Устройство для измерения весового расхода волокнистого материала в пневмопроводе

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения весового расхода волокнистого материала в текстильной промышленности. Целью изобретения является повышение точности измерения. На пневмопроводе закрепляют рамку 3, на которой в свою очередь устанавливают две линейки источников 4, 5 света и фотоприемников 6, 7. Источники света и фотоприемники чередуются в каждой из линеек. Движущийся в пневмопроводе волокнистый материал изменяет величину фототока, поступающего с фотоприемников 6, 7, за счет изменения оптической плотности освещаемой среды. По величине фототока судят о весовом расходе волокнистого материала в пневмопроводе. Вычислительный блок позволяет учитывать смещение нуля, происходящее при запыленности стенок пневмопровода. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51}5 С 01 F 1 36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 4 6 Б

7 7

@й а. °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ rHHT СССР

1 ,(21) 4170544/24-10 (22) 30.12.86 (46) 07.0 1.. 90. Бюл. 1 1 (71) Московский текстильный институт им. А.Н,Косыгина (72) В.Л.Бунаков, А.В.Рудев, В.S.Çàÿö, А.В,Назаров и Е.Н,Сидорова (53) 532,57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 881528, кл. С О1 F 1/ОО, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ BECOBO.

ГО РАСХОДА ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА В

ПНЕВМОПРОВОДЕ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения весового расхода волокнистого материала в текстильной

2 промышленности. Целью изобретения является повышение точности измерения.

На пневмопроводе закрепляют рамку 3, на которой в свою очередь устанавливают две линейки источников 4,5 света и фотоприемников 6,7.. Источники света и фотоприемники чередуются в каждой иэ линеек. Движущийся в пневмопроводе Ьолокнистый материал изменяет величину фототока, поступающего с фотоприемников 6,7, эа счет изменения оптической плотности освещаемой среды.

По величине фототока судят о весовом расходе волокнистого материала в пневмопроводе. Вычислительный блок позволяет учитывать смещение нуля, .происходящее при запыленности стенок пневмопровода. 2 ил.

534324

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в текстильной промышленности для измерения расхода волокнистого матери5 ала в пневмопроводе.

Цель изобретения - повышение точности, На фиг. 1 изображена конструкция датчика расхода волокнистого материа- 10 ла; на фиг. 2 - электрическая схема устройства.

Датчик весового расхода волокнистого материала состоит из двух линеек

1 и 2 (фиг, 1 ) для крепления KGTopblx 15 служит специальная рамка 3. Каждая линейка датчика состоит из чередующихся источников света и фотоприемников (светодиодов 4,5 и фотодиодов 6,7). .Рамка укреплена на пневмопроводе 8.

Рамка с укрепленными в ней линейками образует единое целое с пневмопровоДом, и поэтому не вызывает возмущения потока волокна.

Устройство содержит также источник 25

9 тока (Фиг. 2) с ключами 10 и 11 для коммутации групп светодиодов, генератор 12 с парафазными выходами, два ключа 13 и !4 для коммутации групп фотодиодов, блок 15 обработки и блок 30

16 индикации.

Блок обработки включает в себя резисторы 17 и 18, инвертирующий усилитель 19, фильтры 20 и 21 нижних частот, амплитудный детектор 22, конденсатор 23, неинвертирующий усилитель

24, дифференциальный усилитель 25 и преобразователь напряжение-частота, выполненный в виде интегратора на усилителе 26 с конденсатором 27 и резистором 28, коммутатора на усилителе 29 и разрядного транзистора 30.

В основе работы устройства лежит уравнение Буг ера-Памберта, согласно которому поток монохроматического излучения с длиной волны $, прошедший через некоторый объект, на который направлен поток <1 ра вен где D — оптическая плотность объекта. !

Так как D> линейно зависит от плотности массы волокна, то выражение (1) можно представить в виде

= е „(2) где . - постоянный коэффициент;

q - измеряемая величина, т.е. мгновенное значение плотности волокнистой массы„

Количество волокна G, подаваемого по пневмопроводу в объект за известное время, определяется выражением

G=K (q (3)

Ь где К - коэффициент определяемой конструкцией датчика и способом обработки информации. . Для перекрытия всего сечения пневмопровода излучатель должен содержать такое количество свето- и фотодиодов, которое обеспечило бы заполнение всего сечения равномерным потоком излучения.

Тогда полный ток в цепи фотопреобраэователя будет и

1=,1 „, (4)

1 где J „— фототок и-го фотодиода.

Этот ток будет определять мгновенное значение расхода волокна. Выражение (3) можно представить в виде:

С=К1 . (5)

Из этого видно, что весовой расход волокнистого материала можно определять по току фотопреобразователя.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал, снимаемый с линейки фотоприемника, является функцией нескольких переменных, а именно: освещенности, создаваемой источником излучения, количества массы продукта в зоне просвечивания, запыленности поверхности фото- и светодиодов.

