Адаптивный датчик идентификации и контроля положения четырех видов изделий
Изобретение относится к области автоматизации в машиностроении и предназначено для контроля положения и идентификации изделий с учетом их вида материала и термического состояния в автоматизированных высокопроизводительных производствах по сборке изделий. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Адаптивный датчик идентификации и контроля положения четырех видов изделий содержит чувствительную поверхность, бесконтактный датчик идентификации четырех (нагретого металлического, нагретого неметаллического, ненагретого неметаллического, ненагретого металлического) видов изделий, логический элемент ИЛИ-НЕ, восемь логических элементов И, блок установки в исходное состояние, двоичный счетчик электрических импульсов, первый, второй, третий и четвертый блоки индикации, тактовый генератор с их соответствующими электрическими связями. Точка соединения выходов седьмого, шестого, пятого, логических элементов И и второго входа логического элемента ИЛИ-НЕ является первым выходом адаптивного датчика. Выходы третьего, второго, первого логических элементов И и третий выход двоичного счетчика электрических импульсов являются соответственно вторым, третьим, четвертым и пятым выходами адаптивного датчика. При перемещении относительно чувствительной поверхности одного или другого, или третьего, или четвертого вида изделия на первом выходе отрабатываются потенциальные информационные сигналы контроля положения этих изделий с уровнями логической ″1″. При этом на втором, третьем, четвертом и пятом выходах формируется четырехразрядный двоичный цифровой код, значения 1000, 0100 0010 и 0001 которого являются кодами идентификации соответственно одного или другого, или третьего, или четвертого вида контролируемого изделия. Информационные сигналы об идентификации одного, другого, третьего, четвертого видов контролируемых изделий в виде визуальных сигналов снимаются соответственно с первого, второго, третьего, четвертого блоков индикации. Адаптивный датчик обеспечивает автоматический контроль изделий без механического контакта с ними и автоматическую адаптацию его к конкретному виду контролируемого изделия. 1 ил.
Изобретение относится к области автоматизации в машиностроении и предназначено для контроля положения и идентификации изделий с учетом их вида, материала и термического состояния в автоматизированных высокопроизводительных производствах по сборке изделий.
Известен датчик идентификации и контроля положения четырех видов изделий, включающий чувствительную поверхность, первый, второй, третий и четвертый логические элементы И, первую, вторую, третью и четвертую выходные клеммы, являющиеся соответственно его первым, вторым, третьим и четвертым выходами (см. RU №2384814 С1, МПК G01B 21/00 (2006.01), G01N 25/72 (2006.01), опубликовано 20.03.2010, бюл. №8).
Такой датчик имеет ограниченные функциональные возможности, так как не позволяет автоматически осуществлять трансформирование его функциональных возможностей и автоматическую адаптацию к конкретным видам контролируемых изделий.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является адаптивный датчик, содержащий датчик контроля изделий, чувствительная поверхность которого является чувствительной поверхностью адаптивного датчика, первую, вторую и третью выходные клеммы, являющиеся соответственно первым, вторым и третьим выходами адаптивного датчика, логический элемент И, блок установки в исходное состояние, блок индикации, тактовый генератор, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом тактового генератора, второй вход - с первой выходной клеммой, двоичный счетчик электрических импульсов, счетный С-вход которого подключен к выходу логического элемента ИЛИ-НЕ, R-вход - к выходу блока установки в исходное состояние, первый и второй выходы - соответственно к первому и второму входам логического элемента И (см. RU №2458322 С1, МПК G01D 5/12 (2006.01), опубликовано 10.08.2012, бюл. №22).
Однако такой адаптивный датчик обладает ограниченными функциональными возможностями, так как:
- позволяет производить идентификацию (распознавание) и контроль положения металлических и неметаллических изделий, т.е. позволяет производить контроль изделий только с учетом их вида материала, из которого они изготовлены, и не обеспечивает контроль изделий как с учетом их вида материала, так и с учетом их термического состояния;
- осуществляет контроль ограниченной номенклатуры изделий, потому что обеспечивает идентификацию и контроль положения только двух видов изделий.
Решаемая задача изобретением - расширение функциональных возможностей адаптивного датчика.
