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红外光电式探丝传感器功能实现

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发表于 2020-4-26 13:08 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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一、前言
& D* Z6 e% @- g( b, G   
' \  d9 O% t8 {$ G, i. }! J探丝传感器是化纤牵伸设备中必不可少的断丝检测装置。传统的探丝传感器大多采用电荷感应式,其检测灵敏度高,但受环境温度及湿度的影响较大,从而影响其可靠性和准确性。光电式探丝传感器可以弥补以上检测方法的不足,从而大大提高了断丝检测的准确性和可靠性。. j5 y  k6 K2 n/ k
二、光电式探丝传感器的原理
0 X* u  F+ `" i+ T5 j- `/ K   
. R' d# H8 E$ I, e2 Z7 k3 ~光电式探丝传感器能对纺织机械纺的纤维进行非接触断丝检测,并能配合切丝器及时切断断丝,以防止纤维缠绕机器部件。
4 [% o: x6 L+ \2 c# I   3 A8 x1 v# L1 ?) w) C- ^
光电式探丝传感器利用红外光电原理对纤维的运动状态进行检测,当纤维正常时,由于机器的牵伸或卷绕等动作,位于传感器U形槽中的纤维会有微小的抖动,此抖动会不断地遮挡U形槽中左右两边红外光的发射和接收,使其产生连续的红外脉冲;当纤维丝断开以后,该连续的红外脉冲减少或消失,探丝器通过检测和判断红外脉冲的频率即可判断纤维是否已断开。# t' x6 Z2 u( x( A: s
三、电路设备及功能实现
! i& w! R  G4 ?* E( t* h* x! D   4 e1 r# y% ]) |7 ^8 w. f
电路组成:红外发射电路、红外接收电路、放大电路、整形调制电路、解调电路、触摸感应延时电路 、过流保护电路及输出电路。$ F9 C' E. W2 y3 y! k) v$ K( Z7 q
  m$ N( d! {- B8 j2 M0 m
1、红外发射及接收电路。& Q3 T9 V6 \) n. |" P3 ]6 x! y) b( P
   & K7 M: @0 I5 T" @2 f+ w+ N/ }& H
为了使发光二极管的亮度始终保持一定,由 LED 1 、N 1 、R 0 、Z D1 和R 1 构成恒流源红外发射电路,IC 2B ,P H , R 2 ~ R 4 构成红外接收电路,信号通过C 1 耦合输出。当P H 接受到的红外光能不变时,IC 2B 的7脚输出电平不变,则 C 1 无耦合信号输出。当由于丝线的摆动而不断重复地切割红外光束使P H 所接收到的光能改变时, C 1 耦合输出相同频率的脉动信号。8 M$ z  A  w( A: f& ~: H. s' f

/ z% f" F1 m& `7 o! R1 n4 _# N2、前级放大及整形调制电路- [  ?- O4 E1 W) q% {/ S
   6 ~! V1 k' e# _
由 R 5 ~ R 9 及 IC 2A 组成前级放大电路,由 R 5 、 R 6 输入偏置静态工作点,对C 1 耦合过来的微弱9 J0 l3 i& a0 z: \/ d" R
尖脉冲信号进行放大,其增益的大小取决于R 8 和R 9 的比值。整形调制电路由 R 11 ~ R 13 、 C 3 及IC 2D
, r7 L+ X: F' h- j组成,将前级尖脉冲信号整形调制为等幅方波脉冲信号。0 q! N& \8 I, o7 B, m3 W! O7 m* N
6 a" `/ n9 n& M: j1 S
3、解调电路1 W- Z% t* L! Q) Y
   
; F1 I4 d: D8 @" H  @由 D 1 、R 15 ~R 18 、C 6 及IC 2C 组成,由R 18 引入正反馈。当前级信号频率低于一定值 F 1 时,IC  2C 的8脚输出低电平;当前级信号频率高于一定值 F 2 时,IC 2C 的8脚输出高电平。临界过渡区频率范围 F W = F 2 - F 1 ,适当的 F W 可以有效防止检测信号临界过渡区的输出振荡,使得检测动作可靠。
5 `! }, j/ h7 l) ]/ e6 @: H5 j4 U! O" e- u8 H0 ^
4、触摸感应延时电路、过流保护电路及输出电路
  \3 w7 {2 P0 W$ C0 m# }. a   
1 s3 ?- X" Q. W, YIC 1D 、 C 8 、 R 24 及D 4 构成触摸延时控制。当断丝或引丝 状态时,由于脉冲信号 F 小于 F 1 值,图四的信号输入端为低电平,探丝器输出信号;当触摸延时感应端时, IC 1D 的14脚输出高电平,对 C 8 进 行快速充电,输出截止。延时时间由 C 8 及 R 24 决定。通过这个触摸延时,可以进行伸头引丝操作。过流保护电路由 IC 1C 及 R 27 组成, R 27 可以限制峰值电流,同时将过流信号反馈至IC 1A 的10脚,使输出快速截止。D 5 起续流作用,可以防止感性负载通断时损坏电路。
/ x. Y$ p$ i1 O% n0 n1 y四、结论' m. C- E+ d8 x" U
   
! C3 ?& l& V4 H7 R2 T; I该红外光电式探丝传感器经过反复的设计和试验, 各项技术指标均达到较好的水平,其低电平输出小于0.1V,正常功耗小于0.3W,负载电流可达800mA,短路保护电流为1A,断丝响应时间小于0.5s,电源延迟时间为4s,触摸延时时间为15s,可以检测不同材质种类的断丝。
1 ?! h) n' n: ^6 G; o' \

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发表于 2020-4-26 13:48 | 只看该作者
光电式探丝传感器能对纺织机械纺的纤维进行非接触断丝检测,并能配合切丝器及时切断断丝,以防止纤维缠绕机器部件
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