Устройство для определения наличия металла

 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к элементам бесконтактной автоматики, |преобразующим расстояние до металла в |электрический сигнал-, и может быть использовано также для определения наличия металла в зоне контроля. С целью повышения информативности за счет измерения рас- | стояния до металла, устройство, содержа-. щее вихретоковый преобразователь, | автогенератор, собранный по схеме емкост- I ной трехточки с колебательным контуром в цепи коллектора, образованным вихретоко- | вым преобразователем, резистивной обрат- I ной связью в эмиттере, детектор амплитуды Изобретение относится к контольно-измерительной техник е, в частности к элемен там бесконтактной автоматики, преобразующим расстояние до металла, в электрический сигнал (ток, либо падение напряжения , на последовательно соединенном резисторе), и может быть использовано для определения наличия металла в зоне контроля, расстояния до металла и определения его электропроводимости при фиксиколебаний автогенератора, подключенной к коллектору транзистора автогенератора, снабжено стабилизатором амплитуды автогенератора , подключенным к общему нулю и к выходу токового ключа, к которому парэллеЯьно подсоединен токозадающий резистор , причем его параллельное соединение с токовым ключом последовательно включено между источником питания и автогенератором. Вихретоковый преобразователь заполнен магнитной жидкостью и катушка вихревого преобразователя снабжена ферромагнитным сердечником, В качестве полупроводникового стабилизатора использованы последовательно включенные кремниевые эпитаксиальнопланарные диоды, в качестве транзисторов автогенератора и токового ключа - кремниевые транзисторы, а в качестве Детектора - германиевый микросплавный диод. К преимуществам устройства относится возможность подключения его двум проводникам на большое расстояние, наличие функциональной зависимости выходного тока от расстояния до металла, не искаженной влиянием формирователя и порогового элемента, 1 з.п.ф-лы, 2 ил, рованном расстоянии, например, в прижатом к поверхности металла состоянии. Цель изобретения - повышение информативности за счет измерения расстояния до металла. На фиг.1 представлена электрическая схема устройства для определения наличия металла; на фиг. 2 - схема ею подключения в цепь питания. « е 00 со VI ел ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ЕДОМСТВО СССР

ОСПАТЕНТ СССР) A8T0PCK0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

21) 4872591/28

22) 11.10.90

46) 30.08.93. Бюл. N 32

71) Научно-производственный центр при иколаевском кораблестроительном инстие

- 72) А.Н.Трунов и А.Г.Кулаков

6) Авторское свидетельство СССР

4h 1281869, кп. С 01 В 7/06, 1985.

1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1НАЛИ.ЧИЯ МЕТАЛЛА

1(57) Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к

;элементам бесконтактной автоматики, преобразующим расстояние до металла в

,электрический сигнал, и может быть исполь.:зовано также для определения наличия ме.:талла в зоне контроля. С целью повышения

::информативности за счет измерения рас стояния до металла, устройство, содержа-, : щее вихретоковый преобразователь, . ; автогенератор, собранный по схеме емкост ной трехточки с колебательным контуром в цепи коллектора. образованным вихретоко, вым преобразователем, резистивной обрат: ной связью в эмиттере, детектор амплитуды

Изобретение относигся к контопьно-из мерительной технике, в частности к эпеме = там бесконтактной автоматйки, ; преобразующим расстояние до металла, в электрический сигнал (ток, либо падение напряжения, на последовательно соединен: ном резисторе), и может быть использовано для определения наличия металла в зоне контроля, расстояния до металла и опреде:. ления его эпектропроводимости при фикси„„ЯЦ „„1837152 А1 (я)э 6 01 В 7/00, 7/10 колебаний автогенератора, подключенной к коллектору транзистора автогенератора, снабжено стабилизатором амплитуды автогенератора, подключенным к общему нулю и к выходу токового ключа, к которому параллельно подсоединен токозадающий резистор, причем его параллельное соединение с токовым ключом последова- . тельно включено между источником питания и автогенератором. Вихретоковый преобразователь заполнен магнитной жидкостью и катушка вихревого преобразователя снабжена ферромагнитным сердечником. В качестве полупроводникового стабилизатора использованы последовательно включенные кремниевые эпитаксиапьнопланарные диоды, в качестве транзисторов автогенератора и токового ключа — кремниевые транзисторы, а в качестве детектора — германиевый микросплавный диод. К преимуществам устройства относится возможность подключения его двум проводникам на большое расстояние, наличие функциональной зависимости выходного тока от расстояния до металла, не искаженной влиянием формирователя и порогового элемента, 1 з,п.ф-лы, 2 ип, рованном расстоянии, например, в прижатом к поверхности металла состоянии.

Цель изобретения — повышение информативности за счет измерения расстояния до металла.

На фиг.1 представлена электрическая схема устройства дпя определения наличия металла; на фиг, 2 — схема его подключения в цепь питания.

