CN1012085B - 清纱监测装置电路系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出新的电路系统，完成一项与纺织络筒机配套的电子设备的设计。新的电路系统以一个完善的高速数字处理电路代替多个模拟的处理电路，并引入通用的微机电路，从而使设备的性能得到有效的改善，功能得到充分扩展，价格功能比成倍地降低。

按本发明制作的清纱监测装置兼备电子清纱器，络筒定长仪，络筒数据仪的综合功能和方便的自检功能。

本发明能为纺织厂提供多重服务，并为制造厂的生产效益开辟新途径。

Description

本发明公开了一种涉及纺织机械的新型电子设备的电路系统，特别是用于络筒机配套的新型电子设备-清纱监测装置的电路系统。

已有的电子清纱器是与络筒机配套的一种主要电子设备。此外电子定长仪，络筒数据仪（瑞士USTER公司的“CONEDATA”）也被使用于络筒机上。它们应不同的功能要求，作为各自独立的设备相继问世。虽与同一主体设备配套，解决的又是互为交叠的一些功能，但技术的发展迄今没有解决把它们融为一体的合理途径。

已有的电子清纱器的功能只限于清除纱线在纺制过程中产生的各种有害纱疵。有些电子清纱器也提供清除纱疵总数，但仅限于全套或一组的统计。已有用于控制络筒长度一致的定长仪虽然也有设计成与清纱器配合的方式，但除了要增加一个独立设备外，还需要增加相互间的复杂联接。络筒数据仪提供络筒产量，效率等数据，也需要与清纱器间复杂的联接。三种设备及其联接，不难理解存在着成本、维护、拥挤等突出问题。同时仍不能提供一些重要数据。例如：反映质量的纱疵性质分类统计，反映工人劳动量的结头数统计。

上述局限以及已有电子清纱器的可靠性、一致性和稳定性的难题的根源归结于以下的现实：络筒机是一个分为若干锭的设备，与之配套的电子清纱器必需每锭有一个包含敏感元件的检测器和执行清除的切刀。迄今为止，完成检测、放大、鉴别、控制等主要组成均采用一锭独立一套电路的分散处理体制。这样，要求清纱器改善性能、扩展功能，势必带来全机电路元器件繁多和交联复杂，会使成本和可靠性、一致性成为难以逾越的障碍。

本发明的任务是提出新的电路系统，从根本上克服已有清纱器在改善性能，扩展功能上所受到的限制，设计出与络筒机配套的新型电子设备-清纱监测装置。

在新的设计中最大限度地减少每锭独立部分的电路组成，采用集中分时处理体制，以完善的、由高速数字电路组成的共用处理器代替各自一套而难以完善的模拟处理器来处理各锭信号。这种数字式 集中分时处理体制，使引入一套通用微机电路与之联接成为方便可行。从而依靠微机完成各项数据处理及控制，并为清纱器带来十分灵活和广泛的功能扩展。

提出采用通用微机电路用于清纱器来完成上述高速处理的任务的问题是很自然的。但是如下面指出的那样，由于要求实时处理的速度远高于当前价格合适的微机速度，所以排除了这种设想实用的可能。因此本发明必须创造性地解决以通用集成电路组成专用的高速处理器以及由分布的检测到集中处理的汇接和调整处理器与低速微机之间的数据传送等一系列课题。

以下结合附图对本发明实施的工作原理作简要介绍，并对各部分作出详细说明。

图1、图2、图3示出本发明的一个实施例-DQSS-1型清纱监测装置的工作原理框图。图1为全机信息流程图，其中虚线表示纱线信息流向，实线表示控制信息的流向。图2、图3画出一些组成部分的细部原理框图。

全机由检测头（1）、（14）、（15）、（16）、（17）、（18）60只，选通器（20）、（27）、（28）、（29）4只，处理器（30），稳压电源（90），车速跟踪装置（102），打印机（35），显示器（34），键盘（33）测长指示（101）和相互间的一组连接电缆组成。

