RU2484526C1 - Metal part position control transducer - Google Patents

Metal part position control transducer Download PDF

Info

Publication number
RU2484526C1
RU2484526C1 RU2012104149/08A RU2012104149A RU2484526C1 RU 2484526 C1 RU2484526 C1 RU 2484526C1 RU 2012104149/08 A RU2012104149/08 A RU 2012104149/08A RU 2012104149 A RU2012104149 A RU 2012104149A RU 2484526 C1 RU2484526 C1 RU 2484526C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sensor
output
voltage
ferrite core
capacitive
Prior art date
Application number
RU2012104149/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Владимирович Карпенко
Original Assignee
Сергей Владимирович Карпенко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Владимирович Карпенко filed Critical Сергей Владимирович Карпенко
Priority to RU2012104149/08A priority Critical patent/RU2484526C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2484526C1 publication Critical patent/RU2484526C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: proposed transducer comprises oscillator with inductive sensor composed if inductor arranged in annular groove of ferrite core open end, first threshold element, flip-flop with capacitative sensor, detector, second threshold element, logical element AND with its first and second inputs connected with appropriate outputs of threshold elements and its output making transducer output. Note here that capacitative sensor with central hole and inductive sensor are aligned to make transducer sensor. With metal part displacing relative to transducer sensor, signal with logical "1" is generated at transducer output to indicate control over said metal part. In case non-metal part is displaced, no said signal is generated and signal with logical "0" exists at transducer output.EFFECT: higher reliability.5 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматизации производственных процессов в машиностроении и предназначено для контроля положения металлических изделий и исполнительных органов технологического оборудования без механического контакта с ними.The invention relates to the field of automation of production processes in mechanical engineering and is intended to control the position of metal products and executive bodies of technological equipment without mechanical contact with them.

Известен датчик, содержащий индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной в кольцевом пазу открытой чашки ферритового сердечника, генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, пороговый элемент, вход которого подключен к выходу генератора электрических колебаний, выходную клемму, являющуюся выходом датчика (см. авторское свидетельство SU 1418778, кл. МКИ4 G06M 3/00, "Датчик устройства для счета мелких деталей, опубл. 23.08.1988, бюл. №31).A known sensor containing an inductive sensitive element, made in the form of an inductor placed in the annular groove of an open cup of a ferrite core, an electric oscillation generator, in the oscillatory circuit of which is included an inductive sensitive element, a threshold element, the input of which is connected to the output of the electric oscillation generator, the output the terminal that is the output of the sensor (see copyright certificate SU 1418778, class MKI 4 G06M 3/00, "Sensor of the device for counting small parts, published on 08/23/1988, bull. No. 3 one).

Однако такой датчик обладает ограниченными функциональными возможностями при применении, потому что он не обеспечивает гарантированной возможности встраивания его заподлицо со стороны индуктивного чувствительного элемента в металлические элементы объекта эксплуатации. Это вызвано тем, что при схватывании его индуктивного чувствительного элемента металлическим объектом частично или по всему периметру боковой наружной поверхности его ферритового сердечника имеет место существенный недостаток, ограничивающий возможность встраивания заподлицо в металлический объект каждого датчика из поставляемой изготовителем партии датчиков. При монтаже такого датчика заподлицо в металлические элементы технологического оборудования происходит взаимодействие их с краевым электромагнитным полем рассеяния чашки ферритового сердечника со стороны ее открытого торца вдоль внешней кромки, образованной поверхностью открытого торца чашки и ее наружной боковой поверхностью. В результате в колебательный контур генератора электрических колебаний датчика вносится такими металлическими элементами существенное затухание. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению добротности колебательного контура генератора и к изменению расстояния срабатывания датчика относительно расстояния срабатывания, выставленного в процессе его регулировки в производственных условиях и нормируемого в технических условиях на него, а также в эксплуатационной документации изготовителя датчика. В результате чего происходит преждевременное срабатывание датчика при нахождении контролируемого изделия на грани точки срабатывания или в области дифференциала хода (т.е. между точками срабатывания и отпускания датчика). Вместе с тем в таком датчике металлическая обкладка 12, охватывающая чашку ферритового сердечника 11 по периметру ее наружной боковой поверхности, взаимодействует с краевым электромагнитным полем индуктивного чувствительного элемента датчика, существующим со стороны открытого торца чашки на ее внешней кромке, образованной поверхностью открытого торца чашки и ее наружной боковой поверхностью. При этом в колебательный контур генератора электрических колебаний датчика вносится металлической обкладкой 12 дополнительное затухание. Это в свою очередь приводит к дополнительному уменьшению добротности колебательного контура генератора и к изменению расстояния срабатывания датчика. Суммарное уменьшение добротности колебательного контура металлическими элементами технологического оборудования и металлической обкладкой 12 приводит к нарушению режима генерации генератора и к катастрофическому отказу в результате потери функционирования тех экземпляров датчиков, в схеме генератора которых применяются в качестве усилительных элементов транзисторы с более низкими значениями коэффициентов усиления по току из всего диапазона их значений, предусмотренных техническими условиями изготовителя транзисторов. Чтобы скомпенсировать уменьшение добротности колебательного контура генератора датчика, необходимо применять транзисторы с более высокими значениями коэффициентов усиления по току, что не представляется возможным на стадии изготовления датчиков, так как изготовитель и организации-разработчики, согласующие применение транзисторов, своими нормативными документами запрещают при разработке и изготовлении изделий электронной техники производить отбор транзисторов по параметрам, дате и месту изготовления. В связи с этим изготовитель датчиков вынужден производить одни и те же датчики двух видов: датчики, встраиваемые в металлические объекты заподлицо, в которых применены транзисторы с большими значениями коэффициентов усиления по току, и датчики, не встраиваемые заподлицо в металлические объекты, в которых применены транзисторы с меньшими значениями коэффициентов усиления по току, что существенно ограничивает при применении их функциональные возможности из-за близости металлических объектов при встраивании в них датчиков заподлицо.However, such a sensor has limited functionality when used, because it does not provide a guaranteed possibility of embedding it flush on the side of the inductive sensitive element in the metal elements of the object of operation. This is due to the fact that when grasping its inductive sensitive element with a metal object partially or along the entire perimeter of the lateral outer surface of its ferrite core, there is a significant drawback that limits the possibility of embedding flush into the metal object of each sensor from a batch of sensors supplied by the manufacturer. When mounting such a sensor flush into the metal elements of technological equipment, they interact with the edge electromagnetic field of scattering of a cup of a ferrite core from the side of its open end along the outer edge formed by the surface of the open end of the cup and its outer side surface. As a result, significant attenuation is introduced into the oscillatory circuit of the generator of electric oscillations of the sensor by such metal elements. This, in turn, leads to a decrease in the quality factor of the oscillator circuit of the generator and to a change in the response distance of the sensor relative to the response distance set during its adjustment under production conditions and normalized to technical conditions on it, as well as in the operating documentation of the sensor manufacturer. As a result, the sensor triggers prematurely when the controlled product is on the verge of the actuation point or in the region of the travel differential (i.e. between the actuation and release points of the sensor). However, in such a sensor, the metal plate 12, covering the cup of the ferrite core 11 along the perimeter of its outer side surface, interacts with the edge electromagnetic field of the inductive sensor element of the sensor existing from the side of the open end of the cup at its outer edge formed by the surface of the open end of the cup and its outer side surface. In this case, an additional attenuation is introduced into the oscillating circuit of the sensor’s generator of electrical vibrations by the metal plate 12. This in turn leads to an additional decrease in the quality factor of the oscillatory circuit of the generator and to a change in the response distance of the sensor. The total decrease in the quality factor of the oscillatory circuit by metal elements of technological equipment and metal plate 12 leads to a violation of the generator generation mode and to a catastrophic failure as a result of the loss of functioning of those sensor instances in the generator circuit of which transistors with lower values of current amplification coefficients from the entire range of their values provided by the specifications of the manufacturer of transistors. In order to compensate for the decrease in the quality factor of the oscillatory circuit of the sensor generator, it is necessary to use transistors with higher values of current amplification factors, which is not possible at the stage of manufacture of sensors, since the manufacturer and development organizations that coordinate the use of transistors are forbidden by their regulatory documents in the development and manufacture electronic products to select transistors according to parameters, date and place of manufacture. In this regard, the sensor manufacturer is forced to produce the same sensors of two types: sensors that are built-in flush to metal objects that use transistors with large current gains, and sensors that are not flush-mounted to metal objects that use transistors with lower values of current gain, which significantly limits their functionality when applied due to the proximity of metal objects when flush sensors are embedded in them.

Таким образом, отсутствие гарантированной возможности встраивания датчика в металлический объект заподлицо существенно сужает его функциональные возможности при применении в случае ограниченных объемов монтажного пространства и зон контроля в технологическом оборудовании, где применим только способ монтажа датчика заподлицо в металлические объекты.Thus, the absence of the guaranteed possibility of flush-mounting the sensor into a metal object significantly reduces its functionality when used in case of limited volumes of installation space and control zones in technological equipment, where only the method of flush-mounting the sensor to metal objects is applicable.

Кроме того, такой датчик имеет низкую надежность работы из-за ложных срабатываний по его выходу при случайном попадании в зону действия электромагнитного поля его индуктивного чувствительного элемента посторонних металлических предметов, когда датчик находится в исходном состоянии, не встроен в металлические элементы технологического оборудования на объекте эксплуатации, а контролируемое изделие при этом находится вне зоны действия электромагнитного поля его индуктивного чувствительного элемента. При этом ложные срабатывания датчика проявляются в виде формирования на его выходе ложных импульсов напряжения с уровнем логической "1".In addition, such a sensor has low reliability due to false responses to its output in the event of accidental contact with the electromagnetic field of its inductive sensitive element of foreign metal objects, when the sensor is in the initial state, it is not built into the metal elements of the processing equipment at the facility while the controlled product is outside the range of the electromagnetic field of its inductive sensitive element. In this case, false alarms of the sensor are manifested in the form of the formation of false voltage pulses at its output with a logic level of "1".

