Устройство для контроля линейной плотности волокнистого материала Советский патент 1992 года по МПК D01H5/38 

U

XI ел

00

о о

VI

Изобретейие относится к средствам контроля плотности волокнистого материала - ленты, ровницы, пряжи и пр. и может быть использовано на технологическом оборудовании прядильных производств тек- стильных предприятий.

Известно устройство для измерения развеса ленты, содержащее контрольную и рабочую оптопары светодиод-фотодиод, между которыми размещен контролируе- мый материал, блок питания светодиодов, средство для прерывания сигнала - коммутатор и ключи, фотоусилитель, блок коррекции, синхронные детекторы, схему сравнения и регистратор, соединенные между собой соответствующим образом.

Недостатком известного устройства является применение для стабилизации рабочих режимов контрольной оптопары без учета временных и температурных измене- ний ее параметров, а также достаточная сложность устройства.

Целью изобретения является повышение точности измерения линейной плотности материала за счет использования в измерительном и контрольном каналах только рабочей оптопары.

Принцип работы устройства для контроля линейной плотности волокнистого материала, в частности ленты, поясняется чертежами. На фиг.1 дана блок-схема устройства; на фиг.2 - эпюры сигналов на выходах соответствующих блоков схемы; на фиг.З - конструкция оптоэлектронного преобразователя с формирующей ворон- кой.

Устройство для контроля линейной плотности волокнистого материала содержит (фиг.1) генератор 1 импульсов, связанный со входом управляемого источника 2 тока, к выходу которого подключен инфракрасный светодиод 3, фотодиод 4, подключенный через фотоусилитель 5 ко входу синхронного детектора 6, управляющий вход которого соединен с выходом генера- тора 1 импульсов, ключи 7 и 8, сглаживающие фильтры 9, 10 и 11, компаратор 12, элементы 13 НЕ и 14 И, схему 15 сравнения, аналоговый вычитатель 16, выход которого через логарифмический усилитель 17 под- ключей к регистратору 18, светонепроницаемую пластину 19 со светопроводящей поверхностью 20, кинематически связанную с приводом 21, световоды 22 и 23, между свободными торцами которых размещена контролируемая лента 24, формирующую воронку 25, а также источники задающего напряжения (не показаны).

Конструктивно светодиод 3, фотодиод 4, световоды 22 и 23, а также светонепроницаемая пластина 19 с приводом 21 размещены на верхней поверхности формирующей воронки 25 (фиг.З). Привод 21 светонепроницаемой пластины 19 выполнен, например, в виде рычага 26 с постоянным магнитом 27, который может взаимодействовать с электромагнитной катушкой 28, обеспечивая тем самым вертикальное перемещение светонепроницаемой пластины 19.

Выходы ключа 7 им компаратора 12, а также управляющий вход ключа 8 и первый вход элемента 14 И объединены и лодклю- чены к выходу синхронного детектора 6. Вход ключа 7 подсоединен через сглаживающий фильтр 9 к первому входу аналогового вычитателя 16, второй вход которого связан с выходом первого источника задающего напряжения (не указан). Выход компаратора 12 связан со входом сглаживающего фильтра 11, выход которого через элемент

13НЕ соединен со вторым входом элемента

14И, а также через последовательно соединенные ключ 8 и сглаживающий фильтр 10 подсоединен с первому входу схемы 15 сравнения, второй вход которого связан с выходом второго источника задающего напряжения (не указан), а выход подключен к управляющему входу источника 2 тока. Выход элемента 14 И подсоединен к управляющему входу ключа 7.

Устройство работает следующим образом.

В процессе измерения электромагнитный привод 21 (фиг.З) осуществляет вертикальное возвратно-поступательное перемещение светонепроницаемое пластины 19 с частотой, например, 50 Гц. В результате этого и с учетом, что генератор 1 импульсов формирует импульсы с частотой порядка 1 кГц (фиг.2.1), в верхнем положении светонепроницаемой пластины 19 пачка импульсов излучения со светодиода 3 проходит по светодиоду 22 через контролируемую ленту 24 и, далее, по светодиоду 23 к фотодиоду 4, который воспринимает и преобразует импульсный поток излучения, ослабленный лентой, в соответствующую величину фототока (фиг.2.2). После усиления фотосигнала фотоусилителем 5 и прохождения через синхронный детектор 6 с целью увеличения отношения сигнал шум пачка импульсов подается на вход ключа 7. Одновременно эти же измерительные импульсы напряжения поступают на вход компаратора 12, уровень срабатывания которого устанавливается большим, чем возможная максимальная амплитуда измерительных импульсов, т.е. возможная минимальная линейная плотность ленты. Так как на выходе

компаратора 12 и, соответственно, сглаживающего фильтра 11 в этом случае напряжение низкого уровня, а на выходе элемента 13 НЕ будет напряжение высокого уровня, то на выходе элемента 14 И формируется напряжение высокого уровня, что определяет открытое состояние ключа 7 и прохождение через него измерительных импульсов (фиг.2.3). После усреднения амплитуды импульсов сглаживающим фильтром 9, преоб- разования в вычитателе 16 согласно обратному значению закона поглощения и усиления в логарифмическом усилителе 17 выходной сигнал подается на регистратор 18, а также на внешние устройства (не у ка- заны).

