Verfahren und Vorrichtung zur Uberwachung der Länge von Unregelmässigkeiten in der StÏrke eines Textilfadens
Zur ¯berwachung von Unregelmϯigkeiten in der StÏrke eines Textilfadens sind mechanische, optische und elektrische Verfahren bekannt. Bei den mechanischen Verfahren wird der Faden auf einen bestimmten Durchmesser abgetastet und bei ¯berschreiten dieses Durchmessers ein Signal gegeben oder der Faden getrennt.
Dieses Verfahren kann also nur solche Unregel- mϯigkeiten in der StÏrke eines Textilfadens erfassen, welche inderÜberschreitungeinesvorgegebenenDurch- messers des Fadens bestehen. en, Bei,, dbn elektrischen und optischen Verfahren, die beispielsweise mit kapazitiven oder photoeloktrischen Me¯f hlern. arbeiten, wird je nach Art des Messverfahrens der Querschnitt oder das Vo- lumen der Unregelmässigkeit in der StÏrke eines Textilfadens erfasst.
Derartige Messverfahren eignen sich also bereits nicht nur zur Erfassung von Dickstellen und Knoten, sondern auch zur Ermittlung von D nnstellen, Ein wesentlicher Nachteil dieser Verfahren besteht jedoch darin, da¯ an dem Me¯wert nicht zu unterscheiden ist, ob die Unregelmϯigkeitsstelle langgezogen ist oder quer zum Faden steht, An Hand der Fig. 1A, 1B und 2 sei dies näher erlÏutert.
In den Fig. 1A und 1B ist jeweils ein Schnitt durch einen Faden F in zwei verschiedenen Richtungen gelegt wor, den. Zur Ermittlung der Unregelmässigkeit des'Fa- dens, in diesem Falle der Dickstelle D, dient ein elek- trooptischer Messfühler E in Form eines Photoelementes, welches aus, der Richtung der Pfeile P in Fig. 1B beleuchtet wird. Je stärker, das Photoelement E beleuchtet wird, desto gr¯¯er ist die an seinen Ausgangsklemmen a und b anstehende Spannung. Mit anderen Worten, die Klemmspannung des Photoelementes wird um so kleinier, je grösser das Volumen der Dickstelle D ist.
Es dürfte unschwer zu erkennen sein, da¯ die ausgezogen gezeichnete querstehendeDickstelle D bei gleichem Volumen den gleichen Spannungsabfall an den Klemmen a und b ergibt wie die gestrichelt eingezeichnete lÏngsstehende Dickstelle D'.
Bild 2 zeigt einen Querschnitt durch eine kapazitive Messanordnung, wobei der Faden F zwischen den beiden Belägen MI und M2 eines Messkondensators hindurchgeführt wird. Die Dickstelle D verändert in diesem die Dielektmzitätsskoostamte und ruft infolgedessen eine e Anderung des durch den Messkondensator hindurch- fliessenden Wechselstromes hervor. Auch hier ist bei gleichem Volumen einer querstehenden Dickstelle D . und einer lÏngsstehenden Dickstelle D' die StromÏnderung gleich. Nun ist es. aber bekannt, dass langgezogene Dickstellen erheblich störender in einem Gewebe wirken als querstehende Dickstellen gleichen Volumens.
Die bekannten Messvorrichtungen weisen aus diesem Grunde Vorrichtungen auf, die dann ansprechen, wenn die Unregelmässigkeitsstelle, also im allgemeinen die Dickstelle, eine vorgegebene Länge überschreitet. Bei diesen bekannten Messvorrichtungen bandelt es sich jedoch um solche, die mit Integrationsschaltungen arbeiten, also zeitabhänig bzw. geschwindigkeitsabhängig sind, Der Nachteil dieser Vorrichtungen besteht darin, da¯ eine gleich lange Dickstelle bei geringerer Fadengeschwindigkeit lÏnger erscheint als bei gr¯¯erer Fadengeschwindigkeit.
Der Erfindung la) g die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, insbesondere zur geschwindigkeitsunabhÏngigen, Überwachung der LÏnge von Unregelmässigkeiten in der StÏrke eines Textilfadens zu entwickeln. Diese Aufgabe ist gemϯ der Erfindung dadurch gel¯st, da¯ die Dimensionen des Fadens an mehreren in Faden- richtung'unmittelbar hintereinanderliegenden Stellen er- mittelt, von jedem einzelnen Messwert der Logarithmus gebildet und dann alle Logarithmen addiert werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erlÏutert:
Anhand der Fig. 3A und 3B sei der Grundgedanke der Erfindung an einer Vorrichtung erlÏutert, bei der die FadenstÏrke mittels eines elektrooptischen. Me¯f hlers in Fig. 3A und mittels eines kapazitiven Messfühlers in Fig. 3B ermittelt wird. Dabei ist jeweils ein Schnitt, durch den zu überwachenden Faden F ge legt, welcher innerhalb des Messbereiches eine Unregelmässigkeit in Form einer Dickstelle D aufweist. Hierbei handelt es sich um, eine längsstehende Dickstelle. Eine querstehende Dickstelle D'ist wiederum. gestrichelt eingezeichnet.