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является датчик, содержащий индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной в кольцевом пазу открытой чашки ферритового сердечника, генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, первый пороговый элемент, вход которого подключен к выходу генератора электрических колебаний, логический элемент И, первый вход которого подключен к выходу первого порогового элемента, а выход его является выходом датчика, емкостной чувствительный элемент, выполненный в виде токопроводящей пластины, последовательно соединенные мультивибратор, к входу которого подключен емкостной чувствительный элемент, детектор, второй пороговый элемент, выход которого соединен со вторым входом логического элемента И (см. патент RU 2343540 С1, МПК G06M 3/00 (2006.01), Н01Н 36/00 (2006.01), "Датчик контроля положения изделий", опубл. 10.01.2009, бюл. №1).The closest in technical essence to the proposed solution is a sensor containing an inductive sensitive element, made in the form of an inductor placed in the ring groove of an open cup of a ferrite core, an electric oscillation generator, in the oscillatory circuit of which is included an inductive sensitive element, a first threshold element, an input which is connected to the output of the generator of electrical oscillations, a logical element And, the first input of which is connected to the output of the first threshold ele ment, and its output is the output of the sensor, a capacitive sensitive element made in the form of a conductive plate, a multivibrator connected in series to the input of which is a capacitive sensitive element, a detector, a second threshold element, the output of which is connected to the second input of the AND gate (see patent RU 2343540 C1, IPC G06M 3/00 (2006.01), Н01Н 36/00 (2006.01), “Sensor for monitoring the position of products”, published on January 10, 2009, Bulletin No. 1).

Однако при монтаже такого датчика заподлицо в металлические элементы технологического оборудования он имеет сравнительно низкую надежность работы из-за ложных срабатываний по его выходу при случайном попадании в зону действия электрического поля емкостного чувствительного элемента посторонних неметаллических предметов, когда датчик находится в исходном состоянии, а контролируемое металлическое изделие находится за пределами действия чувствительного элемента датчика, образованного индуктивным и емкостным чувствительными элементами. При этом ложные срабатывания датчика проявляются в виде формирования на его выходе ложных импульсов напряжения с уровнем логической "1".However, when mounting such a sensor flush into the metal elements of technological equipment, it has a relatively low reliability due to false responses to its output in the event that the capacitive sensitive element of non-metallic objects accidentally enters the electric field of operation when the sensor is in the initial state and the metal is controlled the product is outside the range of the sensor element formed by inductive and capacitive sensors s. In this case, false alarms of the sensor are manifested in the form of the formation of false voltage pulses at its output with a logic level of "1".

Так, в момент подачи напряжения питания на вмонтированный заподлицо датчик в металлический объект при нахождении контролируемого металлического изделия за пределами действия его чувствительного элемента он устанавливается в исходное состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение с уровнем логического "0". При этом в результате взаимодействия с металлическим объектом краевого электромагнитного поля, существующего на внешней кромке ферритового сердечника, образованной его наружной боковой поверхностью и поверхностью открытого торца, в колебательный контур генератора электрических колебаний вносится существенное затухание, и генератор переходит в режим срыва электрических колебаний в течение всего времени нахождения его во встроенном заподлицо в металлический объект состоянии. Первый пороговый элемент при этом переключается в такое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение с уровнем логической "1", которое подается на первый вход логического элемента И. Вместе с тем мультивибратор переходит в заторможенное состояние, а на выходе второго порогового элемента и, следовательно, на втором входе и на выходе логического элемента И устанавливается напряжение с уровнем логического "0".So, at the moment of supplying the supply voltage to the flush-mounted sensor in a metal object, when the controlled metal product is outside the range of its sensitive element, it is set to its initial state, at which voltage with a logical level of “0” is set at its output. In this case, as a result of interaction with the metal object of the edge electromagnetic field existing on the outer edge of the ferrite core formed by its outer lateral surface and the surface of the open end, significant attenuation is introduced into the oscillatory circuit of the generator of electric vibrations, and the generator goes into a mode of disruption of electric vibrations throughout the time it is in the built-in state flush with the metal object. The first threshold element in this case switches to a state in which a voltage with a logic level “1” is set at its output, which is supplied to the first input of the logic element I. At the same time, the multivibrator goes into a locked state, and at the output of the second threshold element, and, therefore, at the second input and at the output of the AND gate, a voltage is set with a logic level of "0".

При попадании постороннего неметаллического предмета в зону действия электромагнитного поля индуктивного чувствительного элемента внесения им существенного затухания в колебательный контур генератора электрических колебаний не происходит. При этом последний продолжает находиться в режиме срыва электрических колебаний под действием металлического объекта, охватывающего ферритовый сердечник частично или по всему периметру его наружной боковой поверхности. Но при вхождении постороннего неметаллического предмета в зону действия электрического поля емкостного чувствительного элемента им и емкостным чувствительным элементом образуется электрический конденсатор. Значение электрической емкости созданного таким образом конденсатора увеличивается до такого уровня, при котором происходит возбуждение мультивибратора и переход его в режим генерации электрических колебаний. Амплитуда выходных импульсов мультивибратора преобразуется детектором в постоянное напряжение с уровнем логической "1", которое превышает входное пороговое напряжение триггера второго порогового элемента. При этом последний переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение с уровнем логической "1", которое подается на второй вход логического элемента И. Уровень логической "1" этого напряжения проходит на выход логического элемента И, так как на его первом входе с выхода первого порогового элемента установлено напряжение с уровнем логической "1", разрешающее его прохождение на выход датчика. В момент выхода постороннего неметаллического предмета из зоны действия электрического поля емкостного чувствительного элемента мультивибратор переходит в исходное (заторможенное) состояние, второй пороговый элемент при этом также переключается в исходное состояние, при котором на его выходе и втором входе логического элемента И устанавливается напряжение с уровнем логического "0". Под действием этого напряжения логический элемент И переключается в исходное состояние. На этом формирование на выходе датчика ложного импульса напряжения с уровнем логической "1" заканчивается.When a foreign non-metallic object enters the electromagnetic field of an inductive sensitive element, it does not significantly attenuate the oscillation circuit of the generator of electrical oscillations. At the same time, the latter continues to be in the mode of disruption of electrical vibrations under the action of a metal object covering the ferrite core partially or along the entire perimeter of its outer side surface. But when a foreign non-metallic object enters the zone of action of the electric field of the capacitive sensing element, it and the capacitive sensitive element form an electric capacitor. The value of the electric capacitance of the capacitor created in this way increases to a level at which the multivibrator is excited and switches to the mode of generating electric oscillations. The amplitude of the output pulses of the multivibrator is converted by the detector into a constant voltage with a logic level of "1", which exceeds the input threshold voltage of the trigger of the second threshold element. In this case, the latter switches to another stable state, in which a voltage with a logic level “1” is set at its output, which is supplied to the second input of logic element I. The logic level “1” of this voltage passes to the output of the logical element And, since the first input from the output of the first threshold element is set voltage with a logic level of "1", allowing it to pass to the output of the sensor. When a foreign non-metallic object leaves the electric field of a capacitive sensing element, the multivibrator goes into its initial (inhibited) state, the second threshold element also switches to its initial state, at which voltage and a logic level are set at its output and the second input of logic element AND "0". Under the influence of this voltage, the logical element And switches to its original state. On this, the formation at the output of the sensor of a false voltage pulse with a logical level of "1" ends.

Таким образом, из изложенного выше следует, что в момент встраивания такого датчика заподлицо в металлические элементы технологического оборудования происходит трансформирование его из датчика индуктивно-емкостного типа, когда он не встроен заподлицо в эти элементы и реагирует только на металлические изделия, в датчик емкостного типа, когда он в равной мере срабатывает как от металлических, так и от неметаллических изделий. Следовательно, в этом случае в таком датчике снижается надежность работы из-за ложных срабатываний его от посторонних неметаллических предметов, случайно попадающих в зону действия электрического поля чувствительного элемента датчика.Thus, from the above it follows that at the time of embedding such a sensor flush into the metal elements of the technological equipment, it transforms from an inductive-capacitive type sensor, when it is not flush integrated into these elements and reacts only to metal products, into a capacitive type sensor, when it works equally from both metallic and non-metallic products. Therefore, in this case, in such a sensor, the reliability decreases due to false positives from non-metallic objects that accidentally fall into the electric field of the sensor element.

Кроме того, такой датчик, встроенный заподлицо в металлический объект, теряет свойство селективности (избирательности) в отношении металлических контролируемых изделий, так как он в равной степени реагирует как на металлические, так и неметаллические изделия. Так, при использовании вместо металлического контролируемого изделия неметаллического изделия на выходе датчика формируется информационный сигнал контроля неметаллического изделия с уровнем логической "1", т.е. имеет место потеря селективности датчика в отношении металлических изделий при встраивании его заподлицо в металлические объекты. Процесс формирования на выходе датчика информационного сигнала контроля неметаллического изделия в этом случае аналогичен описанному выше процессу формирования на его выходе ложного сигнала от постороннего неметаллического предмета.In addition, such a sensor, flush-mounted in a metal object, loses the property of selectivity (selectivity) in relation to metallic controlled products, since it equally reacts to both metallic and non-metallic products. So, when using a non-metallic product instead of a metal controlled product, an information signal for monitoring a non-metallic product with a logical level of “1” is formed at the sensor output there is a loss of selectivity of the sensor in relation to metal products when embedded flush into metal objects. The process of generating at the sensor output an information signal for monitoring a non-metallic product in this case is similar to the process described above for generating a false signal from an extraneous non-metallic object at its output.

Решаемая изобретением задача - обеспечение селективности (избирательности) датчика к металлическим изделиям путем устранения реагирования его на неметаллические изделия и повышение надежности работы датчика при встроенном заподлицо в металлические объекты путем устранения его ложных срабатываний от посторонних неметаллических предметов.The problem solved by the invention is to ensure the selectivity (selectivity) of the sensor to metal products by eliminating its response to non-metal products and improving the reliability of the sensor when it is embedded flush in metal objects by eliminating its false responses from extraneous non-metal objects.