Источник 9 тока, при помощи ключей

10 и 11 подключается поочередно к линейкам светодиодов 4 и 5, ключи 10 и 11 коммутируются протиеофазно генератором 12, который коммутирует также ключи 13 и 14, подключая линейки фотодиодов 6 и 7 к инвертирующему усилителю 19. Таким образом, одновременно включены свето- и фотодиоды противоположных линеек, причем излучающ1ий и принимающий ряд светодиодов и фотодиодов периодически чередуются.

Фотоприемники в обеих линейках включены параллельно и используются в режиме фотопреобразователя. При работе в таком режиме фотодиод представляет собой упрвляемый светом источник тока, величина которого не зависит от напряжения питания, а зависит от освещенности, т.е. от массы продукта в зоне просвечивания.

Сигнал с фотодиодов 6 и 7 поступает на инвертирующий усилитель 19.

5 1534

В каждый момент времени открыт один из ключей t3 или 14, которые управ ляются от генератора 12. При этом вследствие того, что фотодиоды являются источниками тока, величина то.ка не зависит от падения напряжения на резисторах 17,18 и от сопротивления резисторов 17,18 (сопротивление резисторов 17 и 18 должны выбираться, по крайней мере, на порядок меньше сопротивления Фотодиодов 6,7). Напряже- ние на выходе инвертирующего усилителя 19 пропорционально сумме токов

Фотодиодов 6 и 7, и резистора 18. Сум-15 ма сигналов линеек 6 и 7, выделяемая на выходе инвертирующего усилителя 19, фильтруется при помощи фильтра нижних частот, состоящего из резистора 20 и конденсатора 21, частота среза которвго выбрана в зависимости от скорости транспортирования волокна и его плотности (средней частоты полезного сигнала), а также от частоты коммутации. 25

Для того, чтобы исключить влияние запыленности и загрязнения поверхности фото- и светодиодов в блок измерения введен блок, позволяющий компенсировать указанные возмущения, т.е.з0 он устанавливает "0" показаний. Наблюдения показали, что волокно в пневмопроводе перемещается дискретными порциями, т,е. в течение 1-10 с обязательно появляется "окно". В этот

35 момент времени волокна в зоне просвета датчика нет, что дает возможность запомнить состояние "Волокна нет". На усилителе 22 выполнена схема амплитудного детектора на отрицательную полярность сигнала, функциональное назначение которого запоминание напряжения, соответствующего состоянию "Волокна нет . Таким образом на конденсаторе 23 выделяется опорное напряже- 45 ние, относительно которого производится измерение собственного сигнала, пропорционального количеству волокна в сечении датчика.

Устройство для измерения весового расхода волокнистого материала в пневмопроводе, содержащее две линейки оптически согласованных источников, света и фотоприемников, а также усилитель и блок индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены источник тока, парафазный генератор, две пары ключей, фильтр нижних частот, амплитудный детектор, неинвертирующий усилитель, дифференциальный усилитель и преобразователь напряжение — частота, при этом усилитель выполнен инвертирующим; каждая линейка источников света и фотоприемников выполнена с последовательно установР ленными чередующимися источниками света и фотоприемниками, каждая группа источников света подключена через первую пару ключей к источнику тока, каждая группа фотоприемников через вторую пару ключей соединена с входом инвертирующего усилителя, соединенного выходом через фильтр нижних частот с амплитудным детектором, выход

На неинвертирующем усилителе 24 выполнен повторитель напряжения для согласования. Он обладает большим входным сопротивлением, что позволяет организовать постоянную времени разря-55 да конденсатора в несколько минут.

На дифференциальном усилителе 25 выполнена схема сравнения текущего сигнала и напряжения на выходе усили324 6 теля 24, пропорционального напряжению при "пустом" датчике.

Сигнал с усилителя 25 поступает на вход преобразователя напряжениечастота, который преобразует аналоговый сигнал в последовательность импульсов. Он выполнен на двух операционных усилителях 26 и 29 и транзисторе 30. Усилитель 26 с конденсатором 27 представляет собой аналоговый интегратор. Скорость заряда конденсатора является функцией напряжения, поступающего на вход преобразователя. Напряжение с выхода интегратора поступает на вход усилителя 29, где сравнивается с пороговым напряжением. В момент равенства этих напряжений усилитель 29 переключается в состояние положительного насыщения и начинает протекать ток базы транзистора 30, транзистор открывается, конденсатор разряжается, и усилитель переключается в положение отрицательного насыщения.

Начинается новый заряд конденсатора.

Сигнал с усилителя 29, который представляет собой последовательность импульсов, частота которых пропорциональна массе, поступает на вход блока 16 индикации.

Формула изобретения

7 1534324 в 17 1

L.: 3

Составитель O.Власов

Редактор C.Ïàòðó

Заказ 35 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11333. i, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 101 которого подключен к неинвертирующему входу неинвертирующего усилителя, инвертирующий вход которого и выход соединены с инвертирующим входом дифференциального усилителя, неинвертиpующий Вход которого подключен к входу амплитудного детектора, выход дифференциального усилителя через преобразователь напряжение — частота соединен с блоком индикации, причем . выходы коммутатора подключены к управляющим входам ключей °