Wie die Fig. 3A erkennen lϯt, besteht gemϯ der Erfindung der elektrooptische Messfühler aus mehr, eren, in Fadenrichtung unmittelbar hintereinander angeordneten Messzellen El bis E4. In ähnlicher Weise ist der in Fig. 3B dargestellte kapazitive Messfühler aus mehreren, in Fadenrichtung unmittelbar hintereinander angeordneten Messzellen zusammengesetzt, die aus einzelnen getrennten Kondensatorbelägen Cl bis C4 bestehen, die einer vorzugsweise gemeinsamen Kon densatorplatte C5 gegenüberstehen. Die Anzahl der Messzellen kann dem jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden, jedoch ist darauf zu achten, dass eine zu grosse Anzahl von Messzellen die Länge des Messfühlers gegebenenfalls unn¯tig vergr¯¯ert und eine zu geringe Anzahl von Messzellen die Messgenauigkeit herabsetzt.
Im allgemeinen wird man bei vier bis fünf Mcsszellen optimale Ergebnisse erreichen.
W rde man bei der Anordnung der einzelnen Messzellen gemϯ der Fig. 3A und 3B die ermittelten Messwerte einfach addieren, so erhielte man das gleiche Messergebnis, welches man gemäss der Fig. l A und 1B bzw. Fig. 2 mit einer einzigen, entsprechend länger ausgebildeten Messzelle erreicht. Wird jedoch gemäss der Erfindung von jedem einzelnen Messwert der Logarithmus gebildet und werden danach alle Logarithmen addiert, so vergrössert sich die sich ergebende Summe mit zunehmender Länge der Dickstelle selbst dann, wenn das Gesamtvolumen der Dickstelle bei jeder Länge unverändert konstant bleibt. Die Me¯wertzunahme geht in diesem Falle lediglich zu Lasten der Länge.
An Hand der in der Fig. 4 wiedergegebenen Tabelle sei dieser Effekt erläutert.
In den einzelnen Zeilen l bis 9 sind verschiedene Fälle angenommen. In Zeile 1 wird lediglich eine Photozelle durch eine Dickstelle abgeschattet, wie beispielsweise die Photozelle El durch die Dickstelle D' in Fig. 3A. In diesem Fall betrÏgt der Einheitsme¯wert des auf diese Photozelle entfallenden Fadenvolumens 100 %. Dies. en 100 % m¯ge ein angenommener Me¯wert von 24 entsprechen. Der Logarithmus von 24 ist 1, 3802. Er wird in der letzten Zeile ebenfalls mit 100 % angesetzt.
In der zweiten Zeile sind die Werte erfasst für den Fall, dass eine Dickstelle mit dem (gleichen Volumen des Falles in Zeile 1 sich auf zwei MesszeHen veilt, wobei auf die erste Photozelle ein Anteil von 80 % und'auf die zweite Photozelle ein Anteil von 20 % entfällt. Dementsprechend würde die erste Photozelle einen Messwert von 19, 2, die zweite einen Messwert von 4, 8 ergeben. Die Logarithmen von 19, 2 und 4, 8 werden addiert und ergeben einen Summenlogarithmus von
1, 9645. Dies bedeutet eine prozentuale Steigerung des logarifhmischen Wertes gegenüber Zeile 1 auf 142%.
In den Zeilen 3, 4 und 5 sind dann weitere verschiedene Verteilungen des Dickstellenvolumens auf die beiden Photozellen durchgerechnet. Wie Zeile 5 er kemnen lässt, ergibt bereits eine gleichmässige Aufteilung des Diokstellenvolumens auf beide Photozellen eine prozentuale Steigerung der logarithmischen Werte auf
156%.
In den Zeilen 6 und 7 ist dann angenommen, dass sich das Volumen der Dickstelle auf 3 Photozellen verteilen mage. Man erkennt, dass die logarithmischen Summenwerte weiter ansteigen. Schliesslich zeigen die Zeilen 8 und 9 noch die Verteilung des gleichen Volumens auf vier verschiedene Photozellen. Dabei ist in Zeile 9 angenommen, dass sich das Volumen einer Dick sbelle, welche in Zeile 1 nur eine einzige Photozelle ab- schattete, nunmehr alle vier Photozellen gleichmässig mit jeweils 25 % abschattet. Wie man aus der Tabelle ersieht, ergibt also das gleiche Volumen bei einer Ausbildung der Dickstelle gemäss Zeile 9 den 2, 26fachen Messwert gegenüber einer Ausbildung der Dickstelle gemäss Zeile l.
Es ist also mit Hilfe der Erfindung möglich, einen Messwert zu erhalten,. der sowohl das Volumen als auch die Länge der Dickstelle beinhaltet.
Die Ansprechschwelle eines nachgeschaltsten Verstär- kers für die Messwerte kann demzufolge so eingestellt werden, dass der Schaltverstärker sowohl auf das Uber- schreiten eines vorgegebenen Volumens als auch auf das ¯berschreiten einer vorgegebenen LÏnge anspricht, ohne von der Fadengeschwindigkeit beeinflusst zu werden. Eine Dickstelle mit einer Länge, die nicht der eingestellten Länge entspricht, muss somit schon das Mehrfache des eingestellten Volumens aufweisen, um die Schwelle des Schaltverstärkers zu übersteigen.
