Устройство идентификации и контроля положения изделий

Устройство идентификации и контроля положения изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано в машиностроении для идентификации (распознавания) нагретых металлических и неметаллических изделий, а также в качестве бесконтактного датчика контроля положения изделий с учетом их термического состояния и вида материала.

Известно устройство идентификации (распознавания) нагретых металлических и неметаллических изделий, содержащее индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной в кольцевом пазу открытой чашки ферритового сердечника с центральным отверстием, последовательно соединенные высокочастотный генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, и пороговый элемент, последовательно включенные инфракрасный фотоприемник, установленный со стороны закрытого торца ферритового сердечника индуктивного чувствительного элемента соосно с его центральным отверстием, формирователь импульсов, а также логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом порогового элемента, первую выходную клемму, соединенную с выходом логического элемента И и являющуюся первым выходом устройства, вторую выходную клемму, являющуюся вторым выходом устройства (см. SU №1610268 А1, кл. МКИ⁵, опубликовано 30.11.1990). Однако такое устройство обладает сравнительно низкой надежностью функционирования из-за:

1) прохождения на его второй выход недостоверной информации об идентификации нагретых неметаллических изделий, так как в момент нахождения устройства в исходном состоянии и нахождении нагретого контролируемого изделия за пределами чувствительного элемента устройства имеют место ложные срабатывания устройства при случайном попадании в область оптического окна инфракрасного фотоприемника устройства посторонних нагретых металлических или неметаллических предметов, а также инфракрасного излучения от таких посторонних источников как фотоэлектрические датчики положения с открытым оптическим каналом, установленные на технологическом оборудовании, и работающие генераторы инфракрасного излучения измерительных приборов, используемых при ремонте технологического оборудования в цеховых условиях, в том случае, когда они находятся за пределами действия электромагнитного поля индуктивного чувствительного элемента устройства, но в пределах расстояния чувствительности инфракрасного фотоприемника устройства. При этом ложные срабатывания проявляются на втором выходе устройства в виде ложных импульсов напряжения с уровнем логической "1";

2) отсутствия возможности трансформирования функциональных возможностей с помощью его выходных клемм;

3) потери им работоспособности при встраивании со стороны его чувствительного элемента в металлические элементы технологического оборудования на объекте эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий, содержащее индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной в кольцевом пазу открытой чашки ферритового сердечника с центральным отверстием, последовательно соединенные генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, и первый пороговый элемент, последовательно включенные инфракрасный фотоприемник, установленный со стороны закрытого торца ферритового сердечника индуктивного чувствительного элемента соосно с его центральным отверстием, и формирователь импульсов, а также первый логический элемент И, первый вход которого соединен с прямым выходом первого порогового элемента, первую выходную клемму, соединенную с выходом первого логического элемента И и являющуюся первым выходом устройства, вторую выходную клемму, являющуюся вторым выходом устройства, второй логический элемент И, первый вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, емкостный чувствительный элемент в виде токопроводящей пластины любой геометрической формы с центральным отверстием, геометрическая форма которого повторяет геометрическую форму наружной боковой поверхности ферритового сердечника индуктивного чувствительного элемента, последовательно соединенные мультивибратор с подключенным к его входу емкостным чувствительным элементом, детектор и второй пороговый элемент, выход которого подключен ко второму входу второго логического элемента И, при этом центральное отверстие емкостного чувствительного элемента установлено соосно с центральным отверстием ферритового сердечника, наружная боковая поверхность которого по всему ее периметру охватывается внутренней торцевой поверхностью емкостного чувствительного элемента с зазором между этими поверхностями. Этот зазор обеспечивает устранение взаимодействия с емкостным чувствительным элементом краевого электрического поля на внешней кромке ферритового сердечника, образованной наружной боковой поверхностью ферритового сердечника и плоскостью его открытого торца. При этом индуктивный и емкостный чувствительные элементы и инфракрасный фотоприемник образуют чувствительный элемент устройства, а плоскость открытого торца ферритового сердечника, плоскость оптического окна инфракрасного фотоприемника и одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента, направленные в одну сторону и установленные параллельно, образуют чувствительную поверхность устройства (см. RU №2343406 С9, версия коррекции №1 (W1 С1), МПК G01B 21/00 (2006.01), G01N 25/72 (2006.01), опубликовано 10.01.2009).

