Імпульсний фотоелектричний датчик

1. Импульсный фотоэлектрический датчик, содержащий источник излучения, связанный с ним посредством оптической системы приемник излучения и блок управления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок управления содержит генератор электрических импульсов, счетчик для определения наличия предметов и их размеров, счетчик для определения расстояния между предметами, узлы совпадения счетчиков, триггер, узел остановки, инвертор и усилитель электрических сигналов, при этом генератор электрических импульсов соединен со счетным входом, счетчика для определения размера предметов, вход сброса которого и вход узла остановки через инвертор соединены с выходом приемника излучения, оптически связанного с источником инфракрасного излучения, при этом выход узла остановки связан со счетным входом счетчика для определения расстояний между предметами, а его вход сброса соединен с единичным входом триггера и выходом узла совпадения счетчика для определения размера предметов, а вход этого узла совпадения связан с выходами его счетчика, причем выходы счетчика для определения расстояний между предметами связаны с его узлом совпадения, выход которого соединен с нулевым входом триггера, связанного своим выходом с усилителем электрических сигналов, а оптическая система выполнена из диафрагм, одна из которых установлена на выходе из источника излучения, а вторая - на входе в приемник излучения, причем диафрагмы укреплены соосно и навстречу друг другу на общем кронштейне. 2. Датчик по п. 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что отверстия диафрагм выполнены прямоугольными и расположены длинной стороной по вертикальной оси. 3. Датчик по п.1, . о т л и ч а ю щ и й с я тем, что кронштейн выполнен полым в виде пневмопровода. с > О. ON о 26762 Изобретение относится к области машиностроения, в частности сельскохозяйственного машиностроения, и может быть использовано в устройствах для автоматического прореживания всходов сельскохозяйственных культур, например сахарной свеклы, а также в устройствах для автоматического опрыскивания их гербицидами. Известны фотоэлектрические датчики для измерения линейных размеров предметов растровым методом (Измерения в промышленности. Справочник в трех книгах. Под ред. П. Профоса, пер. с нем. М., "Металлургия", 1990, книга 1, с. 472, рис. 3.4-53), представляющие собой растровые преобразующие звенья и работающие в проходящем свете. Однако при наличии нечетких концов объекта измерения, явлений отражения, а иногда и вследствие действия постороннего света, эти датчики работают с большими ошибками. Важным требованием с точки зрения исключения или уменьшения ошибок является следующее: объект измерения должен быть интенсивно подсвечен во всем диапазоне поля зрения оптической системы преобразующего звена, либо должен излучать тепловую энергию. В качестве прототипа выбран импульсный фотоэлектрический датчик для измерения линейных перемещений (Детали и механизмы роботов. Основы расчета, конструирования и технологии производства. Под ред. Б. Б. Самотокина. "Выща школа", Киев, 1990, с. 280, рис. 4. 33, а), содержащий источник излучения, оптическую систему, приемник излучения и блок управления. Недостатком данной конструкции датчика является то, что он не может быть и*спользован в условиях, когда необходимо определять не только размеры предметов, но и расстояния между ними, например, в сельскохозяйственных машинах для прореживания растений или для опрыскивания их гербицидами, причем размеры как самих предметов (растений), так и расстояний между ними характеризуются непостоянством их величин, а расположение предметов в пространстве носит случайный характер при наличии большой запыленности и возможной повышенной влажности. В основу изобретения поставлена задача создания датчика для обнаружения предметов - в данном случае культурных растений, произрастающих в рядках, нап 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ример, для прореживания и опрыскивания их гербицидами. Поставленная задача решается так, что в предлагаемом импульсном фотоэлектрическом датчике, содержащем источник излучения, оптическую систему, приемник излучения, т.