Решаемая задача достигается тем, что в адаптивный датчик, содержащий датчик контроля изделий, включающий чувствительную поверхность, являющуюся чувствительной поверхностью адаптивного датчика, первый логический элемент И, первый блок индикации, тактовый генератор, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом тактового генератора, двоичный счетчик электрических импульсов, счетный С-вход которого подключен к выходу логического элемента ИЛИ-НЕ, первый и второй выходы - к соответствующим входам первого логического элемента И, блок установки в исходное состояние, выход которого соединен с R-входом двоичного счетчика электрических импульсов, введены второй логический элемент И, инверсный и прямой входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам двоичного счетчика электрических импульсов, третий логический элемент И, прямой и инверсный входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами двоичного счетчика электрических импульсов, четвертый логический элемент И, первый и второй входы которого подключены соответственно к четвертому выходу датчика контроля изделий и к третьему выходу двоичного счетчика электрических импульсов, пятый логический элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с третьим выходом датчика контроля изделий и с выходом первого логического элемента И, выход - с выходом четвертого логического элемента И, шестой логический элемент И, первый и второй входы которого подключены соответственно к второму выходу датчика контроля изделий и к выходу второго логического элемента И, выход - к выходу пятого логического элемента И, седьмой логический элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым выходом датчика контроля изделий и с выходом третьего логического элемента И, выход - с выходом шестого логического элемента И и с вторым входом логического элемента ИЛИ-НЕ, восьмой логический элемент И, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и третьему выходам двоичного счетчика электрических импульсов, выход - со входом блока установки в исходное состояние, второй, третий и четвертый блоки индикации, входы которых подключены к соответствующим выходам датчика контроля изделий, первый выход которого соединен с входом первого блока индикации, при этом точка соединения выходов четвертого, пятого, шестого, седьмого логических элементов И и второго входа логического элемента ИЛИ-НЕ является первым выходом адаптивного датчика, выходы третьего, второго, первого логических элементов И и третий выход двоичного счетчика электрических импульсов - соответственно вторым, третьим, четвертым и пятым выходами адаптивного датчика, а выходные логические сигналы третьего, второго, первого логических элементов И и третьего выхода двоичного счетчика электрических импульсов образуют четырехразрядный двоичный цифровой код, значения 1000, 0100, 0010 и 0001 которого являются кодами идентификации соответственно нагретых металлических, нагретых неметаллических, ненагретых неметаллических и ненагретых металлических контролируемых изделий, потенциальные информационные сигналы контроля положения которых отрабатываются на первом выходе адаптивного датчика, причем датчик контроля изделий выполнен в виде бесконтактного датчика идентификации нагретых металлических, нагретых неметаллических, ненагретых неметаллических и ненагретых металлических изделий, двоичный счетчик электрических импульсов - с модулем счета пять, выходы четвертого, пятого, шестого и седьмого логических элементов И - в виде открытых выходов Н-типа, элементы индикации блоков индикации - с разноцветными свечениями.
На схеме представлена функциональная схема адаптивного датчика.
Адаптивный датчик содержит (см. схему) датчик 1 контроля изделий, включающий первый, второй, третий и четвертый выходы, чувствительную поверхность, которая является чувствительной поверхностью 2 адаптивного датчика, первую, вторую и третью выходные клеммы 3, 4, и 5, являющиеся соответственно первым, вторым и третьим выходами адаптивного датчика, тактовый генератор 6, логический элемент ИЛИ-НЕ 7, первый вход которого соединен с выходом генератора 6, двоичный счетчик 8 электрических импульсов, счетный С-вход которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ 7, блок 9 установки в исходное состояние, четвертую выходную клемму 10, являющуюся четвертым выходом адаптивного датчика, первый, второй, третий, четвертый блоки 11, 12, 13, 14 индикации, входы которых подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому выходам датчика 1, первый логический элемент И 15, первый и второй входы которого подключены к соответствующим выходам счетчика 8, выход - к клемме 10, второй логический элемент И 16, инверсный и прямой входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами счетчика 8, выход - с клеммой 5, третий логический элемент И 17, прямой и инверсный входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам счетчика 8, выход - к клемме 4, четвертый логический элемент И 18, первый и второй входы которого соединены соответственно с четвертым выходом датчика 1 и с третьим выходом счетчика 8, пятый логический элемент И 19, первый и второй входы которого соединены соответственно с третьим выходом датчика 1 и с выходом первого логического элемента 15, выход - с выходом элемента 18, шестой логический элемент И 20, первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым выходом датчика 1 и с выходом второго логического элемента 16, выход - с выходом элемента 19, седьмой логический элемент И 21, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому выходу датчика 1 и к выходу третьего логического элемента И 17, выход - к выходу элемента 20, к клемме 3 и к второму входу элемента 7, восьмой логический элемент И 22, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и третьим выходами счетчика 8, пятую выходную клемму 23, подключенную к третьему выходу счетчика 8 и являющуюся пятым выходом адаптивного датчика. При этом выходы элементов 21, 20, 19, 18 выполнены в виде открытых выходов Н-типа (см. ГОСТ 2. 743-91, таблица 4), например, на транзисторах p-n-p типа с открытыми коллекторами. Логические сигналы выходов элементов 17, 16, 15 и третьего выхода счетчика 8 образуют четырехразрядный двоичный цифровой код идентификации конкретного вида контролируемого изделия.
