Датчик холла для определения толщины листового материала

Предлагается устройство Холла для измерения толщины листового материала, содержащее монтажную раму, эталонный вал (1), измерительный блок (3) и узел (2) плавающего ролика, содержащий держатель (21), торсионную пружину (24) и плавающий ролик (21). При этом один конец держателя (21) установлен на монтажной раме через вал (23) поворота плавающего ролика, а другой конец собран с возможностью поворота с плавающим роликом для образования свободного конца. Торсионная пружина служит для прижимания плавающего ролика к эталонному валу. Кроме того, устройство содержит датчик (4), расположенный напротив измерительного блока и установленный фиксировано относительно монтажной рамы для бесконтактного измерения смещения измерительного блока. Техническим результатом является создание устройства, которое эффективно увеличивает линейный диапазон и может обеспечить линейное изменение магнитного потока. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

[0001] В настоящей заявке испрашивается приоритет по заявке на патент КНР " 201510543807.4 "ДАТЧИК ХОЛЛА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА", поданной в государственной ведомство КНР по интеллектуальной собственности 28 августа 2015 года, все содержание которой включено в настоящее описание путем ссылки.

Область изобретения

[0002] Настоящее изобретение относится к технологии обработки листового материала и, в частности, к датчику Холла для определения толщины листового ценного документа в устройстве финансового самообслуживания.

Предпосылки к созданию изобретения

[0003] В устройстве финансового самообслуживания для проверки ценных документов (например, банкноты, чека, векселя и пр.), которые обрабатываются пакетами один да другим, всю пачку листовых ценных документов нужно разделить на отдельные документы. Затем один отделенный ценный документ подвергают процессу идентификации, например, процессу распознавания образа, процессу определения толщины и процессу считывания магнитной информации, чтобы обеспечить аутентичность листового ценного документа. Процесс измерения толщины банкноты является одним существенным процессом идентификации. В нестоящее время листовые ценные документы обычно изготавливают из особых материалов, формируемых в листовой материал, имеющий определенные характеристики толщины. Клейкая лента, прилепленная к банкноте, и перегиб банкноты могут быть идентифицированы по характеристикам толщины листового ценного документа, тем самым устраняя неподходящие банкноты. Следовательно, в устройстве финансового обслуживания надежная идентификация толщины ценного документа имеет большое значения для проверки аутентичности ценного документа.

[0004] Принцип конструкции известного датчика толщины показан на фиг. 1. Один магнит 01 установлен напротив линейного датчика 05 Холла. Вход листового ценного документа 02 в транспортный канал, сформированный между эталонным валом 03 и плавающим роликом 04. может привести к смещению плавающего ролика 04 вверх, что, в свою очередь, приводит к смещению магнита 01 также вверх. Поэтому магнитное поле, действующее на датчик 05 Холла, усиливается. Датчик 05 Холла расположен на печатной плате 06 и электрически соединен с модулем управления и расчета. Смещение магнита 01 рассчитывается по измерению изменения магнитного поля, чтобы определить толщину листового ценного документа 02. Поскольку изменение магнитного поля происходит нелинейно, то есть, изменения магнитного поля неодинаковы, когда магнит сдвигается на одно и то же расстояние от проксимального конца и дистального конца магнита, соответственно, изменения выхода линейного датчика Холла также неодинаковы. Поэтому, то, что определяет датчик, не является линейным отношением. Однако, когда измеряемая толщина листового ценного документа рассчитывается на основе фактического изменения измеренного магнитного поля, можно применять линейный способ расчета для удобства расчетов. Поэтому, возникает большая ошибка результата измерений, полученного таким способом.

Краткое описание изобретения

[0005] Для решения проблемы малого размера области, в которой происходит нелинейное изменение магнитного потока, измеряемого датчиком Холла, что приводит к неточности результатов измерений, предлагается устройство Холла для измерения толщины листового материала, которое эффективно увеличивает линейный диапазон, измеряемый датчиком Холла, и может обеспечить по существу линейное изменение магнитного потока, измеряемого датчиком Холла.