Однако такое устройство обладает ограниченными функциональными возможностями так как:

1) в нем отсутствует возможность трансформирования его из устройства идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий с двумя выходами в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий с одним выходом, т.е. в нем отсутствует возможность трансформирования его функциональных возможностей;

2) данное устройство не обеспечивает режим идентификации нагретых металлических изделий при перемещении их в осевом направлении в зону действия его чувствительной поверхности в том случае, когда дальность действия электрического поля емкостного чувствительного элемента превышает дальность действия электромагнитного поля индуктивного чувствительного элемента, потому что в этом случае сначала на втором, а затем на первом выходе устройства отрабатываются сигналы идентификации нагретых металлических изделий, в то время как алгоритм цикла идентификации нагретых металлических изделий предусматривает при этом отработку сигнала об их идентификации только на первом выходе устройства, а на его втором выходе должно при этом присутствовать напряжение с уровнем логического "0", соответствующее его исходному состоянию, установленному перед началом цикла идентификации нагретых металлических контролируемых изделий. Этот недостаток обусловлен тем, что в таком устройстве отсутствует элемент настройки его электрических параметров таким образом, чтобы в каждом выпускаемом образце устройства дальность действия в осевом направлении электромагнитного поля его индуктивного чувствительного элемента у открытого торца его ферритового сердечника превышала дальность действия электрического поля емкостного чувствительного элемента.

Решаемая задача изобретением - расширение функциональных возможностей устройства путем трансформирования его функциональных возможностей и обеспечения режима идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий при осевом их перемещении.

Поставленная задача достигается тем, что в известное устройство, содержащее индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной в кольцевом пазу открытого торца ферритового сердечника с центральным отверстием, последовательно соединенные генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, первый пороговый элемент, последовательно соединенные инфракрасный фотоприемник, установленный со стороны закрытого торца ферритового сердечника индуктивного чувствительного элемента соосно с его центральным отверстием, формирователь импульсов, а также первый логический элемент И, первый вход которого соединен с прямым выходом первого порогового элемента, а его выход является первым выходом устройства, второй логический элемент И, первый вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, емкостный чувствительный элемент в виде токопроводящей пластины любой геометрической формы с центральным отверстием, геометрическая форма которого повторяет геометрическую форму наружной боковой поверхности ферритового сердечника, последовательно соединенные мультивибратор, детектор и второй пороговый элемент, выход которого подключен ко второму входу второго логического элемента И, при этом центральное отверстие емкостного чувствительного элемента установлено соосно с центральным отверстием ферритового сердечника индуктивного чувствительного элемента, наружная боковая поверхность которого по всему ее периметру охватывается внутренней торцевой поверхностью емкостного чувствительного элемента с зазором между этими поверхностями, обеспечивающим устранение взаимодействия с емкостным чувствительным элементом краевого электрического поля на внешней кромке ферритового сердечника индуктивного чувствительного элемента, образованной наружной боковой поверхностью его ферритового сердечника и поверхностью его открытого торца, при этом индуктивный и емкостный чувствительные элементы и инфракрасный фотоприемник образуют чувствительный элемент устройства, а поверхность открытого торца ферритового сердечника индуктивного чувствительного элемента, поверхность оптического окна инфракрасного фотоприемника и одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента, направленные в одну сторону и установленные параллельно, образуют чувствительную поверхность устройства, в него введен 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 ферритового сердечника индуктивного чувствительного элемента вдоль оси симметрии его центрального отверстия превышала дальность действия электрического поля емкостного чувствительного элемента вдоль его оси симметрии, перпендикулярной его плоским поверхностям, при этом второй вход первого логического элемента И соединен с выходом формирователя импульсов, третий вход - с выходом второго порогового элемента, а третий вход второго логического элемента И подключен к инверсному выходу первого порогового элемента, причем выход второго логического элемента И является вторым выходом устройства, а выходы первого и второго логических элементов И выполнены в виде открытых выходов Н-типа, обеспечивающих трансформирование устройства в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий с одним выходом путем соединения между собой первого и второго выходов устройства. На фиг.1 представлена функциональная схема устройства;