检测头（1）（其它相同）是由检测电容（3），检测电路（4），耦合电容（6），予置放大（7），振荡器（5），切刀（1），继电器（11），驱动电路（12）所组成。15个检测头组成一组，送到一个选通器，30个检测头，2个选通器组成一个岗位，全机共两个岗位。

处理器（30）是由高速A/D转换器（97），高速运算器（98），高速处理器（99），微机（100）所组成。

高速A/D转换器包括变增益放大器（53），模数转换（54）。

高速运算器包括运算控制组合逻辑（66），运算器（73），锁存器（74），三态控制（75），中间结果存贮器（76）。

高速处理器包括整形电路（44），1/4分配器（26），三态控制（55），符合电路（56），状态控制存贮器（57），时序定时控制电路（62），车速自动跟踪电路（63），A组设定（64），B组设定（67），设定门限只读存储器（65）。

微机包括控制电压输出Ⅰ（31），控制电压输出Ⅱ（32），指示灯输出电路（38），数据存储器（MOSRAM）（40），备用电源（41）。

车速跟踪装置包括络筒机主轴（91），车速传感器（92），磁钢（93）。

测长指示包括岗位Ⅰ指示灯（95），岗位Ⅱ指示灯（96）。

选通器（20）（其它相同）是由16/1选择器（21），输出放大器（23），1/16分配器（25）组成。

整机工作原理是这样的：纱线信号被检测出后送至在高速处理器控制下的选通器，选通器将15个检测头的纱线信号按分时次序，依次传送给高速A/D转换器的一个输入端。同理来自另外三个选通器的纱线信号分别送入A/D转换器的另外三个输入端。在高速处理器的控制下，60路纱线信号分时地被转换成所需的数字信号。该数字信号送到高速运算器中，在高速处理器的控制下，按照“探纱”、“长粗”、“长细”、“短粗”四个通道依次地、重复地进行运算和处理。若有有害纱疵出现，高速处理器发出命令直接送往选通器，经过选通器的分配，送至具有有害纱疵的那一个检测头，驱动切刀将纱线剪断。在进行运算的同时，高速处理器将络筒定长、计长、产量、结头、纱疵统计和切刀动作次数等有关数据送往微机。微机根据这些数据随时进行计算、判别和处理：出现纱疵时，能够发出中断请求，读取数据;定时查询各头纱线是否在运行和是否向指定的检测头发出切刀指令;查询纱线含湿量、材料的介电系数是否改变。若改变了，根据多数表决原则，发出命令控制加在检测头上的工作电压，达到材料系数修正之目的;全机分两岗位设定。因此材料系数修正也分两岗位调整;微机可以在络筒到达设定长度时，发出切刀指令将纱线切断，并在操作者投纱时点亮测长指示灯;微机通过取得的数据可以随时判别本装置内部工作状态是否正常，从而达到测试、自检的目的。计长、定长、产量、纱疵、结头数、络筒数以及测试、判别自检等数据可以通过键盘、显示器、打印机直接得到输出。

利用车速跟踪装置产生一个重复频率与车速成 正比的脉冲，去控制高速处理器和微机，使得在车速改变时，单位长度的“纱线”信号被采样的次数不变。这个优点在以住的处理器中是无法达到的。

