АДАПТИВНЫЙ ДАТЧИК ИДЕНТИФИКАЦИИ И КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ
ADAPTIVE SENSOR FOR IDENTIFICATION AND CONTROL OF ARTICLES POSITION

Изобретение относится к области автоматизации в машиностроении и предназначено для контроля положения и идентификации изделий с учетом их вида материала и их термического состояния в автоматизированных высокопроизводительных производствах по сборке изделий, а также для решения общих задач автоматизации различных производственных процессов.
Известен датчик, содержащий чувствительный элемент, чувствительная поверхность которого является чувствительной поверхностью датчика, логический элемент И, выходную клемму (см. RU №2343540, МПК G06M 3/00 (2006.01), H01H 36/00 (2006.01), 10.01.2009, бюл. №1).
Такой датчик имеет ограниченные функциональные возможности, так как не позволяет:
- производить идентификацию (распознавание) нагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий, потому что он не обладает свойством селективности в отношении этих изделий;
автоматически осуществлять трансформирование его функциональных возможностей, что не обеспечивает автоматизацию процесса контроля изделий на автоматизированном технологическом объекте эксплуатации;
- осуществлять автоматическую адаптацию к конкретным видам контролируемых изделий.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является адаптивный датчик, содержащий датчик контроля изделий, чувствительная поверхность которого является чувствительной поверхностью адаптивного датчика, первую выходную клемму, являющуюся первым выходом адаптивного датчика, вторую и третью выходные клеммы, являющиеся вторым и третьим выходами адаптивного датчика, логический элемент И, блок индикации, генератор электрических колебаний, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом генератора электрических колебаний, второй вход - с первой выходной клеммой (см. RU №2458322 С1, МПК G01D 5/12 (2006.01), опубл. 10.08.2012, бюл. №22).
Такой адаптивный датчик позволяет проводить идентификацию (распознавание) и контроль положения металлических и неметаллических изделий, т.е. позволяет проводить контроль изделий только с учетом их вида материала, из которого они изготовлены, и не позволяет проводить контроль изделий как с учетом их вида материала, так и с учетом их термического состояния, например, таких как нагретые металлические и ненагретые неметаллические изделия. В связи с этим такой адаптивный датчик имеет ограниченные функциональные возможности при решении задач в части автоматизации производственных процессов, включающих такие технологические операции, как идентификация и(или) контроль положения различных видов изделий.
Указанный недостаток такого адаптивного датчика снижает уровень его автоматизации технологических процессов контроля изделий.
Кроме того, в таком адаптивном датчике сканирование его входов программирования функциональных возможностей осуществляется тремя значениями двухразрядного двоичного цифрового кода 00, 10 и 01, т.е. сканирование указанных его входов проводится избыточным числом значений двухразрядного двоичного цифрового кода, при котором в процессе программирования функциональных возможностей адаптивного датчика его значение 00 участия не принимает. При значении 00 указанного кода на входах программирования адаптивного датчика изменения его функциональных возможностей не происходит, так как в этом случае, несмотря на нахождение контролируемого изделия в зоне чувствительности адаптивного датчика, сигнал о контроле положения изделия на выходе адаптивного датчика не отрабатывается, и он продолжает находиться в исходном состоянии. Таким образом, наличие избыточного значения 00 двухразрядного двоичного цифрового кода для сканирования входов программирования функциональных возможностей адаптивного датчика приводит к снижению его быстродействия, что ухудшает его эксплуатационные характеристики.
Решаемая задача изобретением - расширение функциональных возможностей адаптивного датчика и улучшение его эксплуатационных характеристик.
Решаемая задача достигается тем, что:
в адаптивный датчик по варианту 1 его исполнения, содержащий датчик контроля изделий, включающий чувствительную поверхность, являющуюся чувствительной поверхностью адаптивного датчика, первый логический элемент И, генератор электрических колебаний, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом генератора электрических колебаний, первый блок индикации, введены счетный триггер, вход которого подключен к выходу логического элемента ИЛИ-НЕ, прямой выход - к первому входу первого логического элемента И, второй вход которого соединен с входом первого блока индикации и с первым выходом датчика контроля изделий, выполненного в виде бесконтактного датчика идентификации нагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий, второй логический элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с инверсным выходом счетного триггера и вторым выходом датчика контроля изделий, выход - с вторым входом логического элемента ИЛИ-НЕ и выходом первого логического элемента И, второй блок индикации, вход которого подключен к второму выходу датчика контроля изделий, при этом точка соединения второго входа логического элемента ИЛИ-НЕ и выходов первого, второго логических элементов И является первым выходом адаптивного датчика, а прямой и инверсный выходы счетного триггера являются соответственно вторым и третьим выходами адаптивного датчика, причем логические сигналы прямого и инверсного выходов счетного триггера образуют двухразрядный двоичный цифровой код, значения 10 и 01 которого являются кодами идентификации соответственно нагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий, потенциальные информационные сигналы контроля которых отрабатываются на первом выходе адаптивного датчика, а выходы первого и второго логических элементов И выполнены в виде открытых выходов Н-типа;
в адаптивном датчике по варианту 2 его исполнения, выполненном по варианту 1, датчик контроля изделий выполнен в виде бесконтактного датчика идентификации нагретых металлических и ненагретых металлических и неметаллических изделий, а значения 10 и 01 двухразрядного двоичного цифрового кода являются кодами идентификации соответственно нагретых металлических и ненагретых металлических и неметаллических изделий;
в адаптивном датчике по варианту 3 его исполнения, выполненном по п.1, датчик контроля изделий выполнен в виде бесконтактного датчика идентификации ненагретых металлических и нагретых неметаллических изделий, а значения 10 и 01 двухразрядного двоичного цифрового кода являются кодами идентификации соответственно ненагретых металлических и нагретых неметаллических изделий;
в адаптивном датчике по варианту 4 его исполнения, выполненном по п.1, датчик контроля изделий выполнен в виде бесконтактного датчика идентификации нагретых металлических и нагретых неметаллических изделий, а значения 10 и 01 двухразрядного двоичного цифрового кода являются кодами идентификации соответственно нагретых металлических и нагретых неметаллических изделий;
в адаптивном датчике по варианту 5 его исполнения, выполненном по п.1, датчик контроля изделий выполнен в виде бесконтактного датчика идентификации ненагретых металлических и нагретых металлических и неметаллических изделий, а значения 10 и 01 двухразрядного двоичного цифрового кода являются кодами идентификации соответственно ненагретых металлических и нагретых металлических и неметаллических изделий;
в адаптивном датчике по варианту 6 его исполнения, выполненном по п.1, датчик контроля изделий выполнен в виде бесконтактного датчика идентификации нагретых металлических и неметаллических и ненагретых неметаллических изделий, а значения 10 и 01 двухразрядного двоичного цифрового кода являются кодами идентификации соответственно нагретых металлических и неметаллических и ненагретых неметаллических изделий;
