Elektrooptischer Fadenprüfer für Textilfaden-Spulmaschinen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrooptischen Fadenprüfer für Textilfaden-Spulmaschinen. Darunter wird eine an textilen Spulmaschinen beliebiger Art angebrachte Vorrichtung verstanden, die den durchlaufenden Faden auf seine Gleichmässigkeit abtastet und bei Ungleichmässigkeiten, z. B. Einschnürungen, Verdickungen, Flausen, ein Signal abgibt; dieses Signal kann zum Abstellen der entsprechenden Spulstelle, zum Abschneiden des Fadens oder zum automatischen Reinigen des Fadens von der entprechenden Ungleichmässigkeitsstelle benutzt werden. Die erfindungsgemässe Vorrichtung bezieht sich also nicht auf ein Messgerät, sondern auf ein Überwachungsgerät an Spulmaschinen.
Bekannte Vorrichtungen tasten den Faden mechanisch ab; der Faden läuft durch eine loch- oder schlitzförmige Blende oder dergleichen. Eine Verdickung im Faden wird von der Blende entweder nur abgestreift oder die Blende selbst wird vom verdickten Faden derart bewegt, dass diese Bewegung zur Abstellung der entsprechenden Spulstelle ausgenützt werden kann.
Diese mechanischen Reiniger lassen in ihrer Funktionsweise viel zu wünschen übrig; insbesondere sprechen sie überhaupt nicht auf Einschnürungen des Fadens an und bei Verdickungen reagieren sie nur, wenn diese sehr grob sind. Diese Fehler machen sich speziell bei den immer höher getriebenen Fadengeschwindigkeiten beim Umspulvorgang störend bemerkbar.
Eine weitere Lösung des Fadenreinigungsproblems beruht auf einer kapazitiven Abtastung des Fadens; diese Lösung besitzt gegenüber den soeben erläuterten mechanischen Vorrichtungen den wesentlichen Vorteil, dass die Abtastung berührungslos e folgt. Der Faden läuft durch einen kleinen Messkondensator und bei Ungleichmässigkeiten werden die durch die Dielektrikumsänderung verursachten Kapazitätsänderungen registriert. Dieser Vorrichtung haf ten jedoch zwei sehr einschneidende Nachteile an: Die Abtastung beruht nicht auf einer Prüfung der Fadenkonturen, sondern der Fadenmasse respektive der Wirksamkeit dieser Masse als Dielektrikum. Das hat zur Folge, dass auch bei nicht vorhandenen mechanischen Ungleichmässigkeiten am Faden z.
B. eine Anderung im Feuchtigkeitsgehalt den Reiniger zum Ansprechen bringt oder, was noch schlimmer ist, dessen Arbeitspunkt derart verschiebt, dass er bei den eigentlichen Ungleichmässigkeiten gar nicht mehr anspricht.
Der zweite grosse Nachteil ist der, dass der Messkon densator, soll er gute Empfindlichkeit aufweisen, unhandlich klein wird. Denn gute Empfindlichkeit bedeutet ein hohes Ausgangssignal bei einer bestimmten (bei feinen Garnen unter Umständen sehr klei en) durchlaufenden Ungleichmässigkeit; dementsprechend muss eine solche Ungleichmässigkeit eine möglichst hohe relative Dielektrikumsänderung im Kon densator erzeugen. Das kann aber nur dadurch erreicht werden, dass vom Faden selbst ein hoher Prozentsatz des Zwischenraumes zwischen den Konden satorplatten ausgefüllt wird. Die daraus resultierenden Kapazitäten sind sehr klein und deren Messung an Frequenzen gebunden, die sich ihrer Höhe wegen an einer Produktionsmaschine nicht mehr bequem handhaben lassen.
Im weiteren liegen die Kapazitäten der Verdrahtung in derselben Grössenordnung wie die Kapazität des Messkondensators, so dass auch die mechanische Stabilität kritisch ist.