各部分的详细工作原理如下：

被络筒机槽筒（94）卷绕的纱线（2）投入检测头的检测电容（3）或者从其中脱出，断开或者在其中运动时，其截面产生不匀，均导致（3）的容量相应变化，与（3）相接的检测电路（4）受振荡器（5）产生的高频信号所激励。对应于（3）的容量变化，（4）将检出相应的信号。由耦合电容（6）将所需信号送入予置放大（7），连线（8）将予置放大后的“纱线”信号输至选择器（21）的一个输入端。来自15个头的“纱线”信号和一个供检校用的固定信号在（21）中，按控制信号（68）的规定，分时地经过传输线（22）送至输出放大器（23）的输入端。连线（58）将形成的16路串行信号输至变增益放大器（53）的一组放大器的输入端，放大后加到模数转换电路（54）上。同理来自另外三组的16路串行信号分别通过连线（59）、（60）、（61）也加于（54）的另三个输入端。在时序定时控制电路（62）的控制下，64路信号分时地被转换成需要的数字信号。被量化后的“纱线”信号经三态控制门（55），传输控制线（83），输入控制电路（72）加到运算器（73）的一组输入。在（73）里按数值运算的方式进行信号处理。要求清除短粗、长粗节、长细节纱疵的处理原理几乎是完全相同的。因此可以由同一个运算器来执行运算。处理一种纱疵称为一个通道。运算是按探纱、长粗、长细、短粗四个通道周期进行的。探纱的任务是检测纱线（2）是否在（3）内运行。这是检测纱线纱疵所必需解决的。但同时也解决了络筒定长功能以及产量、结头统计功能的需要。检测纱疵的处理基本操作是（1）“纱线”信号与通过传输线（82）送来的来自设定门限只读存贮器（ROM）（65）的幅度门限进行比较，确定该点是否达到所设定的纱疵门限。（2）如果达到门限，则把这个纱疵信号传送给锁存器（74），通过反馈输入线（81），反馈到输入控制（72）。若未达到门限，则锁存“纱线”信号与幅度门限的差值也通过（81）送入（72）。（1）、（2）结果归结为取得“纱线”信号与常数的差值和与门限间的差值。（3）把前面取得的结果进行累加。这即是把它与中间结果存贮器（76）内存贮的前一次累加的结果通过传输线（84），输入控制（72）送到运算器（73）内进行相加，这意味着把纱线信号进行积累，即相当于模拟处理器中的积分过程。

（4）把上述累加结果与纱疵长度门限进行比较，当达到门限时，即构成纱疵的检出。从（74）的输出中取出状态标志位存入状态存贮器（57）的相应单元，同时即刻通过传输线（85）、1/4分配器（26）的输出端之一（77）（以11^＃检测头的工作为例），再经过分配（25）和输出线（13）送给驱动电路（12）一个控制脉冲，于是继电器（11）推动切刀（10）将纱线切断。（59）、（60）、（61）的作用同（58）;（69）、（70）、（71）的作用同（68）;（78）、（79）、（80）的作用同（77）。

其它通道的处理过程，是由运算控制组合逻辑（66）控制选取不同操作数而实现的。由以上可以看出，一个通道的纱疵检测处理至少要进行四次运算。对于一般通用微机是无法达到这个速度的，更何况还要实时对其它通道进行运算处理。

通用微机对集中处理信号无能为力，但对络筒定长、计长、产量、纱疵、结头数等统计却显示其特长。因此在处理器中引入通用微机可使功能大为扩展。

微机CPU（39）与高速处理器之间的接口实质上要解决两个问题：（1）出现纱疵时，能够通过中断请求，使（39）能读取数据。（2）（39）可以定时查询各头纱线是否在运行和向指定头发出切刀指令。

符合电路（56）主要为解决第（2）个问题而设置的。当（39）由传输线（51）送出的码与由（62）所确定的工作时序相符时，符合电路（56）经传输线（50）送出控制脉冲使输出线（47）上的数据被锁存。这样（39）可以查询所需的头的数据或者通过符合电路的输出（24），经（57）和（26）启动指定头的切刀。

状态控制存贮器（57）的任务之一是解决上述第（1）个问题的。如上述，处理器检出纱疵时，将状态存贮于（57）之中，与此同时经传送线（37）向（39）发出中断申请并在输入线（36）上锁定头号和通道的全部数据。这样，（39）既可以获得任一次纱疵出现的头号和通道 数据，又能查询到所有各锭的纱线是否运行的信息，这就得到了各项统计功能的基本数据了。

