Устройство сигнализации о приближении ферромагнитного объекта

(21) 405342/ (22) 22.01.86 (46) 23.06.87 (71) Институт АН БССР(72) Н.Н.Зеце Н.О.Гусак,и П (53) 550.8(08 лем. Из сигнки при помощи ала измерительнойизбирательного увторая гармониплитудои Е Прремя уменьшениот максимальной к и Бюл. 1 р 23прикладной физик еля выделяется оставляющая ам ижении с во в бразного тока ческая и досило- елия пин, А.В.Черньппев,.Н.Павленко8. 8) ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(54) УСТРОЙСТВО СИГНАЛИЗАЦИИ О ПРИБЛИЖЕНИИ ФЕРРОМАГНИТНОГО ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к автоматическому регулированию и контролю. Цель изобретения - повышение точности сигнализации о приближении ферромагнитного объекта. При включении устройства через подмагничивающую катушку, расположенную на одной иэ половин длины стального ферромагнитного сердечника датчика, пропускаетя однополярный пилообразный ток. Одновременно сердечник перемагничивается синусоидальным магнитным почины, близкого к нулевому значению,срабатывает первое пороговое устройство, в результате блокируется работа генератора пилообразного тока путем подачи запрещающего сигнала отпервого Э-триггера. При приближениик сердечнику датчика ферромагнитногообъекта с растет, срабатывает второе пороговое устройство, переключается второй Э-триггеру один из выхо- сдов которого является информационным.При удалении ферромагнитного объекта Щсбрасываются в исходное состояниепервый и второй триггеры, включает- Сся генератор пилообразного тока, устройство готово сигнализировать о но- Бвом приближении. 1 ил.13189Изобретение относится к автоматике и может применяться в системах, сигнализирующих о приближении к датчику ферромагнитного объекта.Цель изобретения - повышение точности при сигнализации о приближении к датчику устройства ферромагнитного объекта.На чертеже приведена схема устройства сигнализации о приближении Фер ромагнитного объекта.Устройство содержит источник 1 синусоидального тока, управляемый генератор 2 однополярного пилообразного тока, датчик, состоящий из катушек 3-5 возбуждения, подмагничивающего тока и измерительной соответственно, расположенных на ферромагнитном сердечнике 6, избирательный усилитель 7, первый, второй и третий пороговые элементы 8-10, первый, второй, третий и четвертый формирователи 11-14 коротких импульсов, первый и второй элементы И-НЕ 15 и 16, первый, второй и третий Р-триггеры 17-19, пер 25 вый и второй элементы И 20 и 21, элемент ИЛИ 22.Устройство работает следующим образом. 30При его включении на вторые входы элементов 20 и 21 и К-вход триггера 18 подается импульс сброса (логический "0"), в результате чего триггеры 17-19 устанавливаются в исходное состояние - на прямых выходах уровень логического "0". На инверсном выходе триггера 17 соответственно уровень логической "1", что является разрешающим сигналом для работы гене ратора 2 пилообразного тока. Он начинает вырабатывать линейно нарастающий по величине от нулевого значения ток, после достижения максимума этот ток начинает с прежней, скоростью 45 уменьшаться до нуля. При подаче на вход блокировки генератора 2 пилообразного тока сигнала логического "0" изменение тока прекращается и сохраняется его величина, которая была в момент подачи блокирующего сигнала. Кроме того, на управляющем выходе генератора пилообразного тока при нарастании тока присутствует сигнал логической "1", а при уменьшении выходного тока и после подачи сигнала блокировки - логического "0",По мере роста напряженности подмагничивающего поля, создаваемого 61током от генератора пилообразного тока, проходящим по Матушке 4 датчика, на выходе избирательного усилителя 7, настроенного на выделение из сигнала, поступающего с измерительной катушки 6, второй гармонической составляющей, наблюдается изменение амплитуды второй гармоники. При этом на С-входы триггеров подаются сигналы логической "1", так как на вторыевходы элементов И-НЕ поступает сигнал логического "О" с прямого выходатриггера 17, а на первый вход элемента ИЛИ - сигнал логической "1" с управляющего выхода генератора пилообразного тока. После достижения подмагничивающим током максимума (приэтом достигается и максимум подмагничивающего поля в датчике устройства)он начинает уменьшаться, при этом на управляющем выходе генератора пилообразного тока устанавливается автоматически сигнал логического "0", На выходе порогового элемента 10 и на выходе формирователя коротких сигналов при этом присутствует сигнал логической, поэтому на выходе элемента ИЛИ сохраняется сигнал логической "1", который поступает на С-вход триггера 17.