в адаптивном датчике по варианту 7 его исполнения, выполненном по п.1, датчик контроля изделий выполнен в виде бесконтактного датчика идентификации ненагретых металлических и неметаллических и нагретых металлических и неметаллических изделий, а значения 10 и 01 двухразрядного двоичного цифрового кода являются кодами идентификации соответственно ненагретых металлических и неметаллических и нагретых металлических и неметаллических изделий;
в адаптивном датчике по варианту 8 его исполнения, выполненном по п.1, датчик контроля изделий выполнен в виде бесконтактного датчика идентификации ненагретых неметаллических и нагретых и ненагретых металлических изделий, а значения 10 и 01 двухразрядного двоичного цифрового кода являются кодами идентификации соответственно ненагретых неметаллических и нагретых и ненагретых металлических изделий;
в адаптивном датчике по варианту 9 его исполнения, выполненном по п.1, датчик контроля изделий выполнен в виде бесконтактного датчика идентификации нагретых неметаллических и нагретых и ненагретых металлических изделий, а значения 10 и 01 двухразрядного двоичного цифрового кода являются кодами идентификации соответственно нагретых неметаллических и нагретых и ненагретых металлических изделий;
в адаптивном датчике по варианту 10 его исполнения, выполненном по п.1, датчик контроля изделий выполнен в виде бесконтактного датчика идентификации нагретых и ненагретых неметаллических и ненагретых металлических изделий, а значения 10 и 01 двухразрядного двоичного цифрового кода являются кодами идентификации соответственно нагретых и ненагретых неметаллических и ненагретых металлических изделий;
в адаптивном датчике по варианту 11 его исполнения, выполненном по п.1, датчик контроля изделий выполнен в виде бесконтактного датчика идентификации нагретых и ненагретых неметаллических и нагретых металлических изделий, а значения 10 и 01 двухразрядного двоичного цифрового кода являются кодами идентификации соответственно нагретых и ненагретых неметаллических и нагретых металлических изделий;
в адаптивном датчике по варианту 12 его исполнения, выполненном по п.1, датчик контроля изделий выполнен в виде бесконтактного датчика идентификации нагретых и ненагретых металлических и нагретых и ненагретых неметаллических изделий, а значения 10 и 01 двухразрядного двоичного цифрового кода являются кодами идентификации соответственно нагретых и ненагретых металлических и нагретых и ненагретых неметаллических изделий.
На фиг.1 представлена функциональная схема адаптивного датчика; на фиг.2 - диаграммы напряжений, поясняющие работу схемы адаптивного датчика при срабатывании его от контролируемых изделий; в таблице приведено соответствие видов контролируемых изделий значениям двухразрядного двоичного цифрового кода для каждого варианта исполнения адаптивного датчика.
Адаптивный датчик содержит (см. фиг.1) датчик 1 контроля изделий, включающий чувствительную поверхность 2, которая является чувствительной поверхностью адаптивного датчика, первый и второй выходы, первую, вторую и третью выходные клеммы 3, 4, и 5, являющиеся соответственно первым, вторым и третьим выходами адаптивного датчика, генератор электрических колебаний 6, логический элемент ИЛИ-НЕ 7, первый вход которого соединен с выходом генератора 6, счетный триггер 8, вход которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ 7, первый логический элемент И 9, первый и второй входы которого подключены соответственно к прямому выходу триггера 8 и к первому выходу датчика 1, второй логический элемент И 10, первый и второй входы которого соединены соответственно с инверсным выходом триггера 8 и вторым выходом датчика 1, выход - с выходом первого логического элемента И 9, со вторым входом логического элемента ИЛИ-НЕ 7 и первой выходной клеммой 3, первый и второй блоки 11, 12 индикации, входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам датчика 1. При этом выходы первого и второго логических элементов И 9, 10 выполнены в виде открытых выходов Н-типа (см. ГОСТ 2. 743-91, таблица 4), например, на транзисторах p-n-р-типа с открытыми коллекторами. Логические сигналы прямого и инверсного выходов счетного триггера 8 образуют двухразрядный двоичный цифровой код идентификации и контроля положения конкретного вида контролируемого изделия (см. таблицу).
Генератор 6, элемент 7, триггер 8 с их соответствующими электрическим связями служат для формирования на прямом и инверсном выходах триггера 8 импульсов напряжений U2 и U3 (см. фиг.2), которые подаются на первые входы соответственно элементов 9 и 10. С помощью этих импульсов производится сканирование первых входов соответственно элементов 9 и 10 для трансформирования функциональных возможностей адаптивного датчика переменными значениями двухразрядного двоичного цифрового кода 10, 01, старший и младший разряды которого образуют логические сигналы соответственно прямого и инверсного выходов триггера 8. В результате происходит трансформирование функциональных возможностей адаптивного датчика: при значении этого кода 10 адаптивный датчик трансформируется в датчик идентификации и контроля положения изделий одного вида, а при значении этого кода 01 - в датчик идентификации и контроля положения изделий другого вида (см. таблицу). После чего цикл сканирования триггером 8 указанными значениями двухразрядного двоичного цифрового кода первых входов элементов 9 и 10 повторяется, что обеспечивает автоматическое трансформирование функциональных возможностей адаптивного датчика. При этом устраняется необходимость вмешательства оператора в процесс работы автоматизированного технологического объекта эксплуатации для смены двухразрядного двоичного цифрового кода вручную, например, с его пульта управления в случаях перехода с одного вида контролируемого изделия на другой его вид.
Наряду с этим в адаптивном датчике реализована автоматическая адаптация его к конкретному виду контролируемого изделия. При этом адаптация к одному или другому виду контролируемого изделия при смене одного его вида на другой без прерывания технологического процесса работы автоматизированного технологического объекта эксплуатации осуществляется также самим адаптивным датчиком. Это достигается тем, что в нем каждому значению двухразрядного двоичного цифрового кода 10 или 01, формируемого соответственно на прямом и инверсном выходах триггера 8, поставлено в однозначное соответствие ему один или другой вид контролируемого изделия.
Вместе с тем в адаптивном датчике введена обратная электрическая связь с его выходной клеммы 3 на второй вход элемента 7, без которой невозможно было бы в полной мере обеспечить автоматическую адаптацию его к конкретному виду контролируемого изделия.
Так, при отсутствии в адаптивном датчике обратной электрической связи с выходной клеммы 3 на второй вход элемента 7 невозможно обеспечить полную его адаптацию к конкретному виду контролируемого изделия, так как на выходной клемме 3 адаптивного датчика появляется искаженный сигнал, несущий информацию о контроле положения изделия. В этом случае выходной сигнал на клемме 3 адаптивного датчика имеет импульсную форму и состоит из пачки импульсов, длительность которой равна времени нахождения контролируемого изделия в зоне действия чувствительной поверхности 2 адаптивного датчика, а количество импульсов в пачке - частному от деления длительности нахождения контролируемого одного(другого) вида изделия в зоне действия чувствительной поверхности 2 адаптивного датчика к периоду следования импульсов с напряжением U2 (U3) с прямого(инверсного) выхода триггера 8 (см. фиг.2).
