Устройство для измерения развесалЕНТы Советский патент 1981 года по МПК D01G23/06 

ния при достаточно высоких скоростях современных ленточных машин вследствие ограниченного быстродействия регистрирующих приборов например, (самопишущих потенциометров) дает информацию об усредненном развесе ленты на достаточно длинных (метровых и более) отрезках, что снижает эффективность использования устройства, не позволяя получить информацию о развесе ленты на коротких отрезках. Кроме того, при использовании устройства в системах сбора первичной информации о развесе ленты для АСУ прядильного производства возникают сложности, связанные с необходимостью сопряжения аналогового выхода устройства с цифровым входом ЭЦВМ или терминала (цифропечатающей машинки). Это сопряжение может быть осуществлено с помощью дополнительных устройств сопряжения, например аналого-цифровых преобразователей или цифровых вольтметров, что усложняет и существенно повышает стоимость системы, чем снижает эффективность ее применения.

Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель, достигается тем, что устройство имеет модулятор, блок управления, компаратор и задающий генератор, а блок регистрации состоит из счетчика и цифрового индикатора, при этом выход первого синхронного детектора через первый вход модулятора, первый вход компаратора соединен с останавливающим входом счетчика, счетный вход которого подключен к задающему генератору, а обнуляющий - к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с цифровым индикатором, третий - со вторым входом модулятора, а четвертый - с запускающим входом счетчика, причем выход второго синхронного детектора связан со вторым входом компаратора, а выход блока сравнения соединен со вторым входом первого электронного ключа.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2график, поясняющий работу устройства.

Устройство для измерения развеса ленты содержит блок 1 питания с коммутатором 2, соединенный через электронные ключи 3 и 4 с измерител ным и контрольным источниками излучения - светодиодами 5 и 6 соответственно канала измерения и канал контрольного сигнала, максимум излучения которых находится в ближней инфракрасной области спектра (например, серийно выпускаемые светодиоды типа АЛ-106 Л). В этой области имеет место поглощение для большинства текстильных волокнистых материалов (хлопок, шерсть и т.д.) и в то же время не оказывается влияние цвета на волокна. Светодиоды

5и б соединены с разветвленными светодиодами, которые выполнены из материала, оптически прозрачного

в области излучения светодиодов 5 и 6, например из полиметилметакрилата или стекла, или могут быть изготовлены из склеенных в торцах пучков специальных оптических волокон (полимерных,стеклянных и т.п.).

Световод 7 предназначен для подвода излучения от светодиода 5 в зон измерения к формирующей воронке 8, предназначенной для прохождения контролируемой ленты 9, а световод 10 от зоны измерения к измерительному фотоприемнику 11 канала измерения. Световоды 12 и 13 предназначены для передачи излучения от светодиода

6к фотоприемнику 11 канала измерения и контрольному фотоприемнику 14 канала контролькного сигнала, а световод 15 - к этому же фотоприемнику 14 от светодиода 5. Сечения световодов 7, 10, 12, 13 и 15 подбираются при настройке датчика устройства из условия, чтобы соответствующие оптические сигналы, поступающие на фотоприемники 11 и 14 были по мощности одного порядка. Фотоприемники 11 и 14 выполнены в виде фотодиодов (например, серийно выпускаемых типа ФД-9К). Фотоприемник

14 канала контрольного сигнала подключен к блоку 16 автоподстройки мощности излучения, содержащего усилитель 17, синхронные детекторы 18 и 19 и блок 20 сравнения, выполненный в виде дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом управления ключа 4.

Фотоприемник 11 канала измерения подключен к усилителю 21, выход которого соединен с входами синхронных детекторов 22 и 23 (идентичных детекторам 18 и 19). Входы управления синхронных детекторов 18 и 19 соединены с выходами коммутатора 2, предназначенного для осуществления амплитудно-временной модуляции и разделения сигнала измерения и контрольного сигнала.