Dabei lässt die Tabelle der F. ig. 4 auch erkennen, da¯ mit Hilfe der Messzellenanzahl auch eingestellt werden kann, um wieviel das Volumen einer kurzen Dickstelle grösser sein muss als das Volumen einer langen Dickstelle, um die Ansprechschwelle des Schaltverstärkers zu ber schreiten.
Um entsprechend der Erfindung von den einzelnen Messwerten jeweils den Logarithmus zu bilden, kann die elektrische Ausgangsspannung jeder Me¯zelle an einen passiven oder aktiven Spannungsteiler angeschlos- sen sein, der sich aus einem Teil mit linearer und einem Teil mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie zu sammensetzt. Elektrische Widerstände mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Lediglich als Beispiel sei verwiesen auf R¯hren, Transistoren, Varistoren und Dioden.
Ein einfaches Lösungsbeispiel f r die Umwandlung eines linear ansteigenden elektrischen Wertes in einen logarith misch ansteigenden, mit Hilfe einer Diode und einem linearen Widerstand, also einem passiven Spannungs- teiler,zeigtdieFig. 5. In ähnlicher Weise kann auch ein aktiver Spannungsteiler, z. B. aus einem linearen Widerstand und einer R¯hre oder einem Transistor bestehend, verwendet werden, also ein Spannungsteiler, dessen nichtlinearer Widerstand zugleich Verstärker- eigenschaften aufweist. Die an den Klemmen c und d anliegende lineare Me¯wertspannung wird ber einen Widerstand 1 einer Diode 2 zugef hrt.
Die Strom- Spannungs-Kennlinie einer solchen Diode weist bekannt- lich in Durchlassrichtung einen exponentiellen Anteil auf, welcher f r die Umwandlung verwendjet wird. Durch entsprechende Wahl des Widerstandes 1 kann erreicht werden, dass die Schwankungen der Messwertspannung innerhalb dieses exponentiellen Teils, der Kennlinie liegen. Da der Durchla¯widerstand der Diode 2 mit zu nehmender Spannung kleiner wird, Ïndert sich das SpannungsteilerverhÏltnis vom Widerstand 1 zum Di odenwiderstand 2. Die Spannungszuwachsrate am Diodeninnenwiderstand wird : infolge des exponentiellen.
Teils der zunehmender Spannung an den
Klemmen c und d kleiner. Man erhält infolgedessen an den Klemmen e und f eine logarithmisch ansteigende Spannung.
Fig. 6 zeigt ein Ausfiihrungsbeispiel, bei dem der elektrische Widerstand mit nichtlinearer Strom-Span- nungs-Kennlinie dadurch. gebildet wird, dass mehrere Dioden 2a bis 2c parallelgeschaltet sind, wobei jede Diode durch eine Spannung U1 bis U3 vorgespannt ist.
Die Vorspannungen Ul bis U3 sind dabei so gewÏhlt, da¯ die Dioden 2a bis 2c jeweils erst dann einen Strom durchlassen, wenn die an den jeweiligen Dioden anliegende Spannung die Vorspannung überschreitet. Die Fig. 7 zeigt, wie. auf diese Weise allein durch Wahl geeigneter Vorspannungen eine exponentielle Strom Spannungs-Kennlinie erreicht werden kann, ohne da¯ der exponentielle Teil der Diodenkennlinie ausgenutzt wird. Es ergibt sich also auch hierbei an den Klemmen e und f der-Fig. 6 eine logarithmische Ausgangsspan- nung.
Fig. 8 zeigt ein praktisches Anwendungsbeispiel mit einem Siliziumphotoelement 3 als elektrooptische Me¯zelle. An das Photoelement 3 islfi ein Transistor 4 angeschlossen, welcher als Impeclanzwandler geschaltet ist, so da¯ das Photoelement 3 durch den hohen Ein gangswiderstand des Transistors 4 praktich kaum be- lastet wird und annähernd mitseiner Leerlaufspannung arbeitet. Da diese Leerlaufspannung des Photoelemlentes 3 mit abnehmender Beleuchtung, also zusätzlicher Abschattung, exponentiell abfällt, entsteht auch an dem Emitterwiderstanid 5 ein exponentieller Spannungsabfall.
Dieser exponentielle Spannungsabfall wird zur Steue- rung des Transistors 6 verwendet, der durch entspre- chende Wahl des Kollektorwiderstandes 7 mit einer derartigen elektrischen Spannung versehen wird, dass er im Knick seiner Kennlinie betrieben, wird. Dadurch wird erreicht, da¯ der exponentielle Spannungsabfall am Widerstand 5 in einen linearen Spannungsanstieg umgewandelt wird, welcher zwischen der Emitter-und der Kollektorelektrode des Translators 6 abgenommen wird.
Dieser lineare Spannungsanstieg zwischen der Emitter-und der Kollektorelektrode des Transistors 6 wird der in Fig. 5 beschriebenen Widerstandsdioden- schaltung mit dem Widerstand 1 und der Diode 2 zugeführt, so da¯ sich an den Klemmen e und f ein logarith- mischer Spannungsanstieg ergibt.