В нижнем положении светонепроницаемой пластины 19 пачка импульсов излучения светодмода 3 попадает на отражающую светопроводящую поверхность 20 и воспри- нимается фотодиодом 4. Ослабление потока излучения светодиода 3 при отражении его от поверхности 20 устанавливается таковым, чтобы оно было не менее, чем ослабление потока излучения в контролируемой ленте 24 с минимальной линейной плотностью. После усиления в фотоусилителе 5 и прохождении через синхронный детектор 6 пачка контрольных импульсов поступает на вход компаратора 12, который срабатывает, так как его пороговое напряжение устанавливается менее амплитуды контрольных сигналов. В результате этого на выходе сглаживающего фильтра 11 формируется напряжение высокого уровня, что определя- ет напряжение низкого уровня на выходе элементов 13 НЕ и 14 И, а также открытое состояние ключа 8 и закрытое состояние ключа 7. Контрольные импульсы проходят через открытый ключ 8, сглаживающий фильтр 10 и подаются на вход схемы 15 сравнения, на задающий вход которой подано задающее напряжение, определяющее номинальное значение тока светодиода 3.

В случает отличия величины контроль- ного напряжения на первом входе схемы 15 сравнения от заданного на управляющий вход источника 2 тока поступает сигнал, что приводит к изменению тока светодиода 3 и, соответственно, его потока излучения до номинального значения контрольного сигнала.

Таким образом, при изменении амплитудного напряжения контрольного сигнала и, соответственно, напряжения на первом входе схемы 15 сравнения при изменении временных и температурных параметров светодиода 3, а также чувствительности фотодиода 4, осуществляется изменение тока светодиода 3 до величины, обеспечивающей стабилизацию функции преобразователя оптопары. При этом, как в контрольном, так и в измерительном каналах используются только рабочие элементы оптопары. Формула изобретения Устройство для контроля линейной плотности волокнистого материала, содержащее светодиод и фотодиод, оптически связанные световодами, между которыми размещена формирующая воронка, средство для прерывания сигнала, источник тока, к выходу которого подсоединен светодиод, последовательно связанные с фотодиодом фотоусилитель и синхронный детектор, а также ключи, регистратор, источники задающего напряжения и схему сравнения, о т- личающееся тем, что, с цеяью повышения точности контроля, оно дополнительно снабжено генератором импульсов, фильтрами, компаратором, элементами И и НЕ, вы- читателем и логарифмическим усилителем, а средство для прерывания сигнала выполнено в виде расположенной между диодами и световодами светонепроницаемой пластины с обращенной к диодам светопрово- дящей поверхностью, при этом генератор импульсов связан с входом источника тока и с управляющим входом синхронного детектора, входы первого и второго ключей, компаратора и первый вход элемента И объединены и подключены к выходу синхронного детектора, выход компаратора через первый фильтр и элемент И связан с управляющим входом первого ключа, выход которого через второй фильтр, вычитатель и логарифмический усилитель связан с регистратором, причем выход первого фильтра соединен с управляющим входом второго ключа, выход которого через третий фильтр и элемент сравнения соединен с управляющим входом источника тока, а вторые входы вычитателя, компаратора и элемента сравнения связаны с источниками задающего напряжения.

2.2

ЙшоЗ генератора им пуль- сой и управляемого источника тока

Вы код фотоусилителя

Выход ключа 7- измерительный сигнал

Сущность изобретения: устройство содержит генератор импульсов 1, источник тока 2, светодиод 3; фотодиод 4, фотоусилитель 5, синхронный детектор 6, ключи 7 и 8, фильтры 9-11, компаратор 12, элемент НЕ 13, элемент И 14, элемент сравнения 15, вычитатель 16, логарифмический усилитель 17, регистратор 18, светонепроницаемая заслонка 19. 3 ил.

2.3

Г.

Н,

toa.2

Выход ключа 8 - контрольный сигнал

Выход компаоатора П и фильтра п

Выход инвертора НЕ 13

Кривая поглощения

I

Цн&ентированная кри- йая поглощения

Выход устройства

5

26

27

21

24

Фиг.з