Устройство для измерения развесаленты

Союз СоветскимиСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ пщ 796257(51)М. Кл.З с присоединением заявки йо -0 01 6 23/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритетов Опубликовано 150181.бюллетень М 2 Дата опубликования опмсаиия 17. 01. 81 3) УДК 677. 051.188:62"531 (088.8)(72) Авторы изобретения Н.М. Башкиров, Н.А. Кобляков и Л.К. Таточенко Всесоюзный заочный институт текстильной и легкой промьаапенностн(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЛЗВЕСА ЛЕНИзобретение относится к текстильной промьвленности, а именно к устрсйствам контроля развеса волокнистых материалов, в частности ленты, и может быть быть использовано в сис темах автоматического выравнивания ровноты ленты, например, на ленточных машинах, в системах регулирования скорости питания или вытяжки для подачи одинакового по объему ко личества волокна в равные промежутки времени, для получения первичной .информации о раэвесе ленты в ЛСУ прядильного производства.5Известно устройство для измерения развеса ленты, содержащее блок питания с коммутатором, выход которого соединен через первый вход первого электронного ключа, измерительный 20 источник излучения, первый световод, формирующую воронку, второй световод и измерительный фотоприемник с первыми входами двух синхронных детекторов, вторые входа которых соедине ны с коммутатором блока питания, второй электронный ключ, первый вход которого подключен к коммутатору блока питания, а выход - через контрольный источник излучения, третий 30 2световод и контрольный фотоприемник связан с первым входом ./лона,авто-" подстройки мощности излучения, второй и третий входы которого электрически соединены с коммутатором 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 синхрон 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 уст" ройства 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 показа 796257ния 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 АСУ 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 - 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 электронного ключа. 20 На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2- график, 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 б соответственно канала измерения и канал контрольного сигнала, максимум излучения которых находится в ближней инфракрасной области спектра (например, серийно выпускаемые свето 10 15 25 30 35 40 45 50 бО диоды типа АЛА). В этой области имеет место поглощение для большинства текстильных волокнистых материалов (хлопок, шерсть и т,д.)и в то же время не оказывается влияние цвета на волокна, Светодиоды5 и 6 соединены с разветвленнымисветодиодами, которые выполнены изматериала, оптически прозрачногов области излучения светодиодов 5и б, 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 зонуизмерения к формирующей воронке 8,предназначенной для прохождения контролируемой ленты 9, а световод 10от эоны измерения к измерительномуфотоприемнику 11 канала измерения.Световоды 12 и 13 предназначеныдля передачи излучения от светодиодаб к фотоприемнику 11 канала измерения и контрольному фотоприемнику 14канала контролькного сигнала, асветовод 15 - к этому же фотоприемнику 14 от светодиода 5. Сечениясветоводов 7, 10, 12, 13 и 15 подбираются при настройке датчика устройства из условия, чтобы соответствующие оптические сигналы, поступающие на фотоприемники 11 и 14 былипо мощности одного порядка, Фотоприемники 11 и 14 выполнены в виде фотодиодов (например, серийно выпускаемых типа ФДК). Фотоприемник14 канала контрольного сигнала подключен к блоку 16 автоподстройкимощности излучения, содержащего усилитель 17, синхронные детекторы 18и 19 и блок 20 сравнения, выполненный в виде дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом управления ключа 4,Фотоприемник 11 канала измеренияподключен к усилителю 21, выход которого соединен с входами синхронныхдетекторов 22 и 23 (идентичных детекторам 18 и 19), Входы управлениясинхронных 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 23подключен ко входу модулятора 24,а также к первому входу блока 25сравнения (идентичного блоку 20 сравнения), второй вход которого предназначен для подключения источникаэталонного напряжения О , выходблока соединен с входом управленияключа 3. Выходы модулятора 24 и синхронного детектора 22 связаны с входами компаратора 26, выход которогоподключен к останавливающему входусчетчика 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 фото- приемник 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 б определяется начальными параметрами ключей 3 и 4 (если сигнал О на выходе блока 20 сравнения блока 1 С, выявляющего разность измерительного О 4 и контрольного О сигналов, равен нулю ).