УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ШВА ТКАНИ И КОНТРОЛЯ ВЕЛИЧИНЫ ЕЕ ПЕРЕКОСА Российский патент 2010 года по МПК D06C13/02 

Изобретение относится к средствам контроля технических процессов обработки ткани на текстильных машинах и может быть использовано в отделочном производстве для обнаружения и управления пропуском шва ткани через рабочие органы как стригальных, так и каландровых, мерильно-браковочных и других машин.

Известно устройство (Свидетельство на полезную модель №18539 Российская Федерация, D06С 13/02. Устройство для обнаружения шва ткани и определения ширины перекоса / Петров А.В., Расторгуев А.К.; заявитель и патентообладатель - Ивановская государственная текстильная академия. - №2000122659/20; заявл. 01.09.2000; опубл. 27.06.2001, Бюл. №18), содержащее емкостные датчики, автогенераторы, смеситель, полосовой фильтр, детектор, фильтр низких частот, усилитель постоянного тока, счетный триггер.

Существенным недостатком устройства является малый диапазон самонастройки при смене артикула ткани, что вызывает необходимость регулировки устройства при смене вида ткани. Указанный недостаток приводит к увеличению времени вынужденного простоя машины, требует дополнительных затрат времени на подстройку и регулировку технологической машины.

За прототип принято устройство (Пат. 2181806 Российская Федерация, D06C 13/02. Устройство для обнаружения шва ткани и определения ширины перекоса / Петров А.В., Расторгуев А.К.; заявитель и патентообладатель - Ивановская государственная текстильная академия. - №2000122824/12; заявл. 01.09.2000; опубл. 27.04.2002, Бюл. №12), содержащее емкостные датчики, автогенераторы, смеситель, резонансный усилитель с узкой полосой пропускания, детектор, фильтр нижних частот, усилитель постоянного тока и счетный триггер.

Недостатком данного устройства, ограничивающего возможность контролирования тканей различных артикулов, является малый диапазон самонастройки и, как следствие, необходимость регулировки частот колебаний генераторов, в состав которых входят емкостные датчики, при каждой смене вида ткани.

Действительно, емкость емкостного датчика с неподвижными параллельно расположенными электродами, между которыми проходит контролируемый продукт, определяется выражением:

Здесь: ε_тм - относительная диэлектрическая постоянная ткани; S - площадь электродов датчика; b - толщина ткани.

Частота колебаний генераторов зависит от емкости датчиков и находится по формуле:

где С - емкость датчика в пФ, L - индуктивность контура генератора в мкГн.

Во время отсутствия шва в поле датчиков на выходе смесителя действует сигнал промежуточной частоты

Резонансный усилитель настроен на промежуточную частоту и имеет полосу пропускания

где Q - добротность контура усилителя.

Определим полосу пропускания устройства при следующих параметрах: f₁=10 МГц, f₂=5 МГц, Q=10.

Нормальная работа устройства возможна при условии, что при изменении параметров ткани (толщины b, относительной диэлектрической проницаемости ε_тм колебания значения промежуточной частоты не выходят за пределы полосы пропускания.

При смене вида ткани на ткань, толщина которой больше первоначальной, например, в n=2 раза, емкость датчиков в соответствии с (1) уменьшится в 2 раза, а частота с учетом (2) увеличится в раз.

Тогда промежуточная частота на выходе смесителя примет значение

и сместится от начального значения на величину

и выйдет за пределы полосы пропускания резонансного усилителя (фиг.2). Работа устройства будет нарушена.

Таким образом, способность к самонастройке прототипа недостаточна, и для возобновления работы устройства необходима перестройка резонансной системы, что в условиях производства приводит к усложнению работы, снижению возможностей обработки тканей различных артикулов, дополнительным потерям рабочего времени и снижению эффективности использования технологической машины.

Область самонастройки прототипа определяется шириной полосы пропускания узкополосного резонансного усилителя (фиг.2). Допустимые отклонения частоты, при которых устройство остается работоспособным, составляет

а, например, при Δf>0

При этом допустимое отклонение толщины ткани на основании (5) определится из выражения

Столь незначительное допустимое отклонение толщины ткани приводит к нарушению работы устройства по прототипу даже при контроле ткани одного артикула.

Техническим результатом изобретения являются расширение технологических возможностей устройства и повышение эффективности работы технологической машины за счет самонастройки заявляемого устройства при изменении в широких пределах условий окружающей среды и смене артикула ткани, а также возможность определения величины перекоса полотна ткани.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем емкостные датчики, автогенераторы, смеситель, резонансный управляемый узкополосный усилитель, амплитудный детектор, фильтр нижних частот, усилитель постоянного тока, счетный триггер, частотный детектор, усилитель сигнала частотного детектора, фильтр сигнала частотного детектора, управляющий элемент, согласно изобретению выход смесителя подключен к сигнальному входу резонансного управляемого узкополосного усилителя, связанного с частотным детектором, соединенным через усилитель сигнала частотного детектора со входом фильтра сигнала частотного детектора, связанного с управляющим элементом, подключенным своим выходом к управляющему входу резонансного управляемого узкополосного усилителя.

