Устройство для счета движущихся объектов

 

Изобретение относится к средствам , контроля, основанным на использовании свойств физических полей, в частности к электрическим счетным регистрирзпощим устройствам, и может быть использовано с преимуществом в водных и полупроводящих средах для учета объектов как живой, так и неживой природы. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем определения направления движения объекта и характера его электропроводности относительно окружающей полупроводящей среды . Сигнал с выхода генератора 1 напряжения прикладывается к датчику 3, как опорный подается на фазовый детектор 7, через делитель 2 частоты - к датчику 4 и на опорный вход фазового детектора 8. Полосовые фильтры 5, 6 вьщеляют сигналы определенной частоты, поступающие на фазовые детекторы 7, 8, далее сумматором выделяется разностный сигнал, который после прохождения фазочувствительного порогового элемента 10 и дифференцирующего элемента 11 подается на вход первого детектора 12 полярности, регистратора 13, на вход второго детектора 15 полярности сигнал поступает с выхода одного из фазовых деi (Л

(ХМОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5р 4 С 06 М 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1040498 (21) 4147547/24-24 (22) 17. 11.86 (46) 07.06.88. Бюл. У 21 (71) Белорусский государственный университет им. В.ИеЛенина (72) Н.Б.Киреев, С.С.Ветохин, Н.В.Наумов и В.В.Буцкий (53) 621е374.32 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1231522, кл. С 06 N 3/08, 1986.

Авторское свидетельство СССР

У 1040498, кл. С 06 M 11/02, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧЕТА ДВИЖУЩИХСЯ, ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к средствам контроля, основанным на использо вании свойств физических полей, в

,частности к электрическим счетным регистрирующим устройствам, и может быть использовано с преимуществом в водных и полупроводящих средах для учета объектов как живой, так н не„.Я0„„1401497 А 2 живой природы. Цель изобретения— расширение функциональных возможностей устройства путем определения направления движения объекта и характера его электропроводности относительно окружающей полупроводящей среды, Сигнал с выхода генератора 1 нап- ряжения прикладывается к датчику 3, как опорный подается на фазовый детектор 7, через делитель 2 частоты— к датчику 4 и на опорный вход фазового детектора 8, Полосовые фильтры

5, 6 выделяют сигналы определенной частоты, поступающие на фазовые детекторы 7, 8, далее сумматором выделяется разностный сигнал, который .а после прохождения фазочувствительного порогового элемента 10 и дифферен- (/) цирующего элемента 11 подается на вход первого детектора 12 полярности, С регистратора 13, на вход второго детектора 15 полярности сигнал поступает с выхода одного из фазовых де1401497

35

40 текторов, например детектора 8. Логические уровни с выходов детекторов

12 и 15 полярности обрабатываются при помощи четырех элементов И, двух элементов ИЛИ и в результате первый индикатор 14 указывает природу электоопроводимости объекта "металл"—

Изобретение относится к средствам контроля, основанным на использовании свойств физических полей, в частности к электрическим счетнорегистрирующим устройствам, устройствам отбраковки по Физическим признакам и направлению движения и электропроводимости ртносительно окружающей среды, может быть использовано с преимуществом в водных и полупроводящих средах для контроля движущихся объектов живой и неживой природы и является усовершенствованием устройства по авт.es. Я 1040498.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей . устройства путем одновременного и независимого определения направления движения объекта и характера его электропроводности относительно окружающей полупроводящей среды.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 — эпюры напряжений, поясняющие принцип рабоTbt

Устройство содержит генератор 1 напряжения, делитель ? частоты, датчики 3 и 4, полосовые фильтры 5 и

6, фазовые детекторы 7 и 8, сумматор

9, фазочувствительный пороговый элемент 10, дифференцирующий элемент

11 первый детектор 12 полярности, регистратор 13, первый индикатор 14, электропроводимости,второй детектор

15 полярности, первый 16, второй 17, третий l8 и четвертый 19 элементы И, первый 20 и второй 21 элементы ИЛИ, второй индикатор 22 направления движения объекта.