Генератор 6, элемент 7, счетчик 8, элементы 15, 16, 17 с их соответствующими электрическими связями служат для формирования импульсов напряжений, на вторых входах элементов 21, 20, 19,18. С помощью этих импульсов производится сканирование вторых входов элементов 21, 20, 19, 18, являющихся входами трансформирования функциональных возможностей адаптивного датчика, переменными значениями четырехразрядного двоичного цифрового кода 1000, 0100, 0010, 0001. В результате происходит трансформирование функциональных возможностей адаптивного датчика: при значении этого кода 1000 адаптивный датчик трансформируется в датчик идентификации и контроля положения изделий одного вида (нагретые металлические), при значении этого кода 0100 - в датчик идентификации и контроля положения изделий другого вида (нагретые неметаллические), при значении этого кода 0010 - в датчик идентификации и контроля положения изделий третьего вида (ненагретые неметаллические), а при значении этого кода 0001 - в датчик идентификации и контроля положения изделий четвертого вида (ненагретые металлические). В момент установки на первом, втором, третьем выходах счетчика 8 трехразрядного двоичного цифрового кода 101, соответствующего его модулю счета 5, происходит сброс блоком 9 счетчика 8 в ноль, и переход его к следующему циклу счета тактовых импульсов. После чего цикл сканирования указанными выше значениями четырехразрядного двоичного цифрового кода вторых входов элементов 21, 20, 19, 18 повторяется, что обеспечивает автоматическое трансформирование функциональных возможностей адаптивного датчика. При этом устраняется необходимость вмешательства оператора в процесс работы объекта эксплуатации адаптивного датчика для смены четырехразрядного двоичного цифрового кода вручную, например, с его пульта управления в случаях смены вида контролируемого изделия.
Наряду с этим в адаптивном датчике реализована автоматическая адаптация его к конкретному виду контролируемого изделия. При этом адаптация к одному или другому, или третьему, или четвертому виду контролируемого изделия при каждой смене его вида осуществляется также самим адаптивным датчиком без прерывания технологического процесса работы объекта эксплуатации. Это достигается тем, что в нем каждому значению четырехразрядного двоичного цифрового кода 1000, 0100, 0010, 0001, формируемого на выходах элементов 17, 16, 15, на третьем выходе счетчика 8, поставлено в однозначное соответствие ему один, другой, третий, четвертый вид контролируемого изделия.
Вместе с тем в адаптивном датчике введена обратная электрическая связь с его выходной клеммы 3 на второй вход элемента 7, без которой невозможно было бы в полной мере обеспечить автоматическую адаптацию его к конкретному виду контролируемого изделия.
Так при отсутствии в адаптивном датчике обратной электрической связи с выходной клеммы 3 на второй вход элемента 7 невозможно обеспечить полную его адаптацию к конкретному виду контролируемого изделия, так как на выходной клемме 3 адаптивного датчика появляется искаженный сигнал, несущий информацию о контроле положения изделия. В этом случае выходной сигнал на клемме 3 адаптивного датчика имеет импульсную форму и состоит из пачки импульсов, длительность которой равна времени нахождения контролируемого изделия 24 в зоне действия чувствительной поверхности 2 адаптивного датчика, а количество импульсов в пачке - частному от деления длительности нахождения одного (другого или третьего, или четвертого) вида контролируемого изделия в зоне действия чувствительной поверхности 2 адаптивного датчика к периоду следования импульсов напряжения с выхода элемента 17 (16 или 15, или с третьего выхода счетчика 8).
Такое представление выходного сигнала адаптивного датчика в виде пачки импульсов потребовало бы большего объема программных и аппаратных средств для обработки результатов контроля положения и идентификации конкретного вида контролируемого изделия в микропроцессорных устройствах управления объектом эксплуатации. Это в свою очередь существенно ухудшило бы его эксплуатационные характеристики.
Наличие же в адаптивном датчике указанной обратной электрической связи обеспечивает формирование на его выходной клемме 3 в неискаженном виде потенциального информационного сигнала, несущего информацию о контроле положения изделия 24. Длительность такого сигнала соответствует времени нахождения контролируемого одного (другого или третьего, или четвертого) вида изделия в зоне действия чувствительной поверхности 2 адаптивного датчика, а его форма - форме сигнала, отрабатываемого на первом (втором или третьем, или четвертом) выходе датчика 1. Причем такой сигнал не требует дополнительной его обработки в микропроцессорных устройствах управления объектом эксплуатации.
