Устройство для измерения развеса ленты Советский патент 1980 года по МПК D01G23/06 

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к устройствам контроля развеса волокнистых материалов, в частности ленты. Известно устройство для измерения развеса ленты, содержащее блок питания через электронный ключ, измерительный источник излучения, первый световод, формирующую воронку, второй световод, фотоприемник и усилитель, подключенный к входам двух синхронных детекторов, выход одного из которых связан с регистрирующим блоком, а выход другого - d первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с источником эталонного напряжения 1. Недостатком известного устройства является наличие существенных инструментальных погрешностей измерения развеса ленты, что обусловлено следующими факторами:нелинейной (экспоненциальной) связью показании регистрирующего блока устройства с развесом ленты при неизбежном усреднении этих показаний вследствие конечных размеров зоны измерения (щирины оп- - , --,-.-..„ / тической щели) формирующей воронки, в которую заправлена лента; использованием оптического модулятора для получения контрольного сигнала и частотного метода для разделения сигнала измерения и контрольного сигнала. Это, кроме того, не позволяет увеличивать скважность питающих источник излучения - светодиод импульсов тока, что ограничивает пиковую мощность излучения, проходящего через ленту, и, следовательно, максимально возможный развес ленты, а также не позволяет добиться выгодного отношения сигнал/шум в канале измерения, что дополнительно снижает точность измерения развеса ленты. Целью изобретения является повыщение точности измерения. Это достигается тем, что устройство имеет контрольный источник излучения, коммутатор, корректирующий блок, дополнительные синхронные детекторы, дополнительные световоды и дополнительный фотоприемник, электронный ключ и блок сравнения. Блок питания через дополнительный электронный ключ связан с контрольным источником излучения, который посредством двух дог1олТТйТЕльных световодов связан с входами обоих фотОприемников, а измерительный источник излучения через третий Дополнительный стветтувод соединен со входом дополнительного фотоприемника, выход которого через дополнительные синхронные детекторы и дополнительный блой сравнения и электронный ключ соединен с контрольным источником излучения. Выходы коммутатора, подключены ко входам синхронных детекторов и электронных ключей, а выход блока сравнения через корректирующий блок связан со входом и выходом усилителя. На чертёже приведена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство для измерения развеса ленты содержит блок питания 1, соединенный через электронные ключи 2 и 3 с йстоЧнйКами излучения :- светодиодами 4 и & соответ ТтВетао канала измерения и канала конт рЪЛЬного сигнала, максимум излучения которых находится в ближней инфракрасной области спектра (например, серийно выпускаемые светодиоды типа АЛ-108 А). В этой области имеет место поглощение для больТЙгйнстватекстильных волокнистьтх материалов (хлопок, щерсть и т.д.), но в,то же рШ не ска ывается влияние цвета волокна. Светодиоды 4 и 5 соединены с развет вЙГеШьШИ световодами, которые выполнены из материала, оптически прозрачного в области излучения светодиодов 4 и 5, наприТй р из пблйметилмётакрилата или стекла, или могут быть изготовлены из склеенных .в тЬрШх пучков специальных оптических волокон (полимерных, стеклянных и т.п.). Световод 6 подвоДйт излучениеОТ светодиода 4 в зону измерения к формирующей воронке 7, предназначенной для прохождения контролируемой ленты 8, а световод - 9 - от зоны измерения к фотоприемнику 10 канала измерения. Световоды 11 и 12 пере Дают излучение от светодиода 5 к фотопри.емнику 10 канала измерения и фотоприемнику 13 Т анаЛа контрольногб , а световод 14 - к этому же фотоприемнику 13 от светодиода 4. Сечения световодов 9, 11, 12 и 14 подбираются при настройке датчика устройства из условия, чтобы соответствующие оптические сигналы, поступающие на фотоприемники 10 и 13, бь1ли по мощности одного порядка. Фотоприемники 10 и 13 выполнены в виде фотодиодов (серийно вьтускаёмых типа ФД-9К). Фотоприемник 10 кана 71а 1йгзйёрения подключен на вход усилителя 15, параллелбно которому в качестве цепи обратной связи включен блок коррекции 16, а выход усилителя 15 соединен сГсигнальны. МП входами синхронных детекторов 17 и 18. Выход синхронного детектора 17 подключен к регистрирующему блоку 19, а выход детектора 18 - к одному из входов блока сравнения 20, второй вход которого предназна735672чен для подключения к источнику эталонного напряжения Uar- Выход блока сравнения 20 подключен ко второму входу блока коррекции 16 (изменяющему коэффициент передачи блока). Фотоприемник 13 канала контрольного сигнала подключен к усилителю 21, вход которого является входом схемы автоподстройки 22, содержащей также синхронные детекторы 23 и 24 (идентичные синхронным детекторам 17 и 18 канала измерения) и блок сравнения 25, выход которого являющийся выходом схемы автоподстройки 22, соединен с входом управления ключа 3. Входы управления электронных ключей 2 и 3 и синхронных детекторов 17, 18, 23 и 24 соединены с выходами коммутатора 26, предназначенного для осуществления амттлитудно-временной модуляции и разделениясигйала измерения и контрольного сигнала. Устройство работает следующим образом. Коммутатор 26 управляет работой ключей 2 и 3, при этом к блоку питания 1 попеременно подключаются светодиоды 4 и 5, поток излучения которых попеременно проходит по световодам 6 и 9 через ленту 8 в. зоне измерения формирующей воронки 7, по световоду 11 - на фотоприемник 10 и по световодам 12 и 14 - на фотоприемник 13. Ввиду того, что оптический сигнал светодиода 5 контрольного сигнала не испытывает поглощения лентой (так как передается по световодам 11 и 12 в обход формирующей воронки 7 с лентой 8), то мощность излучения светодиода 5 может быть соответственно меньще, чем светодиода 4 канала измерения. Таким образом, поток излучения светодиодов 4 и 5 будет модулирован с частотой и скважностью, определяемой параметрами схемы коммутатора 26. Значение скважности устанавливается из условия требуемой для измерения развеса ленты 8 мощности потока излучения, а также необходимого соотнощения сигнал/щум в канале измерения. Импульсная моц;ность светодиодов 4 и 5 определяется начальными парамет ами электронных ключей 2 и 3 (если сигнал Uynp на выходе блока сравнения 25 сигнала канала измерения Ujsc контрольным сигналом и24 равен нулю). На вь1ходе фотоприемника 10 канала измерения появлйется суммарная последовательность импульсов, соответствующая прощедшему ленту 8 потоку излучения Ф ( светодиода 4 и начальному потоку излучения Фдг светодиода 5- На выходе фотоприемника 13 канала контрольного сигнала соответственно суммарная последовательность импульсов соответствует начальным потокам излучения Ф светодиода 4 и Ф( светодиода 5. Введение блока коррекции 16 позволяет линеаризовать зависимость сигнала фотоприемника 10 канала измерения от развеса ленты. Это способствует исключению составляющей погрешности измерения,- обусловленной конечными размерами световодов 6 и 9 в зоне измерения формирующей воронки 7. Настройка блока коррекции осуществляется по крайним точкам линеаризации, определяемым из диапазона возможных колебаний развеса ленты 8 по условиям технологического процесса, например, для ленточного перехода в прядении. После усиления и линеаризации сигнал поступает на сигнальные входы синхронных детекторов 17 и 18, ключи которых управляются от коммутатора 26 синхронно и синфазно с питанием, соответственно светодиодов 4 и 5 (см. фиг. 1). При этом на выходе синхронного детектора 17 выделяется огибающая Ui сигнала, соответствующего потоку излучения Ф, прошедщего ленту 8 в зоне измерения формирующей воронки 7, а на выходе синхронного детектора 18 - огибающая сигнала, соотгветствующего начальному потому излучения Фо2. светодиода 5. Информация о развесе ленты с регистрирующего блока 19 может быть введена в управляющую ЭВМ АСУ прядильного производства.