на фиг.2 - схема взаимного расположения и ориентации индуктивного и емкостного чувствительных элементов, инфракрасного фотоприемника и контролируемого изделия;

на фиг.3 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатывании его от нагретых металлических изделий в режиме идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий при перемещении их в радиальном направлении;

на фиг.4 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатывании его от нагретых неметаллических изделий в режиме идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий при перемещении их в радиальном направлении;

на фиг.5 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатывании его от нагретых металлических изделий в режиме идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий при перемещении их в осевом направлении;

на фиг.6 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатывании его от нагретых неметаллических изделий в режиме идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий при перемещении их в осевом направлении.

Устройство содержит (см. фиг.1) индуктивный чувствительный элемент 1, выполненный в виде катушки индуктивности 2, помещенной в кольцевом пазу чашки ферритового сердечника 3 с центральным отверстием со стороны его открытого торца, последовательно соединенные генератор электрических колебаний 4, первый пороговый элемент 5, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, а также первый логический элемент И 6, первый вход которого соединен с прямым выходом первого порогового элемента 5, первую выходную клемму 7, подключенную к выходу первого логического элемента И 6 и являющуюся первым выходом устройства, инфракрасный фотоприемник 8, установленный со стороны закрытого торца ферритового сердечника 3 индуктивного чувствительного элемента 1 соосно с его центральным отверстием, формирователь импульсов 9, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, ко входу которого подключен выход инфракрасного фотоприемника 8, а его выход соединен со вторым входом первого логического элемента И 6, емкостный чувствительный элемент 10, последовательно включенные мультивибратор 11 с подключенным к его входу емкостным чувствительным элементом 10, выполненный, например, по схеме симметричного автогенератора прямоугольных импульсов на основе операционного усилителя (см. книгу Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: "Сов. радио", 1974, с.155, рис.4,42, а), детектор 12, выполненный, например, по схеме диодного пассивного преобразователя амплитудных значений переменного напряжения в постоянное с последовательным включением выпрямительного диода с выходной нагрузкой в виде параллельной RC - цепочки (см, книгу Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. М.: "Сов, радио", 1977, с.174, рис.4,9, б), второй пороговый элемент 13, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, выход которого соединен с третьим входом первого логического элемента И 6, а также второй логический элемент И 14, первый вход которого подключен к выходу формирователя импульсов 9, второй вход - к выходу второго порогового элемента 13, третий вход - к инверсному выходу первого порогового элемента 5, вторую выходную клемму 15, соединенную с выходом второго логического элемента И 14 и являющуюся вторым выходом устройства. При этом выходы первого и второго логических элементов И 6 и 14 выполнены в виде открытых выходов Н-типа (см. ГОСТ 2.743-91, таблица 4), например, на транзисторах р-n-р типа с открытыми коллекторами. Выполнение выходов первого и второго логических элементов И 6, 14 в виде открытых выходов Н-типа позволяет трансформировать устройство в другой тип устройства, т.е. позволяет трансформировать устройство идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий с двумя выходами в датчик контроля положения нагретых металлических и неметаллических изделий с одним выходом, что расширяет его функциональные возможности. Такое трансформирование осуществляется простым способом без изменения его схемы, конструкции и без дополнительных энергетических затрат путем соединения между собой выходных клемм 7 и 15 устройства.

