выключатель приближения

Классы МПК:H03K17/00 Электронная коммутация или стробирование, те без размыкания или замыкания контактов
H03K17/945 близостные переключатели (срабатывающие при приближении)
Патентообладатель(и):Козловский Анатолий Васильевич
Приоритеты:
подача заявки:
1991-06-11
публикация патента:

Изобретение относится к роботостроению и контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля расстояния при обработке деталей в станках с ЧПУ в качестве датчика положения и ноль-отсчетных устройств в системах автоматизации производственных процессов. Выключатель приближения содержит источник питания 1, генератор колебаний 2, конденсатор 7, транзисторы 3, 4, резисторы 5 и 6. Источник питания выполнен на стабилизированном источнике тока. 1 ил.
Рисунок 1

Формула изобретения

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ПРИБЛИЖЕНИЯ в двухпроводном исполнении, содержащий источник питания, генератор колебаний и конденсатор, подключенный параллельно источнику питания и генератору колебаний, который содержит колебательный контур, первый вывод которого соединен с коллектором первого транзистора, а второй вывод связан с отрицательным выводом источника питания, причем база первого транзистора подключена к базе второго транзистора, эмиттер которого через первый резистор связан с катушкой колебательного контура, а коллектор подключен к положительному выводу источника питания, соединенному через второй резистор с базами первого и второго транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности выключателя, в качестве источника питания использован источник стабилизированного регулируемого тока, а эмиттер первого транзистора подключен к базам первого и второго транзисторов или находится в отключенном состоянии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области роботостроения и контрольно-измерительной техники и может быть использовано для контроля расстояния при обработке деталей в станках с ЧПУ в качестве датчика положения и ноль-отсчетных устройств в системах автоматизации производственных процессов.

Известен индуктивный выключатель приближения, содержащий генератор, который демпфируется под влиянием извне и переходит из режима колебаний в нерабочее состояние. При этом общее потребление тока выключателя заметно снижается. Генераторный транзистор включен по схеме с общим эмиттером и охвачен отрицательной обратной связью вследствие наличия сопротивления в его эмиттерной цепи. По переменному току параллельно эмиттерному сопротивлению R1 включены конденсатор СХ, а через полупроводниковый элемент D-сопротивление RX. Полярность элемента D выбирается с учетом предпочтительного направления тока так, чтобы при переходе генератора из нерабочего состояния в режим колебаний глубина отрицательной обратной связи уменьшилась [1].

Известен также индуктивный двухпроводный выключатель приближения, содержащий генератор, который демпфируется под влиянием извне и переходит из режима колебаний в нерабочее состояние, при этом общее потребление тока выключателем заметно снижается. Генераторный транзистор включен по схеме с общим эмиттером и охвачен отрицательной обратной связью из-за наличия сопротивления в его эмиттерной цепи. Параллельно эмиттерному сопротивлению R1 через фототранзистор FR оптического элемента связи ОК подключен дополнительный резистор R3.

Последовательно с выключателем соединено добавочное сопротивление R4, параллельно с которым через конденсатор С3 связан световой диод LD оптического элемента ОК. Его полярность такова, что при переходе генератора из нерабочего состояния в режим колебаний глубина отрицательной обратной связи транзистора Т1 уменьшается. Антипараллельно светодиоду LD подключен дополнительный диод D.

В известных датчиках включение транзистора Т2 база-эмиттеерным переходом не позволяет получить зону устойчивого переключения выключателя при приближении объекта, что отрицательно сказывается на точности измерений. Кроме того, использование в качестве источника питания источника напряжения не позволяет регулировать величину тока потребления генератора, что не обеспечивает необходимую чувствительность выключателя при срабатывании.

В качестве прототипа выбран выключатель приближения в двухпроводном исполнении содержащий источник питания, коммутационную схему включения, генератор колебаний, электронный выключатель и выпрямитель, причем выпрямитель через нагрузку связан с источником питания, а коммутационная схема формирует выходной сигнал в зависимости от состояния колебаний генератора. Электронный выключатель включен со стороны переменного напряжения за нагрузкой между входными клеммами выпрямителя и срабатывает по выходному сигналу коммутационной схемы. Электронный выключатель представляет собой триак, управляющие электроды которого подключены к вторичной обмотке (W2) триггер - трансформатора (Т1), первичная обмотка которого управляется выходом коммутационной схемы, формирующей сигнал выключения, причем коммутационная схема представляет собой триггер Шмидта. Между выходом выпрямителя RB1 включены конденсатор С3, который разряжается через транзистор Q5 триггерного каскада и первичную обмотку W1 триггерного трансформатора Т1, и конденсатор С4 последовательно с резистором R11; причем конденсатор С3 имеет существенно меньшую емкость, чем конденсатор С4. Транзистор Q3 выключателя приближения управляется колебаниями генератора Q1, Q2, C1, S1, R1, R2, который подключен параллельно конденсатору С2, который в свою очередь включен последовательно с резистором R4 между выходом выпрямителя RB1. Делитель напряжения, образованный конденсатором С2 и резистором R4 образует вход для подключенного триггерного каскада Q4, Q5, R5-R8. Токоограничивающие резисторы R9 и R10 включены в обе входные линии выпрямителя RB1 за электронным выключателем SCR1, причем резисторы R9 и R11 одинаковы по величине сопротивления [2].