Такое представление выходного сигнала адаптивного датчика в виде пачки импульсов потребовало бы большего объема программных и аппаратных средств для обработки результатов контроля положения и идентификации конкретного вида контролируемого изделия в микропроцессорных устройствах управления автоматизированным технологическим объектом эксплуатации, а также привело бы к снижению быстродействия адаптивного датчика. Это, в свою очередь, существенно ухудшило бы его эксплуатационные характеристики.
1
2
3
4
Наличие же в адаптивном датчике указанной обратной электрической связи обеспечивает формирование на его выходной клемме 3 в неискаженном виде потенциального информационного сигнала, несущего информацию о контроле положения изделия. Длительность t- t(t-t) такого сигнала (см. фиг.2, диаграмма U6) соответствует времени нахождения контролируемого одного(другого) вида изделия в зоне действия чувствительной поверхности 2 (см. фиг.1) адаптивного датчика, и такой сигнал не требует дополнительной его обработки в микропроцессорных устройствах управления автоматизированным технологическим объектом эксплуатации.
1
2
3
4
1
3
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
2
4
2
4
Формирование на выходе адаптивного датчика неискаженного потенциального информационного сигнала U6 с уровнем логической "1" (см. фиг.2) длительностью t-t(t-t), несущего информацию о контроле положения им одного(другого) вида изделия, при наличии в нем обратной электрической связи с выходной клеммы 3 на второй вход элемента 7 достигается следующим образом. Например, в момент времени t (t), когда на прямом и инверсном выходах триггера 8 установлено текущее значение двухразрядного двоичного цифрового кода 10 (01), контролируемое изделие одного(другого) вида попадает в зону действия чувствительной поверхности 2 адаптивного датчика, на его клемме 3 формируется передний фронт импульса t-t(t-t) напряжения U6 с уровнем логической "1", которое блокирует элемент 7 по его второму входу. В результате импульсы напряжения U1 с уровнем логической "1" с выхода элемента 7 на вход триггера 8 не проходят, и работа последнего на время t-t(t-t) действия импульса напряжения U6 с уровнем логической "1" прерывается. После чего на выходах триггера 8 происходит фиксирование текущего значения 10 (01) указанного кода на время t-t(t-t), т.е. на время действия на клемме 3 импульса напряжения U6 с уровнем логической "1". При этом в течение времени t-t(t-t) адаптивный датчик трансформируется в датчик контроля одного(другого) вида изделия, и на его выходе формируется неискаженный потенциальный сигнал, несущий информацию о контроле положения адаптивным датчиком изделия одного(другого) вида в виде одного сплошного импульса напряжения U6 с уровнем логической "1", так как в течение всего промежутка времени t-t(t-t) сохраняются постоянные значения 10 (01) двухразрядного двоичного цифрового кода. В момент времени t (t), когда изделие одного(другого) вида выходит за пределы действия чувствительной поверхности 2 адаптивного датчика, на его клемме 3 формирование импульса напряжения U6 с уровнем логической "1" заканчивается. В результате, начиная с момента времени t(t), т.е. по спаду импульса напряжения U4 (U5) работа триггера 8 возобновляется, и он переходит в режим автоматического сканирования первых входов элементов 9, 10, соответствующий его исходному состоянию, при котором он готов к очередному циклу контроля одного(другого) вида изделия.
Таким образом, наличие обратной электрической связи с выхода датчика на второй вход элемента 7 обеспечивает:
- автоматическую адаптацию предлагаемого датчика к одному или другому виду контролируемого им изделия;
- формирование на выходной клемме 3 адаптивного датчика информационного потенциального сигнала в виде одного сплошного импульса напряжения U6 с уровнем логической "1" и устранение тем самым возможности формирования на его выходе искаженного информационного сигнала в виде пачки импульсов напряжения U6 с уровнем логической "1".
Вместе с тем трансформирование функциональных возможностей адаптивного датчика с помощью двух значений двухразрядного двоичного цифрового кода увеличивает его быстродействие, чем обеспечивается улучшение его эксплуатационных характеристик.
Выходные клеммы 4, 5 адаптивного датчика предназначены для передачи текущих значений двухразрядного двоичного цифрового кода об идентификации или о контроле положения одного или другого вида изделий из зоны их контроля на пульт управления автоматизированного технологического объекта эксплуатации для дальнейшей автоматической обработки результатов контроля изделий в его микропроцессорных устройствах управления и получения визуальной информации о результатах контроля адаптивным датчиком соответствующих видов контролируемых изделий.
При этом использование в составе пульта управления автоматизированного технологического объекта эксплуатации, например, второго комплекта блоков 11, 12 индикации (см. фиг.1) и выходных сигналов клемм 3, 4, 5 позволяет получать дистанционно от адаптивного датчика визуальную информацию о контроле положения или об идентификации им одного или другого вида контролируемого изделия и определять состояние работоспособности или отказа адаптивного датчика при ремонте и проведении пусконаладочных работ на автоматизированном технологическом объекте эксплуатации.
В варианте исполнения 1 адаптивного датчика датчик 1 выполнен, например, в виде бесконтактного датчика идентификации нагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий по схеме (см. RU №2357208 С1, МПК G01B 21/00 (2006.01), G0N 25/72 (2006.01), опубл. 20.06.2009, бюл. №17), включающей индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника с центральным отверстием в ее кольцевом пазу, генератор электрических колебаний, к цепям колебательного контура которого подключены выходы индуктивного чувствительного элемента, первый пороговый элемент, вход которого подключен к выходу генератора электрических колебаний, первый и второй инфракрасные фотоприемники, включенные между собой параллельно, формирователь импульсов, к входу которого подключены выходы инфракрасных фотоприемников, инвертор, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом инвертора, второй вход - с выходом первого порогового элемента, третий вход - с выходом формирователя, логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, второй вход - с выходом первого порогового элемента, первую выходную клемму, подключенную к выходу логического элемента И и являющуюся первым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации нагретых металлических изделий, вторую выходную клемму, подключенную к выходу логического элемента ИЛИ-НЕ и являющуюся вторым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации ненагретых неметаллических изделий, емкостной чувствительный элемент, последовательно включенные мультивибратор, к входу которого подключен емкостной чувствительный элемент, детектор, второй пороговый элемент, выход которого соединен со входом инвертора и с третьим входом логического элемента И.