Формирование на первом выходе адаптивного датчика неискаженного потенциального информационного сигнала с уровнем логической ″1″, несущего информацию о контроле положения им одного (другого или третьего, или четвертого) вида контролируемого изделия, достигается следующим образом. Например, в момент времени, когда на выходах элементов 17, 16, 15, третьем выходе счетчика 8 установлено текущее значение четырехразрядного двоичного цифрового кода 1000 (0100 или 0010, или 0001), контролируемое изделие одного (другого или третьего, или четвертого) вида попадает в зону действия чувствительной поверхности 2 адаптивного датчика, на его клемме 3 формируется передний фронт импульса напряжения с уровнем логической ″1″, которое блокирует элемент 7 по его второму входу. В результате тактовые импульсы с выхода генератора 6 через элемент 7 на вход счетчика 8 не проходят, и работа последнего на время действия импульса выходного напряжения с уровнем логической ″1″, поданного с клеммы 3, приостанавливается. После чего на выходах элементов 17, 16, 15, третьем выходе счетчика 8 и на вторых входах элементов 21, 20, 19, 18 происходит фиксирование текущего значения 1000 (0100 или 0010, или 0001) четырехразрядного двоичного цифрового кода на время действия на клемме 3 импульса напряжения с уровнем логической ″1″. При этом в течение этого времени адаптивный датчик трансформируется в датчик контроля одного (другого или третьего, или четвертого) вида изделия, и на его первом выходе формируется неискаженный потенциальный сигнал, несущий информацию о контроле положения адаптивным датчиком изделия одного (другого или третьего, или четвертого) вида, в виде одного сплошного импульса напряжения с уровнем логической ″1″, так как в течение времени действия на клемме 3 напряжения с уровнем логической ″1″ сохраняется постоянное значение 1000 (0100 или 0010, или 0001) четырехразрядного двоичного цифрового кода. В момент времени, когда изделие одного (другого или третьего, или четвертого) вида выходит за пределы действия чувствительной поверхности 2, на его клемме 3 формирование импульса напряжения с уровнем логической ″1″ заканчивается. В результате по заднему фронту импульса напряжения на клемме 3 работа счетчика 8 возобновляется, т.е. адаптивный датчик устанавливается в исходное состояние, при котором он готов к очередному циклу контроля одного (другого или третьего, или четвертого) вида изделия.
Таким образом, наличие обратной электрической связи с первого выхода адаптивного датчика на второй вход элемента 7 обеспечивает:
- автоматическую адаптацию его к конкретному виду контролируемого им изделия;
- формирование на его клемме 3 информационного потенциального сигнала в виде одного сплошного импульса напряжения с уровнем логической ″1″ и устранение тем самым возможности формирования на ней искаженного информационного сигнала в виде пачки импульсов напряжения с уровнем логической ″1″.
Выходные клеммы 4, 5, 10, 23 предназначены для передачи текущих значений четырехразрядного двоичного цифрового кода об идентификации четырех видов изделий из зоны их контроля на пульт управления объекта эксплуатации для дальнейшей автоматической обработки результатов контроля изделий в его микропроцессорных устройствах управления и получения визуальной информации о результатах контроля адаптивным датчиком соответствующих видов контролируемых изделий.
При этом использование в составе пульта управления объекта эксплуатации, например, второго комплекта блоков 11, 12, 13,14 индикации и выходных сигналов клемм 3, 4, 5, 10, 23 позволяет получать дистанционно от адаптивного датчика визуальную информацию о контроле положения или об идентификации им конкретного вида контролируемого изделия и определять на пульте управления объекта эксплуатации состояние работоспособности или отказа адаптивного датчика при ремонте и проведении пусконаладочных работ на объекте его эксплуатации.
Датчик 1 выполнен, например, в виде бесконтактного датчика идентификации нагретых металлических, нагретых неметаллических, ненагретых неметаллических и ненагретых металлических изделий по схеме (см. RU №2384814 С1, МПК G01B 21/00 (2006.01), G01N 25/72 (2006.01), опубликовано 20.03.2010, бюл. №8), включающей индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной в кольцевом пазу открытого торца чашки ферритового сердечника с центральным отверстием, последовательно соединенные генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, первый пороговый элемент, последовательно включенные мультивибратор с емкостным чувствительным элементом, подключенным к его входу, детектор, второй пороговый элемент, а также первый и второй инфракрасные фотоприемники, формирователь импульсов, к входу которого подключены выходы инфракрасных фотоприемников, первый и второй инверторы, входы которых соединены соответственно с выходами формирователя импульсов и первого порогового элемента, первый логический элемент И, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам формирователя импульсов и первого порогового элемента, первую выходную клемму, подключенную к выходу первого логического элемента И и являющуюся первым выходом датчика, на котором отрабатываются потенциальные информационные сигналы об идентификации нагретых металлических изделий, второй логический элемент И, первый, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно формирователя импульсов, второго порогового элемента и второго инвертора, вторую выходную клемму, подключенную к выходу второго логического элемента И и являющуюся вторым выходом датчика, на котором отрабатываются потенциальные информационные сигналы об идентификации нагретых неметаллических изделий, третью выходную клемму, являющуюся третьим выходом датчика, на котором отрабатываются потенциальные информационные сигналы об идентификации ненагретых неметаллических изделий, третий логический элемент И, первый, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно первого инвертора, второго инвертора и второго порогового элемента, выход - с третьей выходной клеммой, четвертый логический элемент И, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого инвертора и первого порогового элемента, четвертую выходную клемму, соединенную с выходом четвертого логического элемента И и являющуюся четвертым выходом датчика, на котором отрабатываются потенциальные информационные сигналы об идентификации ненагретых металлических изделий. Емкостной чувствительный элемент выполнен в виде металлической пластины с геометрической формой, повторяющей геометрическую форму центрального отверстия ферритового сердечника, и установлен внутри центрального отверстия ферритового сердечника соосно с этим отверстием со смещением относительно открытого торца ферритового сердечника вдоль оси симметрии его центрального отверстия в сторону его закрытого торца. Индуктивный и емкостной чувствительные элементы и инфракрасные фотоприемники, между которыми размещены индуктивный и емкостной чувствительные элементы, установлены вдоль прямой линии в одной плоскости и образуют чувствительный элемент датчика, а поверхности оптических окон инфракрасных фотоприемников, поверхность открытого торца ферритового сердечника и одна из плоских поверхностей емкостного чувствительного элемента, направленные в одну сторону, установлены параллельно и образуют чувствительную поверхность датчика.
