CH652108A5

CH652108A5 - Verfahren und vorrichtung zur brummspannungsunterdrueckung bei einem elektrostatisch wirkenden fadenlaufwaechter.

Info

Publication number: CH652108A5
Application number: CH594781A
Authority: CH
Inventors: Peter Dr Aemmer
Original assignee: Zellweger Uster Ag
Priority date: 1981-09-15
Filing date: 1981-09-15
Publication date: 1985-10-31
Also published as: DE3215182A1; JPS5847769A; DE3215182C2; JPS641388B2

Description

Die vorliegende Erfindung bringt die erwarteten Verbesserungen und zeichnet sich durch die in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 2 ausgedrückten Merkmale aus.

Die Erfindung eignet sich sowohl für Messorgane, die mit berührungslosen Signalaufnehmern ausgerüstet sind, als auch für solche, bei denen das Messignal durch Berührung des Fadens mit dem Signalaufnehmer gewonnen wird.

Anhand der Beschreibung und der Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 den in einem Fadenlaufwächter benötigten Signalpfad;

Fig. 2 als Blockschema die prinzipielle Auslegung des Fadenlaufwächters mit Brumspannungsunterdrückung;

Fig. 3a-c graphische Darstellungen von Eingangs- und Ausgangssignalen.

Der in Fig. 1 schematisch gezeigte Fadenlaufwächter enthält eine Eingangsstufe 13, in der ein Faden 10 an einer Elektrode 11 vorbeibewegt wird. Die auf dem Faden 10 ■— der beispielsweise ein Chemiefaserkabel mit antistatischer Behandlung sein kann — stochastisch verteilten elektrostatischen Ladungen erzeugen auf der Elektrode 11 durch Influenzwirkung eine Signalspannung Us, die ihrem Verlauf nach auch als Rauschspannung bezeichnet werden kann.

Auf der Elektrode 11 entsteht im gestörten Fall zusätzlich zum rauschartigen Nutzsignal Us eine Brummspannung UB, entweder über den als Antenne wirkenden Faden 10, odre durch direkte Einstreuung aus der Umgebung. Die durch Influenz oder Einstreuung an der Elektrode 11 auftretenden Spannungen gelangen an einen Verstärker 12 und verlassen diesen als verstärktes Mischsignal UM. Da die Signalspannung Us bei empfindlichen Systemen amplituden-mässig in der gleichen Grössenordnung oder aber auch wesentlich kleiner als die Brummspannung UB sein kann,

muss die Wirkung dieser Brummspannung unterdrückt werden, wenn aufgrund der Signalspannung Us ein Kriterium darüber gefällt werden soll, ob der Faden 10 läuft oder ob er stillsteht bzw. gar nicht vorhanden ist.

Zu diesem Zweck wird das verstärkte Mischsignal UM einer «sample + hold» — Schaltstufe 10 zugeführt, die mit dem Ausgang einer von der Netzfrequenz synchron ange-stossenen Schaltstufc 16 angesteuert wird. Am Ausgang der «sample + hold» — Schaltstufe 15 erzeugt die Brummspannungskomponente UB des Mischsignals UM eine Gleichspannung, die rauschartige Signalspannung Us infolge ihres mit der Brummspannung unkorrelierten Charakters hingegen eine treppenförmig verlaufende Wechselspannung. Der Effektivwert dieser Wechselspannung ist annähernd proportional zum Effektivwert der Signalspannung Us, obwohl der zeitliche Verlauf der Momentanwerte dieser beiden Spannungen infolge der «sample + hold» — Funktion markant verschieden ist. Die in eine Gleichspannung transformierte Brummstörung kann sich im Gegensatz zur treppenför-migen Wechselspannung nicht über den Hochpass 19 fortpflanzen. Damit ist die Wirkung von Brummeinstreuungen vollständig unterdrückt.

Fig. 2 zeigt ein mehr detailliertes Schema einer möglichen Ausführung eines Fadenlaufwächters mit Brummunterdrückung. Die vom Faden 10 beeinflusste Eingangsstufe 13 gibt das verstärkte Mischsignal UM vom Verstärker 12 an

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

652108

den Abtast-Eingang 151 der «sample +hold» — Schaltstufe 15. Von. der Gleichrichterstufe 17, die für die Stromversorgung des Fadenwächters eingesetzt ist, wird eine gegen Masse unsymmetrische Teilspannung mit Netzfrequenz und allfälligen Oberwellen derart an einen monostabilen Multi-vibrator 18 gelegt, dass dieser im Takt der Netzfrequenz kurze rechteckförmige Impulse an den Steuereingang 152 der «sample 4- hold» — Schaltstufe 15 abgibt. In dieser «sample + hold» — Schaltstufe wird das vom Fadenlauf hervorgerufene rauschartige Signal Us synchron mit der Netzfrequenz abgetastet, der jeweilige Abtastwert bis zum Eintreffen des nächsten Abtastwertes gespeichert, und ein Ausgangssignal 153 erzeugt, das sich durch einen «treppen-förmigen» Verlauf UA auszeichnet.

