ДАТЧИК ЛИНЕЙНОЙ ПЛОТНОСТИ МАТЕРИАЛА Российский патент 1994 года по МПК G01N21/59 

Изобретение относится к электронным устройствам измерения плотности массы различных материалов, преимущественно волокнистых, типа ленты и может быть использовано в автоматических системах управления линейной плотности ленты в текстильных машинах - чесальных, ленточных и др.

Известно устройство для контроля линейной плотности волокнистого продукта, содержащее излучатель, фильтр и объектив и расположенные напротив по другую сторону продукта два фотоэлемента, оптические оси каждых находятся под острым углом, и вычислительный блок в виде делителя, входами связанный с выходами фотоэлементов [1].

Данная система трудоемка в настройке и сложна, так как требует фильтра, объектива и электронного блока деления. Точность контроля зависит от равномерности и полноты заполнения канала продуктом.

Известен датчик линейной плотности волокнистого материала, содержащий излучатель, фотоприемник, дифференциальный усилитель. Фотоприемник включен в цепь отрицательной обратной связи усилителя, а конденсатор - в цепь положительной обратной связи [2].

Недостатком его является влияние температуры и изменения характеристик фотоприемника в процессе длительной эксплуатации на точностные параметры датчика.

Наиболее близким к изобретению является датчик линейной плотности материала, содержащий излучатель, два фотоприемника, первый из которых расположен по ходу измерительного потока излучения, а второй - по ходу опорного, оба фотоприемника подключены к разностной схеме, а также подвижную заслонку в опорном канале [3].

В этом датчике на результаты измерений оказывает влияние нестабильность светового потока в опорном канале.

Целью изобретения является повышение стабильности и упрощение настройки.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике линейной плотности материала, содержащем излучатель, два фотоприемника, первый из которых расположен по ходу измерительного потока излучения, а второй - по ходу опорного, при этом выходы фотоприемников подключены к входам разностной схемы, а также заслонку, расположенную между излучателем и вторым фотоприемником и выполненную с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси опорного потока, второй фотоприемник расположен перпендикулярно первому в непосредственной близости от излучателя.

На фиг. 1 показана конструкция датчика линейной плотности; на фиг. 2 - электрическая схема датчика.

Датчик линейной плотности массы материала содержит корпус 1 с каналом, в котором находится измеряемый материал 2, фотоприемники 3 и 4, излучатель 5 светового потока и заслонку 6, расположенную между излучателем и фотоприемником 4. В качестве фотоприемников могут использоваться фотодиоды, фоторезисторы и др., а излучателя, - например, светодиоды. Измерительный первый фотоприемник 3 и излучатель 5 располагаются с диаметрально противоположной стороны канала с волокнистым материалом, а фотоприемник 4 расположен перпендикулярно первому вне зоны канала в непосредственной близости от излучателя таким образом, что фотоприемник и излучатель образуют изолированный от материала световой проход. Между этим фотоприемником и излучателем располагается заслонка, имеющая возможность перемещаться и перекрывать часть светового потока.

Расположение фотоприемника 4 под углом 90^о к измерительному каналу "Фотоприемник 3 - излучатель 5" обеспечивает стабильную работу датчика в заданном диапазоне измерения линейной плотности. Угол меньше 90^о ограничивает диапазон измерения из-за сильной засветки фотоприемника и затрудняет регулировку светового потока заслонкой. Угол более 90^о вызывает искажение информационного сигнала о линейной плотности из-за меняющегося при движении ленты отраженного светового потока на фотоприемник 4.

Фотоприемники 3 и 4 соединены с инвентирующим и неинвертирующими входами дифференциального усилителя и источником питания (фиг. 2). Излучатель 5 одновременно освещает два фотоприемника. Резисторы 7 и 8 подключены параллельно входам дифференциального усилителя. Выходом дифференциального усилителя является постоянное напряжение, пропорциональное в заданном интервале линейной плотности материала в канале датчика.

Работает датчик следующим образом.

При подаче напряжения на светодиод световой поток, проходя через волокнистый материал - ленту, попадает на фотоприемник 3 и одновременно часть светового потока через изолированный проход воздействует на второй аналогичный фотоприемник 4. Перемещая заслонку, можно изменять величину светового потока, проходящего к фотоприемнику 4. При этом выбирают такую величину освещенности, чтобы обеспечить работу датчика на линейном участке характеристики. Сигналы с фотоприемников 3 и 4 поступают на дифференциальный усилитель, выделяющий разностный сигнал. Интенсивность светового потока на фотоприемнике 3 меняется в зависимости от линейной плотности материала, а на фотоприемнике 4 остается постоянной. Все дестабилизирующие воздействия от изменения питающего напряжения, нагрева корпуса датчика, дрейфа освещенности от излучателя, а также уход характеристик фотоприемников от старения вызывают одинаковые изменения сигнала на входе дифференциального усилителя и не приводят к изменению напряжения на выходе усилителя, а следовательно, к дополнительной погрешности датчика.

Использование предлагаемого датчика линейной плотности массы ленты позволяет повысить стабильность выходного сигнала, т.е. точность датчика, в реальных условиях эксплуатации на чесальных машинах, работающих в непрерывном режиме при температуре 5-45^оС.

Использование: изобретение относится к электронным устройствам измерения плотности массы различных материалов, преимущественно волокнистых, типа ленты. Сущность изобретения: датчик содержит корпус с каналом под материал, излучатель и два фотоприемника и дифференциальный усилитель. При этом второй фотоприемник расположен перпендикулярно первому, и между ним и излучателем установлена подвижная заслонка. 2 ил.

ДАТЧИК ЛИНЕЙНОЙ ПЛОТНОСТИ МАТЕРИАЛА, содержащий излучатель, два фотоприемника, первый из которых расположен по ходу измерительного потока излучения, а второй - по ходу опорного, при этом выходы фотоприемников подключены к входам разностной схемы, а также заслонку, расположенную между излучателем и вторым фотоприемником и выполненную с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси опорного потока, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности и упрощения настройки, второй фотоприемник расположен перпендикулярно первому в непосредственной близости от излучателя.