Выход синхронного детектора 23 подключен ко входу модулятора 24, а также к первому входу блока 25 сравнения (идентичного блоку 20 сравнения) , вторюй вход которого предназначен для подключения источника

эталонного напряжения U

выход

зт

блока соединен с входом управления ключа 3. Выходы модулятора 24 и синхронного детектора 22 связаны с входами компаратора 26, выход которого подключен к останавливающему входу счетчика 27 регистрирующего блока 28, который содержит также цифрово индикатор 29. К счетному входу сче чика 27 подключен задающий генератор 30. Цифровой индикатор 29, зап кающий счетчик 27, а также вход уп равления модулятора 24 связаны с выходами устройства 31 управления. Устройство работает следующим о разом. Коммутатор 2 управляет работой ключей 3 и 4, при этом к блоку 1 п тания попеременно подключаются све диоды 5 и 6, поток излучения которых попеременно проходит по светов дам 7 и 10 через ленту 9 в зоне измерения формирующей воронки 8 и световоду 12 - на фотоприемник 11, а по световодам 13 и 15 - на фотоприемник 14. При этом поток излуче ния светодиодов 5 и 6 модулирован с частотой и скважностью, определяемой параметрами схемы коммутато ра 2. Значение скважности устанавливается из условия требуемой для измерения развеса ленты 9 мощности потока излучения, а также необходи мого соотношения сигнал/шум в кана ле .измерения . Импульсная мощность светодиодов 5 и 6 определяется начальными параметрами ключей 3 и 4 (если сигнал ( выходе блока 20 сравнения блока 16, выявляющего разность измерительного и контрольного и сигналов, равен нулю ). На выходе фотоприемника 11 канал измерения появляется суммарная пос ледовательность импульсов, соответствующая прошедшеглу ленту 9 пот ку излучения Ф светодиода 5 и начальному потоку излучения Фот..светодиода б, которая усиливается усилителем 21, после чего синхронными детекторами 22 и 23 (ключи которых управляются от коммутатора 2 синхронно и синфазно с питанием соответственно светодиодов 5 и б) выделяются огибающие U. сигналов, соответствующих потокам излучения Ф и Фоа На выходе фотоприемника 14 канала контрольного сигнала выделяетт ся суммарная последоват- льность импульсов, соответствующая начальным потокам излучения Фц светодиода 5 и светодиода б, которая поступает на вход усилителя 17 и далее на сигнальные входы синхронных детекторов 18 и 19 блока 16, выявляющего разность Uzo измерительного и контрольного и, сигналов (соот ветствующих потокам излучения .Фо и Фог) Если указанная разность U2.C, отлична от нуля, то она, воздействуя на вход управления улюча 4, изменяет коэффициент его передачи и соответ|Ственно пиковую мощность излучения светодиода 6 до тех пор, пока на входе фотоприемника 14 соответсвующцй оптический сигнал Ф светодиода 6 не становится равным ответвленной световодом 15 части оптического сигнала потока излучения Ф светодиода 5. Таким образом, отношение мощностей потоков излучения Ф и всегда поддерживается постоянным, независимо ог возможных колебаний их абсолютных значений. Поскольку сигнал измерения и контрольный сигнал проходят через один и тот же фотоприемник 14 и усилитель 17, то нестабильность этих узлов схемы, а также блока 20 сравнения вследствие старения элементов, температурного дрейфа и в значительной мере колебаний питающего напряжения, не влияет на работу блока 16, благодаря которому начальный поток излучения Фю2 светодиода 6 канала контрольх ного сигнала следует за изменениями начального потока излучения Ф, светодиода 5 канала измерения. Поэтому при стабилизации уровня контрольного сигнала на выходе синхронного детектора 23 и соответственно усилителя 21 путем изменения коэффициента передачи ключа 3 (подавая разностный сигнал (i2.5 выхода блока 25 сравнения на вход управления ключа 3) одновременно осуществляется и стабилизация коэффициента передачи сигнала по каналу измерения (на выходе синхронного детектора 22). Этим исключаются медленные изменения сигнала измерения, вызванные старением элементов канала измерения и влиянием внешних условий. Поток излучения, прошедший ленту, зависит