Dem Problem wesentlich besser angepasst sind
Reiniger, die optische Hilfsmittel heranziehen; sie gestatten im Gegensatz zu den kapazitiven Reinigern eine wirkliche Konturenüberwachung. Die bisher be kannten optischen Reiniger sind aber noch mit ver schiedenen Mängeln behaftet. Sie beruhen auf dem Prinzip der Lichtschranke, indem der abzutastende Faden ein Lichtstrahlenbündel passiert, das von einem Lichtsender ausgestrahlt und von einem Lichtempfänger empfangen wird. Bei gleichmässigem Faden empfängt die lichtelektrische Zelle des Lichtempfängers Gleichlicht, so dass bei kapazitiver Ankopplung der Zelle an den nachfolgenden Verstärker kein Signal übertragen wird.
Bei einer Fadenungleichmässigkeit (sei sie positiv oder negativ) ändert sich der die Photozelle treffende Lichtstrom und die entsprechende Änderung des Photostromes wird an den Verstärker weitergegeben. Bekanntlich ändert sich jedoch die Helligkeit einer Glühlampe bereits bei kleinen Anderungen in der Speisespannung sehr stark; bei mit üblichen Lichtempfängern ausgestatteten optischen Fadenreinigern muss deshalb die Lampenspannung der Lichtquelle sehr gut stabilisiert werden, sollen nicht der Arbeitspunkt und die Empfindlichkeit der Anordnung in unzulässiger Weise von der Netzspannung beeinflusst werden. Eine weitere grosse Schwierigkeit bei den bisher vorgeschlagenen optischen Reinigern stellt die Verstaubung dar. Denn ein z.
B. beim Verarbeiten von Baumwolle sich unweigerlich auf die optischen Teile absetzender Staubfilm absorbiert einen wesentlichen Teil des Abtaststrahlenbündels, so dass die Empfindlichkeit des Rei nigers schwer kontrollierbaren Änderungen unterworfen ist. Soll im weiteren die Empfindlichkeit der Vorrichtung gut sein, so muss (analog zum kleinen Kondensator bei der kapazitiven Abtastung) das Lichtstrahlenbündel möglichst schmal ausgebildet werden, damit eine Fadenungleichmässigkeit eine hohe rela tive Änderung des Lichtstromes verursacht.
Ein derart feines Strahlenbündel ist aber umgekehrt wieder ganz erheblich stärker der Verstaubungsgefahr ausgesetzt als ein Bündel mit grösserem Querschnitt, indem statistische Häufungen von einzelnen Staubpartikeln den Lichtstrom eines feinen Bündels stärker beeinflussen als den eines dickeren. Sodann werden beim üblichen lichtschrankenähnlichen Reiniger nur die senkrecht zur Achse des Bündels liegenden Fadenkonturen erfasst und der Reiniger spricht z. B. auf Ungleichmässigkeiten, die in einer vom Faden und von der Bündelachse aufgespannten Ebene liegen, überhaupt nicht an.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines elektrooptischen Fadenprüfers, bei dem die beschriebenen Mängel der bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art behoben sind.
Der elektrooptische Fadenprüfer für Textilfaden Spulmaschinen mit mindestens einem Lichtsender zur Erzeugung mindestens eines mindestens einen Faden abtastenden Lichtstrahlenbündels und mindestens einem bei einer Ungleichmässigkeit des Fadens ein elektrisches Ausgangs signal abgebenden Empfänger, ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung flächenhafter Ungleichmässigkeiten des Fadens mindestens ein Strahlenbündel so geführt ist, dass der Faden an der gleichen Längsstelle in zwei zueinander winkelversetzten Abtastrichtungen gleich zeitig abgetastet wird, und dass der Empfänger eine mindestens annähernd logarithmische Abhängigkeit zwischen Beleuchtungsstärke und Ausgangssignal aufweist,
so dass einer bestimmten Grösse der Faden ungleichmässigkeit unabhängig von der Intensität des
Strahlenbündels und von im Strahlengang liegendem
Staubfilm praktisch stets dasselbe Ausgangssignal entspricht.