Генератор 1 напряжения вырабатывает сигнал, например, синусоидальной

Формь4 верхняя частота которого огра"диэлектрик" по отношению к окружающей среде, а второй индикатор 22 фиксирует направление движения локальной неоднородности. Изобретение позволяет контролировать объекты с неизвестными характеристиками. 2 ил., 1 табл.

Йичивается условиями распространения в полупроводящей среде и составляет порядка 1-5 кГц. Могут применяться стандартные низкочастотные генераторы или изготовленные по известным схемам на транзисторах нли микросхемах.

Делитель 2 частоты формирует сигнал, который подается на электроды датчика 4 второго канала. Могут применяться делители, изготовленные по известным схемам на базе транзисторов или интегральных микросхем.

Каждый из датчиков 3 и 4 выполнен из потенциометра для балансировки ка-. налов измерения и двух электродов в виде проводящих стержней одинаковой, длины и сгруппированных по парам. Если в вершинах плоского прямоугольного четырехугольника восстановить перпендикуляры к плоскости то перпендикулярам соответствует расположение двух пар протяженных электродов в пространстве.. Примем: меньшей стороне прямоугольника соответствует расстояние между электродами в каждой из пар. Это расстояние выбирается, с одной стороны, чтобы между электродами в каждой паре прошел объект, с другой стороны, чтобы выполнялось условие образования квазистатичес-: кого,нлоскопараллельного поля между электродами в каждой паре при подаче на них переменного напряжения, расстояние между электродами в каждой паре должно бщть значительно меньше длины волны сигнала. Электроды могут изготовляться из хорошо проводящих материалов, например из металлов или графита.

Полосовые фильтры 5 и 6 выделают сигнал определенной заданной часто01497 з .14 ты. Изготавливаются по известным схемам на базе пассивных или активных RC-цепей с применением операционных усилителей.

Фазовые детекторы 7 и 8 формируют 1 выходное напряжение низкой частоты, являющееся полезным сигналом, амплитуда которого пропорциональна разности фаз между сигналом с выхода полосового фильтра 5 или 6 и опорным сигналом с выхода генератора 1 напряжения или делителя 2 частоты. Изготавливаются по известным схемам на диодах, транзисторах или операционных усилителях.

Сумматор 9 формирует выходное напряжение, амплитуда которого пропорционапьна разности амплитуд низкочастотных сигналов с выходов фазовых детекторов 7 и 8, выполняя, таким образом, функцию вычитания. Изготавливается по известным схемам на базе операционных усилителей.

Фазочувствительный пороговый элемент 10 устанавливает положительное и отрицательное пороговое напряжение таким образом, что флуктуации выходного напряжения сумматора 9 при отсутствии объекта не проходят на вход дифференциального элемента 11. Фазочувствительный пороговый элемент 10 выполняется по типовым схемам на базе интегральных компараторов, например, К521СА4 и т.д.

Первый индикатор 14 в случае наличия логической единицы на первом выходе детектора 12 полярности реги- стрирует прохождение объекта, проводимость которого мала по сравнению с .Окружащцей средой, т.е. диэлектрик".

Если уровень логической единицы присутствует на втором выходе детектора

12 полярности, то регистрируется прохождение объекта, электропроводимость которого велика по сравнению с окру.жающей средой, т.е. регистрируется

"металл". Индикация осуществляется путем загорания соответствующей лампочки, светодиода или увеличением числа счетчика "диэлектриков" или

"металлов", при этом направление движения объекта может быть произвольным, Второй индикатор 22, при наличии уровня логической единицы на выходе логического элемента ИЛИ 20, регистрирует движение объекта справа налево. Если уровень логической единицы присутствует на выходе логического элемента ИЛИ 21, то регистрируется движение объекта слева направо.

Индикация осуществляется путем заго- . рания лампочки или светодиода, электропроводимость объекта при этом не оказывает влияния.

Устройство работает следующим об10 разом.