Zur Summierung der logarithmischen Spannungen der einzelnen Messzellen kann eine Summierschaltung verwendet werden, wie sie beispielsweise in Fig. 9 dargestellt ist. Dabei entsprechen die Klemmen e, f den Klemmen e, f der Fig. 8. Die entsprechenden, Klemmen f anderer Photozellen werden eblenfalls an die Klemme f angeschlossen, während die Klemmen e2, e3, e4 der zweiten, dritten, vierten Photozelle an die entsprechen- den Klemmen angeschlossen sind !. Die einzelnen. an den Klemmen e, e2, e3, e4 anliegenden Spannungen sind ber Widerstände 8 bis 11 zusammengefasst und geschlossen über, dlen Wglderstand 12 geführt.
Die Adldition der einzelnen Spannungen erfoLgt in diesem Fall nicht durch Hintereinanderschaltung der Teilspannun- gen, sondern durch Parallelschaltung der Teilströme.
Der von den Widerständen 8 bis 11 sich ergebende Ge- samtstrom ruft im Widerstand 12 einen gemeinsamen Summenspannungsabfall hervor, so dass an den Klemmen g, h die logarithmische Summenspannung aller Messzellen abgenommen werden kann.
Wenn die nichtlinearen Widerstände zur Bildung der logarithmisch von der Fadenstärke abhängigen Aas- gangsspannungen nicht ganz ein logarithmisches Verhalten zeigen, kann es vorteilhaft sein, von dem logarithmischen Summenwert der einzelnen Messwerte, wie er sich in Fig. 9 an den Klemmen g und h ergibt, den Numerus zu bilden, so dass die Additon der Logarithmen dann eine Multiplikation der in Fig. 8 zwischen Emitterund Kollektorelektrode anstehenden linearen Spannung ergibt.
Eine derartige sogenannte Dehnung der Summen- spannung an den Klemmen g und h kann gemäss Fig. 10 durch. ein Diodenwiderstandsglied in'umgekehrter Rei henfolge derjenigen nach Fig. 5 eirreicht werden. An , die Klemmen g, h wird die aus Fig. 9 stammende log arithmische Summemspannung angeschlossen und übar die Diode 13 an den Widerstand 14 angelegt. Durch die exponentielle Kennlinie der Diode 13 er. gibt sich dann am Widerstand 14 ein. exponentieller Spannungs- anstieg, welcher an den Klemmen d, k abgegriffen werden kann.
Aus der logarithmischen Summenspannung an den Klemmen g, h ist somit eine exponentiell ansteigende Spannung an den Klemmen i und k geworden.
Die in Fig. 9. an den Klemmen g, h abnehmbare logar, ithmische Summenspannung odler die an den Klem- men i, k der Fig. 10 abnehmbare exponentiell an steigende Spannung kann beispielsweise zur Steuerung einer Kontroll-oder einer Registriereinrichtung dienen.
Wenn die Spannung zur Steuerung einer Fadentrennvorrichtung dient, so wird d die Vorrichtung zu einem selbsttätigen Fadenreiniger. Es ist vorteilhaft, der Sum menspannung eine Schwellwertspannung entgegenzu- schalten, bei deren ¯berschreiten die Kontroll-, Regi strier-oder Fadenstrennvoirrichtung m Tätigkeit gesetzt wird.
Die Schwellwertspannung kann sich aus den multiplizierten Grenzspannungen f r die StÏrke des Fadens, die StÏrke der Dickstelle, also um wieviel die D, ickstelle dicker ist als der Faden, und die LÏnge der Dickstelle zusammensetzen, wobei unter Grenzspan nung. diejenige Spannung verstanden wird, die gerade noch zulässig ist und bei deren ¯berschreiten eine Unrfagehnässigke. it in der Fadenstärke vorliegt. Eine der- artige als Fadenreiniger dienende Vorrichtung sei an Hand der Fig. 11 erläutert.
An den Stellen g und h liegt die aus Fig. 9 abge nommene logarithmische Summenspannung. Ihr negativer Wert wird ber einen an sich bekannten und nur schematisch. angedeutetien Verstärker 15 an die Basis des Transistors 16 angelegt. Au¯erdem ist an die Basis , des Transistors 16 aber auch der positive Pol einer Schwellwertspannung angeschlossen, welche von dem als Impedanzwandler geschalteten Transistor 17 gesteuert wird. Man erkennt, da¯ der Transistor 16 nur dann stromdurchlässig wird, wenn die von der Klemme g ber den Verstarker 15 an der Basis des Transistors 16 anliegende logarithmische Summenspannung em höheres negatives Potential aufweist als das positive Potential der Schwellwertspannung.
Sobald also die logaritbmische Summenspannung die Schwellwertspannun überschrei- tet, erhält die Basis des Transistors 16 eine negative Vorspannung, so dass der Transistor leibend wird und sich dadurch der Stromkreis f r den Fadenabschneidemagneten 18 schliesst.
Die positive Schwellwertspannung an der Basis des Transistors 16 wird, wie bereits erwähnt, von dem als Impedanzwandler geschalteten Transistor 17 abgenommen. Die Basis dieses Transistors 17 wird von einer Spannung gesteuert, die sich aus drei in Reihe geschalteten Spannungsteilerschaltungen engibt. An dem ver änderbaren Widerstand 19 des ersten Spannungsteilers kann beispielsweise eine der Garnnummer entsprechende Spannung eingestellt werden, welche dem zweiten Spannungsteiler zugef hrt wird.
