Датчик слежения за стыком

 

Изобретение относится к автоматизации сварочного производства, в частности к датчикам положения свариваемого стыка. Цель изобретения -. увеличение чувствительности при работе на плотных стыках, Датчик.слежения за стыком содержит транзистор , эмиттер которого соединен с общей шиной через параллельную RC-цепь, источник питания, первый выход которого соединен с общей шиной непосредственно, а второй через соединенные последовательно второй и третий резисторы, элемент слеж-ения, первый конденсатор. Новым является то, что введен второй конденсатор, в качестве элемента слежения использован трансформатор с ферритовым сердечником в форме прямоугольного параллелепипеда, на котором намотаны возбуждающая обмотка и две измерительные обмотки. Последние намотаны симметрично относительно плоскости, параллельной граням сердечника и проходящей через его середину . Возбуждающая и измерительные обмотки расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. Коллектор транзистора соединен через возбуждающую обмотку с вторым выводом источника питания . База транзистора соединена с общей точкой второго и третьего резисторов и соответственно через первый и второй конденсатор с первыми выводами измерительных обмоток, вторые выводы которых соединены с общей шиной. Коллектор транзистора соединен с выходом датчика слежения за стыком. 2 ил. СЛ G

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 К 9/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ДЩ,))щ"д"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4459064/63 (22) 12.07.88 (46) 07.01,93. Бюл, ¹ 1 (71) Свердловский научна-исследовательский технологический институт (72) А.А.Ахлынин (54) ДАТЧИК СЛЕЖЕНИЯ 3А СТЫКОМ (57) Изобретение относится к автоматизации сварочного производства, в частности к датчикам положения свариваемого стыка.

Цель изобретения — увеличение чувствительности при работе на плотных стыках.

Датчик.слежения за стыком содержит транзистор, эмиттер которого соединен с общей шиной через параллельную RC-цепь, источник питания, первый выход которого соединен с общей шиной непосредственно, а второй через соединенные последовательно второй и третий резисторы, элемент слежения, первый конденсатор. Новым является то, что введен второй конденсатор, Изобретение относится к области автоматизации сварочного производства, в частности к датчикам положения свариваемого стыка изделия (заготовки).

Известно устройство — аналог, содержащее датчик стыка, располагаемый над стыком заготовки с проводником для создания магнитного потока, вложенным внутрь стыкового зазора.

Недостатком аналога является его очевидная невозможность использования при контроле плотных стыковых соединений.

Известно устройство-прототип, содержащее автогенератор с чувствительным элементом (элементом слежения), . Ы 1785855 А1 в качестве элемента слежения использован трансформатор с ферритовым сердечником в форме прямоугольного параллелепипеда, на котором намотаны возбуждающая обмотка и две измерительные обмотки. Последние намотаны симметрично относительно плоскости, параллельной граням сердечника и проходящей через его середину, Возбуждающая и измерительные обмотки расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. Коллектор транзистора соединен через возбуждающую . обмотку с вторым выводом источника пита ния, База транзистора соединена с общей точкой второго и третьего резисторов и соответственно через первый и второй кон-денсатор с первыми выводами измерительных обмоток, вторые выводы которых соединены с общей шиной. Коллектор транзистора соединен с выходом датчика слежения за стыком. 2 ил. выполненным в виде катушки (обмотки), включенной в цепь колебательного контура автогенераторэ на транзисторе.

Недостаток прототипа — низкая чувствительность, особенно к плотным стыковым соединениям, обусловленная неполным включением датчика в цепь колебательного контура генератора; а также недифференциальной характеристикой чувствительного элемента.

Целью изобретения является увеличение чувствительности при работе на плотных стыках.

Эта цель достигается тем, что введен второй конденсатор, в качестве элемента

1785855 слежения использован трансформатор с ферритовым сердечником в форме прямоугольного параллелепипеда, на котором намотаны возбуждающая обмотка и две измерительных обмотки, последние намотаны соответственно симметрично относительно плоскости, параллельной граням сердечника и проходящей через его середину, возбуждающая и измерительные обмот-. ки расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, коллектор транзистора соединен через возбуждающую обмотку с вторым выводом источника питания, база транзистора соединена с общей точкой второго и третьего резисторов и. соответственно через первый и второй конденсаторы с первыми выводами измерительных обмоток, вторые выводы которых соединены с общей шиной, коллектор транзистора соединен с выходом датчика слежения на стыком, Датчик слежения за стыком показан на фиг.1, фиг,2а,б, На фиг,1 помещена электрическая схема; на фиг.2а указано располо>кение элемента слежения относительно заготовки, а также расположение обмоток, на фиг.2б приведена схема обмоток. Начала и концы обмоток элемента слежения обозI I I начены соответственно m, n, k è m „и, k, Датчик слежения за стыком содержит элемент слежения 1, сориентированный относительно заготовки 2 со стыком, обозначенным осью Π— О, измерительные 3 и

1 возбуждающую 4 обмотки, причем измерительные обмотки 3 симметричны относительно плоскости, параллельной граням ферросердечника 5, а обмотка 4 намотана равномерно на весь ферросердечник 5, выполненный в виде прямоугольного параллелепипеда, Возбуждающая обмотка 4 включена между вторым вь|водом источника питания Е, и коллектором транзистора 6.

Параллельная RC-цепь 7 включена между эмиттером транзистора 6 и общей шиной.