е. оптико-электронное устройство, и блок управления, согласно изобретения блок управления содержит генератор электрических импульсов, счетчик для определения наличия предметов и их горизонтальных размеров, счетчик для определения расстояний между предметами, узлы совпадения счетчиков, триггер, узел остановки, инвертор и усилитель электрических сигнал/эв, при этом генератор электрических импульсов соединен со счетным входом счетчика для определения размера предметов, вход сброса которого и вход узла остановки через инвертор соединены с выходом приемника излучения, при этом выход узла остановки связан со счетным входом счетчика для определения расстояний между предметами, а его вход сброса соединен с единичным входом триггера и выходом узла совпадения счетчика для определения размера предметов, а вход этого узла совпадения связан с выходами его счетчика, причем выходы счетчика для определения расстояний между предметами связаны с его узлом совпадения, выход которого соединен с нулевым входом триггера, связанного своим выходом с усилителем электрических сигналов, поступающих к исполнительному устройству, а оптическая система выполнена из диафрагм, одна из которых установлена на выходе из источника излучения, а вторая - на входе в приемник излучения, * при этом отверстия диафрагм установлены жестко относительно друг друга на общем кронштейне, выполнены прямоугольными и расположены длинной стороной по вертикальной оси, а кронштейн выполнен полым в виде пневмопровода. На фиг. 1 представлена общая функциональная схема фотоэлектрического датчика; на фиг. 2 - крепление элементов датчика; на фиг. 3 - циклограмма, характеризующая работу датчика. В состав датчика (фиг.1) входят источник инфракрасного излучения 1, связанный с ним с помощью оптической системы 2 приемник излучения 3 и блок управления 4, необходимый для выработки электрических сигналов, управляющих исполнительным устройством, например электрогидравлическим клапаном. Блок 26762 управления 4 содержит генератор электрических импульсов 5„ связанный с ним счетчик 6 для определения наличия предметов и их горизонтальных размеров и его узел совпадения 7, счетчик 8 для определения расстояний между предметами и его узел совпадения 9, триггер 10, узел остановки 11, инвертор 12 и усилитель 13. Наличие узлов совпадения 7 и 9 обусловлено необходимостью определения коэффициентов деления счетчиков соответственно 6 и 8 и выработки управляющих сигналов для триггера 10 (S=1 и R=0), выход которого связан со входом усилителя 13, который соединяется с исполнительным устройством. Узел остановки 11, необходимый для ограничения цикличности счета счетчиком 8, своим выходом соединяется с этим счетчиком, а своим входом - через инвертор 12 с приемником излучения 3, с которым соединяется и счетчик 6. Включение инвертора 12 в схему вызвано необходимостью изменения фазы импульсов на 180° приемника излучения 3. Обозначения входов названных элементов на фиг. 1 следующие: С и R • соответственно счетный вход и вход сброса (для счетчиков 6 и 8), S и R соответственно единичный и нулевой входы (для триггера 10). Предлагаемый датчик может быть изготовлен из стандартных элементов. Так, например, в качестве источника излучения используется светодиод типа АЛ-107, способный работать в импульсном режиме, а схема приемника инфракрасного излучения аналогична схеме серийного приемника ПИ-5 систем дистанционного управления телевизорами, но в качестве чувствительного элемента инфракрасного излучения в предлагаемой схеме используется фотодиод ФД-256, имеющий меньшие габариты. Все элементы блока управления 4 собираются из стандартных микросхем, работающих в двоичной системе исчисления (например, К561ЛЕ5.К561ЛА7, К561ИЕ16), и др. радиоэлементов. На фиг. 2 представлено крепление светодиода 14 и фотодиода 15 на полом кронштейне - пневмопроводе 16. На выходе из светодиода 14 и на входе в фотодиод 15 установлены диафрагмы светового луча соответственно 17 и 18. Диафрагмы выполнены в виде прямоугольной щели, установлены соосно относительно друг друга и расположены длинной стороной относительно вертикальной оси Светодиод 14 и фотодиод 15 связаны с блоками питания 19 и 20. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Работа фотоэлектрического датчика осуществляется следующим образом. При включении датчика в работу источник инфракрасного излучения 1 постоянно вырабатывает импульсы лучистого потока, а оптическая система 2 формирует этот поток и направляет его в приемник излучения 3. В исходном положении, когда в зоне действия оптико-электронного устройства 1-2-3 датчика не находятся обнаруживаемые предметы ( например - растения), генератор электрических импульсов 5 также вырабатывает импульсы, которые поступают на счетный вход С счетчика 6. Одновременно импульсы от приемника излучения 3 через инвертор 12 поступают на вход сброса R счетчика^ 6, устанавливая на его выходах 2** низ-" кий логический уровень сигнала - "0", т.к. счетчик сбрасывает выходные сигналы в "0 е при напряжении высокого уровня на входе сброса R. Следовательно, на выходе узла совпадения 7, собранного на основе элементов И - НЕ, будет устанавливаться логический "0", устанавливаясь также на единичном входе S триггера 10 и на входе сброса R счетчика 8. На счетном входе С счетчика 8 импульсы, поступающие от приемника излучения 3 через инвертор 12 и узел остановки 11, отсутствуют, т. к. этот счетчик, включившись в работу (при R=0), после подсчета 2 т входных импульсов блокирует их подсчет, что объясняется различием быстродействия счетчиков 6 и 8 вследствие разных значений их коэффициентов счета ,(2 а 2 ь , 2т >2п, 2 а