Генератор 4 выполнен, например, по схеме автогенератора электрических колебаний с индуктивной трехточкой на основе транзистора (см. книгу Виленский П.И., Срибнер Л.А. Бесконтактные путевые выключатели. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 80 с., ил. - (Библиотека по автоматике; Вып.654), стр.20, рис.10, а; стр.38, рис.25), причем выходы индуктивного чувствительного элемента 1 подключены к цепям его колебательного контура. Установка амплитуды генерируемых электрических колебаний генератора 4 при настройке его электрических параметров переменным резистором 16 производится на таком уровне, чтобы дальность действия электромагнитного поля 17 у открытого торца ферритового сердечника 3 в направлении оси симметрии его центрального отверстия превышала дальность действия электрического поля 18 емкостного чувствительного элемента 10 вдоль его оси симметрии, перпендикулярной его плоским поверхностям (см. фиг.2). Такая настройка резистором 16 генератора 4 необходима для обеспечения гарантированной возможности последовательного взаимодействия контролируемых изделий сначала с оптическим окном фотоприемника 8, электромагнитным полем 17 индуктивного чувствительного элемента 1, а затем с электрическим полем 18 емкостного чувствительного элемента 10 при перемещении их в осевом направлении по стрелке 19 в зону действия чувствительной поверхности устройства и обратно в исходное состояние, и, тем самым, реализовать возможность работы устройства в режимах идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий при осевом направлении их перемещения относительно чувствительной поверхности устройства.

Инфракрасный фотоприемник 8 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 8. Причем спектральная характеристика фотоприемника 8 согласована со спектром оптического излучения нагретых контролируемых изделий 20.

Индуктивный чувствительный элемент 1 включает в себя катушку индуктивности 2, ферритовый сердечник 3, выполненный в виде чашки, имеющей открытый и закрытый торцы. Со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника 3 установлена обмотка катушки индуктивности 2. У открытого торца чашки ферритового сердечника 3 при подаче высокочастотного сигнала на катушку индуктивности 2 с генератора 4 образуется в воздушном пространстве высокочастотное электромагнитное поле 17. 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, охватывающем 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 нее через сплошной слой феррита, образующего закрытый торец чашки, т.е. происходит экранирование этим слоем электромагнитного поля со стороны закрытого торца чашки ферритового сердечника 3. Поэтому установленный вблизи закрытого торца чашки ферритового сердечника 3 фотоприемник 8 своими металлическими конструктивными элементами не взаимодействует с электромагнитным полем 17 и, следовательно, не вносит существенного затухания в колебательный контур генератора 4 и не снижает его добротности, что, в свою очередь, не приводит к срыву колебаний генератора 4 и нарушению его функционирования.

Емкостный чувствительный элемент 10, подключенный в цепи отрицательной обратной связи к инвертирующему входу операционного усилителя мультивибратора 11, является одной из обкладок частотозадающего "раскрытого конденсатора", второй обкладкой которого являются электрические цепи общей "земли" мультивибратора 11 и устройства в целом, и служит емкостным чувствительным элементом мультивибратора 11 (см. журнал "Радио", №10, 2002, с.38, рис.1; с.39, рис.3). При этом емкостный чувствительный элемент 10 выполнен в виде токопроводящей пластины с центральным отверстием, геометрическая форма которого совпадает с геометрической формой наружной боковой поверхности ферритового сердечника 3 индуктивного чувствительного элемента 1. Причем центральное отверстие емкостного чувствительного элемента 10 установлено соосно с центральным отверстием ферритового сердечника 3 таким образом, что между его внутренней торцевой поверхностью и наружной боковой поверхностью ферритового сердечника 3 по всему ее периметру имеется гарантированный зазор. При этом ширина зазора выбирается таким образом, чтобы исключить взаимодействие с емкостным чувствительным элементом 10 потока рассеяния электромагнитного поля 17 катушки индуктивности 2, существующего непосредственно у передней кромки наружной боковой поверхности ферритового сердечника 3 со стороны его открытого торца. Поэтому наличие такого зазора 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 устройства. При этом емкостный чувствительный элемент может быть выполнен различной геометрической формы, например, треугольной, квадратной, прямоугольной, пяти- или шестиугольной и другой формы, т.е. любой геометрической формы, которая обеспечивала бы размером своей площади образование при взаимодействии его с контролируемым изделием электрического конденсатора с необходимым значением электрической емкости, достаточной для возникновения режима генерации электрических колебаний мультивибратора 11. Причем емкостный чувствительный элемент 10, охватывающий своей внутренней торцевой поверхностью наружную боковую поверхность ферритового сердечника 3 по всему ее периметру, индуктивный чувствительный элемент 1 и инфракрасный фотоприемник 8 образуют чувствительный элемент устройства, а поверхность открытого торца ферритового сердечника 3, поверхность оптического окна инфракрасного фотоприемника 8 и одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента 10, направленные в одну сторону и установленные параллельно, образуют чувствительную поверхность устройства.

