УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ В ПЕРЕМЕЩАЕМОМ ВОЛОКНИСТОМ МАТЕРИАЛЕ
DEVICE FOR METAL PARTS DETECTION IN TRANSFERABLE FIBROUS MATERIAL

Изобретение относится к области машиностроения для легкой промышленности и может быть использовано для создания систем обнаружения и удаления металлических частиц в текстильных материалах, в нетканой основе при производстве синтетической кожи, фетра и т.д.
Известен металлоискатель (патент РФ №2189616, G01V 3/11, 2002 г.), содержащий последовательно включенные генератор переменного тока, первый индукционный датчик с намагничивающей и приемной катушками, второй вход которого через компенсатор напряжения соединен со вторым выходом генератора переменного тока, и первый усилитель переменного напряжения, последовательно подключенные к третьему выходу генератора переменного тока первый фазовращатель, синхронный детектор синфазной компоненты, первый фильтр постоянной составляющей и второй стрелочный индикатор, последовательно подключенные к третьему выходу генератора переменного тока второй фазовращатель, синхронный детектор квадратурной компоненты, второй фильтр постоянной составляющей, аналоговый сумматор, второй вход которого через двухполупериодный выпрямитель соединен с выходом первого фильтра постоянной составляющей, и первый стрелочный индикатор, дополнительно снабжен вторым индукционным датчиком с намагничивающей и приемной катушками, вторым усилителем переменного напряжения, двумя амплитудными детекторами, вычитателем, интегратором, делителем, блоком формирования эталонного напряжения, блоком сравнения и ключом, причем к первому выходу генератора переменного напряжения последовательно подключены второй индукционный датчик, второй вход которого соединен с выходом компенсатора напряжения, второй усилитель переменного напряжения, второй амплитудный детектор, вычитатель, второй вход которого через первый амплитудный детектор соединен с выходом первого усилителя переменного напряжения, интегратор, делитель, второй вход которого соединен с выходом вычитателя, блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока формирования эталонного напряжения, и ключ, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя переменного напряжения, а выход подключен к вторым входам синхронных детекторов синфазной и квадратурной компоненты.
Недостаток указанного устройства связан со значительной сложностью его реализации и с отсутствием возможности адаптации к изменяющимся внешним условиям.
Наиболее близким к заявляемому устройству является «Устройство для обнаружения металлических частиц в движущемся волокнистом материале» (Авторское свидетельство СССР №1346710, D06H 3/14, 1987 г.), принятое за прототип, содержащее соединенные последовательно датчик металлических частиц, включающий высокочастотный генератор с колебательным контуром, состоящим из катушки индуктивности и емкости, усилитель-детектор, формирователь импульсов, ключ и исполнительный механизм, а также задающий блок, таймер, выходом связанный со вторым входом ключа, преобразователь напряжения, подключенный входом к выходу усилителя-детектора, и соединенные последовательно датчик линейной скорости волокнистого материала, блок задержки и интегратор.
Недостатком данного устройства является его низкие надежность и помехоустойчивость при нестабильности внешних условий и параметрических возмущениях.
Технический результат от применения предлагаемого устройства заключается в повышении надежности обнаружения металлических частиц в перемещаемом волокнистом материале, а также в улучшении помехоустойчивости при внешний возмущающих воздействиях.
Технический результат достигается тем, что устройство для обнаружения металлических частиц в перемещаемом волокнистом материале содержит соединенные последовательно датчик металлических частиц, включающий высокочастотный генератор с колебательным контуром, состоящим из катушки индуктивности и емкости, усилитель-детектор, формирователь импульсов, ключ и исполнительный механизм, а также задающий блок, через таймер связанный со вторым входом ключа, преобразователь напряжения, подключенный входом к выходу усилителя-детектора, и соединенные последовательно датчик линейной скорости волокнистого материала, блок задержки и интегратор, и кроме, того два блока сравнения, причем к соответствующим входам первого блока сравнения подсоединены выход задающего блока и выход интегратора, а выход первого блока сравнения соединен с входом датчика металлических частиц, к соответствующим входам второго блока сравнения подключены выход задающего блока и выход преобразователя напряжения, а выход второго блока сравнения связан со вторым входом блока задержки, к третьему входу которого подсоединен выход формирователя импульсов, при этом входом датчика металлических частиц является вход высокочастотного генератора, а выходом датчика металлических частиц служит выход высокочастотного генератора.