Zweckmässigerweise sind die Richtungen zur gleichzeitigen Abtastung des Fadens um 900 winkel versetzt. Die angegebene logarithmisch verlaufende
Empfindlichkeit des Lichtempfängers ergibt eine glei tende Steilheit, die mit zunehmender Beleuchtungs stärke abnimmt. Demzufolge beeinflusst eine sich langsam ändernde Intensität der Abtastbündel, die durch Lampenspannungsänderungen oder Staubfilme verursacht sein kann, die Empfindlichkeit nicht, und es resultiert für eine bestimmte Fadenungleichmässig keit ein stets gleichbleibendes Ausgangssignal, un abhängig von der durch Lampenspannungsschwan kungen und Staub bedingten momentanen Strahl intensität.
In einer speziellen Ausführungsform der erfin dungsgemässen Vorrichtung wird ein Teil des vom
Lichtsender emittierten Lichtes ohne Umweg über den abzutastenden Faden direkt auf eine zweite licht elektrische Zelle geführt, die in analoger Weise wie die eigentliche Empfängerzelle logarithmisch arbei tet; die Ausgänge der beiden Zellen werden subtrak tiv gemischt. Es wird in der Beschreibung gezeigt, dass vermöge dieser Kompensationsschaltung auch eine sich schnell ändernde Lampenhelligkeit, z. B. eine 100 -Hertz-Modulation bei Wechselstrombetrieb, sprunghafte Anderung der Netzspannung, sprung hafte Anderung von Kontaktwiderständen usw., die
Funktion des Fadenprüfers nicht beeinflusst. Dabei bleibt die oben erläuterte Haupteigenschaft des log arithmisch arbeitenden Empfängers erhalten.
Im folgenden wird unter dem Ausdruck Licht sender jener Teil der erfindungsgemässen Vorrich tung verstanden, der aus einer oder gegebenenfalls mehreren elektrischen Glühlampen und den zuge hörigen Linsen-Blendensystemen besteht und zur
Herstellung von einem oder von mehreren begrenz ten Strahlenbündeln dient; das oder die Linsen
Blendensysteme können auch nur aus je einem Blen densystem allein oder aus einer Einzelblende aufge baut sein. Unter dem Begriff Lichtempfänger wird im folgenden ein Teil der gesamten Vorrichtung ver standen, der aus einem Linsen-Blendensystem, einem lichtelektrischen Wandler und einem Verstärker auf gebaut ist. Das Linsen-Blendensystem kann auch hier wieder nur aus einem Blendensystem oder aus einer Einzelblende bestehen.
Der lichtelektrische
Wandler umfasst Elemente, die Lichtenergie in elek trische Energie transformieren; der Verstärker erhöht mit elektronischen Mitteln den niederen, vom lichtelek trischen Wandler gelieferten Leistungspegel des Signales auf einen höheren, zur Steuerung von elektromechanischen Elementen ausreichenden Pegel.
Fig. 1 zeigt einen halbschematischen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der ganzen Vorrichtung, wobei die Erzeugung von zwei den Faden unter angenähert rechtem Winkel schneidenden Strahlenbündeln durch blosses Umlenken eines einzelnen Bündels an einem Planspiegel erfolgt. In Fig. la wird das Prinzip der elektrooptischen Abtastung schematisch erläutert. In Fig. 2 ist das elektrische Schaltschema dieser Vorrichtung dargestellt. Fig. 3 erläutert die Wirkungsweise des Lichtempfängers mit gleitender Steilheit und in Fig. 4 ist die Übereinstimmung der Charakteristik eines Silizium-Photoelementes mit dem theoretisch geforderten logarithmischen Verlauf dargestellt.