[0006] Предлагается устройство Холла для измерения толщины листового материала, содержащее:

монтажную раму, выполненную с возможностью установки и несения следующих компонентов и деталей:

эталонный вал, имеющий два конца, установленных на монтажной раме в подшипниках,

узел плавающего ролика, содержащий:

держатель, и

по меньшей мере один плавающий ролик, при этом один конец держателя установлен фиксировано относительно монтажной рамы через вал поворота плавающего ролика, другой конец держателя собран с возможностью вращения с плавающим роликом для образования свободного конца, и между валом поворота плавающего ролика и держателем установлена торсионная пружина, позволяющая плавающему ролику упруго упираться в эталонный вал;

измерительный блок, фиксировано установленный на стороне держателя, обращенной от плавающего ролика; и

датчик, расположенный напротив измерительного блока и установленный фиксировано относительно монтажной рамы для бесконтактного измерения смещения измерительного блока,

при этом линия, соединяющая осевой центр плавающего ролика и осевой центр эталонного вала находится на одной линии с центром измерения измерительного блока и центром измерения датчика; точка упругого упора плавающего ролика в эталонный вал образует точку касания, расстояние от осевого центра вала поворота плавающего ролика до точки касания равно расстоянию от осевого центра вала поворота плавающего ролика до центра измерения поверхности измерительного блока, и линия, соединяющая точку касания и осевой центр вала поворота плавающего ролика проходит под углом 45 градусов к направлению транспортировки листового материала.

[0007] Предпочтительно, измерительный блок является круглым магнитом радиусом R2 и находящимся на расстоянии D от центра магнита до точки измерения датчика, при этом D<(2/3)*R2.

[0008] Кроме того, расстояние от центра магнита до точки касания равно R1 где R1>10*D.

[0009] Кроме того, расстояние D от центра магнита и точки измерения датчика превышает стандартную толщину Т листового материала в 5 раз.

[0010] По сравнению с известной технологией устройство Холла для измерения толщины листового материала дает следующие преимущества.

[0011] В этом устройстве задано такое взаимное расположение эталонного вала, плавающего ролика, оси поворота плавающего ролика, измерительного блока и датчика и выбраны такие размеры компонентов, чтобы когда листовой материал проходит между эталонным валом и плавающим роликом, изменение измеренных данных, вызванное измерительным блоком из-за движения вверх плавающего ролика, оставалось по существу линейным, что делает расчет структуры измерений более точным.

Краткое описание чертежей

[0012] Фиг. 1 - схематический вид структуры известного устройства Холла для измерения толщины листового материала.

[0013] Фиг. 2 - схематический вид устройства по фиг. 1 с направления, показанного стрелкой А.

[0014] Фиг. 3 - схематический вид компонентов устройства Холла для измерения толщины листового материала по настоящему изобретению.

[0015] Фиг. 4 - схематический вид устройства по фиг. 3 с направления, показанного стрелкой А.

[0016] Фиг. 5 - схематический вид, иллюстрирующее начальное взаимное расположение измерительного блока и датчика в устройстве по фиг. 3 во время измерения.

[0017] Фиг. 6 - схематический вид, иллюстрирующий взаимное расположение измерительного блока измерительного блока и датчика в устройстве по фиг. 3, когда обнаружен листовой материал.

[0018] Фиг. 7 - схематический вид, иллюстрирующий отношение между интенсивностью магнитного поля, измеренной датчиком, и положением измерительного блока в устройстве по фиг. 3.

Подробное описание вариантов

[0019] Для дополнительной иллюстрации устройства Холла для измерения толщины листового материала по настоящему изобретению, далее следует более подробное описание со ссылками на чертежи одного предпочтительного варианта настоящего изобретения.

