【導(dǎo)讀】探絲傳感器是化纖牽伸設(shè)備中必不可少的斷絲檢測裝置。本文采用光電式探絲傳感器設(shè)計電路,可以彌補以上檢測方法的不足,大大提高了斷絲檢測的準確性和可靠性。
光電式探絲傳感器的原理
光電式探絲傳感器能對紡織機械紡的纖維進行非接觸斷絲檢測,并能配合切絲器及時切斷斷絲,以防止纖維纏繞機器部件。
光電式探絲傳感器利用紅外光電原理對纖維的運動狀態(tài)進行檢測,當纖維正常時,由于機器的牽伸或卷繞等動作,位于傳感器U形槽中的纖維會有微小的抖動,此抖動會不斷地遮擋U形槽中左右兩邊紅外光的發(fā)射和接收,使其產(chǎn)生連續(xù)的紅外脈沖;當纖維絲斷開以后,該連續(xù)的紅外脈沖減少或消失,探絲器通過檢測和判斷紅外脈沖的頻率即可判斷纖維是否已斷開。
電路設(shè)備及功能實現(xiàn)
電路組成:紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、放大電路、整形調(diào)制電路、解調(diào)電路、觸摸感應(yīng)延時電路 、過流保護電路及輸出電路。
紅外發(fā)射及接收電路
為了使發(fā)光二極管的亮度始終保持一定,由 LED1 、N1 、R0 、ZD1 和R1構(gòu)成恒流源紅外發(fā)射電路,IC 2B,PH,R2~R4構(gòu)成紅外接收電路,信號通過C1耦合輸出。當PH接受到的紅外光能不變時,IC 2B的7腳輸出電平不變,則C1無耦合信號輸出。當由于絲線的擺動而不斷重復(fù)地切割紅外光束使PH所接收到的光能改變時,C1耦合輸出相同頻率的脈動信號。見圖1。
圖1:紅外發(fā)射及接收電路
前級放大及整形調(diào)制電路
由R5~R9及IC 2A組成前級放大電路,由R5、R6輸入偏置靜態(tài)工作點,對C1耦合過來的微弱尖脈沖信號進行放大,其增益的大小取決于R8和R9的比值。整形調(diào)制電路由R11~R13、C3及IC 2D組成,將前級尖脈沖信號整形調(diào)制為等幅方波脈沖信號。見圖2。
圖2:前級放大及整形調(diào)制電路
解調(diào)電路
由D1、R15~R18、C6及IC 2C組成,由R18引入正反饋。當前級信號頻率低于一定值F1時,IC 2C的8腳輸出低電平;當前級信號頻率高于一定值F2時,IC 2C的8腳輸出高電平。臨界過渡區(qū)頻率范圍FW=F2-F1,適當?shù)腇W可以有效防止檢測信號臨界過渡區(qū)的輸出振蕩,使得檢測動作可靠。
觸摸感應(yīng)延時電路、過流保護電路及輸出電路
IC 1D、C8、R24及D4構(gòu)成觸摸延時控制。當斷絲或引絲 狀態(tài)時,由于脈沖信號F小于F1值,圖四的信號輸入端為低電平,探絲器輸出信號;當觸摸延時感應(yīng)端時, IC 1D的14腳輸出高電平,對C8進行快速充電,輸出截止。延時時間由C8及R24決定。通過這個觸摸延時,可以進行伸頭引絲操作。過流保護電路由IC 1C及R 27組成, R27可以限制峰值電流,同時將過流信號反饋至IC 1A的10腳,使輸出快速截止。D5起續(xù)流作用,可以防止感性負載通斷時損壞電路。
結(jié)論
該紅外光電式探絲傳感器經(jīng)過反復(fù)的設(shè)計和試驗, 各項技術(shù)指標均達到較好的水平,其低電平輸出小于0.1V,正常功耗小于0.3W,負載電流可達800mA,短路保護電流為1A,斷絲響應(yīng)時間小于0.5s,電源延遲時間為4s,觸摸延時時間為15s,可以檢測不同材質(zhì)種類的斷絲。