《電子技術(shù)應(yīng)用》
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光電式探絲傳感器的設(shè)計
摘要: 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(biāo)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(fù)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。
關(guān)鍵詞: 傳感器 光電式 探絲
Abstract:
Key words :

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裝置。傳統(tǒng)的探絲傳感器大多采用電荷感應(yīng)式,其檢測靈敏度高,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以上檢測方法的不足,從而大大提高了斷絲檢測的準(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(dāng)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(dāng)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。

 三、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。

 1、紅外發(fā)射及接收電路(見圖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,信號通過C 1 耦合輸出。當(dāng)P H 接受到的紅外光能不變時,IC 2B 的7腳輸出電平不變,則 C 1 無耦合信號輸出。當(dāng)由于絲線的擺動而不斷重復(fù)地切割紅外光束使P H 所接收到的光能改變時, C 1 耦合輸出相同頻率的脈動信號。

 2、前級放大及整形調(diào)制電路(見圖2)

 由 R 5 ~ R 9 及 IC 2A 組成前級放大電路,由 R 5 、 R 6 輸入偏置靜態(tài)工作點,對C 1 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,將前級尖脈沖信號整形調(diào)制為等幅方波脈沖信號。

 3、解調(diào)電路

 由 D 1 、R 15 ~R 18 、C 6 及 IC 2C 組成,由R 18 引入正反饋。當(dāng)前級信號頻率低于一定值 F 1 時,IC 2C 的8腳輸出低電平;當(dāng)前級信號頻率高于一定值 F 2 時,IC 2C 的8腳輸出高電平。臨界過渡區(qū)頻率范圍 F W = F 2 - F 1 ,適當(dāng)?shù)?F 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。

 4、觸摸感應(yīng)延時電路、過流保護電路及輸出電路

 IC 1D 、 C 8 、 R 24 及D 4 構(gòu)成觸摸延時控制。當(dāng)斷絲或引絲狀態(tài)時,由于脈沖信號 F 小于 F 1 值,圖四的信號輸入端為低電平,探絲器輸出信號;當(dāng)觸摸延時感應(yīng)端時, IC 1D 的14腳輸出高電平,對 C 8 進 行快 速充電,輸出截止。延時時間由 C 8 及 R 24 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, R 27 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。D 5 起續(xù)流作用,可以防止感性負(fù)載通斷時損壞電路。

 四、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(biāo)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(fù)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。

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