Генератор 6 является тактовым генератором для счетчика 8 и выполнен, например, на основе мультивибратора по схеме симметричного автогенератора прямоугольных импульсов на операционном усилителе (см. книгу ″ Шило В.Л. Линейные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Сов. Радио″, 1974, с.175, рис.4.42, а).
Блок 9 выполнен, например, на основе эмиттерного повторителя на транзисторе n-p-n типа, между выводом эмиттера которого и общей шиной источника напряжения питания адаптивного датчика включен нагрузочный резистор, логического элемента ИЛИ-НЕ и RC-цепи (см. схему), состоящей из последовательно включенных конденсатора и резистора, точка соединения первых выводов которых подключена к базе транзистора, а второй вывод резистора RC-цепи соединен с общей шиной источника напряжения питания адаптивного датчика. При этом второй вывод конденсатора RC-цепи и вывод коллектора транзистора подключены к источнику напряжения питания адаптивного датчика, первый вход логического элемента ИЛИ-НЕ соединен с выходом эмиттерного повторителя, второй вход логического элемента ИЛИ-НЕ является входом блока 9, а выход логического элемента ИЛИ-НЕ является выходом блока 9.
Блок 9 предназначен для сброса счетчика 8 в ноль в моменты подачи напряжения питания на адаптивный датчик и установки на его выходах трехразрядного двоичного цифрового кода 101, эквивалентного десятичной цифре 5, соответствующей его модулю счета.
Блоки 11, 12, 13, 14 индикации служат для формирования визуальных информационных сигналов, несущих информацию об идентификации и контроле положения конкретного вида изделия, контролируемого адаптивным датчиком, а также для определения состояния работоспособности или отказа адаптивного датчика при ремонте и проведении пусконаладочных работ на объекте его эксплуатации.
Блоки 11, 12, 13, 14 индикации выполнены, например, на основе (см. схему) последовательно соединенных резистора, подключенного первым выводом к первому или второму, или третьему, или четвертому выходам датчика 1, и светодиода, катод которого подключен к общей ″земле″ схемы адаптивного датчика. Светодиоды блоков 11, 12, 13, 14 являются элементами индикации и имеют разные цвета свечения. В блоках индикации 11,12, 13, 14 светодиоды выполнены с разноцветностью их свечения для того, чтобы однозначно получать визуальную информацию о режимах работы адаптивного датчика и о контроле положения конкретного вида контролируемого им изделия.
При описании работы адаптивного датчика подразумевается, что между выходной клеммой 3 и его общей шиной источника напряжения питания подключено нагрузочное сопротивление (на схеме не показано), чтобы логические уровни напряжений на его выходной клемме 3, приводимые ниже в тексте, реально соответствовали логическим уровням напряжений на клемме 3 функциональной схемы адаптивного датчика.