от ее развеса Q по экспоненциальному закону ), (1) где (зС коэффициент поглощения ленты. Для исключения составляющей погрешности измерения, обусловленной конечными размерами световодов 7 и 10 в зоне измерения формирующей воронки 8, необходима линеаризация сигнала, фотоприемника 11, которая осуществляется следующим образом. Напряжение U2Z с выхода синхронного детектора 22 поступает на первый вход компаратора 26, а напряжение Uj., с выхода синхронного детектора 23 - на вход модулятора 24, где преобразуется в напряжение вида экспоненциальная пила ,,exp(-pt),-t stJVT, (2) де Р)- коэффициент затухания экспоненты, зависящей от настройки модулятора 24; t - текущее время; 1ц - время начала цикла измерения;т; - период цикла модуляции. Напряжение И поступает на второй вход компаратора 26. В момент начала цикла модуляции от блока управления подается импульс на запускаю щий вход счетчика 27 и начинается счет импульсов от задающего генератора 30, который продолжается до момента tj равенства, напряжений U22(t) и , (t) на компараторе 26, который при этом вьщает импульс на останавливающий вход счетчика 27. Далее по команде, вырабатываемой блоком управления, происходит считывание инфорнации со счетчика 27 с последующей подачей для индикации цифровым инди катором 29, после чего устанавливает ся нуль в счетчике 27. Затем цикл из мерения повторяется. Значение развеса Q ленты, как сле дует из выражений (1) и (2), пропорционально времени измерения которое, в свою очередь, пропорционально сосчитанному счетчиком 27 чис лу импульсов NV, т.е. - частота задающего генерато ра 30. Объединяя постоянные константой А, окончательно получается, что значение развеса ленты, среднее за врем цикла измерения, равно 0--АМц. С) Как следует из выражения С), за время, пропорциональное развесу ленты, счетчиКом регистрируется последо вательность импульсов, которая может быть выведена из него в цифровом виде (в параллельном коде - для цифровой индикации, удобной для восприятия оператором, или в последовательном коде - для вывода на цифропечата щую машинку, перфоратор или для непосредственного ввода в ЭЦВМ). Формула изобретения Устройство для измерения развеса ленты, содержащее блок питания с ком мутатором, выход которого соединен через первый вход первого электронного ключа, измерительный источник излучения, первый световод, формирующую воронку, второй св.ётовод и измерительный фотоприемник с первыми входами двух синхронных детекторов, вторые входы которых соединены с коммутатором блока питания, второй электронный ключ, первый вход которого подключен к коммутатору блока питания, а выход - через контрольный источник излучения, третий световод и контрольный фотоприемник связан с первым входом блока автоподстройки мощности излучения, второй и третий входы которого электрически соединены с коммутатором блока питания, а выход - со вторым входом второго электронного ключа, четвертый и пятый световода соответственно включены между измерительным источником излучения и контрольным фотояриемником и контрольным источником излучения и измерительным фотоэлементом, блок сравнения, входы которого подключены к выходу первого синхронного детектора и к источнику эталонного напряжения, и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения функ-циональных возможностей устройства, оно имеет модулятор, блок управления, компаратор и задакяций генератор, а блок регистрации состоит из счетчика и цифрового индикатора, при этом выход первого синхронного детектора через первый вход модулятора, первый вход компаратора соединен с останавливающим входом счетчика, счетный вход которого подключен к задающему генератору, а обнуляющий - к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с цифровьвл индикатором, третий - со вторым входом модулятора, а четвертый с запускающим входом счетчика, причем выход второго синхронного детектора связан со вторым входом компаратора, а выход длока сравнения соединен со stoptM входом первого элeк тронного ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 2544208/28-12, 18.11.77

.2