光電式探絲傳感器電路設(shè)計(jì)
摘要:本文介紹了一種用于化纖生產(chǎn)中探測(cè)絲線運(yùn)動(dòng)的光電式探絲式傳感器的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)原理及電路實(shí)現(xiàn)。
關(guān)鍵詞:光電探絲傳感器;紅外脈沖
一、前言
探絲傳感器是化纖牽伸設(shè)備中必不可少的斷絲檢測(cè)裝置。傳統(tǒng)的探絲傳感器大多采用電荷感應(yīng)式,其 檢測(cè)靈敏度高,但受環(huán)境溫度及濕度的影響較大,從而影響其可靠性和準(zhǔn)確性。光電式探絲傳感器可以彌補(bǔ)以上檢測(cè)方法的不足,從而大大提高了斷絲檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。
二、光電式探絲傳感器的原理
光電式探絲傳感器能對(duì)紡織機(jī)械紡的纖維進(jìn)行非接觸斷絲檢測(cè),并能配合切絲器及時(shí)切斷斷絲,以防止纖維纏繞機(jī)器部件。
光電式探絲傳感器利用紅外光電原理對(duì)纖維的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè),當(dāng)纖維正常時(shí),由于機(jī)器的牽伸或卷繞等動(dòng)作,位于傳感器U形槽中的纖維會(huì)有微小的抖動(dòng),此抖動(dòng)會(huì)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(dāng)纖維絲斷開(kāi)以后,該連續(xù)的紅外脈沖減少或消失,探絲器通過(guò)檢測(cè)和判斷紅外脈沖的頻率即可判斷纖維是否已斷開(kāi)。
三、電路設(shè)備及功能實(shí)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(shí)電路 、過(guò)流保護(hù)電路及輸出電路。
1、紅外發(fā)射及接收電路(見(jiàn)圖1)。
為了使發(fā)光二極管的亮度始終保持一定,由 LED 1 、N 1 、R 0 、Z D1 和R 1 構(gòu)成恒流源紅外發(fā)射電路,IC 2B ,P H , R 2 ~ R 4 構(gòu)成紅外接收電路,信號(hào)通過(guò)C 1 耦合輸出。當(dāng)P H 接受到的紅外光能不變時(shí),IC 2B 的7腳輸出電平不變,則 C 1 無(wú)耦合信號(hào)輸出。當(dāng)由于絲線的擺動(dòng)而不斷重復(fù)地切割紅外光束使P H 所接收到的光能改變時(shí), C 1 耦合輸出相同頻率的脈動(dòng)信號(hào)。
2、前級(jí)放大及整形調(diào)制電路(見(jiàn)圖2)
由 R 5 ~ R 9 及 IC 2A 組成前級(jí)放大電路,由 R 5 、 R 6 輸入偏置靜態(tài)工作點(diǎn),對(duì)C 1 耦合過(guò)來(lái)的微弱尖脈沖信號(hào)進(jìn)行放大,其增益的大小取決于R 8 和R 9 的比值。整形調(diào)制電路由 R 11 ~ R 13 、 C 3 及IC 2D 組成,將前級(jí)尖脈沖信號(hào)整形調(diào)制為等幅方波脈沖信號(hào)。
3、解調(diào)電路(見(jiàn)圖3)
由 D 1 、R 15 ~R 18 、C 6 及IC 2C 組成,由R 18 引入正反饋。當(dāng)前級(jí)信號(hào)頻率低于一定值 F 1 時(shí),IC 2C 的8腳輸出低電平;當(dāng)前級(jí)信號(hào)頻率高于一定值 F 2 時(shí),IC 2C 的8腳輸出高電平。臨界過(guò)渡區(qū)頻率范圍 F W = F 2 - F 1 ,適當(dāng)?shù)?nbsp;F W 可以有效防止檢測(cè)信號(hào)臨界過(guò)渡區(qū)的輸出振蕩,使得檢測(cè)動(dòng)作可靠。
4、觸摸感應(yīng)延時(shí)電路、過(guò)流保護(hù)電路及輸出電路(見(jiàn)圖4)
IC 1D 、 C 8 、 R 24 及D 4 構(gòu)成觸摸延時(shí)控制。當(dāng)斷絲或引絲 狀態(tài)時(shí),由于脈沖信號(hào) F 小于 F 1 值,圖四的信號(hào)輸入端為低電平,探絲器輸出信號(hào);當(dāng)觸摸延時(shí)感應(yīng)端時(shí), IC 1D 的14腳輸出高電平,對(duì) C 8 進(jìn) 行快 速充電,輸出截止。延時(shí)時(shí)間由 C 8 及 R 24 決定。通過(guò)這個(gè)觸摸延時(shí),可以進(jìn)行伸頭引絲操作。過(guò)流保護(hù)電路由 IC 1C 及 R 27 組成, R 27 可以限制峰值電流,同時(shí)將過(guò)流信號(hào)反饋至IC 1A 的10腳,使輸出快速截止。D 5 起續(xù)流作用,可以防止感性負(fù)載通斷時(shí)損壞電路。
四、結(jié)論
該紅外光電式探絲傳感器經(jīng)過(guò)反復(fù)的設(shè)計(jì)和試驗(yàn), 各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)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(fù)載電流可達(dá)800mA,短路保護(hù)電流為1A,斷絲響應(yīng)時(shí)間小于0.5s,電源延遲時(shí)間為4s,觸摸延時(shí)時(shí)間為15s,可以檢測(cè)不同材質(zhì)種類(lèi)的斷絲。
參考文獻(xiàn):
[1] [日]吉野新治(張玉龍,朱錫義,黃美超編譯).傳感器電路設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].中國(guó)計(jì)量出版社,1989.12.