Адаптивный датчик работает следующим образом. В момент подачи напряжения питания на адаптивный датчик контролируемое изделие 24 находится вне зоны действия его чувствительной поверхности 2. После подачи на адаптивный датчик напряжения питания датчик 1 устанавливается в исходное состояние, при котором на его выходах устанавливаются напряжения с уровнями логического ″0″. В результате светодиоды блоков 11, 12, 13, 14 переходят в погашенное состояние. На выходах элементов 21, 20, 19, 18, на клемме 3 и на втором входе элемента 7 устанавливается напряжение с уровнем логического ″0″, так как на их первые входы поданы соответственно с первого, второго, третьего и четвертого выходов датчика 1 напряжения с уровнями логического ″0″, и так как выходы элементов 21, 20, 19, 18 включены по схеме ″МОНТАЖНОЕ ИЛИ″. Вместе с тем генератор 6 переходит в режим генерации электрических колебаний, при котором на его выходе и на первом входе логического элемента 7 появляется непрерывная последовательность прямоугольных импульсов напряжения, которые, проходя через первый вход элемента 7, инвертируются им и проходят на его выход и на вход счетчика 8 в виде непрерывной последовательности импульсов напряжения, так как на втором входе элемента 7 установлено с клеммы 3 напряжение с уровнем логического ″0″, разрешающее их инвертирование и прохождение на счетный С-вход счетчика 8. После чего счетчик 8 переходит в режим счета импульсов по модулю 5. При этом на выходах элементов 17, 16, 15, третьем выходе счетчика 8 формируются последовательно значения четырехразрядного двоичного цифрового кода 1000, 0100, 0010, 0001, которыми сканируются вторые входы элементов 21, 20, 19, 18. В процессе сканирования вторых входов элементов 21, 20, 19, 18 их переключения не происходит, так как на их первые входы поданы соответственно с первого, второго, третьего, четвертого выходов датчика 1 напряжения с уровнями логического ″0″, запрещающие их переключение. В результате на выходах элементов 21, 20, 19, 18, на клемме 3 и на втором входе элемента 7 продолжает присутствовать напряжение с уровнем логического ″0″.
Таким образом, после подачи напряжения питания адаптивный датчик устанавливается в исходное состояние, при котором на клемме 3 устанавливается напряжение с уровнем логического ″0″, генератор 6 находится в режиме генерации электрических колебаний, счетчик 8 через элементы 17, 16, 15, свой третий выход производит сканирование вторых входов элементов 21, 20, 19, 18 значениями 1000, 0100, 0010, 0001 четырехразрядного двоичного цифрового кода, на выходах датчика 1 установлены напряжения с уровнями логического ″0″, светодиоды блоков 11, 12, 13, 14 находятся в погашенном состоянии, а контролируемое изделие 24 находится вне зоны действия чувствительной поверхности 2. При этом адаптивный датчик готов к первому циклу контроля одного (нагретого металлического) или другого (нагретого неметаллического), или третьего (ненагретого неметаллического), или четвертого (ненагретого металлического) вида изделия.
Далее рассмотрим работу адаптивного датчика в четырех режимах: в режиме контроля нагретых металлических изделий, в режиме контроля нагретых неметаллических изделий, в режиме контроля ненагретых неметаллических изделий и в режиме контроля ненагретых металлических изделий. При этом контролируемое изделие 24 (см. схему) перемещается параллельно и в пределах зоны действия чувствительной поверхности 2 по стрелке 25 или 26.
При перемещении контролируемого нагретого металлического (нагретого неметаллического или ненагретого неметаллического, или ненагретого металлического) изделия 24 в выбранном направлении оно входит в зону действия чувствительной поверхности 2, например, в момент времени, когда на вторых входах элементов 21 и 20, 19, 18 (20 и 21, 19, 18 или 19 и 21, 20, 18 или 18 и 21, 20, 19) установлены соответственно с выходов элементов 17 и 16, 15, с третьего выхода счетчика 8 (с выходов элементов 16 и 17, 15, с третьего выхода счетчика 8, или с выходов элементов 15 и 17, 16, с третьего выхода счетчика 8, или с третьего выхода счетчика 8 и с выходов элементов 17,16, 15) соответственно напряжения с уровнями логической ″1″ и логического ″0″, что соответствует текущему значению 1000 (0100 или 0010, или 0001) четырехразрядного двоичного цифрового кода. В результате происходит срабатывание датчика 1 и формирование на его первом (втором или третьем, или четвертом) выходе импульса напряжения с уровнем логической ″1″ длительностью, равной времени нахождения изделия 24 в зоне действия чувствительной поверхности 2. Этот импульс подается на вход блока 11 (12 или 13, или 14) и на первый вход элемента 21 (20 или 19, или 18). В результате по переднему фронту этого импульса светодиод блока 11 (12 или 13, или 14) засвечивается, а светодиоды блоков 12, 13, 14 (11, 13, 14 или 11, 12, 14, или 11, 12, 13) продолжают находиться в погашенном состоянии, так как на втором, третьем, четвертом (первом, третьем, четвертом или первом, втором, четвертом, или первом, втором, третьем) выходах датчика 1 продолжают присутствовать напряжения с уровнями логического ″0″, соответствующие исходному состоянию адаптивного датчика. При этом элемент 21 (20 или 19, или 18) переключается в другое состояние, и на его выходе устанавливается напряжение с уровнем логической ″1″, так как на его первый и второй входы поданы соответственно