[0020] Как показана на фиг. 3, предпочтительное устройство Холла для измерения толщины листового материала по настоящему изобретению содержит монтажную раму, эталонный вал 1, узел 2 плавающего ролика, измерительный блок 3 и датчик 4. Монтажная рама выполнена с возможностью установки и несения эталонного вала 1, узла 2 плавающего ролика, измерительного блока 3 и датчика 4. Два конца эталонного вала 1 установлены на монтажной раме в подшипниках. Узел 2 плавающего ролика содержит держатель 21 и по меньшей мере один плавающий ролик 22. Один конец держателя 21 фиксировано установлен на монтажной раме через вал 23 поворота плавающего ролика. Другой конец держателя 21 собран с возможностью поворота с плавающим роликом 22 для образования свободного конца. Между валом 23 поворота плавающего ролика и держателем установлена торсионная пружина 24, которая позволяет плавающему ролику упруго прижиматься к эталонному валу. На стороне держателя 21, обращенной от плавающего ролика 22, фиксировано установлен измерительный блок 3. Измерительный блок 3 в этом варианте является круглым магнитом. Датчик 4 расположен напротив измерительного блока 3 и закреплен фиксировано относительно монтажной рамы для бесконтактного измерения смещения измерительного блока 3. Датчик 4 электрически соединен с устройством обработки данных, например, печатной платой 5, показанной на чертеже. Устройство обработки данных выполнено с возможностью обрабатывать информацию, собранную датчиком 4 и рассчитывать расстояние движения вверх плавающего ролика 22.

[0021] Более конкретно, линия, соединяющая осевой центр плавающего ролика 22 и осевой центр эталонного вала 1 находится на одной линии с центром измерений измерительного блока 3 и с центром измерений датчика 4. Точка упругого прижимания плавающего ролика 22 к эталонному валу 1 образует точку a касания. Расстояние от осевого центра вала 23 поворота плавающего ролика до точки касания a равно расстоянию от осевого центра вала 23 поворота плавающего ролика до центра b измерений на поверхности измерительного блока 3. Угол между линией, соединяющей точку a касания и осевой центр вала 23 поворота плавающего ролика, и направлением p транспортировки листового материала равен 45 градусам.

[0022] Как показано на фиг. 4, для обеспечения по существу линейного изменения магнитного потока, измеряемого датчиком 4 в результате подъема измерительного блока 3 листовым материалом, измерительный блок 3 предпочтительно является круглым магнитом с радиусом R2. Расстояние D от центра b круглого магнита до точки измерений датчика 4 описывается следующим неравенством: D<(2/3)*R2.

[0023] Кроме того, расстояние от осевого центра вала поворота плавающего ролика до точки касания равно R1 где R1>10*D.

[0024] Кроме того, расстояние D от центра магнита до точки измерений датчика превышает стандартную толщину Т листового материала более чем в 5 раз.

[0025] Далее следует описание технического принципа устройства Холла с расширенным линейным диапазоном для измерения толщины со ссылками на фиг. 5-7.

[0026] Изменение расстояния между датчиком и магнитом приводит к нелинейному изменению магнитного потока, измеряемого датчиком. Это вызвано тем, что магнитные силовые линии на поверхности магнита расположены плотно, а с увеличением расстояния магнитные силовые линии становятся все более разреженными и интенсивность магнитного поля уменьшается, при этом интенсивность магнитного поля находится в нелинейной зависимости от расстояния. Как показано на фиг. 3, взаимное расположение эталонного вала 1, плавающего ролика 22, вала 23 поворота плавающего ролика, измерительного блока 3 и датчика 4 и размеры компонентов заданы так, чтобы состояние измерений, в котором находятся измерительный блок 3 и датчика 4, было начальным состоянием, показанным на фиг. 5, и центр измерительного блока 3 и центр датчика 4 Холла находились на оси y. Если измерительный блок 3 движется в направлении, наклоненном под углом 45 градусов к оси х, то есть в направлении А на фиг. 3, то конечное состояние показано на фиг. 6. Отношение между интенсивностью магнитного поля, измеренной датчиком 4 Холла и положением измерительного блока 3 показано на фиг. 7, и является близким к линейному. Горизонтальная ось Т представляет интенсивность магнитного поля, наводимого датчиком Холла, а вертикальная ось представляет положение по оси y поверхности магнита.