Такое взаимное расположение в пространстве инфракрасного фотоприемника 8, емкостного чувствительного элемента 10, индуктивного чувствительного элемента 1 и контролируемого изделия 20 (см. фиг.2) при прохождении им в радиальном направлении по стрелке 22 (23) относительно чувствительного элемента устройства параллельно его чувствительной поверхности в пределах действия электрического поля 18, электромагнитного поля 17 и в пределах зоны чувствительности фотоприемника 8 всегда обеспечивает последовательное взаимодействие контролируемого изделия 20 с электрическим полем 18 емкостного чувствительного элемента 10, с электромагнитным полем 17 у открытого торца ферритового сердечника 3 и с оптическим окном фотоприемника 8. При этом:

1) происходит последовательно сначала взаимодействие нагретого металлического или неметаллического контролируемого изделия 20 с электрическим полем 18, потом пересечение им электромагнитного поля 17, оставаясь при этом в зоне действия электрического поля 18, и затем, оставаясь в зонах действия электрического и электромагнитного полей 18 и 17, оно засвечивает фотоприемник 8 своим инфракрасным излучением 21, далее, продолжая оставаться в зонах действия электрического и электромагнитного полей 18 и 17, оно выходит за пределы оптического окна фотоприемника 8, после чего происходит затемнение фотоприемника 8, затем, оставаясь в зоне действия электрического поля 18 и оставляя фотоприемник в затемненном состоянии, оно выходит из зоны действия электромагнитного поля 17, и, наконец, на последнем отрезке своего перемещения нагретое металлическое или неметаллическое контролируемое изделие 20 выходит из зоны действия электрического поля 18 и, следовательно, из зоны чувствительной поверхности устройства;

2) при засвечивании нагретым контролируемым изделием 20 фотоприемника 8 происходит формирование на выходе формирователя импульсов 9 импульса напряжения с уровнем логической "1" длительностью, равной времени нахождения нагретого металлического или нагретого неметаллического контролируемого изделия в зоне чувствительной поверхности устройства, начиная с момента засветки фотоприемника 8 и до момента его затемнения;

3) при пересечении контролируемым нагретым металлически изделием 20 электромагнитного поля 17 происходит на прямом (инверсном) выходе первого порогового элемента 5 формирование импульса напряжения с уровнем логической "1" (логического "0") длительностью, равной длительности нахождения контролируемого изделия в электромагнитном поле 17 индуктивного чувствительного элемента 1, причем при взаимодействии нагретого неметаллического контролируемого изделия 20 с электромагнитным полем 17 формирования на прямом и инверсном выходах первого порогового элемента 5 импульсов напряжений с уровнями соответственно логической "1" и логического "0" не происходит, так как нагретое неметаллическое изделие не вносит существенного затухания в колебательный контур генератора 4;

4) при пересечении контролируемым нагретым металлическим или неметаллическим изделием 20 электрического поля 18 происходит на выходе второго порогового элемента 13 формирование импульса напряжения с уровнем логической "1" длительностью, равной длительности нахождения контролируемого изделия в электрическом поле 18 емкостного чувствительного элемента 10;

5) получение на выходе второго порогового элемента 13 импульса длительностью всегда большей, чем длительность каждого импульса на выходах первого порогового элемента 5 и формирователя 9 импульсов;

6) получение на прямом (инверсном) выходе первого порогового элемента 5 импульса напряжения с уровнем логической "1" (логического "0") длительностью всегда большей, чем длительность импульса на выходе формирователя 9 импульсов;

7) расстановка на временной оси сформированных импульсов таким образом, чтобы выходной импульс порогового элемента 13 большей длительности всегда "охватывал" выходные импульсы меньшей длительности первого порогового элемента 5 и формирователя 9 импульсов, и чтобы в тоже время выходные импульсы первого порогового элемента 5, длительность которых больше, чем длительность выходного импульса формирователя 9, всегда "охватывали" выходной импульс последнего.