Der verÏnderbare Wi derstand 20 dieses zweiten Spannungsteilers kann dann auf eine Spannung eingestellt werden, welche den Fak- tor der Dickstelle bestimmt, also den Prozentsatz, um den das zulässige Volumen der Dickstelle gr¯¯er sein soll als dasjenige Garnvolumen, welches normalerweise der Garnnummer entspricht. Die an dem Widerstand 20 des zweiten Spannungsteilers abgenommene Spannung wird dann dem dritten Spannungsteilermitdem verstellbaren Widerstand 21 zugeführt, an welchem man den Längsfaktor einstellt.
In der Fig. 11 sind alle veränderbaren WiderstÏnde 19, 20 und 21 in der Stellung 1 igezeichnet.
An der Basis des Transistors 17 engibt sich dann eine positive Spannung vom Wert 1x1x1=1. An jedem einzelnen der verstellbaren Widerstände 19-21 kann diese Spannung unabhängig verzehnfacht werden. Durch die dargestellte Multiplikationsschaltung werden alle an den Widerständen 19-21 eingestellten Werte miteinander multipliziert. Das Produkt ist der genau de finierte Schwellwert. Es ist vorteilhaft, wenn der erste Regler mit dem Widerstand 19 niederohmig ist. Die darauf folgenden Regler sollen dann höhere Widerstände haben, damit sic den vorhergehenden Spannungsteiler nicht durch eine Strombelastung verfälschen.
Es ist also vorteilhaft, den ersten Spannungsteiler mit dem Widerstand 19 niederohmig, den zweiten mit dem Wi derstand 20 mittelohmig und den dritben mit dem Widerstand 21 hochohmig auszubillden. Um eine weitere nen nonswerte Belastung auszuschliessen, ist an die vom Widerstand 21 abgegriffene Spannung der Transistor
17 wiederum als Impedanzwandler. angeschlossen.
Es ist möglich, eine Schwellwertspannung f r mehrere logarithmiische Summenspannungen zu verwenden.
In diesem Fall sind sämtliche Glieder, die in Fig. 11 links der Line Q-Q angeordnet sind, nur einmal vor- handen, während die Teile rechts dieser Linie für jlede Messstelle einmal vorhanden sein müssen. Um die Schwellwertspannung mehreren logarithmischen Sum- menspannungen entgegenschalten zu k¯nnen, sind Steck verbindungen l, m, n angedeutet. In diesem Falle kann auch der Impedanzwandler 17 aus einer Kaskade von mehreren n-p-n-Transistoren bestehen.
Wie bereits erwähnt, muss bei einer bestimmten Garnnummer der eingestellte Wert von beispielsweise 400 % für die Dickstelle erreicht werden, wenn diese der eingestellten Länge der Dickstelle entspricht, um die Schaltspannung des Transistors 16 und damit die Erregung des Fadenabschaeidm, agneten 18 zu erreichen.
Weist die Dickstelle nicht die entsprechende Länge auf, dann muss das Volumen der Dickstelle um den Längenfaktor ansteigen, um den Schwellenwert zu erreichen.
In diesem Fall ist auch die kürzere Dickstielle infolge ihres erheblich grösseren Volumens nicht mehr zu vertreten und soll durch den Fadenreiniger ausgeschieden werden wie bei iallen anderen bekannten Verfahren.
Die Schwellwertspannung an der Basis des Transistors 16 kann nur einen Wert haben und ist demzufolge das Produkt mehrerer Faktoren. Wird einer der eingestellten Faktoren bei der Messung nicht erreicht, mu¯ ein anderer um m so gr¯¯er sein, um die Schwelle zu erreichen.
Mit der beschriebenen Vernichtung ist es also m¯glich, einen Fadenreiniger herzustellen, der vollkommen statisch arbeitet,. also von der Geschwindigkeit des Fadens absolut nnnabhängig ist. Dieser Reiniger kann aber auch eine automatische Nullpunktkorrektur be- sitzen, um Stromschwankungen bei kapazitiven Messfiihlern oder Lichtstärkeschwankungen bei elektroopti- schen Me¯f hlern auszugleichen. Da die Spannung z.
B. eines Siliziumphotoelementes mit abuehmender Beleuch- tung exponentiell abfällt, hat das Photoelement bei allen Beleuchtungsstärken bei prozentual gleicher Abschattung durch den Faden auch immer den gleichen Span nungssprung. Jede Lichtstärke ergibt f r das gleiche Fadenvolumen den gleichen Spannungssprung J ju, der 'also von der Grundhelligkeit der Lampe unab- hängig ist. Lediglich der Grundwert der Photoelement- spannung ist von der Helli, gkeit der Lampe abhängig.
Die Veränderungen in der Helligkeit der Lampe sind aber im, allgemeinen nicht sprunghaft, sondern langs, am.
Sic entstehen durch Verstaubung oder durch das D nnerbrennen des Lampenwendels usw. Wird nun als Verstärker 15 ein entsprechend konstruierter, differenz bildeader Gleichspannungsverstärker verwendet, so verschieben die langsamen Lichtverminderungen den Ar beitspunkt des Verstärkers und damit die Ansprech- schwelle des Verstärkers nicht mehr, sondern der Verstärker kompensiert den Gleichspannumgsgrundwert einschlie¯lich dessen langfristige Schwankungen.
Method and device for monitoring the length of irregularities in the thickness of a textile thread
Mechanical, optical and electrical methods are known for monitoring irregularities in the thickness of a textile thread. In the mechanical process, the thread is scanned for a certain diameter and when this diameter is exceeded a signal is given or the thread is separated.