В варианте исполнения 2 адаптивного датчика датчик 1 выполнен, например, в виде бесконтактного датчика идентификации нагретых металлических и ненагретых металлических и неметаллических изделий по схеме (см. RU №2350902 С1, МПК G01B 21/00 (2006.01), G0N 25/72 (2006.01), опубл. 27.03.2009, бюл. №9), включающей индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника с центральным отверстием в ее кольцевом пазу, генератор электрических колебаний, к цепям колебательного контура которого подключены выходы индуктивного чувствительного элемента, первый пороговый элемент, вход которого подключен к выходу генератора электрических колебаний, первый и второй инфракрасные фотоприемники, включенные между собой параллельно, формирователь импульсов, к входу которого подключены выходы инфракрасных фотоприемников, инвертор, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом инвертора, второй вход - с выходом формирователя импульсов, первый логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, второй вход - с выходом первого порогового элемента, первую выходную клемму, подключенную к выходу первого логического элемента И и являющуюся первым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации нагретых металлических изделий, вторую выходную клемму, подключенную к выходу логического элемента ИЛИ-НЕ и являющуюся вторым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации ненагретых металлических и неметаллических изделий, второй логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, емкостной чувствительный элемент, последовательно включенные мультивибратор, к входу которого подключен емкостной чувствительный элемент, детектор, второй пороговый элемент, выход которого соединен со вторым входом второго логического элемента И и третьим входом первого логического элемента И, а также логический элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго логического элемента И, второй вход - с выходом второго порогового элемента, выход - со входом инвертора.
В варианте исполнения 3 адаптивного датчика датчик 1 выполнен, например, в виде бесконтактного датчика идентификации ненагретых металлических и нагретых неметаллических изделий по схеме (см. RU №2357209 С1, МПК G01B 21/00 (2006.01), опубл. 27.05.2009, бюл. №15), включающей индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника с центральным отверстием в ее кольцевом пазу, генератор электрических колебаний, к цепям колебательного контура которого подключены выходы индуктивного чувствительного элемента, первый пороговый элемент, вход которого подключен к выходу генератора электрических колебаний, первый и второй инфракрасные фотоприемники, включенные между собой параллельно, формирователь импульсов, к входу которого подключены выходы инфракрасных фотоприемников, первый инвертор, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, первый логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, первую выходную клемму, подключенную к выходу первого логического элемента И и являющуюся первым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации ненагретых металлических изделий, второй логический элемент И, вторую выходную клемму, соединенную с выходом второго логического элемента И и являющуюся вторым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации нагретых неметаллических изделий, второй инвертор, вход которого подключен к выходу первого порогового элемента, выход - к первому входу второго логического элемента И, емкостной чувствительный элемент, последовательно включенные мультивибратор, к входу которого подключен емкостной чувствительный элемент, детектор, второй пороговый элемент, выход которого соединен со вторыми входами первого и второго логических элементов И, третьи входы которых подключены соответственно к выходам первого инвертора и формирователя импульсов.
В варианте исполнения 4 адаптивного датчика датчик 1 выполнен, например, в виде бесконтактного датчика идентификации нагретых металлических и нагретых неметаллических изделий по схеме (см. RU №2343406 С1, МПК G01B 21/00 (2006.01), G0N 25/72 (2006.01), опубл. 10.01.2009, бюл. №1), включающей индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, размещенной в кольцевом пазу чашки ферритового сердечника с центральным отверстием со стороны его открытого торца, генератор электрических колебаний, к цепям колебательного контура которого подключены выходы индуктивного чувствительного элемента, первый пороговый элемент, вход которого подключен к выходу генератора электрических колебаний, первый логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, первую выходную клемму, подключенную к выходу первого логического элемента И и являющуюся первым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации нагретых металлических изделий, инфракрасный фотоприемник, формирователь импульсов, к входу которого подключен выход инфракрасного фотоприемника, емкостной чувствительный элемент, последовательно включенные мультивибратор, ко входу которого подключен емкостной чувствительный элемент, детектор, второй пороговый элемент, а также второй логический элемент И, первый вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, второй вход - к выходу второго порогового элемента, выход - к второму входу первого логического элемента И, инвертор, вход которого соединен с выходом второго логического элемента И, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого подключен к выходу первого логического элемента И, второй вход - к выходу инвертора, вторую выходную клемму, соединенную с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ и являющуюся вторым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации нагретых неметаллических изделий.
В варианте исполнения 5 адаптивного датчика датчик 1 выполнен, например, в виде бесконтактного датчика идентификации ненагретых металлических и нагретых металлических и неметаллических изделий по схеме (см. RU №2349876 С1, МПК G01B 21/00 (2006.01), G0N 25/72 (2006.01), опубл. 20.03.2009, бюл. №8), включающей индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника с центральным отверстием в ее кольцевом пазу, генератор электрических колебаний, к цепям колебательного контура которого подключены выходы индуктивного чувствительного элемента, первый пороговый элемент, вход которого подключен к выходу генератора электрических колебаний, первый и второй инфракрасные фотоприемники, включенные между собой параллельно, формирователь импульсов, к входу которого подключены выходы инфракрасных фотоприемников, инвертор, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом инвертора, второй вход - с выходом формирователя импульсов, первую выходную клемму, подключенную к выходу логического элемента ИЛИ-НЕ и являющуюся первым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации ненагретых металлических изделий, первый логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, вторую выходную клемму, подключенную к выходу первого логического элемента И и являющуюся вторым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий, второй логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, выход - с входом инвертора, емкостной чувствительный элемент, последовательно включенные мультивибратор, к входу которого подключен емкостной чувствительный элемент, детектор, второй пороговый элемент, выход которого соединен со вторым входом второго логического элемента И, а также логический элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, второй вход - с выходом второго порогового элемента, выход - со вторым входом первого логического элемента И.
В варианте исполнения 6 адаптивного датчика датчик 1 выполнен, например, в виде бесконтактного датчика идентификации нагретых металлических и неметаллических и ненагретых неметаллических изделий по схеме (см. RU №2350903 С1, МПК G01B 21/00 (2006.01), G0N 25/72 (2006.01), опубл. 27.03,2009, бюл. №9), включающей индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника с центральным отверстием в ее кольцевом пазу, генератор электрических колебаний, к цепям колебательного контура которого подключены выходы индуктивного чувствительного элемента, первый пороговый элемент, вход которого подключен к выходу генератора электрических колебаний, первый и второй инфракрасные фотоприемники, включенные между собой параллельно, формирователь импульсов, к входу которого подключены выходы инфракрасных фотоприемников, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, второй вход - с выходом формирователя импульсов, первый логический элемент И, первый вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, первую выходную клемму, соединенную с выходом первого логического элемента И и являющуюся первым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий, второй логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ, вторую выходную клемму, подключенную к выходу второго логического элемента И и являющуюся вторым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации ненагретых неметаллических изделий, емкостной чувствительный элемент, последовательно включенные мультивибратор, к входу которого подключен емкостной чувствительный элемент, детектор, второй пороговый элемент, выход которого соединен со вторым входом второго логического элемента И, а также логический элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, второй вход - с выходом второго порогового элемента, выход - со вторым входом первого логического элемента И.
