Устройство для измерения развеса ленты Советский патент 1977 года по МПК D01G23/06 

Изобретение относится к автоматическим устройствам контроля развеса ленты в текстильной промышленности и может ис пользоваться в системах автоматического регулирования развеса ленты.

Известно устройство для измерения развеса ленты фотоэлектрическим, методом, содержащее источник света, оптическую систему и фотоприемник, подключенный на вход усилителя с регистрирующим устройством.

Недостатком такого устройства является зависимость результатов измерения от цвета окрашенного волокна.

Известно также фотоэлектрическое устроство для измерения и регулирования разве- са ленты, где лучистый поток от лампы накаливания проходит через оптическую систему, содержаилую инфракрасные фильтры, и воспринимается фотоприемником, подключенным на вход регулятора с регистрирую- щим устройством .

Одлако в известном устройстве значительна зависимость коэффициента передачи измерительного тракта от внешних факторов вследствие использования в устройстве усилителей постоянного тока, так как поток излучения не модулирован.

С целью повышения точности развеса ленты предлагаемое устройство содержит блок сравнения, оптический модулятор и два синхронных детектора, сигнальный вход одного из которых электрически связан с усилителем, а один из его выходов подключен к управляющему входу второго синхронного детектора, выход которого через блок сравнения электрически связан со входом блока питания, причем сигнальный вход второго синхронного детектора электрически связан с выходом оптического модулятора; излучатель и фотоприемник оптически связаны разветвленным световодом, одна из ветвей которого размещена в зоне формирующей воронки ленточной машины, а в тракте второй ветви размещен оптический модулятор, при этом излучатель выполнен в виде полупроводникового источника модулированного инфракрасного потока.

