиговых регистров 15, 16 и тактирование регистров прекращается. Под действием входных сигналов A_i информация о контактировании чувствительных элементов со стеблями заносится в триггеры сдвиговых регистров, а счетчики 17, 18 блока 5 счета обнуляются подачей сигнала высокого уровня на их входы R через конденсатор 12 и инвертор 13. С появлением на входе P/S сдвиговых регистров напряжения низкого уровня от формирователя 3 длительности периода опроса разрешается тактирование триггеров A_i регистров и информация, введенная в параллельном коде, с каждым тактовым импульсом f_т сдвигается на один разряд и выдается в последовательном коде с выхода B7 m-го регистра. Поступившая на счетчики 17, 18 информация преобразуется в выход Y_l, снимаемый с выходов Q₀, Q₁, Q₂, Q₃ счетчиков, при этом частота импульсов Y_l пропорциональна длине ленты (предмета). Вход Y_l поступает на вход индикатора 7 линейного размера ленты (предмета), информируя оператора о положении коробочек стеблей льна, на основании которой он устанавливает очесывающий барабан в требуемое положение.

В устройствах сортирования предметов по линейному размеру сигнал Y_l поступает на вход соответствующего исполнительного механизма, а в устройствах регулирования положения рабочего органа относительно движущихся предметов на его перемещающий орган.

При использовании датчика в устройствах контроля линейных размеров предметов с высоким удельным сопротивлением (стебли растений) чувствительные элементы соединяются непосредственно с входами сдвиговых регистров, а при работе с предметами, имеющими малое удельное сопротивление, через токоограничивающие сопротивления.

Использование предлагаемого датчика позволяет получить оперативную информацию о линейных размерах предметов, переносимых конвейером, с заданной точностью, а датчик может быть использован в различных технологических схемах.

Формула изобретения

Датчик линейных размеров предметов, содержащий блок чувствительных элементов, установленных в ряд перпендикулярно траектории движения предметов, выходами подключенный к первым входам блока вычисления линейных размеров предметов, и блок питания, отличающийся тем, что он дополнительно содержит генератор тактовых импульсов и индикатор линейного размера предметов, блок вычисления линейных размеров предметов содержит последовательно соединенные блок формирования длительности периода опроса, блок регистров и блок счета, первым выходом подключенный к индикатору линейного размера предметов, выход блока питания подключен к первому входу блока формирования длительности периода опроса и к третьему входу блока регистров, вторые выходы блока регистров, блока формирования длительности периода опроса и блока счета объединены и подключены к общей шине, выход генератора тактовых импульсов подключен к четвертому входу блока регистров и к вторым входам блока счета и блока формирования длительности периода опроса, третий выход которого соединен с третьим входом блока счета, причем первые входы блока регистров являются первыми входами блока вычисления линейных размеров, а длина предмета является технологическим входом блока чувствительных элементов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5