Устройство для измерения развеса ленты

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

»» 735672

Союз Советских

Социалистических

Республик

««п- «!, Л». (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18.11.77 (21) 2544208/28-12 (51) М. Кл.

D 01 G 23/06 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Государствеииый комитет

СССР по делам иэооретеиий и открытий (53) УДК 677.051.

188:62-531 (088.8) Опубликовано 25.05.80 Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 30.05.80

Л. К. Таточенко, Ю. В. Курланов, Н. А. Кобляков, А. Б. Козлов и Ю. М. Петров (72) Авторы изобретения

Московский ордена Трудового Красного Знамени текстильный институт (71) Заявитель!

I (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗВЕСА ЛЕНТЫ !

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 че- 5 рез 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 показаний регистрирующего блока устройства с развесом ленты при неизбежном усреднении этих показаний вследствие конечных размеров зоны измерения (ширины 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 повышение 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 дойол5672

1Е

73

3 нйтельных световодов связан с входами обоих фотоприемников, а измерительный источник излучения через третий дополнительный

= светбвод соединен со входом дополнительного фотоприемника, выход которого через дополнительные синхронные детекторы и дополнительный блок 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 чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения развеса ленты содержит блок питания 1, соединенный через электронные ключи 2 и 3 с источниками излучения — светодиодами 4 и 5 соответ ственйо канала измерения и канала конт"рольного 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 большинства "текстильных волокнистых материалов (хлопок, шерсть и т.д.), но в то же время. не* сказывается влияние цвета волокна. Светодиоды 4 и 5 соединейы с разветвленными световодами, которые выполнены из материала, оптически прозрачного в области излучения светодиодов 4 и 5, напри= — мер из йолиметилметакрилата или стекла, или могут быть изготовлены из склеенных в .торКах пучков специальных оптических волокон (полимерных, стеклянных и т.п.);

Световод 6 подводит излучение"от светодиода 4 в зону измерения к формирующей воронке 7, предназначенной для прохож— дения контролируемой ленты 8, а световод

9 — от зоны измерения к фотоприемнику 10 канала измерения. Световоды 11 и 12 передают излучение от светодиода 5 к фотоприемнику 10 канала измерения и фотоприемнику 13 канала контрольного сигнала, 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, были по мощности одного порядка. Фотоприемники 10 и 13 выполнены в виде фотодиодов (серийно выпускаемых типа ФД-9К). Фотоприемник 10 канала йзяерения подключен на вход усилителя

15, параллельно которому в качестве цепи обратной связи включен блок коррекции 16, а выход усилителя 15 соединен с сигнальны, ми 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 предназначен для подключения к источнику эталонного напряжения Иэт. 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 ам-плитудно-временной модуляции и разделения сигнала измерения и контрольного сиг нала.

Устройство работает следующим образом.

20 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

is 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 зе световодам 11 и 12 в обход формирующей воронки 7 с лентой 8), то мощность излучения светодиода 5 может быть соответственно меньше, 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 необходиiy мого соотношения сигнал/шум в канале измерения. Импульсная мощность светодиодов

4 и 5 определяется начальными парамет1 ами электронных ключей 2 и 3 (если сигнал

U > на выходе блока сравнения 25 сигнала канала измерения U>sc контрольным сигналом Uä4 равен нулю).

На выходе фотоприемника 10 канала измерения появляется суммарная последовательность импульсов, соответствующая проse шедшему ленту 8 потоку излучения Ф светодиода 4 и начальному потоку излучения

Фо светодиода 5. На выходе фотоприемника 13 канала контрольного сигнала соответственно суммарная последовательность импульсов соответствует начальным потокам излучения Фо светодиода 4 и Фо светодиода 5.

Введение блока коррекции 16 позволяет линеаризовать зависимость сигнала фото735672

5 приемника 10 канала измерения от развеса ленты. Это способствует исключению состав ляющей 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 U

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 выде/ ляется огибающая 11г$ сигнала, соответствующего ответвлен ной световодом 14 части потока излучения Фр светодиода 4, на выходе синхронного детектора 24 — огибающая U2q сигнала, соответствующего начальному потоку излучения Фо светодиода 5.

Выходные сигналы 13 и U» ïoñòóïàþò на суммирующий и вычитающий входы блока сравнения 25, разностный сигнал Ы 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 Фо светодиода 5 не станет равным ответвленной световодом 14 части оптического сигнала потока излучения Ф@ светодиода 4. Таким образом, отношение мощностей потоков излучения Фм и Фо всегда поддерживается постоянным независимо от возможных колебаний их абсолютных значений. Так как сиг нал 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 ав: -::- "-: -топодстройки 22. и ееся 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..

При этом блок питания через дополнительный электронный ключ евязан с контрольным источником излучения, который посредством двух дополнительных световодов связан с входами обоих фотоприемников, а измерительный источник излучения через третий дополнительный световод соединен со входом дополнительного фотоприемника, выход которого через дополнительные синхронные детекторы и дополнительные блок сравнения и электронный ключ соединен с контрольным 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

1О

1S гч

2$

6

Аналогично может быть выполнена автоподстройка мощностц излучения светодиода

4 канала измерения.

Благодаря схеме автоподстройки 22 начальный поток излучения Фог светодиода 5 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) одновременно осуществляется и стабилизация коэффициента передачи сигнала по каналу измерения (на выходе синхронного детектора 17). Этим исключайтся медленные изменения сигнала измерения, вызванные старением элементов. схемы и влиянием внешних условий.

Формула изобретения

Устройство для измерения развеса ленты, содержащее блок питания через электронный ключ, измерительный источник излучения, первый световод, формирующую воронку, второй световод, фотоприемник и усилитель, 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, отличаю735672

Составитель Ь. Кисин

Редактор А. Бер Техред К. Шуфрич Корректор Е. Г1апп

Заказ 2368/2! Тираж 502 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открь1тий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП сПатент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4