1837152

Устройство состоит из автогенетора, содержащего транзистор 1, колебательный контур, образованный вихретоковым преобразователем 2 и конденсатором 3 и включенный в коллекторную цепь транзистора 1, резисторов 4 и 5, общей точкой подключенных к базе транзистора 1 и задающих смешение рабочей точки транзистора, резистор

6, включенного в эмиттерную цепь транзистора 1 и выполняющего роль отрицательной обратной связи по постоянному току, конденсатора 7, шунтирующего резистор 6 по переменному току, конденсатора 8, шунтирующего по переменному, току базу транзистора 1 и конденсатора 9, включенного между коллектором и эмиттером транзистора 1 и образующего положительную обратную связь для возникновения генерации колебаний, конденсатора 10, шунтирующега точку соединения транзистора 4 и колебател ьного контура, состоящего из индуктивности 2 и конденсатора 3 по переменному току на общую точку (корпус), полупроводникового элемента 11 стабилизации амплитуды напряжения автогенератора на транзисторе 1, подключенного аналогично конденсатору 10, токового ключа 12, подключенного одним выводом к общей точке элементов 4, 2, 3, 10, другим выводом к регистрирующей аппаратуре и являющимся выходным выводом устройства, а к управляющему входу токового ключа подключен выход детектора 13 и конденсатор 14, сглаживающий пульсации детектированного напряжения, причем вход детектора 13 подключен к коллектору транзистора 1. Параллельно токовому ключу 12 подключен резистор 15, обеспечивающий начальный ток схемы при полностью закрытом ключе.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии металла в зоне преобразователя 2 добротность колебательного контура максимальна. транзисторный автогенератор имеет максимальную амплитуду колебаний, ограниченную питающим автогенератор напряжением на стабилизаторе

11. При этом выходное напряжение детектора 13 максимально, токовый ключ 12 открыт и ток, потребляемый устройством, имеет максимум. При приближении металла к катушке 2 добротность колебательного контура снижается, уменьшается амплитуда колебаний в вихоетоковом преобразователе 2, уменьшается напряжение на выходе детектора 13, закрывается токовый ключ 12 и уменьшается ток, потребляемый устройстом. При полом приближении металла амплитуда колебаний преобразователя 12 минимальна. токовый ключ 12 закрыт, а ток, потребляемый устройством, определяется величиной резистора 15. При отдалении от катушки 2 амплитуда колебаний возрастает и возрастает ток. потребляемый устройством, Чувствительность автогенератора к приближению металла к катушке 2 зависит от величины резистора обратной связи 6.

Сопоставление функциональной зависимости выходного тока от расстояния катушки до металла осуществляется взаимосвязью вольтамперн ых характеристик транзистора 1, стабилизатора 11, де"5 тектора 13, токового ключа 12.

Устройство 16 подключают в цепь питания следующим образом (см.фиг. 2). На выходе устанавливают резистор 17, одним выводом подключенный к источнику пита20 ния +0п. другим — к выходу устройства 16 и измерителю напря>кения, При отсутствии металла в зоне преобразователя напряжение на резисторе минимально. С приближением металла к

25 преобразователю 2 ток, потребляемый устройством, уменьшается, напряжение на резисторе 17 увеличивается.

Устройство может быть использовано как датчик конечных перемещений, измери30 тель расстояния до металла.

Быстродействием устройства определяется емкостью конденсатора 14.

В связи с тем, что в устройстве используется вихретаковый преобразователь, со35 стоящий из катушки с одной обмоткой, устройство может быть выполнено в микроэлектронном исполнении.

В примере конкретного выполнения по схеме фиг. 1 стабилизатор амплитуды гене40 ратора выполнен посредством последовательного включения кремниевых эпитаксиальных планарных диодов в прямом включении. генератор собран по схеме емкостной трехточки, причем генератор и

45 токовый ключ собраны на кремниевых транзисторах, а амплитудный детектор собран на кремниевом микросплавном диоде. Сердечник вихревого преобразователя выполнен иэ простого феррита, залитого МЖ.

Формула изобретения

1. Устройство для определения наличия металла, содер>кащее автогенератор с колебательным контуром в коллекторной цепи транзистора и резистором в цепи его змитте55 ра, вихретоковый преоьразователь, вклю= ченный в колебательный контур, и подключенный к коллектору транзистора . детектор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности эа счет измерения расстояния до металла, оно

1837752 л и

Составитель И. Кесоян

Моргентал

Корректор М. Куль

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 к х в о ш абжено стабилизатором амплитуды нэяжения питания автогенератора, управемым ключом, резистором, включенным раллельно силовой цепи управляемого юча, и емкостью. включенной между выдам детектора и землей, автогенератор полнен по схеме емкостной трехточки, ин вывод управляемого ключа соединен с ной питания автогенератора, второй вывод является выходом устройства, его управляющий вход подключен K выходу детектора, а стабилизатор напряжения питания автогенератора включен между первым вы5 водом управляемого ключа и землей, 2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что вихретоковый преобразователь заполнен магнитной жидкостью,