Поставленная задача достигается тем, что в датчике, содержащем индуктивный и емкостной чувствительные элементы, образующие чувствительный элемент датчика, генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной в кольцевом пазу открытого торца ферритового сердечника, первый пороговый элемент, вход которого соединен с выходом генератора электрических колебаний, логический элемент И, первый вход которого подключен к выходу первого порогового элемента, а выход его является выходом датчика, последовательно соединенные мультивибратор с емкостным чувствительным элементом, выполненным в виде токопроводящей пластины и подключенным к его входу, детектор, второй пороговый элемент, выход которого соединен со вторым входом логического элемента И, при этом поверхность открытого торца ферритового сердечника индуктивного чувствительного элемента и одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента, направленные в одну сторону, установлены параллельно и образуют чувствительную поверхность датчика, емкостной чувствительный элемент любой геометрической формы снабжен центральным отверстием, геометрическая форма которого повторяет геометрическую форму наружной боковой поверхности ферритового сердечника, установленного соосно с центральным отверстием емкостного чувствительного элемента, внутренняя торцевая поверхность которого охватывает наружную боковую поверхность ферритового сердечника по всему ее периметру с зазором между этими поверхностями, обеспечивающим устранение взаимодействия с емкостным чувствительным элементом краевого электромагнитного поля рассеяния, существующего на внешней кромке ферритового сердечника, образованной наружной боковой поверхностью ферритового сердечника и поверхностью его открытого торца.This object is achieved in that in a sensor containing inductive and capacitive sensitive elements forming the sensor element of the sensor, an electric oscillation generator, the inductive circuit of which includes an inductive sensor element made in the form of an inductor placed in the annular groove of the open end of the ferrite core, the first threshold element, the input of which is connected to the output of the generator of electrical oscillations, the logical element And, the first input of which is connected to the output an ode to the first threshold element, and its output is the output of the sensor, a multivibrator connected in series with a capacitive sensitive element made in the form of a conductive plate and connected to its input, a detector, a second threshold element, the output of which is connected to the second input of the AND gate, while the surface the open end of the ferrite core of the inductive sensor and one of the planes of the capacitive sensor, directed in one direction, are installed in parallel and about form a sensitive surface of the sensor, a capacitive sensitive element of any geometric shape is provided with a central hole, the geometric shape of which repeats the geometric shape of the outer side surface of the ferrite core, mounted coaxially with the central hole of the capacitive sensor element, the inner end surface of which covers the outer side surface of the ferrite core around its perimeter with a gap between these surfaces, ensuring the elimination of mutual Procedure capacitive sensor element boundary electromagnetic stray field existing at the outer edge of the ferrite core formed by the outer side surface of the ferrite core and the surface of its open end.

На фиг.1 представлена функциональная схема датчика; на фиг.2 - схема взаимного расположения индуктивного и емкостного чувствительных элементов и контролируемого изделия; на фиг.3 - диаграммы напряжений, поясняющие работу не встроенного заподлицо в металлические объекты датчика при радиальном перемещении контролируемого металлического изделия или не встроенного заподлицо в металлические объекты датчика при осевом перемещении контролируемого металлического изделия, когда дальность действия электрического поля емкостного чувствительного элемента датчика больше дальности действия электромагнитного поля индуктивного чувствительного элемента датчика; на фиг.4 - диаграммы напряжений, поясняющие работу встроенного заподлицо в металл датчика при радиальном и осевом перемещениях контролируемого металлического изделия; на фиг.5 - диаграммы напряжений, поясняющие работу не встроенного заподлицо в металлические объекты датчика при осевом перемещении контролируемого металлического изделия, когда дальность действия электромагнитного поля индуктивного чувствительного элемента датчика больше дальности действия электрического поля емкостного чувствительного элемента датчика.Figure 1 presents the functional diagram of the sensor; figure 2 is a diagram of the mutual arrangement of inductive and capacitive sensitive elements and the controlled product; figure 3 is a voltage diagram explaining the operation is not built-in flush in the metal objects of the sensor during the radial movement of the controlled metal product or not built-in flush in the metal objects of the sensor when the axial movement of the controlled metal product, when the range of the electric field of the capacitive sensor element of the sensor is greater than the range electromagnetic field of the inductive sensitive element of the sensor; figure 4 is a voltage diagram explaining the operation of the built-in flush in the sensor metal during radial and axial movements of the controlled metal product; 5 is a voltage diagram explaining the operation of a sensor not embedded flush in the metal objects during axial movement of the controlled metal product, when the range of the electromagnetic field of the inductive sensor element is greater than the range of the electric field of the capacitive sensor element.

Датчик содержит (см. фиг.1, фиг.2) индуктивный чувствительный элемент 1, выполненный в виде катушки индуктивности 2, помещенной со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника 3 в ее кольцевом пазу, высокочастотный генератор 4 электрических колебаний, выполненный, например, по схеме автогенератора с индуктивной трехточкой, причем выходы индуктивного чувствительного элемента 1 подключены к цепям его колебательного контура (см. авторское свидетельство SU 1418778, кл. МКИ4 G06M 3/00, "Датчик устройства для счета мелких деталей", опубл. 23.08.1988, бюл. №31), первый пороговый элемент 5, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, вход которого подключен к выходу высокочастотного генератора 4 электрических колебаний, логический элемент И 6, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента 5, выходную клемму 7, подключенную к выходу логического элемента И 6 и являющуюся выходом датчика, емкостной чувствительный элемент 8, последовательно включенные мультивибратор 9 с подключенным к его входу емкостным чувствительным элементом 8, выполненный, например, по схеме симметричного автогенератора прямоугольных импульсов на основе операционного усилителя (см. книгу Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: "Сов. радио", 1974", с.175, рис.4.42,а), детектор 10, выполненный, например, по схеме диодного пассивного преобразователя амплитудных значений переменного напряжения в постоянное с последовательным включением выпрямительного диода с выходной нагрузкой в виде параллельной RC-цепи (см. книгу, "Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. М.: "Сов. радио", 1977", с.174, рис.4.9,б), второй пороговый элемент 11, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, выход которого соединен со вторым входом логического элемента И 6.The sensor contains (see Fig. 1, Fig. 2) an inductive sensitive element 1 made in the form of an inductor 2 placed on the open end of a cup of a ferrite core 3 in its annular groove, a high-frequency generator 4 of electric oscillations, made, for example, according to circuit generator with inductive three-point, and the outputs of the inductive sensitive element 1 are connected to the circuits of its oscillatory circuit (see copyright certificate SU 1418778, class MKI 4 G06M 3/00, "Sensor device for counting small parts", publ. 23.08.1988, bull. 31), the first threshold element 5, made, for example, according to the Schmitt trigger circuit, the input of which is connected to the output of the high-frequency generator 4 of electric oscillations, logic element And 6, the first input of which is connected to the output of the first threshold element 5, the output terminal 7, connected to the output of the logical element And 6 and which is the output of the sensor, a capacitive sensitive element 8, sequentially connected multivibrator 9 with a capacitive sensitive element 8 connected to its input, made, for example, according to the symmetric scheme rectangular oscillator based on an operational amplifier (see the book Shilo V.L. Linear integrated circuits in electronic equipment. - M .: "Sov. Radio", 1974 ", p.175, Fig.4.42, a), detector 10, made, for example, according to the scheme of a diode passive converter of amplitude values of alternating voltage to constant with series-connected rectifier diode with output load in the form of a parallel RC circuit (see the book, “Volgin LI. Measuring transducers of alternating voltage to constant. M:“ Sov. radio ”, 1977, p. 174, fig. 4.9, b), second threshold element 11, made, for example, according to the Schmitt trigger circuit, the output of which is connected to the second input of the AND 6 logic element.

Индуктивный чувствительный элемент 1 включает в себя катушку индуктивности 2, ферритовый сердечник 3, выполненный в виде чашки, имеющей открытый и закрытый торцы. Со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника 3 в его кольцевом пазу установлена обмотка катушки индуктивности 2. У открытого торца чашки ферритового сердечника 3 при подаче высокочастотного сигнала на катушку индуктивности 2 с генератора 4 образуется в воздушном пространстве электромагнитное поле 12. Магнитный поток этого поля замыкается через воздушное пространство между внутренним кольцевым выступом чашки, установленным внутри центрального отверстия катушки индуктивности 2, и наружным кольцевым выступом чашки, охватывающим своей внутренней боковой поверхностью наружную боковую поверхность катушки индуктивности 2 по ее периметру. Причем на внешней кромке наружного кольцевого выступа чашки ферритового сердечника 3, образованной поверхностью открытого торца чашки ферритового сердечника 3 и ее наружной боковой поверхностью, существует краевое электромагнитное поле рассеяния (на фиг.2 не показано для удобства читаемости чертежа). При этом перед закрытым торцом чашки в воздушном пространстве электромагнитное поле не возникает, так как его магнитный поток замыкается внутри сердечника через сплошной слой феррита, образующего закрытый торец чашки, т.е. происходит экранирование этим слоем электромагнитного поля со стороны закрытого торца ферритового сердечника 3.The inductive sensing element 1 includes an inductor 2, a ferrite core 3 made in the form of a cup having open and closed ends. On the side of the open end of the cup of the ferrite core 3, the coil of the inductor 2 is installed in its annular groove 2. At the open end of the cup of the ferrite core 3, an electromagnetic field 12 is formed in the airspace when the high-frequency signal is applied to the inductor 2 from the generator 4. The magnetic flux of this field is closed through the air space between the inner annular protrusion of the cup mounted inside the Central hole of the inductor 2, and the outer annular protrusion of the cup, covering m with its inner side surface, the outer side surface of the inductor 2 along its perimeter. Moreover, on the outer edge of the outer annular protrusion of the cup of the ferrite core 3, formed by the surface of the open end of the cup of the ferrite core 3 and its outer side surface, there is an edge electromagnetic scattering field (not shown in FIG. 2 for readability of the drawing). In this case, an electromagnetic field does not occur in front of the cup’s closed end in air, since its magnetic flux closes inside the core through a continuous layer of ferrite forming a closed cup end, i.e. there is a screening by this layer of the electromagnetic field from the closed end of the ferrite core 3.