This method can only detect irregularities in the thickness of a textile thread which consist in exceeding a given diameter of the thread. en, In ,, dbn electrical and optical processes, which are, for example, with capacitive or photoelctric sensors. work, the cross-section or the volume of the irregularity in the thickness of a textile thread is recorded depending on the type of measurement method.
Such measuring methods are therefore not only suitable for the detection of thick spots and knots, but also for the determination of thin spots. However, a major disadvantage of these methods is that it is not possible to distinguish whether the spot of irregularity is elongated by the measurement value or is perpendicular to the thread, this is explained in more detail with reference to FIGS. 1A, 1B and 2.
In FIGS. 1A and 1B, a section through a thread F is laid in two different directions. To determine the irregularity of the thread, in this case the thick point D, an electro-optical measuring sensor E in the form of a photo element, which is illuminated from the direction of the arrows P in FIG. 1B, is used. The more the photo element E is illuminated, the greater the voltage at its output terminals a and b. In other words, the clamping voltage of the photo element becomes smaller, the larger the volume of the thick point D is.
It should not be difficult to see that the solid transverse thick point D with the same volume results in the same voltage drop at the terminals a and b as the longitudinal thick point D 'drawn in dashed lines.
Figure 2 shows a cross-section through a capacitive measuring arrangement, the thread F being passed between the two coatings MI and M2 of a measuring capacitor. The thick point D changes the dielectricity coefficient in this and consequently causes a change in the alternating current flowing through the measuring capacitor. Here too, with the same volume, a transverse thick point D. and a long thick point D 'equals the change in current. Now it is. but it is known that elongated thick places have a considerably more disruptive effect in a tissue than transverse thick places of the same volume.
For this reason, the known measuring devices have devices which respond when the point of irregularity, that is to say generally the thick point, exceeds a predetermined length. These known measuring devices, however, are those that work with integration circuits, that is, are time-dependent or speed-dependent. The disadvantage of these devices is that a thick point of the same length appears longer with a lower thread speed than with a higher thread speed.
The invention la) g the task of developing a method, in particular for the speed-independent monitoring of the length of irregularities in the thickness of a textile thread. According to the invention, this object is achieved in that the dimensions of the thread are determined at several points immediately one behind the other in the thread direction, the logarithm is formed from each individual measured value and then all logarithms are added.
The invention is explained below with reference to the drawing, for example:
3A and 3B, the basic idea of the invention will be explained on a device in which the thread size by means of an electro-optical. Mçf hler in Fig. 3A and by means of a capacitive sensor in Fig. 3B is determined. In each case, a cut is made through the thread F to be monitored, which has an irregularity in the form of a thick point D within the measuring range. This is a lengthwise thick point. A transverse thick point D 'is again. shown in dashed lines.
As shown in FIG. 3A, according to the invention, the electro-optical measuring sensor consists of more, er, measuring cells E1 to E4 arranged directly one behind the other in the thread direction. In a similar way, the capacitive sensor shown in Fig. 3B is composed of several measuring cells arranged directly one behind the other in the thread direction, which consist of individual, separate capacitor plates C1 to C4, which face a preferably common capacitor plate C5. The number of measuring cells can be adapted to the respective application, however, it must be ensured that an excessively large number of measuring cells may unnecessarily increase the length of the measuring sensor and an insufficient number of measuring cells reduces the measuring accuracy.
In general, four to five cells will give optimal results.
If one were to simply add up the determined measured values with the arrangement of the individual measuring cells according to FIGS. 3A and 3B, then one would get the same measurement result that one would get according to FIGS. 1A and 1B or FIG longer measuring cell achieved. However, if, according to the invention, the logarithm is formed from each individual measured value and then all logarithms are added, the resulting sum increases with increasing length of the thick point, even if the total volume of the thick point remains unchanged for each length. In this case, the increase in the measured value is only at the expense of the length.
This effect is explained using the table shown in FIG.
Different cases are assumed in the individual lines 1 to 9. In line 1, only one photocell is shaded by a thick point, such as, for example, the photocell E1 by the thick point D 'in FIG. 3A. In this case the unit value of the thread volume allotted to this photocell is 100%. This. An assumed metric value of 24 may correspond to 100%. The logarithm of 24 is 1, 3802. It is also set at 100% in the last line.
In the second line, the values are recorded for the case that a thick point with the same volume as the case in line 1 spreads over two measurement lines, with the first photocell a proportion of 80% and the second photocell a proportion of Accordingly, the first photocell would result in a measured value of 19, 2, the second a measured value of 4, 8. The logarithms of 19, 2 and 4, 8 are added and result in a total logarithm of
1, 9645. This means a percentage increase in the logarithmic value compared to line 1 to 142%.
In lines 3, 4 and 5, further different distributions of the thick place volume on the two photocells are calculated. As line 5 shows, an even distribution of the diocesion volume across both photocells results in a percentage increase in the logarithmic values
156%.
In lines 6 and 7 it is then assumed that the volume of the thick point is distributed over 3 photocells. It can be seen that the logarithmic sum values continue to rise. Finally, lines 8 and 9 show the distribution of the same volume over four different photocells. It is assumed in line 9 that the volume of a thick cell, which in line 1 only shaded a single photocell, now shadows all four photocells equally with 25% each. As can be seen from the table, the same volume when the thick spot is formed in accordance with line 9 results in 2.26 times the measured value compared with a thick spot in accordance with line 1.