In Fig. 5 ist die Realisierung der logarithmischen Charakteristik des Empfängers durch eine Photozelle, die eine Stromsättigungs-Charakteristik aufweist, erläutert und in Fig. 6 die analoge Anordnung mit einem Photowiderstand. In Fig. 7 wird das logarithmische Verhalten durch den Einbau von nichtlinearen Schaltelementen im Verstärker erreicht. Fig. 8 zeigt das gleichzeitige Abtasten von mehreren Fäden mit derselben Vorrichtung.
Fig. 9 erläutert die Wirkungsweise der Kompensationszelle.
In Fig. 1 bedeutet 1 die Glühwendel der elektrischen Lampe 2, die im Lampengehäuse 3 untergebracht ist. Vom total emittierten Licht wird mittels der Blende 4 ein Strahlenbündel 5 ausgeblendet und unter dem schiefen Winkel 6 auf den ebenen Spiegel 7 geworfen. In der Mitte des Bündels 5, unmittelbar über dem Spiegel 7, bewegt sich der Faden 8 senkrecht zur Zeichenebene. Das um den Winkel a reflektierte Bündel 9 passiert den Faden 8 zum zweitenmal und gelangt hernach auf die photoelektrische Zelle 10. Mit 11 ist ein elektronischer Verstärker bezeichnet, der das von der Zelle 10 gelieferte Signal auf einen zur Steuerung eines mechanischen Relais genügenden Leistungspegel verstärkt. Die Lampe 2, die Zelle 10 und der Verstärker 11 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 12 untergebracht, während der Spiegel 7 auf dem Arm 13 seitlich am Gehäuse 12 montiert ist.
Das ganze optische System ist durch die Glasplatte 14 abgeschlossen. Die Vorrichtung wird mittels der beiden Flansche 15 und 16 an der Spulmaschine festgeschraubt.
In Fig. la wird das Prinzip der elektrooptischen Abtastung genauer erläutert. Dabei ist zur einfacheren Darstellung das von der Lampe 2 ausgesendete und durch die Blende 4 begrenzte Strahlenbündel 5 in zwei Teilstrahlen 5a und 5b aufgeteilt. Der Teilstrahl 5a trifft direkt von der Lichtquelle kommend auf den Faden 8 und projiziert das Bild der Kontur des Fadens zunächst auf den Spiegel 7, der das erzeugte Bild auf die Photozelle 10 umlenkt. Der Teilstrahl 5b gelangt dagegen zunächst auf den Spiegel 7 und wird von diesem derart umgelenkt, dass er den Faden 8 aus einer Richtung abtastet, die gegenüber der des Teilstrahls 5a um den doppelten Winkel 6 versetzt ist.
Der Spiegel 7 dient also einerseits dazu, von dem Lichtsender 2, 4 und dem Strahlenbündel 5 einen virtuellen Lichtsender 2', 4' und ein virtuelles Strahlenbündel 5' zu erzeugen, die gegenüber den wirklichen um den doppelten Winkel 6 versetzt sind und damit eine Abtastung des Fadens 8 aus einer um den doppelten Winkel 6 versetzten Richtung zu ermöglichen und anderseits dazu, das von dem wirklichen Lichtsender 2, 4 stammende Bild umzulenken, so dass beide Bilder der Kontur des Fadens von einer Photozelle 10 erfasst werden können. Die Ab tastrichtungen können dabei zweckmässig um 900 versetzt sein.
In Fig. 2 bezeichnet 17 den vom Netz gespeisten Transformator, der die Speisespannungen für die Lampe 2 und den Verstärker 11 liefert; die von der Wicklung 18 gelieferte Spannung wird vom Gleichrichter 19 gleichgerichtet und die pulsierende Gleichspannung vermittels der beiden Siebkondensatoren 20, 21 und des Siebwiderstandes 22 geglättet. Die damit gewonnene Gleichspannung dient als Anoden Speisespannung für die Verstärkerröhre 23 und das Kaltkathodenthyratron 24. Der vom Silizium-Photoelement 25 gelieferte Spannungsimpuls wird auf das Potentiometer 26 geführt, dessen Abgriff 27 entsprechend der gewünschten Empfindlichkeit eingestellt ist. Der Angriff 27 ist mit dem Gitter 29 der Ver stärkerröhre 23 verbunden.