Емкостной чувствительный элемент 8, подключенный в цепи отрицательной обратной связи к инвертирующему входу операционного усилителя мультивибратора 9, является одной из обкладок частотозадающего "раскрытого конденсатора", второй обкладкой которого являются электрические цепи общей "земли" мультивибратора 9 и датчика в целом, и служит емкостным чувствительным элементом мультивибратора 9 (см. журнал "Радио", №10, 2002, с.38, рис.1; с.39, рис.3). При этом емкостной чувствительный элемент 8 выполнен в виде токопроводящей пластины с центральным отверстием, геометрическая форма которого совпадает с геометрической формой наружной боковой поверхности ферритового сердечника 3 индуктивного чувствительного элемента 1. Причем центральное отверстие емкостного чувствительного элемента 8 установлено соосно с ферритовым сердечником 3 и охватывает своей внутренней торцевой поверхностью наружную боковую поверхность ферритового сердечника по всему ее периметру таким образом, что между внутренней торцевой поверхностью емкостного чувствительного элемента 8 и наружной боковой поверхностью ферритового сердечника 3 по всему ее периметру имеется гарантированный зазор. При этом ширина этого зазора выбрана такой, чтобы исключалось взаимодействие с емкостным чувствительным элементом 8 краевого электромагнитного поля рассеяния (на фиг.2 не показано для удобства читаемости чертежа), существующего на внешней кромке наружного кольцевого выступа ферритового сердечника 3, образованной наружной боковой поверхностью ферритового сердечника 3 и поверхностью его открытого торца. Наличие такого зазора исключает возможность внесения нежелательного дополнительного затухания в колебательный контур генератора 4. Это, в свою очередь, исключает возможность снижения добротности колебательного контура генератора 4 и нарушения его режима генерации электрических колебаний, приводящего к нарушению работоспособности датчика. При этом емкостной чувствительный элемент 8 может быть выполнен различной геометрической формы, например треугольной, квадратной, прямоугольной, пяти- или шестиугольной и другой формы, т.е. любой геометрической формы, которая обеспечивала бы размером своей площади образование при взаимодействии его с контролируемым металлическим изделием электрического конденсатора с необходимым значением его электрической емкости, достаточной для возникновения режима генерации электрических колебаний мультивибратора 9. Причем емкостной чувствительный элемент 8, охватывающий своей внутренней торцевой поверхностью наружную боковую поверхность ферритового сердечника 3 по всему ее периметру, и индуктивный чувствительный элемент 1 образуют чувствительный элемент датчика. При этом поверхность открытого торца ферритового сердечника 3 и одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента 8, направленные в одну сторону, т.е. в сторону контролируемого изделия 14, и установленные параллельно, образуют чувствительную поверхность датчика.Capacitive sensing element 8, connected in the negative feedback circuit to the inverting input of the operational amplifier of the multivibrator 9, is one of the plates of the frequency-setting "open capacitor", the second lining of which is the electrical circuit of the common ground of the multivibrator 9 and the sensor as a whole, and serves as capacitive sensitive multivibrator element 9 (see the journal "Radio", No. 10, 2002, p. 38, fig. 1; p. 39, fig. 3). In this case, the capacitive sensor 8 is made in the form of a conductive plate with a central hole, the geometric shape of which coincides with the geometric shape of the outer side surface of the ferrite core 3 of the inductive sensor 1. Moreover, the central hole of the capacitive sensor 8 is installed coaxially with the ferrite core 3 and covers its inner end surface of the outer side surface of the ferrite core around its entire perimeter so that between light on the internal end surface of the capacitive sensor element 8 and the outer side surface of the ferrite core 3 around its perimeter there is a guaranteed clearance. Moreover, the width of this gap is chosen so that interaction with the capacitive sensitive element 8 of the edge electromagnetic scattering field (not shown in FIG. 2 for readability of the drawing) existing on the outer edge of the outer annular protrusion of the ferrite core 3 formed by the outer side surface of the ferrite core is excluded 3 and the surface of its open end. The presence of such a gap eliminates the possibility of introducing an undesirable additional attenuation into the oscillatory circuit of the generator 4. This, in turn, eliminates the possibility of reducing the quality factor of the oscillatory circuit of the generator 4 and violating its mode of generation of electrical oscillations, leading to a malfunction of the sensor. In this case, the capacitive sensing element 8 can be made of various geometric shapes, for example, triangular, square, rectangular, pentagonal or hexagonal and other shapes, i.e. any geometric shape that would ensure the size of its area to form when it interacts with a controlled metal product of an electric capacitor with the necessary value of its electric capacitance sufficient for the generation of electric vibrations of the multivibrator 9. The capacitive sensing element 8, covering its outer side surface with the outer side the surface of the ferrite core 3 around its entire perimeter, and the inductive sensitive element 1 image call the sensor element. Moreover, the surface of the open end of the ferrite core 3 and one of the planes of the capacitive sensor element 8, directed in one direction, i.e. towards the controlled product 14, and installed in parallel, form the sensitive surface of the sensor.

Такое взаимное расположение в пространстве емкостного и индуктивного чувствительных элементов 8, 1 и контролируемого изделия 14 (см. фиг.2) при прохождении им в направлении стрелки 15 (16) относительно чувствительного элемента датчика параллельно его чувствительной поверхности в пределах действия электрического поля 17 емкостного чувствительного элемента 8 и электромагнитного поля 12 у открытого торца чашки ферритового сердечника 3 всегда обеспечивает последовательное взаимодействие контролируемого изделия 14 с электрическим полем 17 и электромагнитным полем 12. Это, в свою очередь, обеспечивает:Such a mutual arrangement in space of capacitive and inductive sensitive elements 8, 1 and the controlled product 14 (see figure 2) when it passes in the direction of arrow 15 (16) relative to the sensitive element of the sensor parallel to its sensitive surface within the action of the electric field 17 of the capacitive sensitive element 8 and the electromagnetic field 12 at the open end of the cup of the ferrite core 3 always provides a consistent interaction of the controlled product 14 with an electric field 17 and an electric ferromagnetic field 12. This, in turn, provides:

1) формирование на выходе порогового элемента 11 импульса напряжения с уровнем логической "1" длительностью, равной длительности нахождения контролируемого изделия 14 в электрическом поле 17 емкостного чувствительного элемента 8 датчика;1) the formation at the output of the threshold element 11 of the voltage pulse with a logical level of "1" with a duration equal to the duration of the stay of the controlled product 14 in the electric field 17 of the capacitive sensor element 8 of the sensor;

2) формирование на выходе порогового элемента 5 импульса напряжения с уровнем логической "1" длительностью, равной длительности нахождения контролируемого изделия 14 в электромагнитном поле 12 индуктивного чувствительного элемента 1 датчика;2) the formation at the output of the threshold element 5 of the voltage pulse with a logical level of "1" with a duration equal to the duration of the stay of the controlled product 14 in the electromagnetic field 12 of the inductive sensitive element 1 of the sensor;

3) получение на выходе порогового элемента 11 импульса напряжения с уровнем логической "1" длительностью, всегда большей, чем длительность импульса на выходе порогового элемента 5;3) receiving at the output of the threshold element 11 a voltage pulse with a logic level “1” of duration always greater than the duration of the pulse at the output of the threshold element 5;

4) расстановку на временной оси сформированных импульсов таким образом, чтобы выходной импульс порогового элемента 11, длительность которого больше, чем длительность импульса на выходе порогового элемента 5, всегда "охватывал" выходной импульс последнего.4) arrangement on the time axis of the generated pulses in such a way that the output pulse of the threshold element 11, the duration of which is longer than the pulse duration at the output of the threshold element 5, always "covers" the output pulse of the latter.

Такое взаимное расположение индуктивного и емкостного чувствительных элементов и взаимодействие их в описанной выше последовательности с контролируемым изделием, а также соответствующая обработка предложенной схемой датчика их выходных сигналов позволяют повысить надежность работы датчика путем устранения ложных срабатываний датчика от посторонних неметаллических предметов, случайно попадающих в зону действия электрического поля его емкостного чувствительного элемента, и обеспечить его селективность (избирательность) в отношении металлических контролируемых изделий в случае монтажа датчика заподлицо со стороны его индуктивного чувствительного элемента в металлические объекты и в случае отсутствия такого монтажа.Such a mutual arrangement of the inductive and capacitive sensitive elements and their interaction in the sequence described above with the controlled product, as well as the corresponding processing of the sensor output signals by the proposed sensor circuit, can improve the reliability of the sensor by eliminating false sensor responses from extraneous non-metallic objects that accidentally fall into the range of the electric field of its capacitive sensitive element, and ensure its selectivity (selectivity) in relation and metal controlled products in the case of mounting the sensor flush on the side of its inductive sensitive element in metal objects and in the absence of such mounting.

Датчик работает следующим образом. Рассмотрим работу датчика в двух случаях, когда датчик не встроен и встроен заподлицо в металлические объекты.The sensor operates as follows. Consider the operation of the sensor in two cases when the sensor is not integrated and embedded flush into metal objects.

Случай 1. Датчик не встроен заподлицо в металлический объект.Case 1. The sensor is not flush-mounted in a metal object.

После подачи напряжения питания в момент нахождения контролируемого изделия 14 вне зоны чувствительной поверхности датчика (см. фиг.2) генератор 4 переходит в режим генерации электрических колебаний, постоянная составляющая тока которых на его выходе создает падение напряжения, превышающее входное пороговое напряжение триггера порогового элемента 5. При этом последний переключатся в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U1 с уровнем логического "0" (см. фиг.3), которое подается на первый вход логического элемента 6. Вместе с тем в момент подачи напряжения питания мультивибратор 9 переходит в заторможенное состояние, при котором на его выходе, на входе и выходе детектора 10, на входе порогового элемента 11 устанавливаются напряжения с уровнями логического "0". В результате пороговый элемент 11 устанавливается в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе и на втором входе логического элемента 6 устанавливается напряжение U2 с уровнем логического "0" (см. фиг.3). После чего на первом и втором входах логического элемента 6 устанавливаются соответственно напряжения U1 и U2 с уровнями логического "0". При этом на его выходе и на выходной клемме 7 устанавливается напряжение U3 также с уровнем логического "0".After applying the supply voltage at the moment the controlled product 14 is outside the zone of the sensor’s sensitive surface (see Fig. 2), the generator 4 goes into the mode of generating electrical oscillations, the constant current component of which at its output creates a voltage drop exceeding the input threshold voltage of the trigger of the threshold element 5 In this case, the latter will switch to such a stable state, at which voltage U1 is set at its output with a logic level of "0" (see Fig. 3), which is fed to the first input logically of the element 6. At the same time, when the supply voltage is applied, the multivibrator 9 goes into a braked state, in which at its output, at the input and output of the detector 10, at the input of the threshold element 11, voltages with logic levels of "0" are set. As a result, the threshold element 11 is set in such a stable state that at its output and at the second input of the logic element 6, the voltage U2 is set with a logic level of "0" (see figure 3). Then, at the first and second inputs of the logic element 6 are set, respectively, the voltage U1 and U2 with levels of logical "0". At the same time, voltage U3 is also set at its output and at output terminal 7 with a logic level of “0”.

