РОБОТОТЕХНИКА

ИНДУКТИВНЫЕ И ЕМКОСТНЫЕ ДИСТАНЦИОННЫЕ ДЕТЕКТОРЫ

Индуктивные детекторы пригодны для обнаружения как ма­гнитных, так и немагнитных токопроводящих материалов. Раз­работано много типов индуктивных устройств дистанционного детектирования.

В одном простом устройстве, внедренном автором в производ­ство несколько лет назад, использовался электронный генератор,

обратная связь в котором зависела от наличия или отсутствия металлических проводящих материалов в окрестностях форми­рующей части индуктивной катушки генератора.

Основная часть схемы устройства (рис. 15.6) образует генератор с двумя резонансными цепями без индуктивной связи между ними. Как видно из рисунка, преобразованием этой схемы легко пока­зать, что она эквивалентна схеме генератора с резонансной цепью с одним отводом.

В отсутствии проводника в непосредственной близости от катушки детектора Lp схема генерирует колебания в классе С, и при этом среднее значение тока через нагрузку поддерживается очень низким благодаря напряжению смещения, приложенному к входному конденсатору С.

Г] Нагрузка />L

1-^Паразитная h - трегшоть,

яі±-------------

п 0 Lp}

Индуктивная детекторной голобка

Рис. 15.6. Принципиальная схема основной части индуктивного детектора

Если к катушке детектора поднести проводник, то действующее на ней напряжение падает. Если это падение значительно, то обратная связь становится недостаточной для поддержания гене­рации. Если вследствие этого генерация прекращается, то на­пряжение смещения, приложенное к конденсатору С, медленно спадает по мере разряда конденсатора С через катушку индуктив­ности Lp и сопротивление утечки R. При падении напряжения смещения ток через нагрузку возрастает.

Это возрастание тока через нагрузку может быть использовано для управления внешними переключающими схемами. Таким образом, наличие проводящего материала в непосредственной близости от катушки индуктивности Lp может быть обнаружено и использовано для работы внешних устройств.

Хотя приборы этого типа применяются достаточно широко, они недостаточно гибки в использовании, к тому же выбор катушек детекторов ограничен. Подобные устройства могут применяться для обнаружения изменения емкости между внешним электродом и уровнем земли с помощью стационарной катушки индуктивно­сти Lp и внешнего детекторного емкостного зонда Ср, подсоединен­ного так, как показано на рис. 15.7. При достаточно большом возрастании величины Ср из-за присутствия вблизи зонда детек­тора диэлектрика любого типа обратная связь ослабляется на - 272
столько, что генерирование колебаний прекращается и могут выдаваться управляющее воздействия для внешних переключа­ющих устройств. Существенное преимущество этого емкостного устройства состоит в том, что оно способно обнаруживать большее

количество различных ма - + с

териалов, чем индуктив - і—p-j—if-

ный прибор, описанный выше. Однако недостатком его в сравнении с индук­тивным датчиком является большое значение импеда­нса емкостного зонда на низких частотах, в резуль­тате чего этот вид устрой­ства может ошибочно фун­кционировать под влиянием ских полей.

В усовершенствованном варианте дистанционного детектора применена мостовая схема, разработанная несколько лет тому назад Д. Е. Бенчем и автором (рис. 15.8). Высокочастотные коле­бания генератора подаются на мостовую схему, образованную двумя индуктивными или емкостными элементами. Любое нару.

шение равновесия в мостовой схеме, вызванное присутствием посторонних предметов, усиливается и используется для управле­ния переключающим транзистором, который может воздейство­вать на внешние устройства. Такая схема является очень гибкой и может широко применяться с большим количеством различных детекторных зондов.

С появлением интегральных схем использование подобных устройств для органов осязания роботов стало весьма целесо­образным особенно в тех случаях, когда не требуется непосред­ственный контакт с обнаруживаемым предметом. Надежность таких приборов высока, хотя требуются дальнейшие исследования
их в условиях быстро меняющейся обстановки, в которой будут действовать роботы, особенно при их применении в промышлен­ности.

В одном из типов емкостного детектора, используемого в про­мышленности, емкостный зонд периодически заряжается до фиксированного напряжения, а затем разряжается через рези­стор. Среднее напряжение на резисторе зависит от величины ем­кости зонда. Один из вариантов колебательного индуктивного детектора основан па применении регулируемого сопротивления для изменения рабочей точки, а другой — на измерении разности показаний при наличии и отсутствии объекта измерения; кроме того, применяются и способы, основанные на выравнивании тем­ператур.

Для управления вживленными в тело переключательными устройствами [16] и передачи сигналов от тела человека во внеш­нюю среду [18] используются радиочастоты.