Устройство для измерения развесаленты

 

Союз Советскими

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ оц796257 (6! ) Дополнительное к авт. свид- ву— (с2) Заявлено 18. 10. 78 (2l) 2675477/28-12 (5Ф)М. Кл. с присоединением заявки Ио—

0 O l G 23/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) ПриоритетовЂ

Опубликовано 150181. бюллетень М 2

Дата опубликования опмсаиия 17. 01. 81 ф33) УДК 677. 051 ° .188:62"531 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н.М. Башкиров, Н.A. Кобляков и Л.К. Таточенко

Всесоюзный заочный институт текстильной и легкой промыапенностн (71) Заявитель (54) JJCTPOACTBO ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЛЗВЕСА ЛЕН!

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к устрсфствам контроля развеса волокнистых материалов, в частности ленты, и может быть быть использовано в сис- S темах автоматического выравнивания ровноты ленты, например, на ленточных машинах, в системах регулирования скорости питания или вытяжки для подачи одинакового по объему ко- 10 личества волокна в равные промежутки времени, для получения первичной .информации о раэвесе ленты в лСУ прядильного производства.

tS

Известно устройство для измерения развеса ленты, содержащее блок питания с коммутатором, выход которого соединен через первый вход первого электронного ключа, измерительный 2О источник излучения, первый световод, формирующую воронку, второй световод и измерительный фотоприемник с первыми входами двух синхронных детекторов, вторые входы которых соедине- 2з ны с коммутатором блока питания, второй электронный ключ, первый вход которого подключен к коммутатору блока питания, а выход - через контрольный источник излучения, третий 30

2 световод и контрольный фотоприемник связан с первым входом .блока,авто-" подстройки мощности излучения, второй и третий входы которого электрически соединены с коьвсутатором блока питания, а выход — со вторьвк входом второго электронного ключа, четвертый и пятый световоды соответственно включены между измерительным источником излучения и контрольным фотоприемником и контрольным источником излучения и-измерительным .фотоэлементом,блок сравнения, входы которого подключен к первому синхрои ному детектору и к источнику эталонного напряжения, и блок регистрации (1) .

Недостатками известного устройства являются использование параметрической линеариэации сигнала фотоприемника с помощью блока коррекции, что снижает стабильность работы устройства при больших колебаниях температуры окружающей среды, и аналоговая форма выходного сигнала о раэвесе ленты, что приводит к погрешностям считывания показаний оператором с регистрирующего устройства (например, стрелочного прибора).

Автоматическая регистрация показа796257

20 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 ACJ 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 — cD вторым входом модулятора, а четвертый — с запускающим входом счетчика, причем выход второго синхронного детектора связан со вторым входом компаратора, а выход блока сравнения соеди-. нен 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 измеритель 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 свето10

S5 бО диоды типа АЛ-106 A). В этой облас ти 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

5 и 6 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 зону измерения к формирующей воронке 8, предназначенной для прохождения конт= ролируемой ленты 9, а световод 10 от эоны измерения к измерительному фотоприемнику 11 канала измерения.

Световоды 12 и 13 предназначены для передачи излучения от светодиода

6 к 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 контроль- ного сигнала.

Выход синхронного детектора 23 подключен ко входу модулятора 24, а также к первому входу блока 25 сравнения (идентичного блоку 20 сравнения), второй вход которого предназначен для подключения источника эталонного напряжения 0, выход блока соединен с входом управления ключа 3. Выходы модулятора 24 и синхронного детектора 22 связаны r. входами компаратора 26, выход которого подключен к останавливающему входу

796257

Ф, = 9„e p (- О), счетчика 27 регистрирующего блока

28, который содержит также цифровой индикатор 29. К счетному входу счетчика 27 подключен задающий генератор 30. Цифровой индикатор 29, запускающий счетчик 27, а также нход управления модулятора 24 связаны с выходами устройства 31 управления.

Устройство работает следующим образом.

Коммутатор 2 управляет работой ключей 3 и 4, при этом к блоку 1 питания попеременно подключаются светодиоды 5 и б, поток излучения которых попеременно проходит по световодам 7 и 10 через ленту 9 в зоне измерения формирующей воронки 8 и 15 световоду 12 — на фотоприемник 11, а по световодам 13 и 15 — на фотоприемник 14. При этом поток излучения снетодиодов 5 и б модулирован с частотой и скважностью, опреде- щ ляемой параметрами схемы коммутатора 2. Значение скважности устанавливается из условия требуемой для измерения развеса ленты 9 мощности потока излучения, а также необходимого соотношения сигнал/шум в канале .измерения. Импульсная мощность светодиодов 5 и 6 определяется начальными параметрами ключей 3 и 4 (если сигнал Uz на выходе блока

20 сравнения блока 1С, выявляющего разность измерительного 04 и контрольного 0„ сигналов, равен нулю ).