При достижении амплитудой второй гармоники порогового значения, близкого к нулю, срабатывает пороговый элемент 1 О, сигнал на его выходе изменяется от уровня логической "1" до "0", при этом на выходе элемента 13 появляется короткий импульс логического "0", аналогичный импульс формируется на выходе элемента ИЛИ 22. Поступив на С-вход триггера 17, он изменит состояние его выходов на противоположное. На инверсном выходе появится сигнал логического 0", который является запрещающим для генератора 2 пилообразного тока, при этом будет зафиксирована величина тока, соответствующего напряженности подмагничивающего поля сердечника датчика, примерно равной Н 0. С прямого выхода триггера 17 на вторые входы элементов И-НЕ 15 и 16 будет подан сигнал логической с выходов фор- мирователей 11 и 12 коротких импульсов,на первые входы этих элементов также поступают сигналы логической "1", поэтому при поступлении сигнала с прямого выхода триггера 17 на выходах элементов И-НЕ 15 и 16 произой"131896дет изменение выходного сигнала с логической "1" на логический "0",При приближении к сердечнику датчика ферромагнитного объекта амплитуда второй гармоники начнет увеличи,ваться. Если ферромагнитный объект приблизился до определенного расстояния, произойдет срабатывание порогового элемента 8, на выходе 11 появится короткий импульс логического 10", 10 а на выходе 15 - соответственно короткий импульс логической "1", по переднему фронту которого произойдет срабатывание триггера 19, выход которого является информационным и может быть подключен к требуемому устройству сигнализации, например к светоизлучающему диоду, как показано на фиг.1.Если ферромагнитный объект начнет 20 удаляться от сердечника датчика, то амплитуда второй гармоники станет уменьшаться, при этом вследствие магнитного гистерезиса ее зависимость от расстояния может не совпадать с зависимостью, полученной при первоначальном приближении объекта. В результате после удаления ферромагнитного объекта амплитуда второй гармоники может значительно превышать пороговое значение порогового устройства 8.1С целью приведения устройства в исходное состояние после цикла приб 35 лижения удаления объекта при его удалении, когда амплитуда второй гармоники достигнет порогового значения, установленного на пороговом элементе 9, срабатывает пороговый элемент 9, 40 в результате на выходе формирователя 12 появится короткий импульс с уровнем логического "0", а на выходе элемента И-НЕ 16 - короткий импульс уровня логической 1. При этом произойдет срабатывание триггера 18, на выходе формирователя 14 коротких импульсов появится импульс логического "О", такой же импульс сформируется на выходе элемента И 20, который пе реведет триггер 19 в исходное состояние, аналогичным образом произойдет сбрасывание триггера 17 путем подачи короткого импульса логического "0 на К-вход с выхода элемента И 21, первый вход которого также подключен к выходу формирователя 14 коротких импульсов. На инверсном выходе триггера 17 появится сигнал логической 1 4"1", который разрешит работу генератора 2 пилообразного тока, При этом, как и в начале измерений, он начнет вырабатывать ток, линейно вырастающий от нулевого значения.После достижения максимальной величины ток начнет уменьшаться, и его изменение прекратится, когда амплитуда второй гармоники при этом не превышает порогового значения, близкого к нулевому. Устройство снова готово сигнализироваТь о приближении ферромагнитного объекта. Величина максимального тока выбирается такой, чтобы сердечник датчика намагничивалсяпри этом до состояния, близкого к насыщению. Формула изобретенияУстройство сигнализации о приближении ферромагнитного объекта, содержащее источник переменного синусоидального тока, датчик, выполненный в виде ферромагнитного сердечника, накотором расположены катушки возбуждения, подмагничивающего тока и измерительная, избирательный усилитель, подключенный к измерительной катушке, катушка возбуждения подключена к выходу источника переменного синусоидального тока, о т л и ч а ю щ е е -с я тем, что, с целью повышения точности сигнализации о приближения ферромагнитного объекта, оно снабжено управляемым генератором однополярного пилообразного тока, первым и вторым элементами И-НЕ, элементом ИЛИ, первым и вторым элементами И, первым, вторым, третьим В-триггерами, первым,вторым третьим и четвертым формирователями коротких импульсов, первым, вторым и третьим пороговыми элементами, причем катушка подмагничивающего тока подключена к выходу генератора пилообразного тока, входы пороговых элементов подключены к выходуизбирательного усилителя, выходы первого и второго пороговых элементов через первый и второй формирователи коротких импульсов подключены к первым входам элементов И-НЕ, вторые входы которых подключены к прямому выходу первого Р-триггера, С-входкоторого подключен к выходу элементаИЛИ, первый вход которого через третий формирователь коротких импульсовподключен к выходу третьего порогового элемента, а второй вход подключен131 Составитель А,МягковРедактор В.Данко Техред М.Ходанич Корректор А.Зимокосов Тираж 730ВНИИПИ Государственног по делам изобретени113035, Москва, Ж,Заказ 2507 Подписноекомитета СССРи открытийушская наб д. 4/ оизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 к управляющему выходу генератора пи- лообразного тока, вход блокировки работы этого генератора подключен к инверсному выходу первого Э-триггера, выход второго элемента И-НЕ подключен к С-входу второго Э-триггера, инверсный выход которого через четвертый формирователь коротких импульсов подфключен к.пвйм входам элементов И, выходпервого элемента И подключен к 8961 6К-входу первого П-триггера, выходвторого элемента И подключен к К-входу третьего П-триггера, к С-входу которого подключен выход первого элемента И-НЕ, вторые входы элемента Ии К-вход второго П-триггера соединены между собой и на них подается сигнал сброса при включении устройства,выход третьего 0-триггера является 10 информационным.