На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит соединенные последовательно датчик металлических частиц 1, включающий высокочастотный генератор 2 с колебательным контуром, состоящим из катушки индуктивности 3 и емкости 4, усилитель-детектор 5, формирователь импульсов 6, ключ 7 и исполнительный механизм 8, а также задающий блок 9, таймер 10, преобразователь напряжения 11 и соединенные последовательно датчик линейной скорости волокнистого материала 12, блок задержки 13 и интегратор 14, и кроме того, первый блок сравнения 15 и второй блок сравнения 16. Входом датчика металлических частиц 1 является вход высокочастотного генератора 2, а выходом датчика металлических частиц 1 служит выход высокочастотного генератора 2. Первый выход задающего блока 9 через таймер 10 связан со вторым входом ключа 7. Преобразователь напряжения 11 подключен входом к выходу усилителя-детектора 5. К входу высокочастотного генератора 2 подключен выход первого блока сравнения 15, к соответствующим входам которого подсоединены первый выход задающего блока 9 и выход интегратора 14. К соответствующим входам второго блока сравнения 16 подключены первый выход задающего блока 9 и выход преобразователя напряжения 11, а выход второго блока сравнения 16 связан со вторым входом блока задержки 13, к третьему входу которого подсоединен выход формирователя импульсов 6.
Устройство работает следующим образом.
При прохождении волокнистого материала 17 с металлической частицей 18 через рабочую область катушки индуктивности 3 уменьшается амплитуда напряжения на выходе высокочастотного генератора 1, следовательно, уменьшается и постоянная составляющая напряжения на выходе усилителя-детектора 5, при достижении которой порогового значения формирователь импульсов 6 формирует импульс, длительность которого определяется из условий надежного срабатывания при открытом ключе 7 инерционного исполнительного механизма 8.
В исходном состоянии амплитуда напряжения на выходе высокочастотного генератора 2 устанавливается в соответствии с величиной напряжения задания на выходе задающего блока 9 с целью надежного обнаружения конкретной металлической частицы 18 в волокнистом материале 17, причем до формирования напряжения задания задающий блок 9 через таймер 10 закрывает ключ 7 на интервал времени, заведомо больший длительности затухающих переходных процессов в наиболее инерционном узле блок-схемы устройства.
При изменении амплитуды напряжения на выходе высокочастотного генератора 2 под действием внешних условий и/или параметрических возмущений изменяется как напряжение на выходе усилителя-детектора 5, так и напряжение на выходе преобразователя напряжения 11, обеспечивающего усиление и подавление переменной составляющей выходного сигнала усилителя-детектора 5.
Разность напряжений на выходах задающего блока 9 и преобразователя напряжения 11 через открытый блок задержки 13 поступает на вход интегратора 14, обеспечивающего астатическую коррекцию амплитуды напряжения на выходе высокочастотного генератора 2 и ее стабилизацию на заданном уровне.
Например, при уменьшении амплитуды напряжения на выходе высокочастотного генератора 2 и, как следствие, при снижении напряжения на выходе преобразователя напряжения 11 относительно напряжения задания на выходе задающего блока 9 напряжение на выходе интегратора 14 будет суммироваться с напряжением задания до полного восстановления исходной настройки. Иными словами, произойдет компенсация возмущающих внешних и/или параметрических возмущений, влияющих на амплитуду напряжения на выходе высокочастотного генератора 2.
По аналогии при увеличении амплитуды напряжения на выходе высокочастотного генератора 2 напряжение на выходе интегратора 14 будет вычитаться из напряжения задания, что приведет к уменьшению амплитуды напряжения на выходе высокочастотного генератора 2 до заданного значения.
В момент обнаружения металлической частицы 18 импульс с выхода формирователя импульсов 6 закрывает блок задержки 13, определяющий интервал времени задержки, функционально зависящий от линейной скорости волокнистого материала 17 и необходимый для выхода металлической частицы 18 из рабочей области катушки индуктивности 3, и прерывает работу интегратора 14, исключая ложную перенастройку высокочастотного генератора 2. При этом процесс стабилизации настройки высокочастотного генератора 2 возобновляется лишь в том случае, когда завершается интервал времени задержки блока задержки 13 и заканчивается действие импульса, сформированного формирователем импульсов 6, что является оптимальным совместным решением задач надежного срабатывания исполнительного механизма 8 и коррекции амплитуды напряжения на выходе высокочастотного генератора 2.
Таким образом, реализация предложенного устройства позволяет повысить надежность обнаружения металлической частицы в волокнистом материале, повысить помехоустойчивость устройства и обеспечить автоматическую компенсацию внешних возмущающих воздействий.