Расширение технологических возможностей (определение величины перекоса ткани) достигается за счет того, что амплитуда сигнала на выходе узкополосного резонансного усилителя в случае прохождения шва через один из датчиков резко снижается. Возможность самонастройки обеспечивается тем, что при смене артикула ткани и изменении параметров окружающей среды отклонение промежуточной частоты, поступающее на частотный детектор, преобразуется им в отклонение управляющего напряжения, которое после усиления сигнала частотного детектора и фильтрации подается на элемент управления настройкой резонансного усилителя и перестраивает усилитель на промежуточную частоту, соответствующую новому артикулу ткани или изменившимся параметрам окружающей среды.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена функциональная схема заявляемого устройства; на фиг.2 - частотная характеристика резонансного усилителя (зависимость коэффициента усиления от частоты усиливаемого сигнала).

Устройство содержит емкостные датчики 1 и 2, подключенные к автогенераторам 3 и 4, соединенные со входом смесителя 5. Смеситель 5, в свою очередь, соединен с сигнальным входом резонансного управляемого узкополосного усилителя 6, к которому через амплитудный детектор 7 подключен фильтр нижних частот 8. Выход фильтра нижних частот 8 подключен ко входу усилителя постоянного тока 9, соединенного со счетным триггером 10. Частотный детектор 11 подключен к выходу резонансного управляемого узкополосного усилителя 6 и ко входу усилителя сигнала частотного детектора 12, который через фильтр сигнала частотного детектора 13 соединен с элементом управления 14. Выход управляющего элемента 14 подсоединен к управляющему входу резонансного управляемого узкополосного усилителя 6.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии шва в поле датчиков 1 и 2 на выходе смесителя 5 действует сигнал промежуточной частоты f_П=f₁-f₂. Резонансный усилитель 6 пропускает только сигнал промежуточной частоты, который далее детектируется амплитудным детектором 7, проходит через фильтр нижних частот 8, и после усиления усилителем постоянного тока 9 на выходе счетного триггера 10 появляется напряжение высокого уровня. При попадании шва ткани в поле только одного из емкостных датчиков 1 или 2 изменяется емкость датчика, что вызывает изменение частоты соответствующего автогенератора 3 или 4, что приводит к изменению промежуточной частоты на выходе смесителя 5. Резонансный управляемый узкополосный усилитель 6 не пропускает этот сигнал, и на входе счетного триггера 10 происходит спад напряжения с высокого уровня до низкого, и в этот момент происходит изменение состояния триггера 10. В результате прохода шва через другой датчик состояние триггера 10 вновь изменяется. Таким образом, длительность импульса равна времени перехода перекошенного шва на данной скорости.

При смене артикула ткани ее толщина изменится в n раз. Емкость датчиков 1 и 2 изменится также в n раз, а частота колебаний автогенераторов 3, 4 изменится в раз. В результате на выходе смесителя 5 промежуточная частота примет новые значения, равные , отличающиеся от частоты, на которую настроен контур резонансного управляемого узкополосного усилителя 6. Сигнал с частотой f_П1 поступает на вход частотного детектора 11, на выходе которого формируется управляющее напряжение, поступающее на вход усилителя 12 сигнала частотного детектора 11. Усиленный сигнал фильтруется фильтром 13, поступает на элемент управления 14, соединенный с управляющим входом резонансного усилителя 6, резонансная частота которого изменяется под действием управляющего сигнала до тех пор, пока не примет новое значение, равное f_П1, находящееся в полосе пропускания контура резонансного усилителя 6. В результате самонастройки восстанавливается работоспособность устройства.

Устройство для обнаружения шва ткани и контроля величины перекоса содержит емкостные датчики, автогенераторы, смеситель, резонансный управляемый узкополосный усилитель, амплитудный детектор, фильтр нижних частот, усилитель постоянного тока, счетный триггер, частотный детектор, усилитель сигнала частотного детектора, фильтр сигнала частотного детектора, управляющий элемент. Выход смесителя подключен к сигнальному входу резонансного управляемого узкополосного усилителя, связанного с частотным детектором, соединенным через усилитель сигнала частотного детектора с входом фильтра сигнала частотного детектора, связанного с управляющим элементом, подключенным своим выходом к управляющему входу резонансного управляемого узкополосного усилителя. Использование данного устройства позволяет расширить технологические возможности и повысить эффективность работы устройства за счет возможности самонастройки при изменении артикула ткани и изменении параметров окружающей среды. 2 ил.

Устройство для обнаружения шва ткани и контроля величины перекоса, содержащее емкостные датчики, автогенераторы, смеситель, резонансный управляемый узкополосный усилитель, амплитудный детектор, фильтр нижних частот, усилитель постоянного тока, счетный триггер, частотный детектор, усилитель сигнала частотного детектора, фильтр сигнала частотного детектора, управляющий элемент, отличающееся тем, что выход смесителя подключен к сигнальному входу резонансного управляемого узкополосного усилителя, связанного с частотным детектором, соединенным через усилитель сигнала частотного детектора со входом фильтра сигнала частотного детектора, связанного с управляющим элементом, подключенным своим выходом к управляющему входу резонансного управляемого узкополосного усилителя.