выключатель приближения

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 С_Х, а через полупроводниковый элемент D-сопротивление R_X. 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 L_D 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 L_D 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.