Таким образом, после подачи напряжения питания датчик устанавливается в исходное состояние, при котором контролируемое изделие 14 находится за пределами его чувствительной поверхности, а на выходной клемме 7 устанавливается напряжение U3 с уровнем логического "0". После чего датчик готов к первому циклу контроля металлических изделий.Thus, after applying the supply voltage, the sensor is set to its initial state, in which the controlled product 14 is located outside its sensitive surface, and the voltage U3 is set at the output terminal 7 with a logic level of “0”. Then the sensor is ready for the first cycle of control of metal products.

При перемещении в радиальном направлении вдоль стрелки 15 (16) в зону чувствительной поверхности датчика металлического контролируемого изделия 14 оно входит в зону действия электрического поля 17 емкостного чувствительного элемента 8 и образует с ним электрический конденсатор. Значение электрической емкости образованного таким образом конденсатора увеличивается до такого уровня, при котором происходит возбуждение мультивибратора 9 и переход его в режим генерации электрических колебаний. Амплитуда выходных импульсов мультивибратора 9 преобразуется детектором 10 в постоянное напряжение с уровнем логической "1", которое превышает входное пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 11. При этом последний переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U2 с уровнем логической "1" (см. фиг.3), которое подается на второй вход логического элемента 6. Но уровень логической "1" напряжения U2 через второй вход логического элемента 6 на его выход и выходную клемму 7 не проходит, и на выходной клемме 7 продолжает присутствовать напряжение U3 с уровнем логического "0", так как к этому моменту на первый вход логического элемента 6 подано с выхода порогового элемента 5 запрещающее его прохождение напряжение U1 с уровнем логического "0".When moving in a radial direction along the arrow 15 (16) in the zone of the sensitive surface of the sensor of the metal controlled product 14, it enters the zone of action of the electric field 17 of the capacitive sensing element 8 and forms an electric capacitor with it. The value of the electric capacitance of the capacitor formed in this way increases to a level at which the multivibrator 9 is excited and switches to the mode of generating electric oscillations. The amplitude of the output pulses of the multivibrator 9 is converted by the detector 10 into a constant voltage with a logic level of "1", which exceeds the input threshold voltage value of the trigger of the threshold element 11. In this case, the latter switches to another stable state, at which voltage U2 with a logic level is set at its output 1 "(see figure 3), which is fed to the second input of logic element 6. But the level of logical" 1 "voltage U2 through the second input of logic element 6 to its output and output terminal 7 does not pass , and the output terminal 7 continues to contain voltage U3 with the logic level “0”, since by this moment the voltage U1 with the logic level “0” prohibiting its passage was supplied to the first input of the logic element 6 from the output of the threshold element 5.

Далее контролируемое изделие 14, оставаясь в зоне действия электрического поля 17, входит в зону действия электромагнитного поля 12. При этом происходит срыв генерации электрических колебаний генератора 4 вследствие внесения существенного затухания в его колебательный контур металлическим контролируемым изделием 14. В результате пороговый элемент 5 переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе и на первом входе логического элемента 6 устанавливается напряжение U1 с уровнем логической "1" (см. фиг.3). После чего на обоих входах логического элемента 6 устанавливаются напряжения U1, U2 с уровнями логической "1", поэтому на выходе логического элемента 6 и на выходной клемме 7 устанавливается напряжение U3 с уровнем логической "1".Next, the controlled product 14, remaining in the zone of action of the electric field 17, enters the zone of action of the electromagnetic field 12. In this case, the generation of electric oscillations of the generator 4 is disrupted due to the significant attenuation of the oscillating circuit of the metal controlled product 14. As a result, the threshold element 5 switches to another stable state, in which at its output and at the first input of the logic element 6, the voltage U1 is set with the logic level "1" (see figure 3). After that, voltage U1, U2 with logic levels “1” are set at both inputs of logic element 6, therefore, voltage U3 with logic level “1” is set at the output of logic element 6 and at output terminal 7.

При дальнейшем перемещении в выбранном направлении контролируемое изделие 14, оставаясь в зоне действия электрического поля 17, выходит из зоны действия электромагнитного поля 12. При этом генератор 4 переходит в режим генерации электрических колебаний, т.е. в исходное состояние, при котором на его выходе и на входе порогового элемента 5 устанавливается напряжение с уровнем логического "0". В результате пороговый элемент 5 переключается также в исходное состояние. После чего на его выходе и на первом входе логического элемента 6 устанавливается напряжение U1 с уровнем логического "0". При этом логический элемент 6 переключается, и на его выходе устанавливается напряжение U3 с уровнем логического "0".With further movement in the selected direction, the controlled product 14, remaining in the zone of action of the electric field 17, leaves the zone of action of the electromagnetic field 12. In this case, the generator 4 goes into the mode of generating electric oscillations, i.e. in the initial state, in which at its output and at the input of the threshold element 5, a voltage with a logic level of "0" is set. As a result, the threshold element 5 also switches to its initial state. Then, at its output and at the first input of the logic element 6, the voltage U1 is set with a logic level of "0". In this case, the logic element 6 is switched, and the voltage U3 with the logic level “0” is set at its output.

Затем контролируемое изделие 14 выходит из зоны действия электрического поля 17. При этом мультивибратор 9 переходит в заторможенное состояние, т.е. в исходное состояние, при котором на его выходе, на входе и выходе детектора 10 устанавливаются напряжения с уровнями логического "0". Под действием этого нулевого уровня напряжения пороговый элемент 11 переключается в другое состояние, т.е. в исходное состояние, при котором на его выходе и на втором входе логического элемента 6 устанавливается напряжение U2 с уровнем логического "0". Так как на обоих входах логического элемента 6 устанавливаются напряжения U1, U2 с уровнями логического "0", на его выходе и на выходной клемме 7 подтверждается присутствие напряжения U3 с уровнем логического "0". На этом цикл контроля металлического изделия 14 заканчивается, и датчик готов к следующему циклу контроля металлического изделия 14 на выходной клемме 7. При повторном прохождении контролируемого металлического изделия 14 относительно чувствительной поверхности датчика описанный выше в соответствии с диаграммами, приведенными на фиг.3, цикл контроля металлического изделия повторяется.Then, the controlled product 14 leaves the zone of action of the electric field 17. In this case, the multivibrator 9 goes into a locked state, i.e. in the initial state, in which at its output, at the input and output of the detector 10, voltages with logical levels of "0" are set. Under the action of this zero voltage level, the threshold element 11 switches to another state, i.e. in the initial state, in which at its output and at the second input of the logic element 6 is set voltage U2 with a logic level of "0". Since voltages U1, U2 with logic levels “0” are set at both inputs of logic element 6, the presence of voltage U3 with logic level “0” is confirmed at its output and at output terminal 7. This completes the control cycle of the metal product 14, and the sensor is ready for the next control cycle of the metal product 14 at the output terminal 7. Upon repeated passage of the controlled metal product 14 relative to the sensitive surface of the sensor described above in accordance with the diagrams shown in Fig. 3, the control cycle metal product is repeated.

Случай 2. Датчик встроен в металлический объект и подвержен его влиянию.Case 2. The sensor is built into a metal object and is subject to its influence.

После подачи напряжения питания в момент нахождения контролируемого изделия 14 вне зоны чувствительной поверхности датчика (см. фиг 2) генератор 4 переходит в режим генерации электрических колебаний, постоянная составляющая тока которых на его выходе создает падение напряжения, превышающее входное пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 5. При этом последний переключается в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U1 с уровнем логического "0", которое подается на первый вход логического элемента 6 (см. фиг.4). Вместе с тем в момент подачи напряжения питания происходит взаимодействие краевого электрического поля 13 емкостного чувствительного элемента 8, существующего по периметру вблизи его наружного торца, с металлическим объектом (на фиг.2 не показан), в который встроен датчик заподлицо. В результате емкостной чувствительный элемент и окружающий его металлический объект образуют электрический конденсатор. Значение электрической емкости образованного таким образом конденсатора увеличивается до такого уровня, при котором происходит возбуждение мультивибратора 9 и переход его в режим генерации электрических колебаний. Амплитуда выходных импульсов мультивибратора 9 преобразуется в постоянное напряжение с уровнем логической "1", которое превышает входное пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 11. При этом последний переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U2 с уровнем логической "1" (см. фиг.4), которое подается на второй вход логического элемента 6. Но уровень логической "1" напряжения U2 через второй вход логического элемента 6 на его выход и на выходную клемму 7 не проходит, так как на первый вход логического элемента 6 с выхода порогового элемента 5 подано запрещающее его прохождение напряжение U1 с уровнем логического "0". Поэтому на выходе логического элемента 6 и на выходной клемме 7 устанавливается напряжение U3 с уровнем логического "0".After applying the supply voltage at the moment the controlled product 14 is outside the zone of the sensor’s sensitive surface (see FIG. 2), the generator 4 goes into the mode of generating electric oscillations, the constant current component of which at its output creates a voltage drop exceeding the input threshold voltage value of the trigger of the threshold element 5 . In this case, the latter switches to such a stable state, at which voltage U1 is set at its output with a logic level of "0", which is applied to the first input element 6 (see figure 4). At the same time, at the moment of supply voltage supply, the edge electric field 13 of the capacitive sensing element 8 interacts along the perimeter near its outer end and interacts with a metal object (not shown in Fig. 2) into which the sensor is flush-mounted. As a result, the capacitive sensitive element and the surrounding metal object form an electric capacitor. The value of the electric capacitance of the capacitor formed in this way increases to a level at which the multivibrator 9 is excited and switches to the mode of generating electric oscillations. The amplitude of the output pulses of the multivibrator 9 is converted to a constant voltage with a logic level of "1", which exceeds the input threshold voltage value of the trigger of the threshold element 11. In this case, the latter switches to another stable state, at which voltage U2 with a logic level of "1" is set at its output (see figure 4), which is fed to the second input of logic element 6. But the level of logical "1" voltage U2 through the second input of logic element 6 to its output and to output terminal 7 does not pass, since a first input of NAND gate 6 output from the threshold element 5 lodged its passage prohibiting voltage U1 with the logic "0". Therefore, at the output of the logic element 6 and at the output terminal 7, a voltage U3 is set with a logic level of "0".