Генератор 1 напряжения вырабатывает. сигнал, например, синусоидальной формы, который прикладывается к датчику 3, подается как опорный сигнал

15 на фазовый детектор 7, поступает на вход делителя 2 частоты, с выхода которого он уже с другой частотой подается на датчик 4 и на опорный вход фазового детектора 8. Полосовыми

20 фильтрами 5 и 6 выделяются сигналы соответствующей частоты, тем самым, осуществляется разделение каналов измерения. Далее на выходах фазовых детекторов 7 и 8 выделяется низкочас25 тотный сигнал, амплитуда которого пропорциональна разности has сигналов с выходов полосовых фильтров 5 и 6 и соответствующих опорных сигналов. щ При прохождении объектов на выходах фазовых детекторов 7 и 8 появляются колоколообразные импульсы, например, положительной полярности, ес-ли объект "диэлектрик", и отрицатель35 ной, если объект "ме галл" (фиг . 2а напряжение на выходе фазового детектора 7, фиг.2б — напряжение на выходе фазового детектора 8), независимо от направления движения, на выходах детектора 12 полярности появляются импульсы соответственно электропроводимости объекта (фиг.2ж, з).

При отсутствии объекта разностный сигнал. за исключением шумов отсутст45 вует, при наличии объекта разностный сигнал в зависимости от направления движения и электропроводимости объекта принимает вид, изображенный на фиг.2в. После прохождений фазочувствительного элемента 10 и дифференцирующего элемента сигнал преобразуется в импульсы (фиг.2г). Соответственно полярности импульсов с выхода дифференцирующего элемента 11 появляются уровни логической единицы на выходах детектора 15 полярности (фиг.2д — уровень напряжения на первом выходе, фиг.2e — уровень напряжения на втором выходе детектора 15

1401497

Формула изобретения х

Устройство для счета движущихся ч объектов по авт.св. 9 1040498, о т- 0 в

Функциональный блок

Вывод

Движение объекта

Слева направо Справа налево, "Диэлек- "Метрик" талл

Диэлек- "Метрик" талл"

О

Вых. 1

Вых.2

О 0

15

Вых. 1

Вых. 2

И 16 Вх.1

Вх.2

Вых.

И 18 Вх. 1

О

0

Вх. 2

О

Вых.

И 17 Вх.1

Вх.2

Вых.

О.

0 полярности). Логические сигналы с выходов детекторов 15 и 12 полярности подаются на входы элементов И 16-19.

Сигналы на входах и выходах пере5 численных элементов, а также на входах и выходах элементов ИЛИ 20 и 21 представлены в таблице истинности при различных вариантах направления движения и электропроводимости объектов.

При наличии сигнала на выходе элемента ИЛИ 20 регистрируется движение объекта справа налево, при наличии единицы на выходе логического эле- 15 мента ИЛИ 21 регистрируется движение объекта слева направо.

Предлагаемое устройство, в отличие от известных, позволяет одновременно определять и электропроводи- 20 мость объекта по отношению к окружающей среде, и его направление движения, что расширяет функциональные возможности устройства и позволяет контролировать объекты с неизвестными 25 характеристиками. л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональной возможности устройства путем определения направления движения объектов и его электропроводимоати,в него введены детекторы полярности, элементы И, ИЛИ и индикаторы, выход дифференцирующего элемента подключен -к входу первого детектора, первый выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, второй выход первого детектора подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И, выход второго фазового детектора соединен с входом второго детектора полярности, первый выход которого подключен к первому входу первого индикатора и к вторым входам второго и третьего элементов И, второй выход второго детектора полярности соединен с вторым входом первого индикатора и с вторыми входами первого и четвертого элементов И, выходы первого и третьего элементов И через первый элемент ИЛИ,подключен к первому входу второго индикатора, выоды второго и четвертого элемента И ерез второй элемент ИЛИ соединены с торым входом второго индикатора.

1401497

Продолжение таблиць

Движение объекта

Вывод

Слева направо Справа. налево, М

"Диэлек- "Метрик" талл

"Диэлек- "Метрик" талл"

0 0

И 19

Вх. 1

0

ИЛИ 20

0

Вх.1

ИЛИ 21

О

° != .4димэем аФцвию сюба марев 4фаМ аждае Фииаюувг г/вива" ",Вамелщаиг tamest" и

Составитель Н. Ваганова

Техред М.Дидык.Редактор Н.Тупица

Корректор М.Максиминщнец

1акаэ 2787/49

Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 ° Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Функциональный блок д

Ю е"

Вх.2

Вых.

Вх. 1

Вх.2

Вых.

Вх. 2

Вых.