Фотоэлектрический путевой выключатель

 

Изобретение относится к бесконтактным выключателям и может быть использовано при автоматизации сварочных процессов для точной остановки торцов гофрированных баков при их дуговой автоматической сварке. Цель изобретения - повышение точности срабатывания в условиях применения расстояния между отражающей поверхностью и источником и приемником излучения. Фотоэлектрический путевой выключатель содержит источник питания 1, источник излучения 2, приемник излучения 3, усилитель 4, ключевое устройство 5, резистор 6, цепь обратной связи 7, отражающую поверхность 8 и диафрагму 9. За счет введения диафрагмы с двумя отверстиями для установки источника и приемников излучения 2 и 3 соответственно под определенным углом к нормали и отражающей поверхности. Диафрагма выполнена в виде диска с продольной зачерненной прорезью для ограничения светового потока. 5 ил.

сОюЗ сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 Н 35/00 у у.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР (21) 4440267/24-21 (22) 13.06.88 (46) 23.05.90. Бюл, ¹ 19 (71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро Псковского завода тяжелого электросварочного оборудования (72) А.П, Даниленко (53) 621.382(088.8) (56) Виленский П.И., Срибнер Л.А. Бесконтактные путевые выключатели, — Библиотека по автоматике, вып,654.— М.; Энергоатомиздат, 1985. 80 с.

Заявка Я понии ¹ 56 — 22093, кл. Н 01 Н 35/00, 1981. (54) ФОТОЭЛЕ К ФРИЧ Е СКИЙ ПУТЕВОЙ

ВЫ КЛ ЮЧАТ ЕЛ Б (57) Изобретение относится к бесконтактным выключателям и может быть использовано при автоматизации сварочных

ÄÄSUÄÄ 1566419 А 1

2 процессов для точной остановки торцов гофрированных баков при их дуговой автоматической сварке. Цель изобретения — повышение точности срабатывания в условиях применения расстояния между отражающей поверхностью и источником и приемником излучения, Фотоэлектрический путевой выключатель содержит источник 1 питания, источник 2 излучения, приемник 3 излучения, усилитель 4, ключевое устройство 5, резистор 6, цепь 7 обратной связи, отражающую поверхность 8 и диафрагму 9. За счет введения диафрагмы с двумя отверстиями для установки источника и приемников 2 и

3 излучения соответственно под определенным углом к нормали и отражающей поверхности. Диафрагма выполнена в виде диска с продольной зачерненной прорезью для ограничения светового потока 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1566419

Изобретение относится к бесконтактным выключателям и может быть использовано в промышленной электроавтоматике дпя формирования позиционных сигналов с пысокои точностью, например при автома- 5 тиэации сварочных процессов для точной остановки торцов гофрированных баков при их дуговой автоматической сварке.

Целью изобретения является повышение точности срабатывания в условиях иэ- 10 менения расстояния между отражающей поверхностью и источником и приемником излучения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема выключателя; на фиг.2 — взаимное 15 положение источников и приемников излучения, на фиг. 3 — диаграмма направленности источника излучения; на фиг. 4диаграмма направленности приемника излучения; на фиг. 5 — статическая характери- 20 стика выключателя.

Выключатель содержит источник 1 питания, соединенный с источником 2 излучения, и последовательно соединенные приемник 3 излучения, усилитель 4, ключе- 25 вое устройство 5, резистор 6, а также цепь

7 обратной связи, вход которой соединен с выходом ключевого устройства, а выход — с вторым входом усилителя 4. Между отражающей поверхностью 8 и источником 2 и 30 приемником 3 излучения установлена диафрагма 9 в виде диска с продольной прорезью и двумя отверстиями для установки источника и приемника излучения.

Наличие диафрагмы 9 позволяет уста- 35 навливать источник и приемник излучения под определенным углом, а ограничение светового потока, обеспечиваемое прорезью, позволяет получить такое положение диаграмм направленности источника и 40 приемника излучения, что независимо от разброса положения отражающей поверхности освещенность приемника излучения остается постоянной, что, в свою очередь, обеспечивает высокую точность срабатыва- 45 ния выключателя, Выключатель работает следующим образом.

Излучение or источника 2, направленное и ограниченное диафрагмой 9, отража- 50 ется от движущейся поверхности 8 (пластины), попадает на приемник 3 излучения, усиливается усилителем 4 и переключает ключевое устройство 5. Через цепь 7 обратной связи обеспечиваегся гистерезис 55 на переключение выключателя, Положение отражающей поверхности 8 по отношению к источнику 2 и приемнику 3 излучения может находиться в пределах эоны разброса

Л h, Наличие указанной эоны приводит к

Еис-,р

Епр Кмакс (2Кмакс ) (3) } ист. уст, Е,Л (4)

) пр (2 Кмин) где )лист, тпр, соответственно относитель ные интенсивности излучения источника 2 и приемника 3 излучения вне оси диаграммы направленности (Еи т.мин, Епр.M,IKc ,т ис т ., ) тт р

Еист.макс Епр мин

На диаграммах направленности (фиг, 3 и 4) источника 2 и приемника 3 излучения указаны следующие параметры: Кист. макс, Кист.мин, Кпр макс, К р.мин, Еист.макс, Еиспмин, Епр.макс, Епр клин. ПРи РаввнСТВЕ

Кист.макс=Кпр макс и Кист мин Кпр мин координаты точки М (Кмакс> определяются интенсивностью излучения источника 2 и чувствительностью приемника 3 излучения.

Значение Кмин из выражений (3) и (4) определяется следующим образом.