Таким образом, после подачи напряжения питания датчик устанавливается в исходное состояние, при котором контролируемое изделие 14 находится за пределами его чувствительной поверхности, а на выходной клемме 7 устанавливается напряжение U3 с уровнем логического "0". После чего датчик готов к первому циклу контроля металлических изделий.Thus, after applying the supply voltage, the sensor is set to its initial state, in which the controlled product 14 is located outside its sensitive surface, and the voltage U3 is set at the output terminal 7 with a logic level of “0”. Then the sensor is ready for the first cycle of control of metal products.

При перемещении в радиальном направлении вдоль стрелки 15 (16) в зону чувствительной поверхности датчика металлического контролируемого изделия 14 оно входит в зону действия электрического поля 17 емкостного чувствительного элемента 8 и образует с ним электрический конденсатор. Значение электрической емкости образованного таким образом конденсатора суммируется со значением электрической емкости конденсатора, образованного охватывающим емкостной чувствительный элемент 8 металлическим объектом, в который встроен датчик заподлицо, и емкостным чувствительным элементом 8. Но увеличение емкости конденсатором, образованным контролируемым изделием 14 и емкостным чувствительным элементом 8, приводит лишь к повышению устойчивости режима генерации электрических колебаний мультивибратора 9 и, следовательно, не приводит к переключению порогового элемента 11 в другое устойчивое состояние. Поэтому на втором входе логического элемента 6 продолжает присутствовать напряжение U2 с уровнем логической "1" в течение всех циклов контроля металлического изделия 14 до тех пор, пока датчик будет встроен заподлицо в металлический объект (см. фиг.4).When moving in a radial direction along the arrow 15 (16) in the zone of the sensitive surface of the sensor of the metal controlled product 14, it enters the zone of action of the electric field 17 of the capacitive sensing element 8 and forms an electric capacitor with it. The electric capacitance value of the capacitor thus formed is summed with the electric capacitance value of the capacitor formed by the metal object enclosing the capacitive sensing element 8 into which the sensor is embedded flush with the capacitive sensing element 8. But the capacitance of the capacitor formed by the monitored product 14 and the capacitive sensing element 8 is increased. only leads to increased stability of the mode of generation of electrical oscillations of the multivibrator 9 and, therefore, does not lead leads to the switching of the threshold element 11 to another stable state. Therefore, at the second input of the logic element 6, voltage U2 with a logic level “1” continues to be present during all control cycles of the metal product 14 until the sensor is flush-mounted into the metal object (see Fig. 4).

Далее контролируемое изделие 14, оставаясь в зоне действия электрического поля 17, входит в зону действия электромагнитного поля 12. При этом генератор 4 вследствие внесенного контролируемым изделием 14 существенного затухания в его колебательный контур переходит в режим срыва электрических колебаний. В результате постоянная составляющая тока электрических колебаний на его выходе создает падение напряжения, не превышающее значение входного порогового напряжения триггера порогового элемента 5. При этом последний переключается в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U1 с уровнем логической "1", которое подается на первый вход логического элемента 6 (см. фиг.4). После чего на обоих входах логического элемента 6 устанавливаются напряжения U1, U2 с уровнями логической "1". При этом происходит переключение логического элемента 6 в другое состояние, при котором на его выходе и на выходной клемме 7 устанавливается напряжение U3 с уровнем логической "1" (см. фиг.4).Next, the controlled product 14, remaining in the zone of action of the electric field 17, enters the zone of action of the electromagnetic field 12. In this case, the generator 4, due to the substantial attenuation of the controlled product 14, attenuates into its oscillatory circuit into the mode of disruption of electric vibrations. As a result, the constant component of the current of electrical oscillations at its output creates a voltage drop that does not exceed the value of the input threshold voltage of the trigger of the threshold element 5. In this case, the latter switches to such a stable state, at which voltage U1 with a logic level of “1” is established at its output, which fed to the first input of the logic element 6 (see figure 4). Then, at both inputs of the logic element 6 are set voltage U1, U2 with logic levels "1". When this occurs, the switching of the logic element 6 to another state, in which at its output and at the output terminal 7 the voltage U3 is set with the logic level "1" (see figure 4).

Затем контролируемое изделие 14, оставаясь в зоне действия электрического поля 17, выходит за пределы зоны действия электромагнитного поля 12. В результате генератор 4 переходит в режим генерации электрических колебаний, при котором постоянная составляющая тока электрических колебаний на его выходе создает падение напряжения, превышающее значение, входного порогового напряжения триггера порогового элемента 5. После чего последний переключается в другое устойчивое состояние, т.е. в исходное состояние, при котором на его выходе устанавливается напряжение U1 с уровнем логического "0, которое подается на первый вход логического элемента 6. Под действием этого напряжения логический элемент 6 переключается, и на его выходе и на выходной клемме 1 устанавливается напряжение U3 с уровнем логического "0".Then the controlled product 14, remaining in the zone of influence of the electric field 17, goes beyond the zone of influence of the electromagnetic field 12. As a result, the generator 4 switches to the mode of generation of electric oscillations, in which the constant component of the current of electric oscillations at its output creates a voltage drop exceeding the value the input threshold voltage of the trigger of the threshold element 5. After which the latter switches to another stable state, i.e. in the initial state, at which its output is set to voltage U1 with a logic level of "0, which is supplied to the first input of logic element 6. Under the action of this voltage, logic element 6 is switched, and voltage U3 with a level is set at its output and at output terminal 1 logical "0".

При дальнейшем перемещении в выбранном направлении контролируемое изделие 14 выходит из зоны действия электрического поля 17. Однако переключения порогового элемента 11 в другое устойчивое состояние не происходит, так как мультивибратор 9 продолжает находиться в режиме генерации электрических колебаний под действием емкости электрического конденсатора, образованного емкостным чувствительным элементом 8 и охватывающим его металлическим объектом, в который встроен датчик заподлицо. После выхода контролируемого металлического изделия 14 из зоны действия электрического поля 17 цикл контроля его заканчивается, и датчик готов к следующему циклу контроля металлического изделия 14.With further movement in the selected direction, the controlled product 14 leaves the zone of action of the electric field 17. However, the threshold element 11 does not switch to another stable state, since the multivibrator 9 continues to be in the mode of generating electric oscillations under the action of the capacitance of the electric capacitor formed by the capacitive sensitive element 8 and a metallic object enveloping it, into which the sensor is flush-mounted. After the controlled metal product 14 leaves the electric field 17, the control cycle ends, and the sensor is ready for the next control cycle of the metal product 14.

Обеспечение селективности датчика в отношении контролируемых металлических изделий, когда датчик встроен заподлицо в металлический объект, происходит следующим образом.Ensuring the selectivity of the sensor in relation to controlled metal products, when the sensor is embedded flush in a metal object, proceeds as follows.

При перемещении, например, неметаллического контролируемого изделия 14 в радиальном направлении вдоль стрелки 15 (16) оно входит в зону действия электрического поля 17 и образует с емкостным чувствительным элементом 8 электрический конденсатор. Значение электрической емкости такого конденсатора суммируется со значением электрической емкости конденсатора, образованного емкостным элементом 8 и охватывающим его металлическим объектом, в который встроен датчик заподлицо. Но увеличение электрической емкости этим конденсатором приводит лишь к повышению устойчивости режима генерации электрических колебаний мультивибратора 9, вызванного электрической емкостью конденсатора, образованного емкостным чувствительным элементом 8 и охватывающим его металлическим объектом, в который встроен датчик заподлицо. Поэтому это не приводит к переключению порогового элемента 11 в другое устойчивое состояние. При этом на втором входе логического элемента 6 продолжает присутствовать напряжение U2 с уровнем логической "1" в течение всех циклов контроля неметаллического изделия 14 до тех пор, пока датчик будет встроен заподлицо в металлический объект.When moving, for example, non-metallic controlled product 14 in the radial direction along arrow 15 (16), it enters the zone of action of the electric field 17 and forms an electric capacitor with a capacitive sensing element 8. The value of the electric capacitance of such a capacitor is added to the value of the electric capacitance of the capacitor formed by the capacitive element 8 and a metal object enclosing it, into which the sensor is flush-mounted. But an increase in the electric capacitance of this capacitor only leads to an increase in the stability of the mode of generation of electric oscillations of the multivibrator 9, caused by the electric capacitance of the capacitor formed by the capacitive sensitive element 8 and a metallic object enclosing it, into which the sensor is flush-mounted. Therefore, this does not lead to the switching of the threshold element 11 to another stable state. At the same time, at the second input of the logic element 6, voltage U2 with a logic level of “1” continues to be present during all control cycles of the non-metallic product 14 until the sensor is flush-mounted into the metal object.

Далее контролируемое неметаллическое изделие 14, оставаясь в зоне действия электрического поля 17, входит в зону действия электромагнитного поля 12. Но контролируемое неметаллическое изделие 14 существенного затухания в колебательный контур генератора 4 не вносит. Поэтому срыва режима генерации электрических колебаний генератора 4 и переключения порогового элемента 5 в другое устойчивое состояние не происходит. При этом состояние схемы датчика не изменяется, и на выходной клемме 7 продолжает присутствовать напряжение U3 с уровнем логического "0", т.е. датчик продолжает находиться в исходном состоянии.Further, the controlled non-metallic product 14, remaining in the zone of action of the electric field 17, enters the zone of action of the electromagnetic field 12. But the controlled non-metallic product 14 does not introduce significant attenuation into the oscillatory circuit of the generator 4. Therefore, the failure of the mode of generation of electrical oscillations of the generator 4 and the switching of the threshold element 5 to another stable state does not occur. In this case, the state of the sensor circuit does not change, and the voltage U3 with the logic level “0” continues to be present at the output terminal 7, i.e. the sensor continues to be in its original state.