[0027] Для этого варианта устройства Холла для измерения толщины поскольку эталонный вал 1 прикреплен к монтажной раме, биение этого вала при вращении минимальны. Плавающий ролик 22 поворачивается вокруг вала 23 поворота плавающего ролика. Измерительный блок 3 зафиксирован относительно плавающего ролика 22 и поворачивается вместе с плавающим роликом 22. Когда листовой материал толщиной Т проходит между плавающим роликом 22 и эталонным валом 1, плавающий ролик 22 поднимается на расстояние Т, а измерительный блок, ограничиваемый валом 23 поворота, поворачивается с радиусом R1. Как показано на фиг. 3, и точка касания a (нулевая точка и оси х, и оси y), в которой эталонный вал 1 и плавающий ролик 22 4касаются друг друга, и центр b измерительного блока 3 расположены на окружности и на оси y, а точка измерения датчика 4 также лежит на оси y. Линия, соединяющая точку a касания, в которой эталонный вал 1 и плавающий ролик 22 касаются друг друга, и центр вращения, проходит под углом 45 градусов к оси х. Расстояние D от центра b измерительного блока до точки измерений датчика 4 удовлетворяет неравенству D<2/3*R2, где R2 - радиус круглого магнита. Предполагая, что листовой материал имеет толщину Т, в теории, если R1 значительно больше Т, когда листовой материал поднимает плавающий ролик 22 вверх на Т, этот плавающий ролик 22 может иметь траекторию движения по окружности радиусом R1 и движется в направлении под углом прибл. 45 градусов к оси х, то есть, плавающий ролик 22 движется на Т и в направлении х, и в направлении y. В этом случае центр b измерительного блока 3 также может двигаться по окружности радиусом R1 в направлении под углом прибл. 45 градусов к оси х, и измерительный блок 3 движется на Т и в отрицательном направлении -х, и в направлении y, поэтому отношение между изменением магнитного поля, измеренного датчиком 4 и толщиной листового материала близко к линейному и линейный диапазон представлен D. На практике размер устройства нельзя увеличивать до бесконечности. Поэтому в реальной конструкции невозможно, чтобы радиус R1 был значительно больше Т. В этом варианте предпочтительно R1>10*D и D>5*T.

[0028] Описанные выше варианты являются лишь предпочтительными вариантами настоящего изобретения. Следует отметить, что эти предпочтительные варианты не должны толковаться как ограничивающие настоящего изобретения и объем защиты настоящего изобретения определяется его формулой. Специалистам понятны некоторые изменения и усовершенствования, которые могут быть внесены в изобретения, не выходя за пределы изобретательской идеи и объема изобретения, и такие изменения и усовершенствования также должны считаться входящими в объем защиты настоящего изобретения.

1. Устройство Холла для измерения толщины листового материала, содержащее:

монтажную раму,

эталонный вал, имеющий два конца, установленных на монтажной раме через подшипники, и

узел плавающего ролика,

при этом монтажная рама сконфигурирована для установки и несения эталонного вала и узла плавающего ролика,

при этом узел плавающего ролика содержит:

держатель,

по меньшей мере один плавающий ролик, при этом один конец держателя установлен фиксировано относительно монтажной рамы через вал поворота плавающего ролика, а другой конец держателя собран с возможностью поворота с плавающим роликом для образования свободного конца,

торсионную пружину, расположенную между валом поворота плавающего ролика и держателем для прижимания плавающего ролика к эталонному валу,

измерительный блок, фиксировано прикрепленный к обращенной от измерительного блока стороне держателя, и

датчик, расположенный напротив измерительного блока и установленный фиксировано относительно монтажной рамы для бесконтактного измерения смещения измерительного блока,

при этом линия, соединяющая осевой центр плавающего ролика и осевой центр эталонного вала, находится на одной линии с центром измерения измерительного блока и центром измерения датчика, точка упругого прижимания плавающего ролика к эталонному валу образует точку касания, расстояние от осевого центра вала поворота плавающего ролика до точки касания равно расстоянию от осевого центра вала поворота плавающего ролика до центра измерения поверхности измерительного блока, и линия, соединяющая точку касания с осевым центром вала поворота плавающего ролика, проходит под углом 45 градусов к направлению транспортировки листового материала.

2. Устройство по п. 1, в котором измерительным блоком является круглый магнит радиусом R2, и расстояние D от центра магнита до точки измерения удовлетворяет неравенству D<(2/3)*R2.