Суммарный сигнал фотоприемника 13 поступает на вход усилителя Й1 схемы автоподстройки 22, с выхода которого после усиления поступает на сигнальные входы синхронных детекторов 23 и 24, работа которых аналогична работе синхронных детекторов 17 и 18 канала измерения. При этом на выходе синхронного детектора 23 выделяется огибающая U сигнала, соответствующего ответвленной световодом 14 части потока излучения Opi светодиода 4, на выходе синхронного детектора 24 - огибающая Uin сигнала, соответствующего начальному потоку излучения . светодиода 5.

Выходные сигналы U и U поступают на суммирующий и вычитающий входы блока сравнения 25, разностный сигнал Uynp с выхода которого управляет работой (изменяет коэффициент передачи) электронного ключа 3 так, что пиковая мощность излучения светодиода 5 изменяется до тех пор, пока на входе фотоприемника 13 соответствующий оптический сигнал Фоа. светодиода 5 не станет равным ответвленной световодом 14 части оптического сигнала потока излучения Ф01 светодиода 4. Таким образом, отнощение мощностей потоков излучения Ф(н и Фог всегда поддерживается постоянным независимо от возможных колебаний их абсолютных значений. Так как сигнал измерения и контрольный Сигнал проходят через один и тот же фотоприемник 13, то нестабильность упомянутых узлов схемы, а также блока сравнения 25 вследствие старения элементов, температурного дрейфа, в значительной мере и колебаний питающего напряжения, не влияет на работу схемы автоподстройки 22.

Аналогично может быть выполнена автоподстройка мощностц излучения светодиода 4 канала измерения.

Благодаря схеме автоподстройки 22 начальный поток излучения Фр светодиода 5 J канала контрольного сигнала следует за изменениями начального потока излучения Фо светодиода 4 канала измерения. Вследствие этого, стабилизируя уровень контрольного сигнала на выходе синхронного детектора 18 (и соответственно усилителя 15) путем изменения коэффициента усиления усилителя 15 (что достигается введением разностного сигнала U, -U с выхода блока сравнения 20 на второй вход блока коррекции 16, включенного между выходом и входом усилителя в качестве цепи обратной связи) од новременно осуществляется и стабилизация коэффициента передачи сигнала по каналу измерения (на выходе синхронного детектора 17). Этим исключаются медленные изменения сигнала измерения, вызванные старением элементов схемы и влиянием внещних условий.

Формула изобретения

Устройство для измерения развеса ленты, содержащее блок питания через элект ронный ключ, измерительный источник излучения, первый световод, формирующую воронку, второй световод, фотоприемник и уси-литель, подключенный ко входам двух синхронных детекторов, выход одного из которых связан с регистрирующим блоком, а выход другого - с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с источником эталонного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно имеет контрольный источник излучения, коммутатор, корректирующий блок, дополнительные синхронные детекторы, дополнительные световоды и дополнительный фотоприемник, электронный ключ и блок сравнения.

0 При этом блок питания через дополнительный электронный ключ евязан с контрольным истрчником излучения, который посредством двух дополнительных световодов связан с входами обоих фотоприемников, а измерительный источник излучения через третий дополнительный световод соединен со входом дополнительного фотопрйемника, выход которого через дополнительные синхронные детекторы и дополнительные блок сравнения и электронный ключ соединен с контQ рольным источником излучения, причем выходы коммутатора подключены ко входам синхронных детекторов и электронных ключей, а выход блока сравнения через корректирующий блок связан со входом и выходом усилителя.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 555179, кл. D 01 G 23/06, 1977