It is thus possible with the aid of the invention to obtain a measured value. which includes both the volume and the length of the thick part.
The response threshold of a downstream amplifier for the measured values can therefore be set so that the switching amplifier responds to both exceeding a specified volume and exceeding a specified length without being influenced by the thread speed. A thick point with a length that does not correspond to the set length must therefore already have a multiple of the set volume in order to exceed the threshold of the switching amplifier.
The table of F. ig. 4 also recognize that the number of measuring cells can also be used to set how much the volume of a short thick section must be greater than the volume of a long thick section in order to exceed the response threshold of the switching amplifier.
In order to form the logarithm of the individual measured values according to the invention, the electrical output voltage of each Mē cell can be connected to a passive or active voltage divider, which is made up of a part with a linear and a part with a non-linear current-voltage characteristic to compose. Various designs of electrical resistors with a non-linear current-voltage characteristic are known. Merely as an example, reference is made to tubes, transistors, varistors and diodes.
A simple solution example for converting a linearly increasing electrical value into a logarithmically increasing one, with the help of a diode and a linear resistor, i.e. a passive voltage divider, is shown in Fig. 5. In a similar way, an active voltage divider, e.g. B. consisting of a linear resistor and a tube or a transistor, so a voltage divider whose non-linear resistance also has amplifier properties. The linear measured value voltage applied to terminals c and d is fed to a diode 2 via a resistor 1.
The current-voltage characteristic of such a diode is known to have an exponential component in the forward direction, which is used for the conversion. By selecting the resistor 1 accordingly, it can be achieved that the fluctuations in the measured value voltage lie within this exponential part of the characteristic curve. Since the on resistance of diode 2 decreases with increasing voltage, the voltage divider ratio changes from resistor 1 to diode resistor 2. The rate of increase in voltage at the internal diode resistance is: as a result of the exponential.
Part of the increasing tension on the
Terminals c and d smaller. As a result, a logarithmically increasing voltage is obtained at terminals e and f.
FIG. 6 shows an exemplary embodiment in which the electrical resistance with a non-linear current-voltage characteristic is thereby. is formed that several diodes 2a to 2c are connected in parallel, each diode being biased by a voltage U1 to U3.
The bias voltages Ul to U3 are chosen so that the diodes 2a to 2c only let a current through when the voltage applied to the respective diodes exceeds the bias voltage. Fig. 7 shows how. In this way, an exponential current-voltage characteristic can be achieved simply by selecting suitable bias voltages, without the exponential part of the diode characteristic being used. It thus also results here at the terminals e and f of FIG. 6 a logarithmic output voltage.
8 shows a practical application example with a silicon photo element 3 as an electro-optical Mē cell. A transistor 4 is connected to the photo element 3, which is connected as an impulse converter, so that the photo element 3 is hardly loaded by the high input resistance of the transistor 4 and works approximately with its open circuit voltage. Since this open circuit voltage of the photo element 3 drops exponentially with decreasing illumination, that is to say with additional shadowing, an exponential voltage drop also arises at the emitter resistor 5.
This exponential voltage drop is used to control the transistor 6, which, by selecting the collector resistor 7 accordingly, is provided with such an electrical voltage that it is operated at the bend in its characteristic curve. This ensures that the exponential voltage drop across the resistor 5 is converted into a linear voltage increase, which is picked up between the emitter and collector electrodes of the translator 6.
This linear voltage increase between the emitter and collector electrodes of the transistor 6 is fed to the resistor diode circuit described in FIG. 5 with the resistor 1 and the diode 2, so that a logarithmic voltage increase results at the terminals e and f.
A summing circuit such as that shown in FIG. 9, for example, can be used to sum the logarithmic voltages of the individual measuring cells. Terminals e, f correspond to terminals e, f of FIG. 8. The corresponding terminals f of other photocells are also connected to terminal f, while terminals e2, e3, e4 of the second, third, and fourth photocells correspond to the - the terminals are connected!. The single ones. The voltages applied to terminals e, e2, e3, e4 are combined via resistors 8 to 11 and, in a closed manner, led via the resistor 12.
In this case, the addition of the individual voltages does not take place by connecting the partial voltages in series, but by connecting the partial currents in parallel.
The total current resulting from resistors 8 to 11 causes a common total voltage drop in resistor 12, so that the logarithmic total voltage of all measuring cells can be taken from terminals g, h.
If the non-linear resistances for the formation of the output voltages, which are logarithmically dependent on the thread thickness, do not show a completely logarithmic behavior, it can be advantageous to use the logarithmic total value of the individual measured values, as is shown in Fig. 9 at terminals g and h, to form the number, so that the addition of the logarithms then results in a multiplication of the linear voltage between the emitter and collector electrodes in FIG. 8.
Such a so-called expansion of the total voltage at the terminals g and h can occur according to FIG. a diode resistor element in the reverse order of that according to FIG. 5 can be achieved. The log arithmic total voltage from FIG. 9 is connected to the terminals g, h and the diode 13 is applied to the resistor 14. Due to the exponential characteristic of the diode 13 he. is then entered at resistor 14. exponential voltage increase, which can be tapped at terminals d, k.
