ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ БЕСНОНТАНТНЫЙ СЧЕТЧИК

В. Чернявский, В. Клабуков, Радио №9/1964, ст.28

При автоматизации учета готовых изделий необходимы счетчики деталей. Описание одного из таких счетчиков приводится ниже.

В счетных устройствах часто ис­пользуют контактные датчики, сра­батывающие под действием веса про­ходящей детали, или фотоэлектриче­ские приборы, в которых учитывае­мые предметы пересекают световой луч. В некоторых случаях окружаю­щая среда оказывается крайне не­благоприятной для работы этих устройств. Так, например, на пред­приятиях шинной промышленности, на некоторых участках производ­ства, в воздухе постоянно присут­ствуют пары серы и воды при сравнительно высокой температуре. Эти условия практически исключают возможность применения контакт­ных датчиков. Фотоэлектрические устройства часто загрязняются са­жей, резиновой пылью и т. д. и рабо­тают ненадежно. Счет мелких де­талей с помощью этих устройств также представляет известные труд.- ности. В то же время при счете тя­желых деталей, движущихся с большой скоростью, контактные дат­чики испытывают значительные на­грузки в виде ударов, что выводит их из строя.

От этих недостатков свободен бес­контактный датчик, который может быть использован для подсчета ме­таллических деталей и изделий. Он может быть применен также для счета неметаллических изделий, в которых конструктивно включены хотя бы небольшие металлические армировочные детали.

Прибор может быть применен для счета изделий размерами от не­скольких миллиметров до несколь­ких метров. Для этого требуется за­мена только одного элемента — ка­тушки генератора. Размеры и форма этой катушки могут быть любыми, важно только значение ее индуктив­ности.

Благодаря использованию крем­ниевых транзисторов прибор не чувствителен к значительным изме­нениям температуры окружающей среды.

Принципиальная схема прибора приведена на рис. 1. Счетчик состоит из двух генераторов ВЧ (транзисто­ры Т1 и Т2), детектора-смесите­ля (транзистор Тз), усилителя НЧ (транзисторы Т4 и Т5) и детектора (диод Д1).

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ БЕСНОНТАНТНЫЙ СЧЕТЧИК

Вследствие значительной связи между высокочастотными генерато­рами возникает так называемое за­тягивание частоты. Это явление вы­ражается в том, что при изменении в некоторых пределах параметров кон­тура любого из генераторов частота этого генератора не изменяется. Оба генератора, находящиеся в состоянии затягивания, генерируют одну ча­стоту. При значительном изменении параметров одного контура генера­торы скачком выходят из затягива­ния и генерируют разные частоты.

Благодаря этому при незначитель­ных изменениях параметров кон­туров генераторов, например, от изменения температуры окружаю­щей среды, или вносимых транзи­сторами емкостей, изменение кото­рых неизбежно при изменении на­пряжения питания, на детекторе- смесителе не возникает напряжения сигнала. Частота генератора, в кон­тур которого включена катушка дат­чика, также не изменяется при при­ближении к катушке металлических предметов, масса которых меньше определенной величины и в резуль­тате устраняются ложные срабаты­вания.

При приближении к контуру дат­чика металлического предмета с определенной массой параметры контура изменяются настолько, что емкости подстроечного конденса­тора С6.

Оба генератора собраны по обыч­ной трехточечной схеме. Катушка- датчик подключается через гермети­зированный штепсельный разъем. На рис. 2 показан прибор с катуш­кой, применяемый для счета авто­мобильных шин. Наружный диаметр катушки дат­чика 530 мм, индуктивность 71 мкгн, добротность 45. Для герметизации катушка и соединительный кабель покрываются лентой из сырой кремнийорганической резины и вулканизируются. Каркас катушки изготов­лен из гетинакса. Катушка содержит девять витков провода ПБД 1,05 мм, намотка однослойная рядовая. От­вод сделан от третьего витка.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ БЕСНОНТАНТНЫЙ СЧЕТЧИК

Катушка второго генератора, соб­ранного на общей монтажной плате (рис. 3). намотана на каркасе диамет­ром 6 мм, внавал, проводом ПЭШО — 0,15. Обмотка содержит 75 витков с отводом от 25 витка. Катушка при регулировке подстраивается ферри­товым сердечником диаметром 4 мм.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ БЕСНОНТАНТНЫЙ СЧЕТЧИК

Параллельно катушкам включены контурные конденсаторы С2 и С7 с небольшим отрицательным темпе­ратурным коэффициентом (КТ К, группа М—75).