В варианте исполнения 7 адаптивного датчика датчик 1 выполнен, например, в виде бесконтактного датчика идентификации ненагретых металлических и неметаллических и нагретых металлических и неметаллических изделий по схеме (см. RU №2344412 С1, МПК G01B 21/00 (2006.01), G0N 25/72 (2006.01), опубл. 20.12.2009, бюл. №35), включающей емкостной чувствительный элемент в виде токопроводящей пластины, последовательно включенные генератор электрических колебаний, к входу которого подключен емкостной чувствительный элемент, детектор, пороговый элемент, инвертор, а также логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом инвертора, первую выходную клемму, подключенную к выходу логического элемента ИЛИ-НЕ и являющуюся первым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации ненагретых металлических и неметаллических изделий, первый и второй инфракрасные фотоприемники, формирователь, к входу которого подключены выходы инфракрасных фотоприемников, а его выход соединен со вторым входом логического элемента ИЛИ-НЕ и со второй выходной клеммой, являющейся вторым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации нагретых металлических и неметаллических изделий.
В варианте исполнения 8 адаптивного датчика датчик 1 выполнен, например, в виде бесконтактного датчика идентификации ненагретых неметаллических изделий и нагретых и ненагретых металлических изделий по схеме (см, RU №2354933 С1, МПК G01B 21/00 (2006.01), G0N 25/72 (2006.01), опубл. 10.05.2009, бюл. №33), включающей индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника с центральным отверстием в ее кольцевом пазу, генератор электрических колебаний, к цепям колебательного контура которого подключены выходы индуктивного чувствительного элемента, первый пороговый элемент, вход которого подключен к выходу генератора электрических колебаний, первый и второй инфракрасные фотоприемники, включенные между собой параллельно, формирователь импульсов, к входу которого подключены выходы инфракрасных фотоприемников, инвертор, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом инвертора, второй вход - с выходом первого порогового элемента, третий вход - с выходом формирователя импульсов, первую выходную клемму, подключенную к выходу логического элемента ИЛИ-НЕ и являющуюся первым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации ненагретых неметаллических изделий, логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, второй вход - с выходом первого порогового элемента, логический элемент ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу логического элемента И, второй вход - к выходу первого порогового элемента, вторую выходную клемму, подключенную к выходу логического элемента ИЛИ и являющуюся вторым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации нагретых и ненагретых металлических изделий, емкостной чувствительный элемент, последовательно включенные мультивибратор, к входу которого подключен емкостной чувствительный элемент, детектор, второй пороговый элемент, выход которого соединен со входом инвертора.
В варианте исполнения 9 адаптивного датчика датчик 1 выполнен, например, в виде бесконтактного датчика идентификации нагретых неметаллических изделий и нагретых и ненагретых металлических изделий по схеме (см. RU №2351893 С1, МПК G01B 21/00 (2006.01), G0N 25/72 (2006.01), опубл. 10.04.2009, бюл. №10), включающей индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника с центральным отверстием в ее кольцевом пазу, генератор электрических колебаний, к цепям колебательного контура которого подключены выходы индуктивного чувствительного элемента, первый пороговый элемент, вход которого подключен к выходу генератора электрических колебаний, первый логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, емкостной чувствительный элемент, последовательно включенные мультивибратор, к входу которого подключен емкостной чувствительный элемент, детектор, второй пороговый элемент, а также второй логический элемент И, второй вход которого подключен к выходу второго порогового элемента, инвертор, вход которого соединен с выходом второго логического элемента И, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого подключен к выходу инвертора, второй вход - к выходу первого порогового элемента, первую выходную клемму, соединенную с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ и являющуюся первым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации нагретых неметаллических изделий, третий логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, второй вход - с выходом второго порогового элемента, логический элемент ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу первого логического элемента И, второй вход - к выходу третьего логического элемента И, вторую выходную клемму, соединенную с выходом логического элемента ИЛИ и являющуюся вторым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации нагретых и ненагретых металлических изделий, первый и второй инфракрасные фотоприемники, включенные между собой параллельно, формирователь импульсов, к входу которого подключены выходы инфракрасных фотоприемников, а выход его соединен с первым входом второго логического элемента И и вторым входом первого логического элемента И.
В варианте исполнения 10 адаптивного датчика датчик 1 выполнен, например, в виде бесконтактного датчика идентификации нагретых и ненагретых неметаллических изделий и ненагретых металлических изделий по схеме (см. RU №2359223 С1, МПК G01B 21/00 (2006.01), G0N 25/72 (2006.01), опубл. 20.06.2009, бюл. №17), включающей индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника с центральным отверстием в ее кольцевом пазу, генератор электрических колебаний, к цепям колебательного контура которого подключены выходы индуктивного чувствительного элемента, первый пороговый элемент, вход которого подключен к выходу генератора электрических колебаний, первый и второй инфракрасные фотоприемники, включенные между собой параллельно, формирователь импульсов, к входу которого подключены выходы инфракрасных фотоприемников, первый инвертор, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом первого инвертора, второй вход - с выходом первого порогового элемента, первую выходную клемму, подключенную к выходу логического элемента ИЛИ-НЕ и являющуюся первым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации нагретых и ненагретых неметаллических изделий, первый логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, вторую выходную клемму, подключенную к выходу первого логического элемента И и являющуюся вторым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации ненагретых металлических изделий, второй логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, емкостной чувствительный элемент, последовательно включенные мультивибратор, к входу которого подключен емкостной чувствительный элемент, детектор, второй пороговый элемент, выход которого соединен со вторыми входами первого и второго логических элементов И, а также логический элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго логического элемента И, второй вход - с выходом второго порогового элемента, выход - с входом первого инвертора, второй инвертор, вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, а его выход соединен с третьим входом первого логического элемента И.