In Fig. 3 sind noch zur Verdeutlichung drei Signaldiagramme dargestelt. a) bedeutet das Mischsignal UM am Abtast-Eingang 151 der «sample + hold» — Schaltstufe 15, b) das Schaltsignal am Steuereingang 152 der «sample + hold» — Schaltstufe, während c) das Ausgangssignal UA s darstellt.

Das erfindungsgemässe Verfahren bietet gegenüber bereits bekannten Massnahmen erhebliche Vorteile, nämlich die vollständige Eliminierung der Wirkung von eingestreutem Brumm (inklusive Oberwellen), ferner entfallen alle io Probleme mit Präzision und Stabilität von Filterkomponenten; die Vorrichtung ist ohne Umschaltungen oder andere Anpassungen für 50 Hz und 60 Hz einsetzbar, und ausserdem kann durch Verwendung eines als IC erhältlichen «sample + hold» — Schaltkreises eine kostengünstige Ausfüh-15 rung erzielt werden.

v

1 Blatt Zeichnungen

Claims

652108 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Brummspannungsunterdrückung bei einem elektrostatisch wirkenden Fadenlaufwächter, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischsignal (UM) aus Nutzsignal (Us) und Brummspannung (UB) an den Abtasteingang (151) einer sample + hold — Schaltstufe (15) gelegt wird, und dass an deren Steuereingang (152) eine von der Netzspannung abgeleitete rechteckförmige Impulsspannung (Uu) mit gleicher Grundfrequenz wie diejenige der Brummspannung (UB) eingeführt wird, und dass die am Ausgang (153) der sample + hold — Schaltstufe (15) anstehende Gleichspannung mittels eines Hochpasses (19) unterdrückt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtast-Eingang (151) einer sample + hold — Schaltstufe (15) mit der Eingangsstufe des Fadenwächters (13), der Steuereingang (152) der sample + hold — Schaltstufe (15) mit dem Ausgang einer Triggerstüfe (18) verbunden sind, und dass die Triggerstufe (18) im Takt der Netzfrequenz zur Impulsabgabe anregbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen RC-Hochpass (19) am Ausgang der sample + hold — Schaltstufe (15).

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Triggerstufe (18) als monostabiler Multivibra-tor ausgebildet ist.

Im Zuge der zunehmenden Verbreitung der Behandlung von Fäden mit Antistatik-Zusätzen wird die Forderung gestellt, dass elektrostatisch wirkende Fadenwächter auch zur Überwachung antistatischer Fäden einsetzbar sind. Messungen und praktische Erfahrungen haben gezeigt, dass solche Fadenwächter tatsächlich auch noch mit schlecht leitenden Fäden funktionieren. Zwar ist das vom Fadenlauf erzeugte rauschartige Signal schwächer, wenn ein Faden mit An-tistatika behandelt ist, aber es ist trotzdem in den praktisch vorkommenden Fällen genügend stark, um sich deutlich vom Eigenrauschen der vordersten Verstärkerstufe abzuheben.

Dadurch, dass antistatische Fäden eine wenn auch geringe Leitfähigkeit aufweisen, wirken sie als Antenne für externe elektrostatische Störfelder. Besonders störend macht sich dabei die Einstreuung von Netzbrumm bemerkbar; im wesentlichen besteht dieser aus Grundwelle und Oberwellen der Netzfrequenz.

In der Praxis sind die bekannten Verfahren zur Brumm-spannungs-Unterdrückung nicht sehr wirksam, da die Bremmstörung meistens einen starken Gehalt von Oberwellen aufweist. Man darf mit einem einfachen Sperrkreis mit einer effektiven Verbesserung des Störabstandes von höchstens ca. 10-20 db rechnen. Für höhere Störunterdrük-kung müssten mehrere Sperrkreise vorgesehen werden, von denen jeder auf eine einzelne Oberwelle abzustimmen ist. Damit steigt aber der schaltungsmässige Aufwand erheblich an.

Als weitere Massnahmen, mit welchen der Einfluss von eingestreuter Brummspannung zu beseitigen versucht wird, sind beispielsweise vorgeschlagen worden:

— sorgfältige Abschirmung des Messorgans, was aber nicht in allen Fällen ausreicht;

— Gestaltung von Aufnahmeelektrode und Signaleingang in Differentialanordnung;

— Auswertung des rauschartigen Nutzsignals in einem Frequenzbereich, der erheblich über der Netzfrequenz liegt;

— auf die Brummfrequenz abgestimmte schmalbandige Filter, z.B. Doppel-T-Filter, Sperrkreise, Saugkreise usw.

Alle diese Massnahmen mit Filtern erfordern hohe Präzision und Langzeit-Stabilität der entsprechenden Komponenten und bedingen einen hohen schaltungsmässigen Aufwand, insbesondere wenn nicht nur die Grundwelle, sondern auch deren Oberwellen zu unterdrücken sind. Schliesslich sind schmalbandige Filter nicht einsetzbar für Apparate und Anlagen, die abwechselnd in Gebieten mit unterschiedlicher Netzfrequenz (z.B. 50 oder 60 Hz) betrieben werden sollen.