The logarithmic total voltage at terminals g, h has thus become an exponentially increasing voltage at terminals i and k.
The logarithmic total voltage that can be taken off at terminals g, h in FIG. 9 or the exponentially increasing voltage that can be taken off at terminals i, k of FIG. 10 can be used, for example, to control a control or registration device.
If the voltage is used to control a thread separating device, the device becomes an automatic thread cleaner. It is advantageous to counteract the total voltage with a threshold voltage which, when exceeded, causes the control, registration or thread separating device to operate.
The threshold voltage can be made up of the multiplied limit tensions for the thickness of the thread, the thickness of the thick point, i.e. how much the thick point is thicker than the thread, and the length of the thick point, whereby under limit tension. that voltage is understood which is just still permissible and, if exceeded, leads to unquestioning. it is in the thread size. A device of this type serving as a thread cleaner is explained with reference to FIG.
The logarithmic sum voltage taken from FIG. 9 is located at points g and h. Their negative value is about a known per se and only schematic. Amplifier 15 indicated is applied to the base of transistor 16. In addition, the base of the transistor 16 is also connected to the positive pole of a threshold voltage which is controlled by the transistor 17 connected as an impedance converter. It can be seen that the transistor 16 only becomes current-permeable when the logarithmic sum voltage em applied from the terminal g via the amplifier 15 to the base of the transistor 16 has a higher negative potential than the positive potential of the threshold voltage.
As soon as the logarithmic total voltage exceeds the threshold voltage, the base of the transistor 16 receives a negative bias voltage, so that the transistor becomes alive and the circuit for the thread trimmer magnet 18 closes.
The positive threshold voltage at the base of the transistor 16 is, as already mentioned, taken from the transistor 17 connected as an impedance converter. The base of this transistor 17 is controlled by a voltage which is composed of three voltage divider circuits connected in series. At the changeable resistor 19 of the first voltage divider, for example, a tension corresponding to the yarn number can be set, which is fed to the second voltage divider.
The variable resistance 20 of this second voltage divider can then be set to a voltage which determines the factor of the thick point, i.e. the percentage by which the permissible volume of the thick point should be greater than the yarn volume which normally corresponds to the yarn number corresponds. The voltage taken from the resistor 20 of the second voltage divider is then fed to the third voltage divider with the adjustable resistor 21, on which the longitudinal factor is set.
In Fig. 11, all variable resistors 19, 20 and 21 are shown in position 1.
A positive voltage of the value 1x1x1 = 1 then arises at the base of transistor 17. This voltage can be increased tenfold independently at each of the adjustable resistors 19-21. The multiplication circuit shown multiplies all the values set at the resistors 19-21 with one another. The product is the precisely defined threshold value. It is advantageous if the first regulator with the resistor 19 has a low resistance. The following regulators should then have higher resistances, so that they do not falsify the previous voltage divider by a current load.
It is therefore advantageous to design the first voltage divider with the resistor 19 with low resistance, the second with the resistor 20 with medium resistance and the third with the resistor 21 with high resistance. In order to rule out a further non-worthy load, the transistor is connected to the voltage tapped off by resistor 21
17 again as an impedance converter. connected.
It is possible to use one threshold voltage for several logarithmic sum voltages.
In this case, all the links which are arranged on the left of the line Q-Q in FIG. 11 are only present once, while the parts to the right of this line must be present once for each measuring point. In order to be able to counteract the threshold voltage to several logarithmic total voltages, plug connections l, m, n are indicated. In this case, the impedance converter 17 can also consist of a cascade of several n-p-n transistors.
As already mentioned, the set value of, for example, 400% for the thick point must be achieved for a certain yarn number if this corresponds to the set length of the thick point in order to achieve the switching voltage of the transistor 16 and thus the excitation of the thread cutting agent 18.
If the thick point does not have the appropriate length, then the volume of the thick point must increase by the length factor in order to reach the threshold value.
In this case, the shorter thick stem is no longer justifiable due to its considerably larger volume and should be eliminated by the thread cleaner as in all other known processes.
The threshold voltage at the base of transistor 16 can only have one value and is consequently the product of several factors. If one of the set factors is not reached during the measurement, another must be m so larger in order to reach the threshold.
With the destruction described it is possible to produce a thread cleaner that works completely statically. is therefore absolutely independent of the speed of the thread. This cleaner can, however, also have an automatic zero point correction in order to compensate for current fluctuations in capacitive measuring sensors or light intensity fluctuations in electro-optical probes. Since the voltage z.
If, for example, a silicon photo element with decreasing illumination drops exponentially, the photo element always has the same voltage jump at all illuminance levels with the same percentage of shading by the thread. Every light intensity results in the same voltage jump J ju for the same filament volume, which is therefore independent of the basic brightness of the lamp. Only the basic value of the photo element voltage depends on the brightness of the lamp.
The changes in the brightness of the lamp are, however, generally not sudden, but slow, am.
They arise from dust build-up or from the burning of the lamp filament etc. If an appropriately constructed, differential-forming DC voltage amplifier is used as amplifier 15, the slow light reductions no longer shift the working point of the amplifier and thus the response threshold of the amplifier, but rather the The amplifier compensates for the basic DC voltage value including its long-term fluctuations.