Кмин = RMa ci Л ист ()

f Hp

Точку N иэ дйаграмм направленности (фиг, 3 и 4) определяют следую цим образом: из точки М проводят ду у окружностью

Л ; приняв значение1 пр 1 ) и,-;.— 1 в точке

М, определяют значение 1тi" на кривых тому, что срабатывание выключателя значительно зависит от расстояния до источника 2 и приемника 3 излучения в случае отсутствия диафрагмы 9. Эта зависимость определяется выражением (фиг. 2а).

Еист / (г К) где Еист, Епр интенсивность излучения соответственно источника и на входе приемника излучения, Р— коэффициент отражательной способности отражающей поверхности;

R — расстояние между источником излучения и отражающей поверхностью по оси источника излучения, Однако, учитывая, что источник 2 и приемник 3 излучения характеризуются диаграммами направленности имеющими

ИНтЕНСИВНОСтЬ Еист.макс, Епр макс ПО ОСИ, Например, в точке М (фиг. 2а, 3 и 4), интенсивность Еист м„, Епр, вне оси, например, в точке N (фиг. 2а, 3 и 4), можно источник 2 излучения и приемник 3 излучения расположить под углом к оси диафрагмы 9 (фиг. 2а) таким образом, чтобы выполнялось условие

Епр.Кмакс = Епр.Кмин, (2) 1566419 соответствующих y=- const; на указанных кривых из точки О дугой

2 (6) 15 а = arccos

Подставляя выражение (5) в выражение (6), находят

Е р„, Еп мин 20 р2 + (,)2 R2 Еист.мин а = arccos ист.макс

2 акс ин Еп .макс е к„„

- arccos

Кмакс г

Еист мин Епр макс ЛЛ

Еист.макс Епп.мин макс

=aIccos

Вмакс

30 где Л h — зона разброса положения отражающей поверхности;

Кмакс — наибольшее расстояние от источника излучения до отражающей поверхно- 35 сти по оси диаграммы направленности,это расстояние определяют порог переключения выключателя;

E ист.макс, Еист.мин соответственно максимальнаЯ 40 интенсивность излучения источника по оси диаграммы направленности на расстоянии Ямакс от источника излучения и минимальная-вне оси диаграммы направленности на расстоянии RMw от источника излучения, при котором интенсивность освещения приемника с учетом его диаграммы направленности равна интенсивности освещения на расстоянии Вмакс, 50

Епр.макс, Епр,мин COOTBeTCTBeHHO MBKCPIMB/lbHBA интенсивность излучения по оси диаграммы направленности приемника излучения на

РаССТОЯНИИ Ямакс ОТ ПРИЕМНИКа ИЗЛУЧЕНИЯ и минимальная — вне оси диаграммы направленности на расстоянии R«<, Расстояние между центрами источника

2 и приемника 3 излучения определяется выражением (фиг. 2а) радИуСОМ R = Ймакс1/ ис НаХОдят ПОСЛЕДОРпр 5 вательно точки йй1, N и т,д.; через указанные точки проводят кривую

MMlN; находят координаты точки N в точке пересечения найденной кривой с дугой ради- 10 усом Ah;

Из треугольника MON (фиг. 3) определяют угол е с е а т,.ист.макс Еп

u= агссов —;-й

Пмакс где Ah — зона разброса положения отражающей поверхности;

Ймакс НаИбоЛЬШЕЕ РаССТОЯНИЕ OT ИСТОЧНИка излучения до отражающей поверхности по оси диаграммы направленности, определяющее порог переключения выключателя;

Е и ст. ма кс, Еист,мин — соответственно максимальная интенсивность излучения источника по оси диаграммы направленности на расстоянии Ямакс от источника излучения и миниа = 2RMayc sin а .

Для повышения точности срабатывания при подходе световой поток необходимо ограничить вертикальной прорезью в диафрагме 9 (фиг. 26), а прорезь изнутри должна быть зачернена для исключения рассеивания световых потоков.

На фиг, 5 приведена статическая характеристика, где t — ширина прорези диафрагмы 9. Из характеристики видно, что в диапазоне A h имеем минимальную погрешность Л1 срабатывания. При отсутствии диафрагмы 9 статическая характеристика определяется кривой 11.

Наличие диафрагмы, которая позволяет устанавливать источник и приемник излучения под определенным углом к нормали отражающей поверхности, а также ограничение светового потока, обеспечиваемое прорезью, позволяет получить такое положение диаграмм направленности источника и приемника излучения, что независимо от разброса положения отражающей поверхности освещенность приемника излучения остается постоянной, что, в свою очередь, обеспечивает высокую точность срабатывания выклю <ателя.

Формула изобретения

1. Фотоэлектрический путевой выключатель, содержащий передающий узел с источником излучения и исполнительный узел с приемником излучения, источник и приемник излучения расположены под углом к нормали отражающей поверхности, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности срабатывания в условиях изменения расстояния между отражающей поверхностью и источником и приемником излучения, введена диафрагма с двумя отверстиями для установки источника и приемника излучения, причем угол осей отверстий относительно нормали к отражающей поверхности равен

1566419

Фиг.2 мальная — вне оси диаграммы направленности на расстоянии Rem от источника излучения, при котором интенсивность освещения приемника излучения с учетом его направленности равно интенсивности освещения на расстоянии смакc, Е лр. eaac е

Епр.мин соответственно максимальная интенсивность излучения по оси диаграммы направленности приемника излуче на расстоянии Reaac от приемника излучения и минимальная — вне оси диаграммы направленности на расстоянии R«H. а расстояние между центрами источника и

5 приемника излучения равно a=2RMaKc В Па, 2. Выключатель по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что диафрагма выполнена в виде диска с продольной зачерненной прорезью для ограничения светового потока.

1566419

Составитель Л.Багян

Техред М.Моргентал

Корректор И.Муска

Редактор В.Петраш

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1225 Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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