При дальнейшем перемещении в выбранном направлении контролируемое неметаллическое изделие 14, оставаясь в зоне действия электрического поля 17, выходит из зоны действия электромагнитного поля 12. Но изменения режима генерации электрических колебаний генератора 4 и переключения порогового элемента 5 вследствие отсутствия внесения им существенного затухания в колебательный контур генератора 4 не происходит. В результате состояние схемы датчика не изменяется, и на выходной клемме 7 продолжает присутствовать напряжение U3 с уровнем логического "0", т.е. датчик и в этом случае продолжает находиться в исходном состоянии.With further movement in the selected direction, the controlled non-metallic product 14, remaining in the zone of action of the electric field 17, leaves the zone of influence of the electromagnetic field 12. But changes in the mode of generation of electric oscillations of the generator 4 and switching of the threshold element 5 due to the absence of significant attenuation into the oscillator circuit of the generator 4 does not occur. As a result, the state of the sensor circuit does not change, and the voltage U3 with the logic level “0” continues to be present at the output terminal 7, i.e. the sensor in this case continues to be in its original state.

Затем контролируемое изделие 14 выходит из зоны действия электрического поля 17. При этом перехода мультивибратора 9 в заторможенное состояние не происходит, так как мультивибратор 9 продолжает находиться в режиме генерации электрических колебаний под действием емкости электрического конденсатора, образованного емкостным чувствительным элементом и охватывающим его металлическим объектом, в который встроен датчик заподлицо. В результате состояние электрической схемы датчика также не изменяется, и датчик продолжает находиться в исходном состоянии.Then, the controlled product 14 leaves the zone of action of the electric field 17. In this case, the multivibrator 9 does not transition to the inhibited state, since the multivibrator 9 continues to be in the mode of generating electric oscillations under the action of the capacitance of the electric capacitor formed by a capacitive sensitive element and a metallic object enveloping it, into which the sensor is flush-mounted. As a result, the state of the electric circuit of the sensor also does not change, and the sensor continues to be in its original state.

Таким образом, при перемещении в радиальном направлении неметаллического контролируемого изделия срабатывания датчика, встроенного заподлицо в металлический объект, не происходит. При этом срабатывание датчика происходит только от контролируемых металлических изделий, т.е. обеспечивается селективность датчика в отношении металлических изделий.Thus, when the non-metallic controlled article is moved in the radial direction, the sensor does not operate flush-mounted in the metal object. In this case, the sensor is triggered only from controlled metal products, i.e. provides selectivity of the sensor in relation to metal products.

Повышение надежности работы датчика путем устранения его ложных срабатываний от посторонних неметаллических предметов, когда датчик встроен заподлицо в металлический объект, происходит следующим образом.Improving the reliability of the sensor by eliminating its false positives from extraneous non-metallic objects, when the sensor is embedded flush into a metal object, proceeds as follows.

Исходное состояние датчика после подачи на него напряжения питания согласно описанному выше исходному состоянию (см. случай 2).The initial state of the sensor after applying a supply voltage to it according to the initial state described above (see case 2).

При попадании постороннего неметаллического предмета в зону действия электрического поля 17 чувствительный элемент 8 и неметаллический предмет образуют электрический конденсатор. Электрическая емкость этого конденсатора не изменяет состояния мультивибратора 9, который находится в режиме генерации электрических колебаний под действием электрической емкости конденсатора, образованного емкостным чувствительным элементом и охватывающим его металлическим объектом, в который встроен датчик заподлицо, а лишь повышает устойчивость его режима генерации электрических колебаний. При этом переключения порогового элемента 11 и логического элемента 6 не происходит, и на выходной клемме 7 продолжает присутствовать напряжение U3 с уровнем логического "0", так как на первом входе логического элемента 6 продолжает присутствовать напряжение U1 с уровнем логического "0", поданное с выхода порогового элемента 5 и запрещающее его переключение. Т.е. датчик продолжает находиться в исходном состоянии и на его выходной клемме 7 формирования ложного импульса напряжения с уровнем логической "1" не происходит, что обеспечивает повышение надежности работы датчика.When a foreign non-metallic object enters the electric field 17, the sensing element 8 and the non-metallic object form an electric capacitor. The electric capacitance of this capacitor does not change the state of the multivibrator 9, which is in the mode of generating electric vibrations under the action of the electric capacitance of the capacitor formed by a capacitive sensitive element and a metal object enclosing it, into which the sensor is flush-mounted, but only increases the stability of its mode of generation of electric oscillations. In this case, the switching of the threshold element 11 and the logic element 6 does not occur, and the voltage U3 with the logic level “0” continues to be present at the output terminal 7, since the voltage U1 with the logic level “0”, applied from the output of the threshold element 5 and prohibiting its switching. Those. the sensor continues to be in its initial state and at its output terminal 7 the formation of a false voltage pulse with a logic level of "1" does not occur, which improves the reliability of the sensor.

Выше описана работа датчика при срабатывании его от металлических контролируемых изделий при перемещении их в радиальном направлении по стрелке 15 (16). Однако датчик обеспечивает также срабатывание от металлических контролируемых изделий при перемещении их в осевом направлении по стрелке 18 в зону действия электрического и электромагнитного полей 17, 12 и обратно в исходное положение в двух вариантах эксплуатации - при встроенном и не встроенном датчике заподлицо в металлические объекты.The above describes the operation of the sensor when it is triggered from metal-controlled products when moving them in the radial direction in arrow 15 (16). However, the sensor also provides triggering from metal-controlled products when they are moved in the axial direction along arrow 18 to the zone of action of the electric and electromagnetic fields 17, 12 and back to their original position in two operating modes - with the built-in and non-built-in sensors flush into metal objects.

Работа датчика, встроенного в металлический объект заподлицо, при перемещении контролируемого металлического изделия 14 в осевом направлении аналогична его работе во встроенном состоянии заподлицо в металлический объект при перемещении контролируемого металлического изделия в радиальном направлении (см. случай 2) и описывается диаграммами, приведенными на фиг.4.The operation of the sensor embedded in the metal object flush when moving the controlled metal product 14 in the axial direction is similar to its operation in the built-in state flush with the metal object when moving the controlled metal product in the radial direction (see case 2) and is described by the diagrams shown in FIG. four.

При этом селективность датчика в отношении металлических контролируемых изделий обеспечивается и при перемещении их в осевом направлении по стрелке 18 в зону действия электрического и электромагнитного полей 17, 12 и обратно в исходное положение. Происходит это аналогично описанному выше для случая радиального перемещения контролируемых изделий.At the same time, the selectivity of the sensor in relation to the metal-controlled products is also ensured by moving them in the axial direction along arrow 18 into the zone of action of the electric and electromagnetic fields 17, 12 and back to their original position. This happens similarly to that described above for the case of radial movement of controlled products.

Повышение надежности датчика, встроенного в металлический объект заподлицо со стороны его чувствительного элемента, при случайном попадании посторонних неметаллических предметов в зону действия электрического поля 17 при эксплуатации датчика для контроля металлических изделий, перемещающихся в осевом направлении, аналогично описанному выше для случая перемещения контролируемых металлических изделий в радиальном направлении.Improving the reliability of a sensor embedded in a metal object flush from the side of its sensitive element, in case of accidental ingress of non-metallic objects into the electric field 17 during operation of the sensor for monitoring metal products moving in the axial direction, similar to that described above for the case of moving controlled metal products in radial direction.

Для определенности в описании работы датчика и лучшего понимания особенностей его работы при не встроенном состоянии заподлицо в металлический объект при осевом перемещении контролируемого изделия 14 по стрелке 18 в зоны действия электрического и электромагнитного полей 17, 12 и обратно в исходное положение сделаем предварительно пояснения и некоторые допущения.For definiteness in the description of the sensor’s work and a better understanding of the features of its operation when not in a built-in state, it is flush with a metal object when the controlled product 14 is axially moved along arrow 18 in the electric and electromagnetic field zones 17, 12 and back to its original position, we will make preliminary explanations and some assumptions .

Из-за разброса значений параметров радиоэлементов схемы датчика и влияния на них многих факторов при изготовлении и эксплуатации, например, таких как температура, влажность, давление воздуха окружающей среды, вибрации постоянной или переменной амплитуды, одиночные и многократные удары, акустические шумы, возможны следующие соотношения дальностей действия электрического и электромагнитного полей 17, 12 датчика вдоль его оси симметрии, проведенной перпендикулярно и через центры отверстия емкостного чувствительного элемента 8 и поверхности открытого торца чашки ферритового сердечника 3 индуктивного чувствительного элемента 1: дальность действия электрического поля 17 больше либо меньше действия электромагнитного поля 12. В предельном, теоретическом, случае дальности действия этих полей могут быть равны. Однако получение такого стабильного равенства и поддержание его в производственных условиях и в условиях эксплуатации датчиков не представляется возможным из-за указанных выше воздействующих факторов на их элементы схемы.Due to the scatter in the values of the parameters of the radio elements of the sensor circuit and the influence of many factors on them during manufacture and operation, for example, such as temperature, humidity, ambient air pressure, vibrations of constant or variable amplitude, single and multiple shocks, acoustic noise, the following ratios are possible the range of action of the electric and electromagnetic fields 17, 12 of the sensor along its axis of symmetry drawn perpendicularly and through the centers of the holes of the capacitive sensing element 8 and the surface the open end of the cup of the ferrite core 3 of the inductive sensitive element 1: the range of the electric field 17 is greater or less than the action of the electromagnetic field 12. In the ultimate, theoretical case, the range of these fields can be equal. However, obtaining such stable equality and maintaining it under production conditions and in the conditions of operation of the sensors is not possible due to the above-mentioned influencing factors on their circuit elements.