Die in der Kathodenleitung vermittels des Widerstandes 30 erzeugte negative Gittervorspannung wird über das Potentiometer 26 ans Gitter gelegt; damit keine Wechselspannungs Gegenkopplung auftreten kann, ist der Widerstand 30 mit dem Kondensator 32 überbrückt. Das von der Röhre 23 verstärkte Signal wird vermittels des im Anodenkreis liegenden Übertragers 33 an den Starter 34 des Kaltkathodenthyratrons 24 geführt; erreicht dieses Signal eine durch die Starterzündspannung vorgegebene Höhe, so wird die anodenseitige Hauptentladung des Thyratrons eingeleitet und das im Anodenkreis liegende Relais 35 zieht an.
Über die Kontakte 36 dieses Relais können die gewünschten Schaltfunktionen an der Spulmaschine ausgeführt werden. Es kann bei Garnsorten, die an sich schon einen ungleichmässigen Querschnitt aufweisen, nützlich sein, dass der Reiniger nur auf Ungleichmässigkeiten anspricht, die neben einer bestimmten Querdimension auch eine bestimmte, minimale Länge haben. Um diese minimale Länge zu dosieren, wird zwischen den Abgriff des Potentio meter' 27 und das Steuergitter 29 ein Integrations Netzwerk geschaltet. Dieses kann z. B. aus einem Widerstand und einem zwischen 29 und Masse liegenden Kondensator bestehen; durch Erhöhung dieses Widerstandes wird die Integrationskonstante des Netzwerkes vergrössert und damit der bis zum Erreichen der Ansprechspannung nötige Zeitabschnitt verlängert.
In Fig. 3 bezeichnet 37 qualitativ den zu fordernden Verlauf des Ausgangssignales des Lichtempfängers 25 in Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke. Auf der Abszissenachse 38 ist die Beleuchtungsstärke L und auf der Ordinatenachse 39 das Ausgangssignal U aufgetragen. Der momentane Arbeitspunkt liege bei 40, die durch Ungleichmässigkeiten verursachte Lichtintensitätsänderung dL sei 41, und die dadurch bewirkte Änderung des Ausgangssignals dU sei 42. Der analytische Ausdruck für die Forderung einer von der momentanen Lage des Arbeitspunktes 40 unabhängigen konstanten Empfindlichkeit ist durch nachfolgende Gleichung (43) gegeben: dU = c, L (43)
L
Die Integration der Differentialgleichung (43) führt auf die Gleichung (44): U = cllnc2L, (44) worin c1 und c2 Konstanten bedeuten.
Ein Verlauf gemäss Gleichung (44) wird in sehr guter Näherung realisiert durch eine Sperrschicht Photoelement, und zwar von dessen Leerlaufspannung. In der Fig. 4 werden beispielsweise die experimentellen Daten eines monokristallinen Silizium Photoelementes verglichen mit dem von der Gleichung (44) geforderten theoretischen Verlauf. Auf der Abszissenachse 45 ist die Beleuchtungsstärke in Lux aufgetragen, und auf der Ordinatenachse 46 die vom Element gelieferte Leerlaufspannung U in Volt.
Die eingetragenen Punkte stellen experimentell erhaltene Werte dar, während die festausgezogene Kurve folgender Gleichung (47) entspricht: Uoit) = 0,210 log 1,86. 10-0L(Lnx). (47)
In Fig. 5a bedeutet 48 eine Photozelle mit einer Strom-Spannungs-Charakteristik gemäss Fig. Sb; hier ist auf der Abszissenachse die Spannung und auf der Ordinatenachse der Strom aufgetragen. In der dargestellten Kurvenschar wurde die Beleuchtungsstärke als Parameter genommen, und zwar entspricht der Kurve 49 eine kleine Beleuchtungsstärke und der Kurve 52 eine grosse. Zu dieser-Kategorie von Photozellen gehören z.