3. Устройство по п.2, в котором расстояние от осевого центра вала поворота плавающего ролика до точки качания равно R1, где R1>10*D.

4. Устройство по п.2, в котором расстояние D от центра магнита до точки измерения датчика более чем в 5 раз превышает стандартную толщину Т листового материала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу создания 2D штрихкода (100), обеспечивающему расширение арсенала средств для использования носителей, содержащих такие коды. В способе внедряют первичную информацию, которую можно считывать 2D устройством для считывания штрихкодов, в рисунок (110) с первичной информацией, внедряют вторичную информацию, которая затруднена для воспроизведения без изменения видимого рисунка (120), причем упомянутый видимый рисунок (120) внедрен в пределах упомянутого штрихкода (100) по меньшей мере в одной зоне, которая не содержит никакой первичной информации.

Изобретение касается защищенного листа или документа, имеющего один или несколько усиленных водяных знаков. В одном типичном варианте осуществления защищенный лист или документ согласно изобретению представляет собой однослойную бумагу, состоящую из бумажного слоя, включающего один или несколько водяных знаков, и микрооптического защитного устройства (например, заплаты или нити), которое как минимум частично покрывает верхнюю или лицевую часть водяного(ых) знака(ов).

Изобретение относится к области фотохромной проверки идентичности или подлинности объекта и может быть использовано для повышения надежности визуального контроля подлинности и защиты от подделки различных ценных документов и изделий путем нанесения светочувствительной идентифицирующей метки на основе бактериородопсина.

Изобретение относится к средствам идентификации объектов и может быть использовано для повышения надежности контроля подлинности и защиты от подделки различных ценных документов и изделий путем нанесения светочувствительной идентифицирующей метки на основе бактериородопсина.
Изобретение относится к специальным средствам для определения количества листового материала, а также проверки его подлинности на основании соответствующих качественных показателей.

Изобретение относится к области обработки изображений. Технический результат – повышение точности обнаружения надрыва банкноты.

Изобретение относится к криминалистике, в частности к трассологии, дактилоскопии, баллистике, габитоскопии и др., а именно к устройствам для исследований, анализа, распознания, определения идентичности, подлинности состава ценных и прочих бумаг, предметов, веществ, текстовой информации, а также изображений текстовой информации, в т.ч.

Описан способ проверки ценного документа, в котором с пространственным разрешением определяют значения измерения ценного документа. Определенное в соответствующей точке измерения значение измерения соотносят с соответствующей этой точке измерения узловой точкой, и из этого образуют двумерную сеть узловых точек.

Изобретение относится к устройствам для исследований, анализа, определения идентичности, подлинности, состава ценных бумаг, предметов, веществ, текстовой информации, а также изображений текстовой информации, и может найти применение в таких областях, как криминалистика, банковское дело, медицина, биология, археология, искусство и т.д.

Изобретение относится к проверке годности ценных документов. По меньшей мере для двух критериев годности в каждом случае с помощью функции негодности определяют степень негодности соответствующего ценного документа.

Использование: для горячего измерения поперечного размера металлического профиля. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит передающий элемент, содержащий по меньшей мере две секции, отдельные, разнесенные в пространстве друг от друга и расположенные вдоль номинальной оси (Z) подачи металлического профиля, выполненный с возможностью генерирования электромагнитного поля с требуемым профилем силовых линий, и приемный элемент, расположенный вдоль номинальной оси (Z) в положении, заключенном внутри общего продольного объема передающего элемента, и выполненный с возможностью обнаружения сигнала, связанного с изменениями электромагнитного поля, вызванными прохождением металлического профиля.

Использование: для измерения толщины покрытия в ходе процесса плазменно-электролитического оксидирования вентильных металлов. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения толщины покрытия включает измерение напряжения в процессе получения покрытия, где измеряют среднее и амплитудное значения напряжения обработки, затем находят их отношение, а толщину покрытия h определяют по формуле где k1 и k2 - эмпирические коэффициенты, зависящие от природы обрабатываемого материала и состава электролита, определяемые по тарировочным кривым; Ucp и Umax - среднее и амплитудное значения напряжения обработки соответственно.