Второй 8 и третий 9 резис1оры, включенные между вторым выводом источника питания

Ек и общей шиной, образуют делитель напряжения, задающий постоянное.смещение базы транзистора 6, которая соответственно через первый С1 и второй Cz конденсаторы соединена с первыми выводами измерительных обмоток 3, вторые выводы которых соединены с общей шиной, Работа датчика слежения за стыком основана на использовании положительной обратной связи между обмотками элемента слежения 1, вознцкаю ей только посредстv вом контуров вихревых токов кромок стыка, наводимых флюктуационными составляющими коллекторного тока и поддерживающими условия генерации на одной из выбранных рабочих частот, определенных преимущественно параметрами базовых цепей транзистора, а также так называемым

"петлевым усилением" схемы автогенератора, и осуществляется она следующим образом.

В случае расположения оси стыка 0 — О строго между нижними участками измерительных обмоток 3 (фиг,2а) генерация в схеме датчика отсутствует, это обусловлено

10 тем, что наводимые возбуждающей обмоткой 4 в поверхности заготовки 2 вихревые токи окажутся равными, как равными и ЭДС

15 в обмотках 3, которые взаимодействуют и друг с другом, предотвращая при этом вознлкновение процесса автогенерации в схеме, фиг.1, Отсутствует генерация в схеме на фиг,1 и в случае ухода элемента слежения 1 далеко из зоны стыка (на расстояния, пре20

5 0 обмоток 3, то происходит следующее. Ток, протекающий через транзистор 6 и обмотку

4 от потенциальной шины источника питания Ек до общей шины (в том числе и через параллельную RC-цепь, обеспечивающую

55 режим работы схемы по постоянному току), флюктуирует, вызывая тем самым вихревые токи на участках заготовки 2, преимущественно вблизи оси стыка 0-0 . Поскольку 1. имеет место неравенство плотностей токов вышающие размеры элемента слежения).

Это обусловлено тем, что ЭДС в измерительных обмотках будут минимальными, поскольку на участке металла без стыка имеет

25 место "зеркальное отражение контура обмотки 4 с минимальной плотностью вихревых витков в центре.

В случае нарушения симметрии расположения оси 0-0 относительно участков об1.

30 моток 3, но не превышающего зоны их чувствительности, будет иметь место следующее: во-первых, возбуждающей обмоткой

4 на кромках стыкового соединения наведутся два вихревых тока взаимно противо35 положного направления как результат известного эффекта вытеснения токов из центра участка на его периферию; во-вторых, плотность этих токов + у и — у окажется неодинаковой в силу

40. неравномерности площади перекрытия обмоткой поверхностей участков заготовки 2 вблизи стыка, Поэтому наводимые в обмотках 3 ЗДС окажутся неодинаковымл по величине и, кроме того, разного знака, что

45 способствует возникновению в одной из обмоток 3 такой ЭДС, при которой условия для самовозбуждения благоприятны. Так, например, если рассматривать случай, при котором (фиг,2а) ось стыка Π— О окажется

1 сдвинутой влево от оси симметрии участков

1785855

/+ у/>l — уl, то это приведет к появлению в одной из обмоток 3, обозначенной индексами k-k большей ЭДС, достаточной для возникновения положительной обратной связи в схеме датчика (фиг.1) такой частоты, которая будет обусловлена реактивными параметрами обмотки с индексами !< — k, 1 подключенной одним концом к общей шине, а другим — через конденсатор Cz к базе транзистора 6. При этом, если имеет место соотношение, при котором C» Cz, то частота генерации будет выше чем в случае сдвига вправо: В свою очередь, амплитуда генерируемых схемой датчика колебаний будет зависеть не олько от площади перекрытия обмоток 4 кромок стыка заготовки 2, но и от зазора между заготовкой 2 и элементом слежения 1. Генерируемые датчиком колебания имеют синусоидальный вид, поскольку связь между обмотками 4 и

3 определяется в основном потерями в металле заготовки 2 и не может превышать критическую, Таким образом, с помощью сигналов, формируемых датчиком слежения за стыком, оказывается возможным судить о моменте выхода на стык, а также оценивать рассогласования между элементом слежения и стыком, где направление отклонения учитывается частотой генерируемых колебаний, а степень отклонения — амплитудой этих колебаний. Дополнительным достоинством датчика является также возможность контролировать приближение элемента слежения к одному из краев заготовки с уче ом направления подхода.

Формула изобретения

Датчик слежения за стыком, содержа5 щий транзистор, эмиттер которого соединен с общей шиной через параллельную

RC-цепь, источник питания, первый выход которого соединен с общей шиной непосредственно, а второй — через соединенные

10 последовательно второй и третий резисторы, элемент слежения, первый конденсатор, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности при работе на плотных стыках, введен второй конденса15 тор, в качестве элемента слежения использован трансформатор с ферритовым сердечником в форме прямоугольного параллелепипеда, на котором намотаны возбуждающая обмотка и две измерительных

20 обмотки, последние намотаны соответственно симметрично относительно плоскости, параллельной граням сердечника и проходящей через его середину, возбуждающая и измерительные обмотки расположе25 ны во взаимно перпендикулярных плоскостях, коллектор транзистора соединен через возбуждающую обмотку с вторым выводом источника питания, база транзистора соединена с общей точкой второго и

30 третьего резисторов и соответственно через первый и второй конденсаторы с первыми выводами измерительных обмоток, вторые выводы которых соедийены с общей шиной, коллектор транзистора соединен с выходом

35 датчика слежения за стыком.

1785855 а) т

К

Составитель А.Ахлынин

Реда кто р,С. Кул а к о ва Техред M.Ìîðãåíòýë Корректор Н.Кешеля

Заказ 216 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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