一、前言

　　探絲傳感器是化纖牽伸設備中必不可少的斷絲檢測裝置。傳統的探絲傳感器大多采用電荷感應式,其檢測靈敏度高,但受環境溫度及濕度的影響較大,從而影響其可靠性和準確性。光電式探絲傳感器可以彌補以上檢測方法的不足,從而大大提高了斷絲檢測的準確性和可靠性。

　　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射和接收,使其產生連續的紅外脈沖;當纖維絲斷開以后,該連續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。

　　三、電路設備及功能實現

　　電路組成：紅外發射電路、紅外接收電路、放大電路、整形調制電路、解調電路、觸摸感應延時電路、過流保護電路及輸出電路。

　　1、紅外發射及接收電路（見圖1）。

　　為了使發光二極管的亮度始終保持一定,由LED1、N1、R0、ZD1和R1構成恒流源紅外發射電路,IC2B,PH,R2～R4構成紅外接收電路,信號通過C1耦合輸出。當PH接受到的紅外光能不變時,IC2B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。

　　2、前級放大及整形調制電路（見圖2）

　　由R5～R9及IC2A組成前級放大電路,由R5、R6輸入偏置靜態工作點,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。整形調制電路由R11～R13、C3及IC2D組成,將前級尖脈沖信號整形調制為等幅方波脈沖信號。

　　3、解調電路(見圖3)

　　由D1、R15～R18、C6及IC2C組成,由R18引入正反饋。當前級信號頻率低于一定值F1時,IC2C的8腳輸出低電平;當前級信號頻率高于一定值F2時,IC2C的8腳輸出高電平。臨界過渡區頻率范圍FW=F2-F1,適當的FW可以有效防止檢測信號臨界過渡區的輸出振蕩,使得檢測動作可靠。

　　4、觸摸感應延時電路、過流保護電路及輸出電路（見圖4）

　　IC1D、C8、R24及D4構成觸摸延時控制。當斷絲或引絲狀態時,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;當觸摸延時感應端時,IC1D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IC1C及R27組成,R27可以限制峰值電流,同時將過流信號反饋至IC1A的10腳,使輸出快速截止。D5起續流作用,可以防止感性負載通斷時損壞電路。

　　四、結論

　　該紅外光電式探絲傳感器經過反復的設計和試驗,各項技術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,可以檢測不同材質種類的斷絲。

　　參考文獻：

　　[1][日]吉野新治（張玉龍,朱錫義,黃美超編譯）.傳感器電路設計手冊[M].中國計量出版社,1989.12.