На фиг. 1 изображен датчик развеса; на фиг. 2 дана блок-схема предлагаемого устройства. Датчик развеса ленты (фиг. 1) состоит из формирующей воронки 1, которая предназначена для формирования ленты 2 в рабочей зоне 3. Две волоконные детали 4 и 5 являются оптической системой датчика, причем волоконная деталь 4 состоит из двух световодов 6 и 7, а волоконная деталь 5 состоит из световодов 8 и 9. Оптическая система датчика изготавливается из специальных стеклянных волокон, уложенных в пучки и склеенных в торцах. Лучистый поток источника излучения светодиода 10 подведен к торцу волоконной детали 4. Световод 6 предназначен для передачи лучистого потока светодиода 10 в рабочую зону 3, а световод 7 -в оптическую цепь сигнала стабилизации, световоды 8 и 9 предназначены для приема лучистого потока. Путем изменения порядка расположения стеклянных волокон световода 6 выполнен оптический преобразователь круг-прямоугольник, т.е« общий торец волоконной детали 4 имеет кру лое сечение, а торец световода 6 имеет фор му узкой щели прямоугольного сечения. Волоконная деталь 5 отличается от волоконной детали 4 только геометрическими размерам В качестве источника лучистого потока в датчике применен полупроводниковый инжекционный светодиод 10, дающий монохроматический лучистый поток в ближней инфракрасной области спектра. Он закреплен к круг лому предварительно полированному торцу волоконной детали 4, световод 6 закреплен в рабочей зоне 3, куда также устанавли вается торен световода 8, К торцу волоконной детали 5 прикрепляется фотоприем- ник 11 - фотодиод. Для получения оптического сигнала стабилизации в датчике применены световоды 7 и 9, а также модулятор 12, который представляет собой амплитудный модулятор оптического сигнала. Устройство (фиг. 2) содержит блок пита ния 13, подключенный к датчику 14, который состоит из светодиода 10, воронки 1 и фотоприемника 11, электрически связанно го со входом устройства регистрации 15. Выход устройства регистрации 15 подключен ко входу устройства стабилизации 16 коэффициента передачи измерительного трак та. Блок питания 13 сосчгоит из синусоидального автогенератора 17, который подключе через ключ 18 к светодиоду 10. Фотоприемник 11 подключен к устройству регистра ции 15, содержащему усилитель 19 переменного напряжения , выход которого электрически связан с сигнальным, входом синхроного детектора 20. Управляющий вход синх ронного детектора 2 О подключен к выходу генератора 17. Один из выходов синхронно о детектора 20 электрически связан с реистрирующим прибором. 21, а второй-с упавляющим входом синхронного детектора 22 устройства стабилизации 16. Сигнальый вход синхронного детектора 22 подсоединен к выходу модулятора 12, а выход инхронного детектора 22 соединен со входом схемы сравнения 23 сигнала стабилизации и опорного напряжения Выход схемы сравнения 23 является входом ключа 18, который служит для управления током светодиода 10. Прибор работает следующим образом. Автогенератор 17 управляет работой ключа 18, последовательно с которым светодиод 10. Если на выходе схемы сравнения 23 сигнала стабилизации и опорногонапряженяисон51 управляющий сигнал равен нулю, то через .ключ 18 и светодиод 10 будет протекать импульсный ток, величина которого определяется начальными параметрами ключа 18, Таким образом, лучистый поток Фо светодиода 10 будет модулирован частотой Р автогенератора 17. Лента 2 заправляется в формирующую воронку 1 и вводится в рабочую зону 3 датчика (фиг. 1). Лучистый поток Фо светодиода 10 через световод 6 поступает в рабочую зону 3, далее, пройдя через ленту 2 и приемный световод 8, попадает в фотоприемник 11, на выходе которого появляется переменное напряжение U (Р)-f((5), где Ф-лучистый поток, поступающий на фо- топриемник 11. Лучистый поток Фо также поступает через световод 7 на модулятор 12, после которого модулируется частотой FJ, отличной от F (F -о,IF ). Прой L А, дя световод 9, дважды модулированный лучистый поток поступает на фотоприемник 11, на выходе которого появляется переменное напряжение 1/2(F,) (Фо) . Таким образом, на вход усилителя 19 (фиг. 2) поступает суммарный смгнапИ И (р причем напряжение U (Г) неси- информацию о степени поглощения лучистого потока Фо лентой 2 в рабочей зоне 3, а Uj(Pa) несет информацию о полном лучистом потоке Фо светодиода Ю. Суммарный электрический сигнал tJ усиленный усилителем 19 поступает на сигнальный вход синхронного детектора 20, ключи которого управляются частотой F., автогенератора 17, На выходе синхронного детектора 2 О появляется постоянное напряжение KjQ(P.,) и переменная составляющая ® К.j -коэффициент передачи усилителя 19 и синхронного детектора 20, Постоянное напряжение Ед подается на регистрирующий прибор 21. Переменная соетавляющая напряжения Ц подается на сиг нальный вход синхронного детектора 22, ключи которого управляются частотой Fp модулятора 12. На выходе синхронного де тектора 22 появляется постоянное напряжение и , где К -коэффициент передачи синхронного детектора 22. Напр жение Е2 является сигналом стабилизации коэффициента передачи измерительного тра та. Если напряжение Е и опорное напряж ние Uconst равны, то на выходе схемы сравнения 23 управляющий сигнал Еупр. будет равен нулю. Отклонение параметров любого элемента измерительного тракта, вызванное старением элементов, изменением температуры окружающей сред изменением питающего напряжения и др., приведет к изменению сигнала стабилизации Е2 на + Е. На выходе схемы сравнения 23 появится сигнал Еупр О, который, воздействуя на ключ 18, изменит ток све диода 10 так, что сигнал стабилизации вернется к своему первоначальному значению I Таким образом, коэффициент передачи измерительного тракта поддерлшвается с высокой точностью при помощи обратной связи по сигналу стабилизации. Введение сигнала стабилизации коэффициента передачи измерительного тракта и волоконная оптика позволяют на порядок повысить точность измерения развеса ленты. Применение в качестве инфракрасного монохроматического , модулируемого источника лучистого потока-инжекционного светодкода позволяет упростить и уменьщить оптическую систему датчика и применять его для измерения развеса ленты независимо от ее цвета и рода волокна. Подобный датчик может быть применен и для

Фиг. 1 мерения толщины разнообразных полупрозрачных материалов, например бумаги, полиэтиленовой пленки, нетканых и прочных текстильных материалов. Формула изобретения 1. Устройство для измерения развеса ленты на ленточных машинах, содержащее формирующую воронку, излучатель с блоком питания, оптическую систему, фотоприемник, подключенный на вход усилителя и регистрирующий блок, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности развеса ленты, оно имеет блок сравнения, оптический модулятор и два синхронных детектора, сигнальный вход одного из которых электрически связан с усилителем, а один из его выходов подключен к управляющему входу второго синхронного детектора, выход которого через блок сравнен;1я электрически связан со входом блока питания, причем сигнальный вход второго синхронного детектора подключен к выходу оптического модулятора. 2.Устройство по п. 1, отлича ющ е е с я тем, что излучатель и фотоприемник оптически связаны разветвленным световодом., одна из ветвей которого размещена в зоне сужения формирующей воронки ленточной м.ащины, а в тракте второй ветви размещен оптический модулятор. 3.Устройство по п. 1, отлича ющ е е с я тем, что излучатель выполнен в виде полупроводникового источника модулированного инфракрасного потока.

13

Л

,11 Г

/$

/

и

10

IS

17

и,1

г

20

13

и.

(Jcons-t 2

i

гъ

J

Ф14г.2.