На выходе фотоприемника 11 канала измерения появляется суммарная пос- 35 ледовательность импульсов, соответствующая прошедшему ленту 9 потоку излучения Ф светодиода 5 и начальному потоку излучения ФО светодиода б, которая усиливается уси- 4О лителем 21, после чего синхронными детекторами 22 и 23 (ключи которых управляются от коммутатора 2 синхронно и синфазно с питанием соответственно светодиодов 5 и 6) выделяются огибающие U и 0 э сигналов, соответствующих потокам излучения Ф и Фс >

На выходе фотоприемника 14 канала контрольного сигнала выделяет ся суммарная последоват"льность HMпульсов, соответствующая начальным потокам излучения Ф светодиода

5 и Ф светодиода б, которая постуг ает на нход усилителя 17 и далее на сигнальные входы синхронных детекторов 18 и 19 блока 16, выявляющего разность Uzo измерительного

048 и кОнтрОльнОгО 0<> сигн алов (СООт ветстнующих поToKBM излучения d0 .ФО и Фо ). Если указанная разность Uz отлична От нУлЯ, то она, воздеиствуя на вход управления улюча 4, изменяет коэффициент -ro передачи н соответ- g5

1, ственно пиковую мощность излучения светодиода б до тех пор, пока на входе фотоприемника 14 соответснующцй оптический сигнал Ф > светодиода 6 не становится равным ответвленной световодом 15 части оптического сигнала потока излучения Ф светодио ода 5. Таким образом, отношение мощностей потоков излучения ФО„ и Фо > всегда поддерживается постоянным, независимо or 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 нлияет на работу блока 16, благодаря которому начальный поток излучения

Фю светодиода 6 канала контроль-ного сигнала следует за изменениями начального потока излучения Ф

01 светодиода 5 канала измерения. Поэтому при стабилизации уровня контрольного сигнала на выходе синхрОнного детектора 23 и соответственно усилителя 21 путем изменения коэф— фициента передачи ключа 3 (подавая разностный сигнал Ugg с 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 где >(— коэффициент поглощения ленты.

Для исключения составляющей погрешности измерения, обусловленной конечными размерами снетоводов 7 и

10 в зоне измерения формирующей воронки 8, необходима линеаризация сигнала фотоприемника 11, которая осущестнляется следующим образом.

Напряжение 0 с выхода синхронного детектора 22 поступает на первый вход компаратора 26, а напряжение 0 с выхода синхронного детектора 23 — на вход модулятора 24, где преобразуется н напряжение вида экспоненциальная "пила"

0@4=0 exp(-pt), „e =а„+T, где )>>- коэффициент затухания экспоненты, зависящей от настройки модулятора 24;

796257

- текущее время;

t - время начала цикла измереН ния>

Т вЂ” период цикла модуляции.

Напряжение U>4 поступает на второй вход кОмпаратора 26. В момент 5 начала цикла модуляции от блока управления подается импульс на запускающий вход счетчика 27 и начинается счет импульсов от задающего генератора 30, который продолжается до момента с„равенства. напряжений U2<(t) и 0 (с) на компараторе 26, который при этом выдает импульс на останавливающий вход счетчика 27. Далее по команде, вырабатываемой блоком управления, происходит считывание информации со счетчика 27 с последующей подачей для индикации цифровым индикатором 29, после чего устанавливается нуль в счетчике 27. Затем цикл измерения повторяется. 20

Значение развеса Q ленты, как следует из выражений (1) и (2), пропорционально времени измерения которое, в свою очередь, пропорционально сосчитанному счетчиком 27 чис- yg лу импульсов М„, т.е. к н "н fr (3) где f - частота задающего генератоГ ра 30.

Объединяя постоянные константой

А, окончательно получается, что значение развеса ленты, среднее за время цикла измерения, равно

g=aн . (")

Как следует иэ выражения (4), за время, пропорциональное развесу ленты, счетчиком регистрируется последовательность импульсов, которая может быть выведена из него в цифровом виде (в параллельном коде — для цифро-. вой индикации, удобной для восприя- 49 тия оператором, или в последовательном коде — для вывода на цифропечатающую машинку, перфоратор или для непосредственного ввода в ЭЦВМ).

Формула изобретения

Устройство для измерения развеса ленты, содержащее блок питания с ком- О мутатором, выход которого соединен через первый вход первого электронного ключа, измерительный источник излучения, первый световод, формирующую воронку, второй световод 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 световоды соответственно включены между измерительным источником излучения и контрольным фотоприемником 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, о т л ич. а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функ-. циональных возможностей устройства, оно имеет модулятор, блок управления, компаратор и задающий генератор, а блок регистрации состоит иэ 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 элек тронного ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2544208/28-12 18.11.77

796257 рею

Составитель Б. Кисин

Редактор В. Романенко Тех ед A.Ач Ко екто Е. Папп

Заказ 9711/37 Тираж 493 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35 Ра ская наб. д. 4 5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,