Такое взаимное расположение инфракрасного фотоприемника, индуктивного и емкостного чувствительных элементов и взаимодействие их в описанной выше последовательности с контролируемым изделием, а также соответствующая обработка предложенной схемой устройства их выходных сигналов позволяют реализовать принцип действия устройства в режиме идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий при перемещении их в радиальном направлении.

При перемещении контролируемого изделия 20 в осевом направлении по стрелке 19 в зону действия чувствительной поверхности устройства (см. фиг.2) и обратно в исходное положение происходит последовательно взаимодействие его с оптическим окном фотоприемника 8, электромагнитным полем 17 индуктивного чувствительного элемента 1, электрическим полем 18 емкостного чувствительного элемента 10 и затем возврат контролируемого изделия 20 в исходное положение. При этом:

1) происходит последовательно засвечивание нагретым металлическим или нагретым неметаллическим контролируемым изделием 20 фотоприемника 8 своим инфракрасным излучением 21, далее, продолжая находиться в пределах зоны чувствительности фотоприемника 8, оно взаимодействует с электромагнитным полем 17, затем, оставаясь в зоне действия электромагнитного поля 17 и оставляя фотоприемник 8 в засвеченном состоянии, оно взаимодействует с электрическим полем 18, потом, оставаясь в зоне действия электромагнитного поля 17 и оставляя фотоприемник 8 в засвеченном состоянии, контролируемое изделие 20 при движении в исходное положение выходит из зоны действия электрического поля 18, далее, оставляя фотоприемник 8 в засвеченном состоянии, оно выходит из зоны действия электромагнитного поля 17, и на последнем отрезке своего перемещения оно выходит за пределы зоны чувствительности фотоприемника 8, в результате фотоприемник 8 переходит в затемненное состояние;

2) таким образом, при засвечивании нагретым контролируемым изделием 20 фотоприемника 8 происходит формирование на выходе формирователя 9 импульса напряжения с уровнем логической "1" длительностью, равной времени нахождения нагретого металлического или нагретого неметаллического контролируемого изделия 20 в зоне действия чувствительной поверхности устройства, начиная с момента засветки фотоприемника 8 и до момента его затемнения;

3) при взаимодействии нагретого металлического контролируемого изделия 20 с электромагнитным полем 17 происходит формирование на прямом (инверсном) выходе первого порогового элемента 5 импульса напряжения с уровнем логической "1" (логического "0") длительностью, равной времени нахождения его в электромагнитном поле 17 индуктивного чувствительного элемента 1, причем при взаимодействии нагретого неметаллического контролируемого изделия 20 с электромагнитным полем 17 формирования на прямом и инверсном выходах первого порогового элемента 5 импульсов напряжений соответственно с уровнями логической "1" и логического "0" не происходит, так как нагретое неметаллическое изделие не вносит существенного затухания в колебательный контур генератора 4;

4) при взаимодействии нагретого металлического или неметаллического контролируемого изделия 20 с электрическим полем 18 на выходе второго порогового элемента 13 происходит формирование импульса напряжения с уровнем логической "1", длительностью, равной времени нахождения его в электрическом поле 18 емкостного чувствительного элемента 10;

5) на выходе формирователя 9 происходит формирование импульса напряжения большей длительности, чем длительность каждого импульса напряжения на выходах первого и второго пороговых элементов 5, 13;

6) на прямом (инверсном) выходе первого порогового элемента 5 происходит формирование импульса напряжения большей длительности, чем длительность импульса на выходе второго порогового элемента 13;

7) расстановка на временной оси сформированных таким образом импульсов такова, что выходной импульс формирователя 9 импульсов большей длительности "охватывает" выходные импульсы меньшей длительности первого порогового элемента 5 и второго порогового элемента 13, и в то же время выходные импульсы порогового элемента 5, длительность которых в свою очередь больше длительности выходного импульса второго порогового элемента 13. всегда "охватывают" выходной импульс последнего.

