Динамический емкостной датчик наличия объекта

Динамический емкостной датчик наличия объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Ю.А.Бережка

1.. 1 ).4

Коммунарский горно-металлургический инс тут:,:.:„; (72) Автор взобретеняа (7!) Зааватель (5".) ДИНАИИЧЕСКИЙ, ЕИКОСТНОЙ, ДАТЧИК

НАЛИЧИЯ ОБЪЕКТА!

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано,.например для определения наличия проката черных и цветных металлов в контролируемой зоне.

Известны емкостные датчики налиS чия объекта, содержащие генератор высокой частоты, трансформаторную измерительную схему, чувствительный элемент, выпрямитель и выходной

1О,. блок, выполненный в виде усилителя постоянного тока, нагруженного релей ным оконекным каскадом (1) .

Недостатком подобных устройств является низкая помехозащищенность и невысокая точность измерения в условиях медленного дрейфа начальной емкости при отсутствии контролируемого объекта.

Наиболее близким к предлагаемому является динамический емкостной датчик наличия объекта, содержащий генератор высокой частоты, трансформаторную измерительну схему, подклю" ченную к выходу генератора, первичный емкостной преобразователь, подключенный ко входу трансформатора измерительной схЬмы, выпрямитель и фильтр низких частот, последовательно включенные на выходе измерительной схемы, ключ со стробирующим импульс". ным генератором, входом подключенный к выходу фильтра, формирователь импульсов, входная цепь которого, выполненная в виде дифференцирующей

RC-цепочки, подключена к выходу ключа, триггер, подключенный входом к выходу формирователя импульсов, и регистратор, включенный на выходе триггера (21.

Недостатком этого датчика является невысокая точность измерения при высоких скоростях движения объекта измерения, обусловленная тем, что в интервалах между коммутациями ключа изменение выходного напряжения фильтра не поступает на формирователь, в то же время может иметь:

3 91696 место или появление объекта в зоне контроля или уход из нее.

Цель изобретения - повышение точности измерения при работе в широком диапазоне скоростей движения объекта. $ . Поставленная цель достигается тем, что датчик снабжен вторым формирователем импульсов, идентичным первому и включенным ему параллельно, а формирователь импульсов выполнен двухвходовым, с входной цепью дополнительного входа, состоящей ( из двух последовательно включенных диодов, подключенных параллельно резистору дифференцирующей RC-цепоч- 1$ ки, входной цепи основного входа, и емкости, подключенной между общей точкой диодов и выходом фильтра, диоды входной цепи дополнительного входа второго формирователя включены 2в в .обратной полярности по сравнению с первым формирователем.

На фиг. 1 приведена блок-схема датчика; на фиг. 2 - входная цепь формирователя. 2$

Датчик содержит генератор 1 вы" сокой частоты, трансформаторную измерительную схему 2, емкостной пер" вичный преобразователь 3, подключен". ный к измерительной схеме 2, выпрями- » тель 4, фильтр 5 низких частот, включенный на выходе выпрямителя, ключ б со стробирующим импульсным генератором, первый 7 и второй 8 формирователи импульсов, включенные параллельно, триггер 9, подключенный к выходам формирователей, и регистратор 10. Входная цепь формирователя выполнена в виде дифференцирующей

RC-цепочки, состоящей из емкости 11 . . и резистора 12; представляющей собой

:входную цепь основного входа и емкос ти 13 диодов 14 и 15, представляющих собой входную цепь дополнительного входа.

Датчик работает следующим образом.

) .

При отсутствии контролируемого объекта в зоне первичного преобразо" вателя 2 датчик настроен таким об" разом, что на выходе выпрямителя 4 устанавливается начальное напряжение, соответствующее середине линей-. ного участка рабочей ветви характе" ристики трансформаторной измеритель ной схемы 2.