B. die Hochvakuumzellen und die im Sperrbereich betriebenen Halbleiterdioden. 53 bedeutet einen nichtlinearen Widerstand, beispielsweise aus gesintertem Siliziumkarbid, bei dem der Strom bereichsweise angenähert exponentiell mit der angelegten Spannung ansteigt. Wird zwischen den Punkten 54 und 55 eine konstante Gleichspannung angelegt, so besteht zwischen der an den Punkten 55-57 auftretenden Spannung und der Intensität des Lichtstrahlenbündels 56 die gewünschte logarithmische Abhängigkeit.
In Fig. 6a bedeutet 58 einen Photowiderstand mit einer Strom-Spannungs-Charakteristik gemäss Fig. 6b, bei der wiederum auf der X-Achse die Spannung und auf der Y-Achse der Strom aufgetragen sind. Als Parameter diente auch hier die Beleuchtungsstärke, wobei der Geraden 59 eine kleine und der Geraden 62 eine grosse Beleuchtungsstärke entspricht. 63 ist ein spannungs abhängiger Widerstand derselben Art wie 53. Während in Fig. 5 die logarithmische Abhängigkeit für ein beliebiges Verhält ms der beiden Spannungen 57 zu 54 erreicht werden kann, muss in der Fig. 6 vorausgesetzt werden, dass die zwischen den Punkten 64 und 65 angelegte Gleichspannung gross ist gegenüber der an den Punkten 67-65 abgegriffenen.
Ist diese Bedingung jedoch erfüllt, so realisiert auch die Anordnung gemäss Fig. 6a die geforderte logarithmische Abhängigkeit zwischen der Intensität des Bündels 66 und der zwischen den Punkten 67 und 65 liegenden Ausgangsspannung.
Gemäss Fig. 7 wird die logarithmische Charakteristik des Lichtempfängers durch im elektronischen Verstärker selbst liegende nichtlineare Schaltelemente erreicht. Fig. 7 zeigt ein Beispiel dieser Art: Das von einer linear arbeitenden Photozelle kommende Ausgangssignal wird an das Gitter 68 der Pentode 69 gelegt, in deren Anodenkreis ein spannungsabhängiger Widerstand 70 vom Typus der bereits in den Fig. 5 und 6 erwähnten (53, 63) liegt. Da die Pentode eine ähnliche Sättigungscharakteristik aufweist, wie sie Fig. Sb zeigt, besteht zwischen dem Ausgangssignal 71 und dem Eingangssignal 68 wiederum die geforderte näherungsweise logarithmische Abhängigkeit.
Fig. 8 zeigt ein Beispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung, mit der gleichzeitig mehrere Fäden abgetastet werden können. Es ist dazu nur notwendig, dass alle zu überwachenden Fäden 72, 73, 74 im von den beiden sich kreuzenden Strahlenbündeln 75 und 76 gemeinsam erfüllten Raum 77 liegen. 7 bezeichnet den in Fig. 1 beschriebenen Umlenkspiegel.
In Fig. 9 wird neben dem von der Lampe 2 kommenden eigentlichen Nutzstrahlenbündel 5 - das beispielsweise über den Umlenkspiegel 7 und den abzutastenden Faden 8 auf den ersten lichtelektrischen Wandler 10 gelenkt wird - ein zweites Bündel 78 auf einen zweiten lichtelektrischen Wandler 79 geworfen. Als Wandler seien beispielsweise die anhand von Fig. 4 erläuterten Silizium-Photoelemente verwendet. Die beiden Elemente sind gegenphasig in Serie geschaltet. Im folgenden soll gezeigt werden, dass das Ausgangssignal 80 der Anordnung folgende Bedingungen erfüllt:
1. Es ist unabhängig von langsamen Änderun- gen der Lampenhelligkeit.
2. Es ist unabhängig von schnellen Änderungen der Lampenhelligkeit.
3. Es ist unabhängig von Staubfilmen.
Zu dem Zweck werde der Gleichlichtanteil des Gesamtlichtstromes der Lampe mit L und der Wechsellichtanteil (schnelle Helligkeitsänderung) mit L bezeichnet; dabei soll vorausgesetzt werden, dass gilt l¯ < g L= (85)
Der Lichtstrom des Nutzstrahlenbündels 5 beträgt dann ki (L= +LN) und der des Kompensationsbündels k2 (L= + L ); ki bzw. k2 bedeuten darin Konstanten (Blendenfaktoren).
Nach der Reflexion am Spiegel 7 und dem Passieren von Staubfilmen wird das Bündel 5 um einen Faktor k3 reduziert; eine Ungleichmässigkeit im Faden 8 vermindere die Intensität um den Anteil A L, wobei vorausgesetzt werden soll, dass gilt dL L= (86) Damit erreicht ein Lichtstrom von folgender Intensität den lichtelektrischen Wandler 10:
Ltot = ktk3 (L= + L-AL) (82)
Die Ausgangsspannung der beiden Wandler gehorche in Anlehnung an die Gleichung (44) bzw. folgenden beiden Gleichungen:
U= cllnc2L (83)
U = c1hic2,L (84)
Die Charakteristiken der beiden Wandler brauchen also nur in der Konstante ci, nicht aber in c2 übereinzustimmen.
Die Subtraktion der beiden Spannungen (83) und (84) liefert unter den Voraussetzungen (85) und (86) für das Ausgangssignal 80 (U) der ganzen Anordnung folgenden Ausdruck:
EMI5.1
Da der erste Term des Ausdruckes (87) bei kapazitiver Ankopplung mit Hilfe des Kondensators 88 wegfällt, ergibt sich für den Wechselspannungsanteil folgende Gleichung: Ul = -c, (89)
Aus einem Vergleich der Gleichung (89) mit Gleichung (43) ist sofort ersichtlich, dass die eingangs gestellte Bedingung 1 erfüllt ist, und aus dem Wegfall der Konstante k8 und des Wechsellichtanteiles L bestätigen sich auch die Bedingungen 2 und 3.
Die beiden lichtelektrischen Wandler 10 und 79 mit inhärenter logarithmischer Charakteristik können auch ersetzt werden durch eine der Anordnungen gemäss den Fig. 5a, 6a oder 7, wobei wiederum zu beachten ist, dass die Mischung der Ausgänge gegenphasig erfolgt.
Die vorstehend anhand der Fig. 1-9 explizite beschriebenen Anordnungen sollen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sein; es sind ohne erfinderisches Zutun Varianten möglich. So kann z. B. in Fig. 1 die Blende 4 oder die Eintrittsöffnung der lichtelektrischen Zelle 10 durch ein Linsensystem ersetzt werden; diese Systeme können auch gleichzeitig Linsen und Blenden enthalten. An Stelle der Verstärkerröhre 23 und des Kaltkathodenthyratrons 24 können andere Verstärkerelemente (z. B. Transistoren) verwendet werden. Auch kann im Ausgang des Verstärkers das elektromechanische Relais fortgelassen werden, so dass die Endstufe des Verstärkers direkt auf den elektromechanischen Wandler der entsprechenden Spulmaschine arbeitet.
Im weiteren können, falls mehrere der beschriebenen Vorrichtungen an derselben Spulmaschine angebracht sind, einzelne Elemente zentralisiert werden; so ist es z. B. möglich, die gesamte Stromversorgung von einem gemeinsamen Transformator aus vorzunehmen. Die erfindungsgemäss zur Abtastung des Fadens verwendeten, sich vorzugsweise unter einem rechten Winkel schneidenden Strahlenbündel können im Lichtsender auch auf eine andere Weise erzeugt werden; die in Fig. 1 gezeigte Anordnung mit dem Umlenkspiegel ist wohl eine sehr elegante, mit wenig Mitteln zu realisierende Lösung, doch soll sich der Umfang der Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränken.