Такое взаимное расположение инфракрасного фотоприемника 8, индуктивного и емкостного чувствительных элементов 1, 10, взаимодействие их в описанной выше последовательности с контролируемым изделием и соответствующая обработка предложенной схемой устройства их выходных сигналов, а также установка переменным резистором 16 большего значения дальности действия электромагнитного поля 17 у открытого торца ферритового сердечника 3 в направлении оси симметрии его центрального отверстия, чем значение дальности действия электрического поля 18 емкостного чувствительного элемента 10 вдоль его оси симметрии; перпендикулярной его плоским поверхностям, позволяют реализовать принцип действия устройства в режиме идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий при перемещении их в осевом направлении и, тем самым, расширить его функциональные возможности.

Устройство работает следующим образом. После подачи напряжения питания в момент нахождения контролируемого изделия 20 вне зоны чувствительной поверхности устройства (см. фиг.2) мультивибратор 11 переходит в заторможенное состояние, соответствующее режиму срыва генерации электрических колебаний, при котором на его выходе, на входе и выходе детектора 12, на входе порогового элемента 13 устанавливаются напряжения с уровнями логического "0". В результате пороговый элемент 13 устанавливается в такое состояние, при котором на его выходе, втором входе логического элемента 14 и третьем входе логического элемента 6 устанавливается напряжение U1 с уровнем логического "0" (см. фиг.3 - фиг.6). Вместе с тем генератор 4 переходит в режим генерации электрических колебаний, постоянная составляющая тока которых на его выходе создает падение напряжения, превышающее входное пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 5. При этом последний переключатся в такое состояние, при котором на его прямом и инверсном выходах устанавливаются соответственно напряжения U2 и U4 с уровнями логического "0" и логической "1" (см. фиг.3 - фиг.6), которые подаются соответственно на первый вход логического элемента 6 и третий вход логического элемента 14. При этом инфракрасный фотоприемник 8 находится в затемненном состоянии, и на выходе формирователя 9 устанавливается напряжение U3 с уровнем логического "0" (см. фиг.3 - фиг.6), которое подается на первый вход логического элемента 14 и второй вход логического элемента 6. Так как на первом и втором, третьем входах логического элемента 6 установлены с прямого выхода порогового элемента 5 и выходов формирователя 9, порогового элемента 13 соответственно напряжения U2 и U3, U2 с уровнями логического "0", на его выходе и клемме 7 устанавливается напряжение U5 с уровнем логического "0". Так как на первом, втором и третьем входах логического элемента 14 установлены с выходов формирователя 9, порогового элемента 13 и инверсного выхода порогового элемента 5 соответственно напряжения U3, U1 и U4 с уровнями логического "0" и логической "1", на его выходе и клемме 15 устанавливается напряжение U6 с уровнем логического "0".

Таким образом, после подачи напряжения питания устройство устанавливается в исходное состояние, при котором контролируемое изделие 20 находится за пределами зоны чувствительной поверхности устройства, а на клеммах 7 и 15 устанавливаются соответственно напряжения U5 и U6 с уровнями логического "0", и устройство готово к первому циклу идентификации нагретых металлических или нагретых неметаллических изделий в режиме идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий.

Далее рассмотрим работу предлагаемого устройства в режиме идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий, при котором контролируемое изделие 20 (см. фиг.2) перемещается относительно чувствительной поверхности устройства в пределах зон действия электрического поля 18, электромагнитного поля 17 и в пределах зоны чувствительности инфракрасного фотоприемника 8 в радиальном направлении по стрелке 22 (23) или в осевом направлении по стрелке 19 в зону действия чувствительной поверхности устройства и обратно в исходное положение.

1. Работа устройства при перемещении контролируемых изделий в радиальном направлении.

При перемещении в направлении стрелки 22 (23) в зону чувствительной поверхности устройства, например, нагретого металлического изделия 20, оно входит в зону действия электрического поля 18 емкостного чувствительного элемента 10 и образует с ним электрический конденсатор. Значение электрической емкости образованного таким образом конденсатора достигает такого уровня, при котором происходит возбуждение мультивибратора 11 и переход его в режим генерации электрических колебаний. Амплитуда выходных импульсов мультивибратора 11 преобразуется детектором 12 в постоянное напряжение с уровнем логической "1", которое превышает входное пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 13. При этом последний переключается в другое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U1 с уровнем логической "1" (см. фиг.3), которое подается на второй вход логического элемента 14 и третий вход логического элемента 6. При эт