В качестве источника питания использован источник постоянного напряжения, что не позволяет осуществлять регулирование величины тока потребления генератора колебаний и ведет к снижению чувствительности выключателя приближения при срабатывании. Включение база-эмиттерного перехода транзистора Q1 параллельно его база-коллекторному переходу не обеспечивает получение зоны устойчивого переключения выключателя при приближении объекта. Тем самым исключается возможность идентификации линейных характеристик выключателей, что приводит к снижению их точности.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности выключателя.

Это достигается тем, что в выключателе приближения в двухпроводном исполнении, содержащем источник питания, генератор колебаний и конденсатор, подключенный параллельно источнику питания и генератору колебаний, который содержит колебательный контур, первый вывод которого соединен с коллектором первого транзистора, а второй вывод связан с отрицательным выводом источника питания, причем база первого транзистора подключена к базе второго транзистора, эмиттер которого через первый резистор связан с катушкой колебательного контура, а коллектор подключен к положительному выводу источника питания, соединенному через второй резистор с базами первого и второго транзисторов, в качестве источника питания использован источник стабилизированного регулируемого тока, а эмиттер первого транзистора подключен к базам первого и второго транзисторов или находится в отключенном состоянии.

Использование в схеме выключателя приближения источника стабилизированного регулируемого тока в качестве источника питания позволяет осуществить регулирование величины тока потребления генератора колебаний, что ведет к повышению чувствительности выключателя при срабатывании. Кроме того, подключение эмиттера первого транзистора к базам первого и второго транзисторов способствует получению зоны устойчивого переключения выключателя, что особенно важно для идентификации линейных характеристик выключателей приближения и повышения их точности. Исполнение выключателя с отключенным эмиттером позволяет использовать его в режиме измерителя расстояния до объекта с высокой точностью.

Совокупность отличительных признаков предлагаемого технического решения в известных технических решениях не обнаружена, следовательно оно соответствует критерию "существенные отличия".

На чертеже изображен выключатель приближения.

Он содержит источник 1 стабилизированного регулируемого тока, колебательный контур 2, транзисторы 3 и 4, резисторы 5 и 6 и конденсатор 7.

Первый вывод колебательного контура 2 соединен с коллектором транзистора 3, а второй вывод - с отрицательным выводом источника 1 стабилизированного регулируемого тока. База транзистора 3 связана с базой транзистора 4, эмиттер которого через резистор 5 подключен к колебательному контуру 2, а коллектор транзистора 4 связан с положительным выводом источника 1 стабилизированного регулируемого тока, который через резистор 6 соединен с базами транзисторов 3,4. Эмиттер транзистора 3 подключен к базам транзисторов 3,4 или находится в отключенном состоянии.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При удаленном металлическом объекте при подключении схемы выключателя приближения к источнику 1 стабилизированного регулируемого тока электрический ток через резистор 6 поступает на колебательный контур 2, который возбуждается и конденсатор колебательного контура 2 заряжается знаком "+" со стороны вывода, соединенного с коллектором транзистора 3. В первоначальный момент индуктивность катушки колебательного контура 2 препятствует прохождению тока, но по мере заряда конденсатора колебательного контура 2 ток, проходящий через катушку контура, увеличивается и конденсатор перезаряжается на знак "-". Этот процесс вызывает увеличение тока через переход коллектор - база транзистора 3 и резистор 6 и одновременно уменьшение тока через базу транзистора 4, закрывая тем самым транзистор 4. В следующий полупериод работы колебательного контура 2 конденсатор контура снова перезаряжается на знак "+", уменьшая ток, проходящий через переход коллектор - база транзистора 3. Ток через резистор 6 проходит через переход база-эмиттер транзистора 4, открывая его, и далее через резистор 5 и катушку колебательного контура 2 компенсирует потери в катушке контура. В это же время конденсатор 7 сглаживает пульсации тока потребления генератора, вызванные включением транзистора 4.

При приближении металлического объекта к выключателю приближения изменяется величина индуктивности катушки колебательного контура 2, что прямо влияет на частоту колебаний этого контура. Частота колебаний контура 2 уменьшается, вызывая уменьшение величины тока потребления. При некотором приближении объекта к выключателю колебательный контур 2 прекращает колебания, выключатель переходит в режим постоянного сопротивления, потребляя незначительный ток.

Расстояние приближения объекта к выключателю обусловлено изменением напряжения на выходе и пропорционально напряжению выхода выключателя напряжения.

Таким образом, использование в качестве источника питания источника стабилизированного регулируемого тока дает возможность регулировать величину тока потребления генератора, что обеспечивает высокую по сравнению с известными чувствительность выключателя. Причем при фиксированных значениях тока выключатель обеспечивает требуемую чувствительность. Подключение эмиттера транзистора 3 к базам транзисторов 3, 4, а также исполнение выключателя с отключенным эмиттером транзистора 3 обеспечивает идентификацию линейных характеристик выключателей приближения и позволяет использовать их в режиме измерителя расстояния до объекта, обеспечивая в обоих случаях высокую точность.

Класс H03K17/00 Электронная коммутация или стробирование, те без размыкания или замыкания контактов

Класс H03K17/945 близостные переключатели (срабатывающие при приближении)

Наверх