Falls bei zwei sich unter rechtem Winkel schneidenden Abtast-Strahlenbündeln die noch übrig bleibende Anisotropie in der Empfindlichkeit in speziellen Fällen noch zu gross ist, können auch drei je unter 600, oder mehrere, sich gegenseitig unter dem entsprechenden Winkel schneidende Bündel verwendet werden. Diese Bündel können alle von ein und derselben Lichtquelle herkommen, oder es kann zur Erzeugung jedes einzelnen Bündels eine eigene Lichtquelle vorhanden sein. Dabei ist in jedem Falle zu beachten, dass die verwendeten Bündel nicht zu stark divergent sind; nach Möglichkeit sind parallele oder angenähert parallele Bündel anzustreben.
Damit kann erreicht werden, dass der Faden durch Änderungen seiner Lage beim Durchlauf durch den Reiniger (infolge Vibrationen oder infolge Abnutzung der Fadenführung und dergleichen) keine Empfindlichkeitsänderung der Vorrichtung hervorruft; denn eine solche Empfindlichkeitsänderung tritt bei stark divergenten Bündeln auf, sobald eine Abstandsänderung zwischen dem Faden und dem Scheitelpunkt des Bündels erfolgt, während bei angenähert parallelen Bündeln der Scheitelpunkt genügend weit entfernt ist, so dass sich die kleinen Lageänderungen des Fadens gemessen an dessen grossem Abstand vom Scheitelpunkt des Bündels nicht mehr störend auswirken.
Erfahrungsgemäss wird mit der beschriebenen Vorrichtung mit relativ kleinem Aufwand eine sehr hohe Empfindlichkeit und insbesondere eine ungewöhnliche hohe Stabilität gegen Staub, langsame und rasche Netzspannungsschwankungen und Änderungen in der Lage des abzutastenden Fadens bei seinem Durchlauf durch den Reiniger erreicht. Dank diesen Eigenschaften ist es ohne weiteres möglich, gleichzeitig mehr als einen Faden mit ein und derselben Vorrichtung zu überwachen; an einer Fachmaschine können z. B. alle drei zu vereinigenden Fäden mit demselben Gerät abgetastet werden. In vielen Fällen wäre es ausserdem wünschenswert, dass der Reiniger auch auf einen Fadenbruch anspricht; auch diese Forderung wird von der beschriebenen Vorrichtung erfüllt, denn die bei einem Fadenbruch auftretende Helligkeitsänderung ist im allgemeinen grösser als die von einer Ungleichmässigkeit herbeigeführte.
Insbesondere kann die Überwachung auf Fadenbrüche wiederum gleichzeitig an mehreren Fäden vorgenommen werden.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass nach dem derzeitigen Stand der Technik unter den verschiedenen Fadenreinigern der optische der gestellten Aufgabe am besten angepasst ist. Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung können bei entsprechender Ausbildung alle folgenden, noch bestehenden Mängel der bisher bekannten optischen Fadenreiniger behoben werden:
1. Die Empfindlichkeit ist unabhängig von Staubfilmen dank der logarithmischen Charakteristik des Empfängers.
2. Die Empfindlichkeit ist unabhängig von langsamen Helligkeitsänderungen des Senders dank der logarithmischen Charakteristik des Empfängers.
3. Die Empfindlichkeit ist durch Verwendung von zwei oder mehr sich schneidenden Strahlenbündeln vervielfacht.
4. Es werden auch flächenhafte Faden-Ungleichmässigkeiten erfasst dank der Verwendung von zwei oder mehr sich schneidenden Strahlenbündeln.
5. Schnell verlaufende Helligkeitsänderungen des Senders werden eliminiert durch eine Kompensationsschaltung.