Датчик слежения за стыком

(54) ДАТЧИК СЛЕЖЕНИЯ ЗА СТЫК(57) Изобретение относится к автции сварочного производства, в часдатчикам положения свариваемогЦель изобретения - увеличениетельности при работе на плотныхДатчик. слежения за стыком содержзистор, эмиттер которого соединеншиной через параллельную ВС-цепник питания, первый выход которогнен с общей шиной непосредствторой через соединенные последно второй и третий резисторы, элежения, первый 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 кон-. денсатор с первыми выводами измерительных обмоток, вторые выводы которых соединены с общей шиной, Коллектор транзистора соединен с выходом датчика ОМ оматиэатности к о стыка,3 чувствистыках. ит транс общей ь, источ" о соедивенно, а овательмент сле- Новым слежения за стыком. 2 ил. вляется то, что введен второй конденсатор,Изобретение относится к области автоизации сварочного производства, в чассти к датчикам положения свариваемого ка изделия (заготовки).Известно устройство - анале датчик стыка, располагаемзаготовки с проводникомнитного потока, вложеннымого зазора.Недостатком аналога является его оченая невозможность использования при троле плотных стыковых соединений. Известно устройство-прототип, содерщее автогенератор с чувствительным элентом (элементом слежения) и (обмотки) ного контура выполненным в виде катушк включенной в цепь колебатель автогенератора на транзистор Недостаток прототипа - ни тельность, особенно к плотнь соединениям, обусловленна включением датчика в цепь кол контура генератора; а также не альной характеристикой чувс элемента,Целью изобретен ние чувствительности ных стыках. Эта цел второй кондма е.экая чувствим стыковым я неполным ебательн ого дифференци- твительного с ог, содержаый над стыдля созданиявнутрь стыком маг ков ви ко ия является увелич при работе на пло ь достигается тем, что введен енсатор, в качестве элемента е ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРслежения 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,2 а,б, На фиг,1 помещена электрическая схема; на фиг.2 а указано располокение элемента слежения относительно заготовки, а также расположение обмоток, на фиг.2 б приведена схема обмоток. Начала и концы обмоток элемента слежения обозначены соответственно в, и, и гп и, К,Датчик слежения за стыком содержит элемент слежения 1, сориентированный относительно заготовки 2 со стыком, обозначенным осью О - О, измерительные 3 и 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 вьводом источника питания Е, и коллектором транзистора 6. Параллельная РС-цепь 7 включена между эмиттером транзистора 6 и общей шиной. Второй 8 и третий 9 резис 1 оры, включенные между вторым выводом источника питания Ек и общей шиной, образуют делитель напряжения, задающий постоянное.смещение базы транзистора 6, которая соответственно через первый С 1 и второй С 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, вознцкаюей только посредстввом контуров вихревых токов кромок стыка, наводимых флюктуационными составляющими коллекторного тока и поддерживаю щими 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 - 0 строго между нижними участками измерительных обмоток 3 (фиг,2 а) генерация в схеме датчика отсутствует, это обусловлено 10 тем, что наводимь 1 е возбуждающей обмоткой 4 в поверхности заготовки 2 вихревые токи окажутся равными, как равными и ЭДС 15 в обмотках 3, которые взаимодействуют идруг с другом, предотвращая приэтом возникновение процесса автогенерации в схеме, фиг.1, Отсутствуетгенерация в схеме на фиг,1 и в случае ухода элемента слежения 1 далеко из зоны стыка (на расстояния, пре 20 50 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 ВС-цепь, обеспечивающую 55 режим работы схемы по постоянному току),флюктуирует, выъывая тем самым вихревые токи на участках заготовки 2, преимущественно вблизи оси стыка 0 - О . Поскольку 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 об 30 моток 3, но не превышающего зоны ихчувствительности, будет иметь место следующее: во-первых, возбуждающей обмоткой 4 на кромках стыкового соединения наведутся два вихревых тока взаимно противо положного направления как результаТизвестного 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 неодинаковыми 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,2 а) ось стыка 0 - 0 окажется сдвинутой влево от оси симметрии участков/+ у/)Г - уг, то это приведет к появлению в одной из обмоток 3, обозначенной индексами 1-Е, большей ЭДС, достаточной для возникновения положительной обратной связи в схеме датчика (Фиг.1) такой частоты, которая будет обусловлена реактивными параметрами обмотки с индексами- К, подключенной одним концом к общей шине, а другим - через конденсатор С 2 к базе транзистора 6. При этом, если имеет место соотношение, при котором С 1С 2, то частота генерации будет выше чем в случае сдвига вправо: В свою очередь, амплитуда генерируемых схемой датчика колебаний будет зависеть не только 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 1 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 сучеом направления подхода.Формула изобретенияДатчик слежения за стыком, содержа 5 щий транзистор, эмиттер которого соединен с общей шиной через параллельнуюВС-цепь, источник питания, первый выходкоторого соединен с общей шиной непосредственно, а второй - через соединенные10 последовательно второй и третий резисторы, элемент слежения, первый конденсатор,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюувеличения чувствительности при работе наплотных стыках, введен второй конденса 15 тор, в качестве элемента слежения использован трансформатор с ферритовымсердечником в форме прямоугольного параллелепипеда, на котором намотаны возбуждающая обмотка и две измерительных20 обмотки, последние намотаны соответственно симметрично относительно плоскости, параллельной граням сердечника ипроходящей через его середину, возбуждающая и измерительные обмотки расположе 25 ны во взаимно перпендикулярныхплоскостях, коллектор транзистора соединен через возбуждающую обмотку с вторымвыводом источника питания, база транзистора соединена с общей точкой второго и30 третьего резисторов и соответственно черезпервый и второй конденсаторы с первымивыводами измерительных обмоток, вторыевыводы которых соедийены с общей шиной,коллектор транзистора соединен с выходом35 датчика слежения за стыком,1785855 а) К оста вител ь А.Ахл ы нинТехред М.Моргентэл дактор,С,Кулакова Корректор Н,Кеш Заказ 216 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 дательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 О изводственнг