В варианте исполнения 11 адаптивного датчика датчик 1 выполнен, например, в виде бесконтактного датчика идентификации нагретых и ненагретых неметаллических изделий и нагретых металлических изделий по схеме (см. RU №2351894 С1, МПК G01B 21/00 (2006.01), G0N 25/72 (2006.01), опубл. 10.04.2009, бюл. №10), включающей индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника с центральным отверстием в ее кольцевом пазу, генератор электрических колебаний, к цепям колебательного контура которого подключены выходы индуктивного чувствительного элемента, первый пороговый элемент, вход которого подключен к выходу генератора электрических колебаний, первый и второй инфракрасные фотоприемники, включенные между собой параллельно, формирователь импульсов, к входу которого подключены выходы инфракрасных фотоприемников, инвертор, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом инвертора, второй вход - с выходом первого порогового элемента, первую выходную клемму, подключенную к выходу логического элемента ИЛИ-НЕ и являющуюся первым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации нагретых и ненагретых неметаллических изделий, первый логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, второй вход - с выходом первого порогового элемента, вторую выходную клемму, подключенную к выходу первого логического элемента И и являющуюся вторым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации нагретых металлических изделий, второй логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, емкостной чувствительный элемент, последовательно включенные мультивибратор, к входу которого подключен емкостной чувствительный элемент, детектор, второй пороговый элемент, выход которого соединен со вторым входом второго логического элемента И и третьим входом первого логического элемента И, а также логический элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго логического элемента И, второй вход - с выходом второго порогового элемента, выход - со входом инвертора.
В варианте исполнения 12 адаптивного датчика датчик 1 выполнен, например, в виде бесконтактного датчика идентификации нагретых и ненагретых металлических изделий и нагретых и ненагретых неметаллических изделий по схеме (см. RU №2344372 С1, МПК G01B 21/00 (2006.01), опубл. 20.01.2009, бюл. №2), включающей индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, размещенной со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника с центральным отверстием в ее кольцевом пазу, генератор электрических колебаний, к цепям колебательного контура которого подключены выходы индуктивного чувствительного элемента, первый пороговый элемент, вход которого подключен к выходу генератора электрических колебаний, логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, первую выходную клемму, подключенную к выходу логического элемента И и являющуюся первым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации нагретых и ненагретых металлических изделий, емкостной чувствительный элемент, последовательно включенные мультивибратор, к входу которого подключен емкостной чувствительный элемент, детектор, второй пороговый элемент, а также инвертор, вход которого соединен с выходом второго порогового элемента и со вторым входом логического элемента И, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого подключен к выходу инвертора, второй вход - к выходу первого порогового элемента, вторую выходную клемму, соединенную с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ и являющуюся вторым выходом датчика, на котором отрабатывается потенциальный информационный сигнал напряжения, несущий информацию об идентификации нагретых и ненагретых неметаллических изделий.
Соответствие значений двухразрядного двоичного цифрового кода конкретному виду контролируемого изделия для каждого исполнения адаптивного датчика приведено в таблице.
Генератор 6 является тактовым генератором для триггера 8 и выполнен, например, на основе мультивибратора по схеме симметричного автогенератора прямоугольных импульсов на операционном усилителе (см. кН.: Шило В.Л. Линейные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: «Сов. Радио», 1974, с.175, рис.4.42, а).
Блоки 11 и 12 индикации служат для формирования визуальных информационных сигналов, несущих информацию об идентификации и контроле положения конкретного вида изделия, контролируемого адаптивным датчиком, а также для определения состояния работоспособности или отказа адаптивного датчика при ремонте и проведении пусконаладочных работ на объекте его эксплуатации.
Блоки 11 и 12 индикации выполнены, например, на основе (см. фиг.1) последовательно соединенных резистора, подключенного первым выводом к первому или второму выходам датчика 1 контроля изделий, и светодиода, катод которого подключен к общей "земле" схемы адаптивного датчика.
При описании работы адаптивного датчика подразумевается, что между выходной клеммой 3 и его общей шиной источника напряжения питания подключено нагрузочное сопротивление (на фиг.1 не показано), чтобы логические уровни напряжений на его выходной клемме 3, приводимые ниже в тексте, и на диаграмме U6 (см. фиг.2) реально соответствовали логическим уровням напряжений на выходной клемме 3 схемы, приведенной на фиг.1.
0
0
1
0
1
Адаптивный датчик работает следующим образом. В момент подачи напряжения питания на адаптивный датчик контролируемое изделие 13 находится вне зоны действия его чувствительной поверхности 2. После подачи в момент времени t на адаптивный датчик напряжения питания датчик 1 устанавливается в исходное состояние, при котором на его первом и втором выходах устанавливаются соответственно напряжения U4 и U5 с уровнями логического "0" (см. фиг.2). В результате светодиоды блоков 11, 12 переходят в погашенное состояние. На выходах элементов 9, 10, клемме 3 и втором входе элемента 7 устанавливается напряжение U6 с уровнем логического "0", так как на их вторые входы с первого и второго выходов датчика 1 поданы соответственно напряжения U4 и U5 с уровнями логического "0" и при этом выходы элементов 9, 10 включены по схеме "монтажное ИЛИ". Вместе с тем генератор 6 переходит в режим генерации электрических колебаний, при котором на его выходе и первом входе логического элемента 7 появляется непрерывная последовательность прямоугольных импульсов напряжения, которые, проходя через первый вход элемента 7, инвертируются им и проходят на его выход и на вход триггера 8 в виде непрерывной последовательности импульсов напряжения U1 (см. фиг.2), так как на втором входе элемента 7 установлено с клеммы 3 напряжение U6 с уровнем логического "0", разрешающее их прохождение на вход триггера 8. После чего триггер 8 переходит в режим счета импульсов по модулю два. В результате на прямом и инверсном выходах триггера 8 формируются последовательно значения двухразрядного двоичного цифрового кода, равные 10, 01 (см. фиг.2, диаграммы U2 и U3 на временном промежутке t-t, которыми сканируются первые входы соответственно элементов 9 и 10. В процессе сканирования двухразрядным двоичным цифровым кодом первых входов элементов 9 и 10 на временном промежутке t-t их переключения не происходит, так как на их вторые входы поданы соответственно с первого и второго выходов датчика 1 напряжения U4 и U5 с уровнями логического "0", запрещающие их переключение. В результате на выходах элементов 9, 10, на втором входе элемента 7 и на клемме 3 продолжает присутствовать напряжение U6 с уровнем логического "0".
Таким образом, после подачи напряжения питания адаптивный датчик устанавливается в исходное состояние, при котором на выходной клемме 3 устанавливается напряжение U6 с уровнем логического "0", генератор 6 находится в режиме генерации электрических колебаний, триггер 8 производит сканирование первых входов элементов 9, 10 значениями 10 и 01 двухразрядного двоичного цифрового кода, на первом и втором выходах датчика 1 установлены соответственно напряжения U4 и U5 с уровнями логического "0", светодиоды блоков 11, 12 находятся в погашенном состоянии, а контролируемое изделие 13 находится вне зоны действия чувствительной поверхности 2 адаптивного датчика. При этом адаптивный датчик готов к первому циклу контроля одного (нагретого металлического) или другого (ненагретого неметаллического) вида изделия.