Предлагается способ для проверки свойства поверхности, обеспечивающий проверку состояния обработки поверхности обработанного материала, подвергнутого обработке поверхности.

Изобретение относится к технологиям нанесения покрытий на детали и может быть использовано для контроля толщины покрытия в процессе его химического осаждения на детали.

Изобретение относится к устройствам контроля толщины изоляции проводов. Новым является то, что в емкостный датчик, выполненный в виде резервуара, заполненного жидкой рабочей средой, резервуар выполнен в виде тройника, состоящего из вертикального и горизонтального патрубков, в горизонтальном патрубке высверлено сквозное цилиндрическое отверстие, на торцах горизонтального патрубка выполнены фланцы с отверстиями под крепежные детали, в торцах горизонтального патрубка выполнены цилиндрические проточки, в которые размещены уплотняющие сальники, для сжатия которых изготовлены прижимные фланцы с отверстиями под крепежные детали, соответствующие отверстиям во фланцах, выполненных на торцах горизонтального патрубка, прижимные фланцы крепятся к фланцам на торце горизонтального патрубка при помощи крепежных деталей, при этом прижимные фланцы выполнены в виде плоских дисков, по центральной оси которых высверлено сквозное отверстие, вертикальный патрубок выполнен в виде стакана, внутренняя полость которого сообщается с внутренней полостью горизонтального патрубка, образуя Т-образную сообщающуюся полость, при этом в качестве рабочей среды использована вода или электролит, залитые в упомянутую Т-образную полость.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и автоматике, в частности к устройствам контроля толщины изоляции проводов. Новым является то, что в устройство для контроля толщины изоляции микропровода, содержащее емкостный датчик, с отверстиями для пропускания через них микропровода в процессе измерения, и подключенный к датчику измерительный блок, при этом электрод емкостного датчика выполнен в виде полого цилиндра, в торцах которого выполнены цилиндрические проточки, в которые введены уплотняющие сальники, прижатые крепежными деталями к торцам цилиндра при помощи фланцев, в центральной части которых выполнено сквозное отверстие, во внутреннюю полость цилиндра залита вода или электролит, в измерительный блок введен двухчастотный генератор, измерительный усилитель, синхронный детектор, аналого-цифровой преобразователь, преобразователь двоичного кода в двоично-десятичной последовательно-параллельный код, блок сопряжения, блок вычислительный и блок управления, причем к первому выходу генератора подключен электрод емкостной ячейки, а контролируемый провод, служащий вторым электродом ячейки, соединен с входом измерительного усилителя, второй выход генератора соединен с управляющим входом синхронного детектора, измерительный усилитель соединен с входом синхронного детектора, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к преобразователю двоичного кода в двоично-десятичный последовательно-параллельный код, выход преобразователя соединен с блоком сопряжения, выход которого соединен с входом блока управления, информационный выход блока сопряжения соединен с входом вычислительного блока, выходы блока управления подключены к входу генератора и второму входу аналого-цифрового преобразователя соответственно.

В изобретении раскрыт способ мониторинга и измерения толщины стенки ванны алюминиевого электролизера, который позволяет постоянно и непрерывно отслеживать температуру кожуха электролизера, выполняя при этом отбор проб и анализ электролита для получения температуры ликвидуса электролита.

В изобретении раскрыт способ мониторинга и измерения толщины стенки ванны алюминиевого электролизера, который позволяет постоянно и непрерывно отслеживать температуру кожуха электролизера, выполняя при этом отбор проб и анализ электролита для получения температуры ликвидуса электролита.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля изделий. Электромагнитно-акустический преобразователь (ЭМАП) содержит корпус, в котором размещен слой из диэлектрика, источник постоянного магнитного поля и блок катушек индуктивности, причем источник постоянного магнитного поля и блок катушек индуктивности расположены в корпусе с возможностью взаимодействия, а блок катушек индуктивности содержит генераторную катушку и по меньшей мере одну приемную катушку.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники. Техническим результатом является повышение точности измерения толщины покрытий.
Наверх