с первого (второго или третьего, или четвертого) выхода датчика 1 и с выхода элемента 17 (16 или 15, или с третьего выхода счетчика 8) напряжения с уровнями логической ″1″. Так как выходы элементов 21, 20, 19, 18 включены по схеме ″МОНТАЖНОЕ ИЛИ″, то на их выходах, на клемме 3 и на втором входе элемента 7 устанавливается напряжение с уровнем логической ″1″. По переднему фронту импульса напряжения с уровнем логической ″1″ на клемме 3 происходит блокирование элемента 7 по его второму входу. В результате прохождение импульсов напряжения с выхода генератора 6 через первый вход элемента 7 на его выход и на счетный С-вход счетчика 8 прекращается, и на выходе элемента 7, на входе счетчика 8 устанавливается напряжение с уровнем логического ″0″. При этом работа счетчика 8 в течение времени действия на клемме 3 импульса напряжения с уровнем логической ″1″ приостанавливается. После чего на время действия этого импульса на выходах элементов 17 и 16, 15, на третьем выходе счетчика 8 (на выходах элементов 16 и 17, 15, на третьем выходе счетчика 8, или на выходах элементов 15 и 17, 16, на третьем выходе счетчика 8, или на третьем выходе счетчика 8 и на выходах элементов 17, 16, 15) устанавливаются соответственно фиксированные значения напряжений с уровнями логической ″1″ и логического ″0″, что соответствует фиксированному значению 1000 (0100 или 0010, или 0001) четырехразрядного двоичного цифрового кода. Зафиксированное значение 1000 (0100 или 0010, или 0001) этого кода в течение действия на клемме 3 импульса напряжения с уровнем логической ″1″ подается с выходов элементов 17,16, 15, третьего выхода счетчика 8 на выходные клеммы 4, 5, 10, 23 адаптивного датчика и вторые входы элементов 21, 20, 19, 18. Вместе с тем переключения элементов 20, 19, 18 (21, 19, 18 или 21, 20, 18, или 21, 20, 19) в другое состояние не происходит, так как на первый и второй их входы поданы соответственно с второго, третьего, четвертого (первого, третьего, четвертого или первого, второго, четвертого, или первого, второго, третьего) выходов датчика 1 и с выходов второго, первого элементов И, третьего выхода счетчика 8 (выходов третьего, первого элементов И, третьего выхода счетчика 8 или выходов третьего, второго элементов И, третьего выхода счетчика 8, или выходов третьего, второго, первого элементов И) напряжения с уровнями логического ″0″, запрещающие их переключение. Далее через некоторый промежуток времени перемещающееся изделие 24 выходит из зоны действия чувствительной поверхности 2. В результате датчик 1 переключается в исходное состояние. По заднему фронту импульса напряжения с уровнем логической ″1″ первого (второго или третьего, или четвертого) выхода датчика 1 происходит переключение элемента 21 (20 или 19, или 18), и, следовательно, адаптивного датчика, в исходное состояние, которое описано выше после подачи на него напряжения питания. На этом формирование импульса напряжения с уровнем логической ″1″ на выходе адаптивного датчика заканчивается, и он готов к очередному циклу контроля нагретого металлического (нагретого неметаллического или ненагретого неметаллического, или ненагретого металлического) изделия. В случае повторного перемещения контролируемого нагретого металлического (нагретого неметаллического или ненагретого неметаллического, или ненагретого металлического) изделия 24 относительно чувствительной поверхности 2 в выбранном направлении описанный цикл его контроля повторяется.
Следовательно, в рассмотренных первом, втором, третьем и четвертом режимах работы адаптивного датчика сигналы на его выходной клемме 3 однозначно соответствуют потенциальным информационным сигналам, несущим информацию только о контроле положения соответственно нагретого металлического, нагретого неметаллического, ненагретого неметаллического и ненагретого металлического изделия, а четырехразрядные двоичные цифровые коды 1000, 0100, 0010, 0001 на выходных клеммах 4, 5, 10, 23 и светодиоды блоков 11, 12, 13, 14 в засвеченном состоянии однозначно соответствуют цифровому и визуальному информационным сигналам, несущим информацию только об идентификации соответственно нагретого металлического, нагретого неметаллического, ненагретого неметаллического, ненагретого металлического видов контролируемых изделий.
Таким образом, из описания схемы и работы адаптивного датчика следует, что он:
- обеспечивает идентификацию (распознавание) и контроль положения изделий как с учетом их вида материала, так и их термического состояния, что расширяет его функциональные возможности;
- позволяет производить контроль расширенной номенклатуры изделий, что расширяет его функциональные возможности;
- является многофункциональным устройством, так как в нем сочетаются функциональные возможности восьми типов устройств: бесконтактного датчика контроля положения нагретых металлических изделий; бесконтактного датчика контроля положения нагретых неметаллических изделий; бесконтактного датчика контроля положения ненагретых неметаллических изделий; бесконтактного датчика контроля положения ненагретых металлических изделий; бесконтактного устройства идентификации нагретых металлических изделий; бесконтактного устройства идентификации нагретых неметаллических изделий; бесконтактного устройства идентификации ненагретых неметаллических изделий; бесконтактного устройства идентификации ненагретых металлических изделий.