Далее рассмотрим работу адаптивного датчика, выполненного по варианту 1 его исполнения, в двух режимах: в режиме контроля нагретых металлических и в режиме контроля ненагретых неметаллических изделий. При этом контролируемое изделие 13 (см. фиг.1) перемещается в радиальном направлении параллельно чувствительной поверхности 2 адаптивного датчика в пределах зоны действия его чувствительной поверхности в одном из направлений по стрелке 14 или 15. Притом работа адаптивного датчика, выполненного по остальным вариантам его исполнения, аналогична его работе, описанной ниже в двух режимах для случая выполнения адаптивного датчика по варианту 1 его исполнения. Отличие работы адаптивного датчика, выполненного по остальным вариантам исполнения, состоит лишь в том, что срабатывание его происходит от других сочетаний двух видов контролируемых изделий, указанных в таблице для соответствующих вариантов его исполнения.
1
2
1
1
2
1
2
2
2
2
3
1. Режим контроля нагретых металлических изделий. При перемещении контролируемого нагретого металлического изделия 13 в выбранном направлении оно входит в зону действия чувствительной поверхности 2 адаптивного датчика, например в момент времени, когда на первых входах элементов 9, 10 установлены с прямого и инверсного выходов триггера 8 соответственно напряжения U2 с уровнем логической "1" и U3 с уровнем логического "0", что соответствует текущему значению 10 двухразрядного двоичного цифрового кода. В результате происходят срабатывание датчика 1 и формирование на его первом выходе импульса напряжения U4 с уровнем логической "1" длительностью t-t (см. фиг.2). Этот импульс подается на вход блока 11 и на второй вход элемента 9. В результате по переднему фронту этого импульса светодиод блока 11 засвечивается, а светодиод блока 12 продолжает находиться в погашенном состоянии, так как на втором выходе датчика 1 продолжает присутствовать напряжение U5 с уровнем логического "0", соответствующее исходному состоянию адаптивного датчика. При этом элемент 9 переключается в другое состояние, и на его выходе устанавливается напряжение с уровнем логической "1", так как на его первый и второй входы поданы соответственно с прямого выхода триггера 8 и с первого выхода датчика 1 напряжения U2 и U4 с уровнями логической "1". Так как выходы элементов 9 и 10 включены по схеме "монтажное ИЛИ", то на их выходах, на втором входе элемента 7 и выходной клемме 3 устанавливается напряжение U6 с уровнем логической "1". В момент времени t по переднему фронту импульса напряжения U6 с уровнем логической "1" происходит блокирование элемента 7 по его второму входу. В результате прохождения импульсов напряжение с выхода генератора 6 через первый вход элемента 7 на его выход и вход триггера 8 прекращается, и на выходе элемента 7 и входе триггера 8 устанавливается напряжение U1 с уровнем логического "0". При этом работа триггера 8 на временном промежутке t-t действия импульса напряжения U6 с уровнем логической "1" приостанавливается. После чего на прямом и инверсном выходах триггера 8 на время действия этого импульса устанавливаются соответственно фиксированные значения напряжений U2 с уровнем логической "1" и U3 с уровнем логического "0", что соответствует фиксированному значению 10 двухразрядного двоичного цифрового кода. Зафиксированное значение 10 двухразрядного двоичного цифрового кода в течение временного промежутка t-t действия импульса напряжения U6 с уровнем логической "1" подается с прямого и инверсного выходов триггера 8 соответственно на выходные клеммы 4 и 5 адаптивного датчика и первые входы элементов 9 и 10. Вместе с тем переключения элемента 10 в другое состояние не происходит, так как на первый и второй его входы поданы соответственно с инверсного выхода триггера 8 и со второго выхода датчика 1 напряжения U3 и U5 с уровнями логического "0", запрещающие его переключение. Далее перемещающееся контролируемое изделие 13 выходит в момент времени t из зоны действия чувствительной поверхности 2 адаптивного датчика. В результате в момент времени t по заднему фронту импульса напряжения U4 с уровнем логической "1" происходит переключение элемента 9, и, следовательно, адаптивного датчика в исходное состояние, которое описано выше после подачи на него напряжения питания. На этом формирование импульса напряжения U6 с уровнем логической "1" на выходе адаптивного датчика заканчивается, и он готов к очередному циклу контроля нагретого металлического или ненагретого неметаллического изделия в течение временного промежутка t-t. В случае повторного перемещения контролируемого нагретого металлического изделия 13 относительно чувствительной поверхности 2 адаптивного датчика в выбранном направлении описанный цикл его контроля повторяется.
Следовательно, в рассмотренном режиме работы адаптивного датчика сигнал на его выходной клемме 3 однозначно соответствует потенциальному информационному сигналу, несущему информацию только о контроле положения нагретого металлического изделия, а двухразрядный двоичный цифровой код 10 на выходных клеммах 4, 5 и светодиод блока 11 в засвеченном состоянии - однозначно соответствуют цифровому и визуальному информационным сигналам, несущим информацию только об идентификации нагретого металлического вида контролируемого изделия.
3
4
3
4
3
4
4
4
4
2. Режим контроля ненагретых неметаллических изделий. При перемещении контролируемого ненагретого неметаллического изделия 13 в выбранном направлении оно входит в зону действия чувствительной поверхности 2 адаптивного датчика, например, в момент времени, когда на первых входах элементов 9, 10 установлены с прямого и инверсного выходов триггера 8 соответственно напряжения U2 с уровнем логического "0" и U3 с уровнем логической "1", что соответствует текущему значению 01 двухразрядного двоичного цифрового кода. В результате происходят срабатывание датчика 1 и формирование на его втором выходе импульса напряжения U5 с уровнем логической "1" длительностью t-t (см. фиг.2). Этот импульс подается на вход блока 12 и на второй вход элемента 10. В результате по переднему фронту этого импульса светодиод блока 12 засвечивается, а светодиод блока 11 продолжает находиться в погашенном состоянии, так как на первом выходе датчика 1 продолжает присутствовать напряжение U4 с уровнем логического "0", соответствующее исходному состоянию адаптивного датчика. При этом элемент 10 переключается в другое состояние, и на его выходе устанавливается напряжение с уровнем логической "1", так как на его первый и второй входы поданы соответственно с инверсного выхода триггера 8 и с второго выхода датчика 1 напряжения U3 и U5 с уровнями логической "1". Так как выходы элементов 9 и 10 включены по схеме "монтажное ИЛИ", то на их выходах, на втором входе элемента 7 и выходной клемме 3 устанавливается напряжение U6 с уровнем логической "1". В момент времени t3 по переднему фронту импульса напряжения U6 с уровнем логической "1" происходит блокирование элемента 7 по его второму входу. В результате прохождение импульсов напряжения с выхода генератора 6 через первый вход элемента 7 на его выход и вход триггера 8 прекращается, и на выходе элемента 7 и входе триггера 8 устанавливается напряжение U1 с уровнем логического "0". При этом работа триггера 8 на временном промежутке t-t действия импульса напряжения U6 с уровнем логической "1" приостанавливается. После чего на прямом и инверсном выходах триггера 8 на время действия этого импульса устанавливаются соответственно фиксированные значения напряжений U2 с уровнем логического "0" и U3 с уровнем логической "1", что соответствует фиксированному значению 01 двухразрядного двоичного цифрового кода. Зафиксированное значение 01 двухразрядного двоичного цифрового кода в течение временного промежутка t-t действия импульса напряжения U6 с уровнем логической "1" подается с прямого и инверсного выходов триггера 8 соответственно на выходные клеммы 4 и 5 адаптивного датчика и первые входы элементов 9 и 10. Вместе с тем переключения элемента 9 в другое состояние не происходит, так как на его первый и второй входы поданы соответственно с прямого выхода триггера 8 и с первого выхода датчика 1 напряжения U2 и U4 с уровнями логического "0", запрещающие его переключение. Далее перемещающееся контролируемое изделие 13 выходит в момент времени t из зоны действия чувствительной поверхности 2 адаптивного датчика. В результате в момент времени t по заднему фронту импульса напряжения U5 с уровнем логической "1" происходит переключение элемента 10, и, следовательно, адаптивного датчика в исходное состояние, которое описано выше после подачи на него напряжения питания. На этом формирование импульса напряжения U6 с уровнем логической "1" на выходе адаптивного датчика заканчивается, и он готов к очередному циклу контроля ненагретого неметаллического или нагретого металлического изделия в течение временного промежутка, начиная с момента времени t. В случае повторного перемещения контролируемого ненагретого неметаллического изделия 13 относительно чувствительной поверхности 2 адаптивного датчика в выбранном направлении описанный цикл его контроля повторяется.