Поэтому целесообразно принять значение дальности действия электрического и электромагнитного полей 17 и 12, когда дальности действия этих полей равны, за номинальное (теоретическое) значение, а выставленные в процессе регулировочных операций схемы датчика дальностей действия его полей считать технологически приемлемыми, когда дальность действия одного из этих полей, например, на 5% больше, а другого - на эту же величину меньше принятого номинального (теоретического) значения.Therefore, it is advisable to take the value of the range of action of the electric and electromagnetic fields 17 and 12, when the ranges of these fields are equal, for the nominal (theoretical) value, and consider the circuits of the range sensor of the fields set during the adjustment operations as technologically acceptable, when the range of one of these fields, for example, by 5% more, and another - by the same amount less than the accepted nominal (theoretical) value.

С учетом принятых допущений в части различных соотношений дальностей действия электрического и электромагнитного полей 17 и 12 датчик, не встроенный заподлицо в металлический объект, работает следующим образом.Given the assumptions made regarding the different ratios of the ranges of the electric and electromagnetic fields 17 and 12, the sensor, not embedded flush in a metal object, works as follows.

Работа не встроенного датчика заподлицо в металлический объект при перемещении контролируемого изделия 14 в осевом направлении, когда дальность действия электрического поля 17 больше дальности действия электромагнитного поля 12, аналогична работе датчика, не встроенного заподлицо в металлический объект, при радиальном перемещении контролируемого металлического изделия 14 и описывается диаграммами, приведенными на фиг.3.The operation of the non-integrated sensor is flush with the metal object when moving the controlled product 14 in the axial direction, when the range of the electric field 17 is greater than the range of the electromagnetic field 12, similar to the operation of the sensor, which is not embedded flush with the metal object, with the radial movement of the controlled metal product 14 and is described diagrams shown in figure 3.

Работа не встроенного датчика заподлицо в металлический объект при перемещении контролируемого изделия 14 в осевом направлении, когда дальность действия электромагнитного поля 12 больше дальности действия электрического поля 17, аналогична работе датчика, не встроенного заподлицо в металлический объект, при радиальном перемещении контролируемого металлического изделия и описывается диаграммами, приведенными на фиг.5.The operation of the non-built-in sensor is flush in the metal object when moving the controlled product 14 in the axial direction, when the range of the electromagnetic field 12 is greater than the range of the electric field 17, is similar to the work of the sensor, which is not flush-mounted in the metal object, when the controlled metal is radially moved and is described by diagrams shown in Fig.5.

Из сравнения диаграмм напряжений на фиг.3 и фиг.5 видно, что при различных соотношениях дальностей действия электрического и электромагнитного полей работа датчика, не встроенного заподлицо в металлический объект, при осевом перемещении контролируемого изделия отличается только длительностями импульсов напряжений U1 и U2. На фиг.3 (фиг.5) импульс напряжения U2 (U1), формируемый на выходе порогового элемента 11 (5), по длительности больше, чем длительность импульса напряжения U1 (U2), формируемого на пороговом элементе 5 (11). Это обусловлено тем, что дальность действия поля 17 (12) больше дальности действия поля 12 (17) и, следовательно, контролируемое изделие 14 находится в поле 17 (12) более длительный промежуток времени, которым определяется длительность импульса на выходе порогового элемента 11 (5), чем в поле 12 (17).From a comparison of the voltage diagrams in Fig. 3 and Fig. 5, it can be seen that for different ratios of the ranges of the electric and electromagnetic fields, the operation of the sensor, not embedded flush in a metal object, differs only in the pulse durations of voltages U1 and U2 during axial movement of the controlled product. In Fig. 3 (Fig. 5), the voltage pulse U2 (U1) generated at the output of the threshold element 11 (5) is longer in duration than the duration of the voltage pulse U1 (U2) generated on the threshold element 5 (11). This is due to the fact that the range of the field 17 (12) is greater than the range of the field 12 (17) and, therefore, the controlled product 14 is in the field 17 (12) for a longer period of time, which determines the pulse duration at the output of the threshold element 11 (5 ) than in field 12 (17).

Таким образом, из описанного выше следует, что предлагаемый датчик обеспечивает селективность (избирательность) к металлическим контролируемым изделиям и повышенную надежность работы как при монтаже его заподлицо в металлические объекты, так и в отсутствие такого монтажа, что в свою очередь дополнительно расширяет его функциональные возможности при эксплуатации.Thus, from the above it follows that the proposed sensor provides selectivity (selectivity) for metal controlled products and increased reliability both when mounting it flush in metal objects, and in the absence of such installation, which in turn further extends its functionality when operation.

Claims (1)

Датчик контроля положения металлических изделий, содержащий индуктивный и емкостный чувствительные элементы, образующие чувствительный элемент датчика, генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной в кольцевом пазу открытого торца ферритового сердечника, первый пороговый элемент, вход которого соединен с выходом генератора электрических колебаний, логический элемент И, первый вход которого подключен к выходу первого порогового элемента, а выход его является выходом датчика, последовательно соединенные мультивибратор с емкостным чувствительным элементом, выполненным в виде токопроводящей пластины и подключенным к его входу, детектор, второй пороговый элемент, выход которого соединен со вторым входом логического элемента И, при этом поверхность открытого торца ферритового сердечника индуктивного чувствительного элемента и одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента, направленные в одну сторону, установлены параллельно и образуют чувствительную поверхность датчика, отличающийся тем, что емкостный чувствительный элемент любой геометрической формы снабжен центральным отверстием, геометрическая форма которого повторяет геометрическую форму наружной боковой поверхности ферритового сердечника, установленного соосно с центральным отверстием емкостного чувствительного элемента, внутренняя торцевая поверхность которого охватывает наружную боковую поверхность ферритового сердечника по всему ее периметру с зазором между этими поверхностями, обеспечивающим устранение взаимодействия с емкостным чувствительным элементом краевого электромагнитного поля рассеяния, существующего на внешней кромке ферритового сердечника, образованной наружной боковой поверхностью ферритового сердечника и поверхностью его открытого торца. A sensor for controlling the position of metal products containing inductive and capacitive sensitive elements forming the sensor element, an electric oscillation generator, the inductive circuit of which includes an inductive sensor made in the form of an inductor placed in an annular groove of the open end of the ferrite core, the first threshold element whose input is connected to the output of the generator of electrical oscillations, a logical element And, the first input of which is connected to the output at the first threshold element, and its output is the output of the sensor, a multivibrator connected in series with a capacitive sensitive element made in the form of a conductive plate and connected to its input, a detector, a second threshold element, the output of which is connected to the second input of the AND gate, while the surface the open end of the ferrite core of the inductive sensor and one of the planes of the capacitive sensor, directed in one direction, are installed in parallel and they indicate a sensitive surface of the sensor, characterized in that the capacitive sensitive element of any geometric shape is provided with a central hole, the geometric shape of which repeats the geometric shape of the outer side surface of the ferrite core, mounted coaxially with the central hole of the capacitive sensor element, the inner end surface of which covers the outer side surface of the ferrite core around its perimeter with a gap between these surfaces, providing m eliminating the interaction with a capacitive sensitive element of the edge electromagnetic scattering field existing on the outer edge of the ferrite core formed by the outer side surface of the ferrite core and the surface of its open end.
RU2012104149/08A 2012-02-06 2012-02-06 Metal part position control transducer RU2484526C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012104149/08A RU2484526C1 (en) 2012-02-06 2012-02-06 Metal part position control transducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012104149/08A RU2484526C1 (en) 2012-02-06 2012-02-06 Metal part position control transducer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2484526C1 true RU2484526C1 (en) 2013-06-10

Family

ID=48785849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012104149/08A RU2484526C1 (en) 2012-02-06 2012-02-06 Metal part position control transducer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2484526C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994004938A1 (en) * 1992-08-14 1994-03-03 British Telecommunications Public Limited Company Position location system
WO1997014935A2 (en) * 1995-10-17 1997-04-24 Scientific Generics Limited Position encoder
RU2191346C2 (en) * 2000-04-28 2002-10-20 Самарский государственный технический университет Device for contact-free measurement of displacement
RU2343540C1 (en) * 2007-12-29 2009-01-10 Сергей Владимирович Карпенко Item position sensor
RU2383860C1 (en) * 2008-10-20 2010-03-10 Сергей Владимирович Карпенко Product position identification and control transducer

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994004938A1 (en) * 1992-08-14 1994-03-03 British Telecommunications Public Limited Company Position location system
WO1997014935A2 (en) * 1995-10-17 1997-04-24 Scientific Generics Limited Position encoder
RU2191346C2 (en) * 2000-04-28 2002-10-20 Самарский государственный технический университет Device for contact-free measurement of displacement
RU2343540C1 (en) * 2007-12-29 2009-01-10 Сергей Владимирович Карпенко Item position sensor
RU2383860C1 (en) * 2008-10-20 2010-03-10 Сергей Владимирович Карпенко Product position identification and control transducer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4587486A (en) Switch for detecting a magnetic field
RU2343540C1 (en) Item position sensor
RU2384816C1 (en) Product identification and position control device
US20030030566A1 (en) Independently excited proximity or presence switch arrangement
RU2484526C1 (en) Metal part position control transducer
RU2346349C1 (en) Selective inspection sensor
RU2597481C2 (en) Inductive contactless switch
RU2383860C1 (en) Product position identification and control transducer
RU2359233C1 (en) Multifunction item control sensor
RU2383861C1 (en) Device for identification and control of items position
RU2383859C1 (en) Device for identification and control of items position
RU2458322C1 (en) Adaptive item monitoring sensor
RU2486474C1 (en) Non-metal monitoring sensor
RU2473045C2 (en) Device for identifying and controlling position of objects
RU2384814C1 (en) Multi-function product identification device
RU2384815C1 (en) Product identification device
RU2343406C9 (en) Products identification and positional checking apparatus
RU2357208C1 (en) Device for identification of products
US20030071708A1 (en) Inductive proximity switch
RU2340870C1 (en) Device for identifying and monitoring positions of objects
US20240333287A1 (en) Inductive proximity switch and method of operation of an inductive proximity switch
RU2384818C1 (en) Product identification and position control device
JP7300851B2 (en) detector
RU2384819C1 (en) Product identification and position control device
RU2515039C1 (en) Adaptive sensor for identification and position control of unheated metal and unheated non-metal articles