На выходе фотоприемника 11 канала измерения появляется суммарная пос- З 5 ледовательность импульсов, соответствующая прошедшему ленту 9 потоку излучения Ф светодиода 5 и начальному потоку излучения Фс светодиода б, которая усиливается уси О 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 О 2 и О э сигналов, соответствующих потокам излучения Ф и Фо Ф,=Ф ехр(- Сц),где 1- коэффициент затухания экспоненты, зависящей от настройки модулятора 24; На выходе фотоприемника 14 канала контрольного сигнала выделяет ся суммарная последоват"льность импульсов, соответствующая начальным потокам излучения Фсветодиода 5 и Фсветодиода б, которая поступает на нход усилителя 17 и далее на сигнальные входы синхронных детекторов 18 и 19 блока 16, выявляющего разность ОхО измерительного О 8 и КОнтрОльнОГО Ос сиГналОв (СООтветстнующих потокам излучения 40 .ФО 1 и Фо). Если указанная разность О отлична От нуля, то она, воздеиствуя на вход управления улюча 4, изменяет коэффициент его передачи и соответ ственно пиковую мощность излучения светодиода б до тех пор, пока на входе фотоприемника 14 соответснующцй оптический сигнал Фсветодиода 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 2 всегда поддерживается постоянным, независимо ог 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 Фсветодиода б канала контроль-ного сигнала следует за изменениями начального потока излучения ФО 1 светодиода 5 канала измерения. Поэтому при стабилизации уровня контрольного сигнала на выходе синхронного детектора 23 и соответственно усилителя 21 путем изменения коэффициента передачи ключа 3 (подавая разностный сигнал О 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 0 по экспоненциальному закону где с( - 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 О 2 с выхода синхронного детектора 22 поступает на первый вход компаратора 26, а напряжение О с выхода синхронного детектора 23 - на вход модулятора 24, где преобразуется н напряжение вида экспоненциальная "пила" 024 "эЕхР(-О,Н -+Т- текущее время;с - время начала цикла измереНнияТ - период цикла модуляции.Напряжение 04 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 мо- ц) мента сравенства. напряжений 02(с) 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, 20Значение развеса Ц ленты, как следует из выражений (1) и (2), пропор" ционально времени измерения с-ск которое, в свою очередь, пропорционально сосчитанному счетчиком 27 чис лу импульсов М, т.е.ск сн="и "г(3) где 1 - частота задающего генератоГра 30.Объединяя постоянные константой А, окончательно получается, что значение развеса ленты, среднее за время цикла измерения, равноКак 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 цифровой индикации, удобной для восприя тия оператором, или в последовательном коде - для вывода на цифропечатающую машинку, перфоратор или для непосредственного ввода в ЭЦВМ). Формула изобретения Устройство для измерения развесаленты, содержащее блок питания с ком-мутатором, выход которого соединенчерез первый вход первого электронного ключа, измерительный источникизлучения, первый световод, формирующую воронку, второй световод и иэмери.тельный фотоприемник с первыми входами двух синхронных детекторов, вторые входы которых соединены с коммутатором блока питания, второй электронный ключ, первый вход которогоподключен к коммутатору блока питания, а выход - через контрольный источник излучения, третий световоди контрольный фотоприемник связан спервым вхоДом блока автоподстройкимощности излучения, второй и третийвходы которого электрически соединены с коммутатором блока питания,а выход - со вторым входом второгоэлектронного ключа, четвертый и пятыйсветоводы соответственно включенымежду измерительным источником излучения и контрольным фотоприемникоми контрольным источником излученияи.измерительным фотоэлементом, блоксравнения, входы которого подключенык 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 цельюповышения точности и расширения функциональных возможностей устройства,оно имеет модулятор, блок управления,компаратор и задающий генератор, аблок регистрации состоит иэ счетчикаи циФрового индикатора, при этом выход первого синхронного детекторачерез первый вход модулятора, первыйвход компаратора соединен с останавлйвающим входом счетчика, счетныйвход которого подключен к задающему генератору, а обнуляющий - к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с цифровым индикатором, третий - со вторымвходом 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, 18.11.77796257 Фиг Составитель Б. Кисин оманенко Тех ед А,Ач Кекто Е, Пап едакт Заказ 9711/37 ПВНИИПИ Государстве СРпо делам изобре113035, Москва Ж- д. 4 одписное Тираж 493нного комитета СС тений и открытий 35 Ра ская наб,Филиал ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная