Главная | Обратная связь

ИК ОЭП линейной плотности ленты

Сущность работы оптоэлектронных преобразователей линейной плотности (ОЭП ЛП), заключается в изменении исходящего светового потока от Ф₀ до Ф в зависимости от ЛП. Подобные ОЭП ЛП обладают рядом преимуществ, в частности, обеспечивают бесконтактный неразрушающий контроль, обладают технологичностью, хорошей чувствительностью в широком диапазоне измерения. Недостатком данного метода контроля является логарифмическая зависимость показания преобразователя от ЛП:

 

Ф = Ф₀ e^–kdв (6.34)

Коэффициент экстинкции k определяет потери оптического излучения за счет поглощения и рассеяния света. Если рассеяние не играет существенной роли по сравнению с поглощением, то коэффициент экстинкции является коэффициентом поглощения.

Выражение (6.34) для поглощающих веществ называется законом Бугера-Ламберта. Величина, обратная коэффициенту поглощения k, определяет глубину w, на которой мощность параллельного пучка падает в e = 2,71828 раз. Глубина w = 1/k является средней глубиной проникновения излучения, которая во многом определяется свойством материала через которое проходит пучок света. Поэтому одним из основных недостатков фотоэлектрических устройств для измерения ЛП является влияние сортности, окраски и типа волокон на результат измерения.

Для исключения влияния сортности, окраски и типа волокна на результат измерения нужно выявить оптимальную длину волны светового излучения, при котором сводится к минимуму влияние данных факторов. Вместе с тем необходимо учесть и возможность «просветления» волокнистого слоя, т.е. найти такую длину волны излучения, при которой прошедший через слой световой поток окажется максимальным. Последнее требование вытекает из необходимости получения практически приемлемого отношения «сигнал-помеха» для увеличения помехозащищенности разрабатываемого устройства по входу. При использовании ОЭП ЛП, работающего в инфракрасной (ИК) части спектра светового излучения, практически минимизируется влияние сортности, цвета и типа волокон на точность измерительного устройства.

Создание ИК арсенид галлиевых светодиодов, кремниевых фотодиодов и волоконной оптики позволило, в некоторой степени, решить выше перечисленные проблемы. Спектр излучения арсенид галлиевых светодиодов характеризуется основным пиком, который несет основную энергию излучения. Наибольший интерес представляет область высоко интенсивного излучения в ИК диапазоне длин волн 0,88 ¸ 0,95 мкм, где пик излучения приходится на длины волн l = 0,9 ¸ 0,92 мкм, соответствующих максимуму спектральной характеристики кремниевых фотодиодов.

Предпосылкой к применению светодиодов в ОЭП ЛП являются сравнительно небольшие габаритные размеры, высокая надежность, квазимонохроматичность излучения, малое потребление энергии, высокое быстродействие, возможность управления потоком излучения, большой срок службы и т.д. Возможности перекрытия спектрального диапазона 1 ¸ 5 мкм высокоэффективными источниками ИК излучения, а также принципиальная важность таких приборов для решения различных задач измерительной техники.

Существуют различные режимы питания ИК светодиодов: постоянным током, импульсный и функциональный. Рассмотрим каждый из режимов в отдельности.

Режим питания постоянным током является наиболее простым, т.к. для его осуществления не требуются специальные устройства (генераторы). Светодиоды в этом режиме подключаются к источнику питания через токозадающий резистор. Применение этого режима питания создает ряд трудностей, к которым относятся: низкая помехозащищенность, малый диапазон измерения из-за ограниченной мощности излучения светодиодов и низкая точность из-за необходимости применения двух фотоприемников, а также необходимость пространственного разделения потоков излучения, когда каждый из двух фотоприемников должен чувствовать излучение лишь одного из светодиодов.

Импульсный режим питания имеет ряд преимуществ по сравнению с режимом питания постоянным током. В этом режиме обеспечивается временное разделение потоков и, следовательно, применяется один фотоприемник с широкой спектральной характеристикой, упрощается процесс усиления и обработки сигнала, уменьшается потребление мощности, что очень важно при разработке приборов с автономным питанием.

Максимально допустимое значение импульсного тока определяется из выражения:

, (6.35)

где t_и – длительность импульса;

t_п – длительность паузы;

I_н – номинальный ток светодиода;

S – скважность.

Подбирая необходимую скважность S, можно обеспечить достаточно высокую мощность ИК излучения (на один-два порядка превышающую номинальную мощность излучения светодиода).

Функциональный режим питания основан на измерении с разверткой потока излучения по закону, обратному или совпадающему с законом поглощения излучения контролируемым материалом. Преимуществом функционального режима питания являются интенсификация выполняемым математических операций, получение отношения двух потоков и линеаризация градуировочной характеристики с одновременным упрощением всего устройства и повышением его точности.

Одним из основных недостатков светодиодов является температурная нестабильность мощности излучения, определяемая как:

 

k_т = DP100/(P_maxDT), (6.36)

где DP – изменение мощности излучения в температурном диапазоне DT;

P_max – максимальное значение мощности излучения.

Экспериментальным методом определено, что для большинства ИК светодиодов температурный коэффициент лежит в пределах от 0,1 до 0,8%/C°. Это следует иметь в виду при разработке ДЛП с абсолютной погрешностью ниже 0,1%. Температурную нестабильность можно устранить схемными и/или структурными методами, например, вводом в цепь питания светодиода термочувствительного элемента, термостатированием, вводом обратной связи по термочувствительному параметру светодиода или вводом обратной связи по оптическому каналу.

С целью уменьшения влияния указанных выше факторов рассмотрим возможные схемотехнические решения реализации ИК ОЭП ЛП, позволяющие устранять вышеперечисленные недостатки оптоэлектронного метода измерения ЛП.

На рис. 6.20 представлена функциональная схема ИК ОЭП ЛП текстильного материала (ленты, пряжи и т.п.), в котором применяется структурная коррекция режимов оптоэлектронной пары «светодиод – фотодиод». При этом выполняется следующая последовательность операций:

- в режиме измерения:

1 – формирование прямоугольных импульсов длительностью порядка
10 мкс с частотой 1 кГц и амплитудой 0,3 ¸ 0,5В (блок 1);

2 – формирование импульсов тока величиной 3 ¸ 4 А с указанной частотой и длительностью (блок 2);

3 – усиление импульсов фотосигнала с k_у = 10000 (блок 5);

4 – синхронное на частоте 1 кГц пропускание импульсных сигналов с сохранением их импульсной и амплитудной модуляции (блок 6);

5 – пропускание импульсных измерительных сигналов (блок 7);

6 – детектирование и сглаживание измерительных импульсов (блок 8);

7 – фильтрация низкочастотной составляющей измерительного сигнала (блок 9);

8 – выполнение аналогового вычитания амплитуды измерительного сигнала из единичного опорного U_о (блок 10);

9 – логарифмирование разностного аналогового сигнала (блок 11);

10 – ввод прологарифмированного аналогового сигнала в ЭВМ (блок 12);

11 – регистрация и индикация выходного сигнала (блоки 13 и 14).

– в режиме контроля: п.п. 1, 2, 3 и 4 – повторяются;

12 – формирование управляющего сигнала при рассогласовании между контрольным сигналом и заданным значением U_с (блок 15);

13 – детектирование и сглаживание контрольных импульсов (блок 16);

14 – фильтрация низкочастотной составляющей контрольного сигнала (блок 17);

15 – инверсия контрольного сигнала по уровню (блок 18);

16 – отработка логической операции «И» по инвертированному и контрольному сигналам (блок 19);

17 – формирование сигнала запроса прохождения контрольного сигнала на детектирование и сглаживание измерительных импульсов (блоки 19 и 7);

18 – пропускание контрольных импульсов (блок 20);

19 – детектирование и сглаживание контрольных импульсов (блок 21);

20 – фильтрация низкочастотной составляющей контрольного сигнала (блок 22);

21 – сравнение значений заданного U_з и контрольного сигналов (блок 23);

22 – изменение токовых режимов светодиода до сведения сигнала рассогласования между амплитудой контрольного сигнала с выхода фотодиода и заданным U_з значением до нуля.

Принятое схемотехническое решение каждого из функциональных блоков и качество его выполнения вносят соответствующую долю аппаратурной погрешности в процедуру измерения контролируемого параметра. В то же время для обработки измерительной информации с ОЭП ЛП и расчета характерных качественных показателей ленты, например, градиента неровноты, а также реализации тестового метода и метода образцовых мер в ОЭП ЛП используют средства вычислительной техники. С учетом этого значительное число перечисленных выше функциональных операций возможно возложить на МПУ, сохранив при этом самостоятельными силовые и усилительные блоки ОЭП ЛП, функции которых не свойственны МПУ, например, усиление импульса тока и усиление фотосигнала.

Согласно экспериментальным исследованиям у ОЭП ЛП разработанного по рис. 6.20, реальные характеристики отличаются от номинальных, что обусловлено наличием аддитивной e_ад и мультипликативной e_м составляющих погрешности (рис. 6.21). Аддитивная погрешность определяется непостоянством нулевого уровня, а мультипликативная – нестабильностью чувствительности преобразователя. Для коррекции указанных погрешностей ИК ОЭП ЛП можно использовать метод образцовых мер и тестовый метод.

Метод образцовых мер заключается в определении действительных значений параметров a_i модели функции преобразования:

 

U = a₀ + a₁Т + a₂Т² + ... + a_nТ_n, (6.37)

а затем в определении ЛП продукта по реальной функции U = f(T). Для нахождения a_i и T (для ИК ОЭП обладающего линейной характеристикой) имеем систему трех уравнений с тремя неизвестными a₁, a₂ и Т, решением которой является выражение:

Т_к = M₁ + (M₂ – M₁)[(U₀ – U₁)/(U₂ – U₁)], (6.38)

где Т_к – скорректированное значение ЛП;

U₀, U₁ и U₂ – значения напряжений на выходе преобразователя, соответствующих величинам T, М₁, и М₂.

Рис. 6.20. Функциональная схема ОЭП ЛП
со структурным методом коррекции погрешности

Метод образцовых мер исключает аддитивную e_ад и мультипликативную e_м составляющие погрешности, в результате чего была разработана структурная схема ИК ОЭП ЛП, реализующая данный метод коррекции (рис. 6.22). Поток ИК излучения от светодиода 1, подключенного к выходу источника питания 2, воспринимается фотодиодом 3, пройдя световоды 4 и контролируемый волокнистый материал 5.

В оптическом канале «светодиод-фотодиод» расположена заслонка 6, кинематически связанная с приводом ПР ее возвратно-поступательного перемещения и имеющая светоотражающие покрытия 7 и 8, обращенные в сторону оптоэлектронной пары. Материал и свойства покрытия 7 и 8 должны обеспечивать требования, предъявляемые к образцовым мерам М₁ и М₂. Например, можно использовать металлические пластины с различной степенью полировки их поверхности.

Рис. 6.21. К пояснению непостоянства аддитивных
и мультипликативных характеристик ОЭП ЛП

За один ход при перемещении заслонки 6 на выходе фотодиода 3 и соответственно фотоусилителя 9 формируются три различных по уровню сигнала: в верхнем положении заслонки 6 – соответствующий плотности контролируемого материала, а при отражении от покрытий 7 и 8 – соответствующие образцовым мерам М₁ и М₂. Прохождение этих сигналов на определенные входы МПУ 10 осуществляется с помощью дешифратора, выполненного на компараторах 11 и 12, настроенных на уровни, не превышающие значения сигналов от образцовых мер, и ключей 13 – 16.

Представленный метод имеет ряд недостатков, поскольку применение трехпозиционного привода (причем неуправляемого от МПУ) усложняет структуру программного обеспечения, а это, в свою очередь, приводит к снижению быстродействия ИК ОЭП ЛП (т. е. уменьшает допустимую частоту опроса датчика).

При использовании тестового метода процесс измерения состоит из
(n + 1) тактов. В первом такте преобразуется входная величина Т, а в последующих – тесты Р₁(Т), Р₂(Т),..., Р_n(Т), каждый из которых является функцией от Т. Как и в предыдущем случае, дополнительные преобразования позволяют определить реальные параметры модели преобразования и действительное значение ЛП материала.

Для коррекции погрешности ИК ОЭП ЛП необходимо использовать аддитивные и мультипликативные тесты. Аддитивный тест соответствует операции А(Т) = Т + В, а мультипликативный операции М(Т) = kТ, где В и k – постоянные параметры, не зависящие от Т.

Один цикл измерения ЛП материала состоит из трех тактов. В первом на вход ОЭП ЛП подается измеряемый параметр Т, преобразуемый в соответствующий выходной сигнал U₀.

Во втором такте T суммируется с некоторой постоянной величиной В и на выходе измерительного преобразователя формируется выходной сигнал U₁.

В третьем такте T изменяется (усиливается или ослабляется) в k раз и преобразуется в выходной сигнал U₂. Скорректированное значение ЛП материала Т_к рассчитывается согласно выражению:

 

Т_к = [(U₂ – U₀)/(U₁ – U₀)]B/(k – 1), (6.39)

Разработанная структурная схема ИК ОЭП ЛП, реализующая тестовый метод коррекции, приведена на рис. 6.23, где отличиями от предыдущей схемы (рис. 6.22) является введение светопроницаемой заслонки 6 с коэффициентом ослабления ИК потока излучения порядка 0,8 ¸ 0,9, а также ответвленной части световода 7, оптически связанной с эталонным источником излучения – светодиодом 8, подключенным к собственному стабилизированному источнику питания 9. МПУ 10 связан с рабочим фотодиодом 3 посредством фотоусилителя 11 и ключей 12 – 14, управляемых выходными сигналами счетчика 15, подключенного к тактирующему выходу МПУ 10.

Рис. 6.22. Структурная схема ИК ОЭП ЛП с коррекцией
аддитивной и мультипликативной
погрешностей по методу образцовых мер

В первом такте сигналом с первого выхода счетчика 15 открывается ключ 12 и сигнал Т, соответствующий прошедшему через контролируемый материал 5 потоку излучения, поступает с фотодиода 3 через фотоусилитель 11 и ключ 12 на вход y МПУ 10.

Во втором такте сигнал со второго выхода счетчика 15 открывает ключ 13, включая привод ПР светопроницаемой заслонки 6, что приводит к уменьшению в k раз сигнала Т, поступающего на второй вход МПУ 10, то есть
U₁ = kТ.

В третьем такте сигналом с третьего выхода счетчика 15 открывается ключ 14 и включается стабилизированный источник питания 9, что приводит к излучению светодиодом 8 дополнительного потока В, который с помощью ответвленного световода 7 суммируется с потоком, прошедшим через материал 5.

Таким образом, на третий вход МПУ 10 подается сигнал U₂ = B + x, а на его выходе формируется скорректированное значение Т_к ЛП материала.

Проблема компенсации влагосодержания возникает не только при диэлькометрическом способе измерения ЛП, а также и в ОЭП. Светопоток Ф находится в экспоненциальной зависимости не только от количества волокнистой массы m_вол, но и от наличия молекул воды m_вод, по отношению к падающему на материал излучению Ф₀.

 

(6.40)

где k_вол и k_вод – коэффициенты поглощения светопотока молекулами волокна и воды, соответственно.

Рис. 6.23. Структурная схема ИК ОЭП ЛП
с тестовым методом коррекции аддитивной
и мультипликативной погрешностей

Таким образом, выходом из данной ситуации, как и в диэлькометрическом методе измерения ЛП, является разработка двухканальной (двухволновой) схемы ОЭП ЛП (рис. 6.24), т.е. схемы с применением свето- и фотодиодов, работающих на различных длинах волн l₁ и l₂ ИК диапазона.

Принцип работы схемы двухволнового ОЭП ЛП заключается в следующем.

На первом этапе: МПУ 23 вырабатывает управляющее воздействие в виде цифрового двоичного кода Z₁, который преобразуется с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) 24 в аналоговый сигнал U₁. Управляющий сигнал на входе коммутатора 21 подан таким образом, что включается канал измерения ЛП, т.е. сигнал с ЦАП поступает только на преобразователь «напряжение-ток» 17, включается светодиод 13. У светодиода 13 максимум излучения соответствует длине волны l₁ (при этом поглощение ИК излучения молекулами воды является минимальным, а выделяется сигнал, преимущественно, соответствующий значению ЛП волокнистого материала). При подаче с МПУ сигнала на поднятие светоотражающей заслонки 8, благодаря усилителю импульсного сигнала 19 и приводу 10 светопоток Ф₁ проходит через световолокно 6 и 3, ослабляется в зависимости от значения ЛП волокнистого материала 1 до величины Ф₁₁, поступает через световолокно 2 и 4 на фотодиод 11. Напряжение с выхода фотодиода усиливается до напряжения U₁₁ при помощи нормирующего усилителя 15 и через коммутатор 20 поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 22. Сигнал U₁₁ благодаря АЦП 22 преобразуется в цифровую форму Z₁₁ и поступает на МПУ.

Рис. 6.24. Функциональная схема двухволнового ОЭП ЛП,
с компенсацией влияния влагосодержания на измерение ЛП

Второй этап работы аналогичен первому. Однако при этом происходит переключение коммутаторов 20 и 21. Светопоток Ф₂ светодиода 14 (максимум спектра излучения соответствует l₂ – длине волны при которой, преимущественно, выделяется сигнал о количестве воды в волокнистом материале) пропорционален цифровому коду Z₂. Светопоток Ф₂, пройдя через световолокно 7 и 3, волокнистый материал 1, ослабляется в соответствии с влагосодержанием волокнистого материала до значения Ф₂₁ и через световолокно 2 и 5 поступает на фотодиод 12. Сигнал Z₂₁ на входе МПУ пропорционален значению светопотока Ф₂₁. На третьем и четвертом этапе происходит коррекция светопотоков Ф₁₂ и Ф₂₂ (при опущенной заслонке со светоотражающей поверхностью 9), таким образом, что в течение длительного времени Ф₁₂ = сonst и Ф₂₂ = const.

Действительное значение ЛП для вторичной обработки (определение градиента неровноты, корреляционной функции, статистических показателей) в виде двоичного кода поступает с МПУ на персональную ЭВМ (ПЭВМ).

Если контролируемый материал облучать ИК-потоком на длине волны l₁, соответствующей поглощению преимущественно волокнистым материалом и l₂, соответствующей поглощению преимущественно молекулами воды, то прошедшие через объект потоки будут равны:

 

(6.41)

(6.42)

где k₁ и k₃ – коэффициенты поглощения излучения молекулами волокон для рабочих длин волн l₁ и l₂, соответственно;

k₂ и k₄ – коэффициенты поглощения излучения молекулами воды для рабочих длин волн l₁ и l₂, соответственно;

m₁, m₂ – массы волокна и воды, соответственно.

В цифровом коде выражения (6.41) и (6.42) можно представить как:

(6.43)

(6.44)

где k₁, k₂ – конструктивные коэффициенты передачи оптоэлектронных каналов.

Для выделения сигнала, пропорционального ЛП, необходимо решить систему уравнений полученную из выражений (6.43) и (6.44).

 

(6.45)

Тогда значение ЛП можно определить как:

(6.46)

Основной задачей при разработке двухволновых ОЭП ЛП является правильный выбор рабочих длин волн l₁ и l₂. Как правило, подобная задача решается экспериментально при помощи метода спектрофотометрии. Наиболее целесообразным для практического применения является длина волны ближнего ИК диапазона 1,94 мкм. Так как поглощение ИК излучения водой в этом диапазоне носит характер индуцированной атомной поляризации, сопутствующей колебаниям атомов. Однако использование l₂ = 1,94 мкм может быть затруднено в силу скудности номенклатуры ИК-свето- и фотодиодов отечественного производства. Поэтому выходом из данной ситуации может являться использование спектра поглощения воды в области высших гармоник и комбинационных составляющих стандартных колебаний, таких как 0,97 мкм, 1,19 мкм и 1,45 мкм, либо использование свето- и фотодиодов зарубежного производства со сложной гетероструктурой, полученной методом жидкофазной эпитаксии. Выбор длины волны l₁ осуществляется в ИК-области, где поглощение излучения молекулами воды минимально, например, l₁ = 0,82 мкм.

ИК ОЭП ЛП волокнистого продукта, функциональная схема которого представлена на рис. 6.20 содержит ряд функциональных блоков (ФБ), предназначенных для формирования электрических и оптических импульсных сигналов, их преобразования, а также уровневой и логической обработки.

Столь значительное количество ФБ, используемых в данном ИК ОЭП ЛП может привести к увеличению инструментальной погрешности ДЛП. В связи с чем, в данной работе предлагается вариант функциональной схемы ИК ОЭП, разработанного на основе МПУ и который может быть использован в качестве измерительного канала САВ ЛП (рис. 6.25).

Принцип работы микропроцессорного ИК ОЭП заключается в следующем: МПУ 13, вырабатывает управляющее воздействие в виде цифрового двоичного кода Z₀, который преобразуется с помощью ЦАП 11 в аналоговый сигнал U₀ и далее преобразователем 9 напряжение-ток в соответствующий ток I₀ светодиода 7. ИК поток Ф₀ от светодиода 7, пройдя через световоды 2, 3 и контролируемый волокнистый материал 1, ослабляется до значения Ф₁ (в соответствии с ЛП контролируемого материала) и при поднятой светоотражающей заслонке 4 попадает на фотодиод 8. Напряжение U₁ на выходе фотодиода намного ниже порога чувствительности АЦП 12, поэтому сигнал U₁ усиливается (коэффициент усиления k_у = 10000) с помощью нормирующего преобразователя 10. АЦП 12 преобразует усиленный аналоговый сигнал k_уU₁ в цифровую двоичную форму Z₁, в результате чего последний через шину данных поступает в МПУ 13 и подвергается первичной обработке (нормирование, сглаживание, логарифмирование сигнала Z₁ и т. д.). МПУ производит систематическую коррекцию ИК потока Ф₀, компенсируя температурную и временную нестабильность светодиода 7 и фотодиода 8. Для этого МПУ периодически через усилитель мощности 6 воздействует на электромагнитный привод 5, что вызывает опусканию светопроводящей заслонки 4.

ИК поток Ф₀, минуя световоды 2, 3 и контролируемый материал 1 ослабляется в соответствии с коэффициентом ослабления заслонки (k_ос.з = const) до Ф₂ = Ф₀.К_ос.з и поступает на фотодиод 8. Напряжение U₂ пропорциональное Ф₂, пройдя через нормирующий преобразователь 10 и АЦП 12, преобразуется в цифровой код Z₂, что и представляет исходное значение для коррекции Z₀. МПУ выдает информацию о ЛП на ПЭВМ, производящей вторичную обработку сигнала.

Для функционирования данной системы разработана программа, основной операцией которой является коррекция режимов управления оптопарой. Блок-схема данной программы приведена на рис. 6.26, причем особенностью ее является автоматическая стабилизация чувствительности оптопары светодиод – фотодиод. При этом Z_нач, Z_min, Z_max – коды, соответствующие начальному, минимально и максимально допускаемым значениям контрольного сигнала.

Рис. 6.25. Функциональная схема микропроцессорного ОЭП ЛП.

Рассмотрим вариант разработанной функциональной схемы системы автоматического выравнивания (САВ) ЛП, в соответствии с разомкнутой (замкнутой) структурой (рис. 6.27).

САВ ЛП разомкнутой (замкнутой) структуры содержит: вытяжной прибор (ВП) 1, который, в свою очередь, состоит и питающей пары валиков 2 и выпускной пары валиков 4, приводящихся в движение ШД 3 и 5, соответственно. Система измерения и управления ЛП включает в себя: преобразователи импульсного сигнала 9 и 10; световоды 7; светопроводящую заслонку 8, совершающую вертикальное управляемое движение благодаря приводу 13 и усилителю мощности импульсного сигнала 18; оптопару светодиода 11 и фотодиода 12; преобразователь «напряжение – ток» 14; нормирующий усилитель 15; ЦАП 16 и АЦП 17; МПУ 19.

Данная САВ ЛП осуществляет:

1 – измерение ЛП;

2 – коррекцию режимов управления оптопарой;

3 – стабилизацию ЛП текстильного продукта (ленты или ровницы) 6 при помощи ВП 1.

Вид структуры (замкнутая или разомкнутая), в данном случае, определяется расположением ОЭП по отношению к движению волокнистого материала (ленты) 6.

Комбинированные системы совмещают достоинства разомкнутой и замкнутой СУ ЛП, обеспечивая выравнивание волокнистого продукта на коротких отрезках за счет разомкнутого контура и высокую стабильность ЛП – за счет замкнутого контура. Раньше перспективы применения комбинированных систем оценивались скептически из-за усложнения системы (в первую очередь, из-за необходимости иметь два датчика ЛП на входе и выходе ВП). Конкретная работа показывает, что комбинированная СУ ЛП считается перспективной, поскольку она может быть реализована на основе МПУ.

На рис. 6.28 приведена функциональная схема комбинированной САВ ЛП.

Рис. 6.26. Блок-схема программы управления
микропроцессорным ОЭП ЛП

САВ содержащей ВП из питающей 17 и выпускной 18 пар валиков, приводящихся в движение соответственно ШД 19 и 20; преобразователи импульсного сигнала 21, 22; световоды 11, 14 и 13, 15, контролирующие ЛП соответственно на входе и выходе ВП (световод 12 разветвляется на 14 и 15); заслонку 9 со светопроводящим слоем 8, совершающую вертикальное управляемое движение за счет привода 10 и усилителя мощности импульсного сигнала 23; светодиод 6, работающий от преобразователя «напряжение-ток» 3; усилители фототока 2 и 4; фотодиоды 5 и 7; электронный коммутатор 1, управляемый от МПУ 24; АЦП 26 и ЦАП 25.

Рис. 6.27. Функциональная схема САВ ЛП, выполненная
согласно разомкнутой (замкнутой) структуре.

Рис. 6.28. Функциональная схема САВ ЛП,
выполненная по комбинированной структуре

САВ ЛП комбинированной структуры осуществляет измерение ЛП на входе и выходе ВП, коррекцию режимов управления оптопарами 5, 6 и 6, 7 и стабилизацию ЛП текстильного продукта (ленты или ровницы) 16.

Схема, построенная на основе приведенной структуры, функционирует согласно алгоритму на рис. 6.29.

Рис. 6.29. Блок-схема программы функционирования САВ ЛП

Программа, написанная в соответствии с блок-схемой (рис. 6.29), позволяет корректировать режимы управления ОЭП, обрабатывать информацию об измеренной ЛП на входе и выходе ВП и формировать управляющее воздействие на привод ВП. Опрос оптопар и выработка сигнала управления производится по замкнутому циклу. Выход из цикла возможен в случае аварийной ситуации (например, выхода САВ ЛП из строя).

6.6. ИК ОЭП обнаружения
швов на движущейся ткани.

При очистке поверхности ткани от выступающих волокон, выравнивания ворса по высоте и пр. ткань на стригальных машинах пропускают под стригальными барабанами, которые снабжены стригальными ножами. Для обеспечения непрерывности материального потока через стригальную машину куски ткани длиной по 40 ¸ 80 метров предварительно сшивают. Шов «внахлест» характеризуется увеличением плотности (толщины) в месте сшивки в 2 раза, а шов «оверлок» – наоборот с уменьшением плотности, т. к. концы кусков ткани не накладываются друг на друга. В любом случае при прохождении шва того или иного вида под стригальными барабанами он будет разрушен и стригальная машина остановится. Чтобы этого не происходило, необходимо зафиксировать наличие приближающегося шва к стригальным барабанам и поднять их на время прохождения под ними шва.

Структурная схема обнаружения швов на движущейся ткани с помощью ИК ОЭП представлена на рис. 6.30.

Рис. 6.30

Питание светодиода СД осуществляется импульсами тока, сформированными генератором импульсов ИГ и усилителем тока ИУТ. Поток излучения светодиода СД через излучающий световод ИСВ круглого сечения проходит через движущуюся ткань, под которой расположена отражающая пластина ОП, обладающая почти 100% отражением ИК потока. В результате этого проходящий поток излучения от излучающего световода ИСВ посредством приемного световода ПСВ воспринимается фотодиодом ФД, усиливается фотоусилителем ФУ с сглаживается фильтром СФ. Для стабилизации уровня усиленного сигнала при отсутствии шва для различных оптических плотностях контролируемой ткани в зависимости от ее артикула с выхода фотоусилителя ФУ сигнал подается на вход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления РУС, охваченного отрицательной обратной связью блока автоматической регулировки усиления АРУ. Таким образом, за время движения куска ткани до момента прохождения шва на выходе усилителя РУС с АРУ устанавливается «нулевой» уровень сигнала, подаваемого далее на пороговую схему ПС (компаратор). При кратковременном прохождении шва «внахлест» происходит резкое уменьшение уровня выходного сигнала РУС, а при прохождении шва «оверлок» – резкое его увеличение, т. к. за это время блок АРУ не успевает срабатывать. Сигнал с выхода пороговой схемы ПС используется далее для управления механизмами подъема и опускания стригальных барабанов МПО, что обеспечивает пропуск под ними шва ткани. За счет касания поверхности отражающей пластины ОП движущейся тканью исключается запыление и загрязнение торцов световодов ИСВ, ПСВ, а также самой отражающей пластины ОП.