Когда в зону контроля входит .объект, или выходит из нее, то напря.жение на выходе выпрямителя 4 соответственно увеличивается или уменьшается, Выходное напряжение выпрямителя 4, отфильтрованное от высокочастотных помех фильтром 5, ключом

6 периодически подается на формирователи 7 и 8 импульсов, которые .вырабатывают импульсы запуска и сброса триггера 9. На выходе регистратора 10 при этом появляется сигнал высокого уровня, соответствующий наличию объекта в зоне контроля, или низкого уровня, соответствующий отсутствию объекта. . Когда в зону контроля входит объект, увеличивающееся напряжение, прошедшее выпрямитель 4 и фильтр 5, ключом 6 периодически подается на дифференцирующие цепи основных входов блоков 7 и 8. При этом зарядный ток конденсатора 11 вызывает работу блока 7, вырабатывающего импульсы запуска триггера 9.

В то же время токи дифференцирующих цепей блока 8 не производят его запуска, так как имеют направления, противоположные требуемым, но при этом заряжают конденсаторы входных цепей до величины выходного напряжения фильтра 5, подготавливая их к нормальной работе в дальнейшем.

При уходе объекта из зоны контроля, напряжение на выходе фильтра 5 снижается, что приводит к появлению импульсов запуска блока 8. Запуск блока 8 осуществляется током разряда конденсатора цепи основного входа.

В результате чего триггер 9 сбрасывается в исходное Ф>ложение, При не" больших скоростях движения объекта в зоне контроля токи конденсаторов входных цепей дополнительных входов блоков 7 и 8 незначительны и не вызывают их работы.

Если скорость движения объекта более пороговой, то быстро увеличивающееся входной напряжение вызывает запуск блока 7, осуществляемый интенсивными зарядными токами конденсатора 13 по цепи резистор 12диод 14. В результате чего происхоцит перевод триггера в рабочее состояние.

Когда напряжение на выходе фильтра 5 интенсивно снижается (объект уходит иэ эоны контроля на повышенной скорости), то ток разряда конденсатора входной цепи дополнительного входа, вызывает срабатывание блока

8, осуществляющего сброс триггера

9 в исходное положение.

Формула изобретения

5 9

При таком выполнении формирователя импульсов наблюдается законо" мерность; чем выше скорость изменения выходного напряжения выпрямителя 4 (выше скорости входа объекта в зону контроля или выхода из нее}, тем раньше срабатывает предлагаемый датчик, т.е. сужается поле допуска моментов фиксации появления или ухода, объекта, что позволяет повысить точность измерения при работе в широком диапазоне скоростей движения объекта.

Динамический емкостной датчик наличия объекта, содержащий генератор высокой частоты, трансформаторную измерительную схему, подключенную к выходу генератора, первичный емкостной преобразователь, подключенный ко входу трансформаторной измерительной схемы, выпрямитель и фильтр низких частот, последовательно включенные на выходе измерительной схе" мы, ключ со стробирующим импульсным

1 генератором, входом подключенный к выходу фильтра, формирователь импул сов, входная цепь которого, выполнен.ная в виде дифференцирующей RC-цепочки, подключена к выходу ключа, 16965 6 триггер; подключенный входом к выходу формирователя импульсов, и регистратор, включенный на выходе триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения точности изме" рения при работе в широком диапазоне скоростей движения объекта, он снабжен вторым формирователем импульсов, идентичным первому и включенным ему

10 параллельно, а формирователь импульсов выполнен двухвходовым, с входной цепью дополнительного. входа, состоя" щей из двух последовательно включенных диодов, подключенных параллельно.

И резистору дифференцирующей RC-цепочки, входной цепи основного входа, и емкости, подключенной между общей точкой диодов и выходом фильтра, диоды входной цепи дополнительного рв входа второго формирователя включены в обратной полярности по сравнению с первым формирователем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Емкостной датчик положения.

Отчет. М., "Тяжпромэлектропроект"„

1963, с. 8.

2. Отчет о НИР, КГИИ, Б 740689, 36 Разработка и исследование бесконтактных индикаторов положения металла в транспортных потоках. 1979, с. 54 7 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 4868

Тираж 614 Подписное

Фигиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4