В режимах контроля положения изделий потенциальные информационные сигналы о контроле их положения снимаются с выходной клеммы 3, визуальные сигналы об их идентификации - со светодиодов блоков 11, 12, 13, 14, а выходные клеммы 4, 5, 10, 23 не задействуются.
Применение адаптивного датчика в режимах контроля положения изделий рекомендуется преимущественно в тех случаях, когда адаптивный датчик устанавливается на технологических объектах с невысоким уровнем автоматизации технологических процессов.
В режимах идентификации изделий потенциальные информационные сигналы контроля их положения снимаются с выходной клеммы 3, информационные сигналы об их идентификации - с выходных клемм 4, 5, 10, 23 в виде четырехразрядных двоичных цифровых кодов 1000, 0100, 0010, 0001 и в виде визуальных сигналов - со светодиодов блоков 11, 12, 13, 14.
Применение адаптивного датчика в режимах идентификации контролируемых изделий рекомендуется преимущественно в тех случаях, когда он устанавливается на технологических объектах со средним и высоким уровнями автоматизации технологических процессов.
Кроме того, выполнение схемы адаптивного датчика с применением полупроводниковых и (или) гибридных технологий изготовления микросхем позволяет существенно уменьшить его габаритные размеры, материалоемкость и улучшить эксплуатационные характеристики.
Такой набор функциональных возможностей обеспечивает в сравнении с аналогами гибкость применения адаптивного датчика на объектах его эксплуатации с минимальными стоимостными показателями.
Адаптивный датчик идентификации и контроля положения четырех видов изделий, содержащий датчик контроля изделий, включающий чувствительную поверхность, являющуюся чувствительной поверхностью адаптивного датчика, первый логический элемент И, первый блок индикации, тактовый генератор, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом тактового генератора, двоичный счетчик электрических импульсов, счетный С-вход которого подключен к выходу логического элемента ИЛИ-НЕ, первый и второй выходы - к соответствующим входам первого логического элемента И, блок установки в исходное состояние, выход которого соединен с R-входом двоичного счетчика электрических импульсов, отличающийся тем, что в него введены второй логический элемент И, инверсный и прямой входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам двоичного счетчика электрических импульсов, третий логический элемент И, прямой и инверсный входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами двоичного счетчика электрических импульсов, четвертый логический элемент И, первый и второй входы которого подключены соответственно к четвертому выходу датчика контроля изделий и к третьему выходу двоичного счетчика электрических импульсов, пятый логический элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с третьим выходом датчика контроля изделий и с выходом первого логического элемента И, выход - с выходом четвертого логического элемента И, шестой логический элемент И, первый и второй входы которого подключены соответственно к второму выходу датчика контроля изделий и к выходу второго логического элемента И, выход - к выходу пятого логического элемента И, седьмой логический элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым выходом датчика контроля изделий и с выходом третьего логического элемента И, выход - с выходом шестого логического элемента И и с вторым входом логического элемента ИЛИ-НЕ, восьмой логический элемент И, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и третьему выходам двоичного счетчика электрических импульсов, выход - со входом блока установки в исходное состояние, второй, третий и четвертый блоки индикации, входы которых подключены к соответствующим выходам датчика контроля изделий, первый выход которого соединен с входом первого блока индикации, при этом точка соединения выходов четвертого, пятого, шестого, седьмого логических элементов И и второго входа логического элемента ИЛИ-НЕ является первым выходом адаптивного датчика, выходы третьего, второго, первого логических элементов И и третий выход двоичного счетчика электрических импульсов - соответственно вторым, третьим, четвертым и пятым выходами адаптивного датчика, а выходные логические сигналы третьего, второго, первого логических элементов И и третьего выхода двоичного счетчика электрических импульсов образуют четырехразрядный двоичный цифровой код, значения 1000, 0100, 0010 и 0001 которого являются кодами идентификации соответственно нагретых металлических, нагретых неметаллических, ненагретых неметаллических и ненагретых металлических контролируемых изделий, потенциальные информационные сигналы контроля положения которых отрабатываются на первом выходе адаптивного датчика, причем датчик контроля изделий выполнен в виде бесконтактного датчика идентификации нагретых металлических, нагретых неметаллических, ненагретых неметаллических и ненагретых металлических изделий, двоичный счетчик электрических импульсов - с модулем счета пять, выходы четвертого, пятого, шестого и седьмого логических элементов И - в виде открытых выходов Н-типа, элементы индикации блоков индикации - с разноцветными свечениями.