Через подстроечные конденсаторы C4 и С5 напряжение высокой частоты с генераторов поступает на базу транзистора Тз, выполняющего роль смесителя-детектора. В том случае, когда частоты генераторов отли­чаются друг от друга, в смесителе выделяется низкочастотная состав­ляющая сигнала, которая посту­пает с коллектора транзистора Тз на двухкаскадный усилитель низкой частоты.

Усилитель работает в режиме ог­раничения и поэтому амплитуда напряжения на выходе усилителя практически не зависит от степени расстройки генераторов.

Через переходный трансформатор Tp1 усиленное напряжение сигнала поступает на выпрямитель (диод Д1), нагрузкой которого служит со­противление R14. Напряжение с выхода выпрямителя может быть подано на электромеханический счет­чик или исполнительное реле, при этом сопротивление R14 следует от­ключить.

Все детали прибора размещены на гетинаксовой плате размерами 100 X 155 мм. Монтаж выполнен печатным методом. Плата помещает­ся в герметически закрывающийся стальной стакан. На боковой стенке стакана, против конденсатора С6 находится отверстие, через которое возможно производить регулировку прибора после установки его на ра­бочее место. Отверстие закрывается заглушкой, имеющей резьбу и гер­метизирующую прокладку.

Наружный диаметр стакана 115 мм, высота 180 мм. Питание прибора осуществляется от выпря­мителя, обеспечивающего напряже­ние 24 в.

При настройке собранного при­бора необходимо сначала проверить работу низкочастотного усилителя и детектора. Для этого на выход подключают вольтметр постоянного тока со шкалой на 30 в. Транзисторы T1 и Т2 временно отпаиваются. Включается питание прибора. На базу транзистора Тз подается напря­жение звуковой частоты 0,2 в с частотой 3000 гц. Напряжение по­стоянного тока на выходе прибора должно быть около 10 в. После этого подключается транзистор T1 и при подключенной катушке L1 проверяет­ся частота генератора. Она должна быть около 800 кгц при отсутствии металлических предметов вблизи ка­тушки. Подстройка генератора на нужную частоту осуществляется под­бором емкости конденсатора С2. Подстроечные конденсаторы C4 и С5 при этом устанавливаются в среднее положение, а конденсатор С16—в положение минимальной емко­сти. Частота генератора проверяется волномером, обеспечивающим точ­ность измерения не хуже ±100 гц

После того, как частота первого генератора замерена, отключается транзистор T1 и подключается Т2.

Частота второго генератора уста­навливается равной ранее замеренной частоте первого генератора, причем частоты не должны отличаться более чем на 100 гц. Подгонка частоты вто­рого генератора производится под­бором емкости конденсатора С7.

После подгонки частоты второго генератора подключается транзи­стор T1 и проверяется работоспособ­ность прибора. При отсутствии ме­таллических предметов вблизи ка­тушки L1 напряжения на выходе прибора быть не должно. При при­ближении металлического предмета достаточной массы к катушке L1 генераторы должны выходить из затягивания и на выходе должно появляться постоянное напряжение около 10 в.

Изменением емкости конденсатора С6 устанавливается нужная степень затягивания. С увеличением затя­гивания увеличивается стабиль­ность работы прибора, то есть умень­шается влияние изменения темпе­ратуры и напряжения питания. Од­нако, в это же время уменьшается чувствительность прибора. Степень затягивания устанавливается такой, чтобы обеспечивался надежный счет деталей с наименьшей для данных условий металлической массой на максимально необходимом расстоя­нии от катушки-датчика.

Отрегулированный прибор устой­чиво работает при изменении тем­пературы окружающей среды от —20° С до ±70° С, а также при из­менении напряжения питания на ±15% от номинального значения в любой температуре в указанном диа­пазоне.

Величины коллекторных токов транзисторов указаны в таблице. Аналогичный прибор использует­ся для счёта ученических перьев при их упаковке. Перо проходит внут­ри катушки датчика. Катушка дат­чика выполнена на кольцевом кар­касе из стеклотекстолита. Внутрен­ний диаметр каркаса 12 мм, наруж­ный — 14 мм. Катушка содержит 46 витков провода ПЭШО 0,15, отвод сделан от 15 витка