Следовательно, в рассмотренном режиме работы адаптивного датчика сигнал на его выходной клемме 3 однозначно соответствует потенциальному информационному сигналу, несущему информацию только о контроле положения ненагретого неметаллического изделия, а двухразрядный двоичный цифровой код 01 на выходных клеммах 4, 5 и светодиод блока 12 индикации в засвеченном состоянии - однозначно соответствуют цифровому и визуальному информационным сигналам, несущим информацию только об идентификации ненагретого неметаллического вида контролируемого изделия.
Таким образом, из описания схемы и работы адаптивного датчика следует, что он:
- обеспечивает идентификацию (распознавание) и контроль положения изделий как с учетом их вида материала, так и их термического состояния, что расширяет его функциональные возможности;
- обеспечивает автоматическое трансформирование его функциональных возможностей только двумя значениями двухразрядного двоичного цифрового кода, т.е. обеспечивает такое трансформирование минимальным количеством значений двухразрядного двоичного цифрового кода, тем самым повышая свое быстродействие и, следовательно, улучшает свои эксплуатационные характеристики;
- является многофункциональным устройством, так как в нем сочетаются функциональные возможности четырех типов устройств: бесконтактного датчика контроля положения изделий одного вида; бесконтактного датчика контроля положения изделий другого вида; бесконтактного устройства идентификации контролируемых изделий одного вида; бесконтактного устройства идентификации контролируемых изделий другого вида.
0
2
В режиме контроля положения изделий одного вида работа адаптивного датчика описывается диаграммами, приведенными на фиг.2 (диаграммы U1-U6, временной промежуток t-t). При этом информационный сигнал о контроле положения изделия одного вида снимается с выходной клеммы 3, а визуальный сигнал об его идентификации - со светодиода блока 11. Притом выходные клеммы 4 и 5 не задействуются.
2
4
В режиме контроля положения изделий другого вида работа адаптивного датчика описывается диаграммами, приведенными на фиг.2 (диаграммы U1-U6, временной промежуток t-t). При этом информационный сигнал о контроле положения изделия другого вида снимается с выходной клеммы 3, а визуальный сигнал об его идентификации - со светодиода блока 12. Притом выходные клеммы 4 и 5 не задействуются.
Применение адаптивного датчика в режимах контроля положения изделий рекомендуется преимущественно в тех случаях, когда адаптивный датчик устанавливается на технологических объектах с невысоким уровнем автоматизации технологических процессов.
0
2
В режиме идентификации контролируемых изделий одного вида работа адаптивного датчика описывается диаграммами, приведенными на фиг.2 (диаграммы U1-U6, временной промежуток t-t). При этом информационный сигнал контроля положения контролируемого изделия одного вида снимается с выходной клеммы 3, информационные сигналы об его идентификации в виде двухразрядного двоичного цифрового кода 10 - с выходных клемм 4, 5 и в виде визуального сигнала - со светодиода блока 11.
2
4
В режиме идентификации контролируемых изделий другого вида работа адаптивного датчика описывается диаграммами, приведенными на фиг.2 (диаграммы U1-U6, временной промежуток t-t). При этом информационный сигнал контроля положения контролируемого изделия другого вида снимается с выходной клеммы 3, информационные сигналы об его идентификации в виде двухразрядного двоичного цифрового кода 01 - с выходных клемм 4, 5 и в виде визуального сигнала об его идентификации - со светодиода блока 12.
Применение адаптивного датчика в режимах идентификации контролируемых изделий рекомендуется преимущественно в тех случаях, когда он устанавливается на технологических объектах со средним и высоким уровнями автоматизации технологических процессов.
Кроме того, выполнение схемы адаптивного датчика с применением полупроводниковых и(или) гибридных технологий изготовления микросхем позволяет существенно уменьшить его габаритные размеры, материалоемкость и улучшить эксплуатационные характеристики.
Такой набор функциональных возможностей обеспечивает в сравнении с аналогами гибкость применения предлагаемого адаптивного датчика контроля изделий на объектах его эксплуатации с минимальными стоимостными показателями.
Адаптивный датчик идентификации и контроля положения изделий
Виды изделий, контролируемых вариантами исполнения адаптивного датчика
Варианты исполнения адаптивного датчика
Вариант 1
Нагретые металлические
Ненагретые неметаллические
Вариант 2
Нагретые металлические
Ненагретые металлические и неметаллические
Вариант 3
Ненагретые металлические
Нагретые металлические
Вариант 4
Нагретые металлические
Нагретые неметаллические
Вариант 5
Ненагретые металлические
Нагретые металлические и неметаллические
Вариант 6
Нагретые металлические и неметаллические
Ненагретые неметаллические
Вариант 7
Ненагретые металлические и неметаллические
Нагретые металлические и неметаллические
Вариант 8
Ненагретые неметаллические
Нагретые и ненагретые металлические
Вариант 9
Нагретые неметаллические
Нагретые и ненагретые металлические
Вариант 10
Нагретые и ненагретые неметаллические
Нагретые металлические
Вариант 11
Нагретые и ненагретые неметаллические
Нагретые металлические
Вариант 12
Нагретые и ненагретые металлические
Нагретые и ненагретые неметаллические
Двухразрядные двоичные цифровые кодыидентификации видов изделий, контролируемых вариантами исполнения адаптивного датчика
10
01