在络筒机主轴（91）上装有磁钢（93）。主轴转动时，（93）扫过装在车速传感器（92）内的霍尔开关，形成一个脉冲。从（92）送出的脉冲经传送线（52）到整形电路（44），经整形后的脉冲再经传送线（45）和（49）分送给（39）和车速自动跟踪电路（63）。前者作为络筒定长、计长的车轴转数计数用，后者作为产生重复频率正比于车速的同步脉冲去同步（62），它保证在车速改变时，单位长度的“纱线”信号被采样的次数不变，从而保证清除纱疵的特性不变。

纱线含湿量改变，材料介电系数改变对于电容式检测来说将会引起“纱线”信号的改变，这将导致清除灵敏度的改变。本系统是依靠（39）通过输入（47）所接的端口取得纱线从有到无得跳变数据，然后再根据多数头的数据是大是小的表决原则，确定高速的方向。控制电压输出Ⅰ（31）和Ⅱ（32）通过传送线（9）和（19）分别改变选通器（20）、（27）与（28）、（29）所连接的检测头的振荡器电压。振荡器电压的控制是靠数模转换电路来实现的。（39）利用数模转换电路进行调整比模拟电路采用电机调整有着设备简单，具有逻辑判别能力等优点。

全机设定分A组（64）和B组（67）两组。调整也分两组。

（39）还通过（46）出入的端口读取指定头的“纱线”信号;或者控制三态门（55），使之为高阻状态，然后送出数字信号进入运算器。前者可以用来检测各检测头及选通器的工作状态，后者可用于处理器的检测。

通过软件，（39）可以在络筒达到设定长度时发出切刀指令，将纱线切断。并且在操作者投纱时通过传输线（42）或（43）亮点指示灯（95）或（96）。这实质上是人机对话。这样，本装置增加了络筒定长功能，对各锭不增加任何硬件，而对全机来说仅添加两个指示灯而已。

同理，（39）可以实现分锭的、分岗位的和全机的各项数据统计。这些数据存放在（40）中。

备用电源（41）是作为掉电时，保护数据存贮器（40）的数据的。

所有取得和计算的数据以及检测、自检的状态均可操作键盘（33）由显示器（34）、打印机（35）直接输出来。

本发明有八大优点：

（1）以极少的代价提供重要功能的扩展，在软件开发上具有很灵活和很广泛的扩展前景。

（2）消除了多个模拟式处理器的需要，从根本上克服了锭间性能一致性不好的难题，提高了稳定性。

（3）减少整机元器件用量，降低了成本，提高了可靠性。

（4）很大程度上完善了清纱性能。

（5）提供了方便的自检功能，减少了维护消耗。

（6）克服了多种设备配套安装，管理复杂，机台上设备拥挤等问题。

（7）企业管理人员可以随时通过显示器或打印机等手段获取纱线质量信息，可以及时对生产质量进行控制。提供了解决络筒车间管理的综合性手段。

（8）能如实反映工人劳动量和劳动强度，照顾工人的切身利益，使工人乐意使用该装置。同时，纱线不经过本装置的检测，则无产量的统计，所以又可保护厂方利益，获得优质产品。

Claims (7)

1、一种与络筒机配套的清纱监测装置的电路系统，其特征是：该电路系统包括以多路开关为主体的几组选通器、高速A/D转换器、高速运算器、高速处理器和一台通用八位微机；通过多个检测头检测与纱线截面积相对应的实时信号，这些信号分为若干组，每组的信号经过各自的选通器中的选择器，由并行转换为串行，向集中的该高速A/D转换器传送，A/D转换的数据送到该高速运算器中，在该高速处理器的控制下分多个通道依次地、重复地进行运算和处理，若有有害纱疵出现，该高速处理器发出切刀控制信号，再经过该选通器中的分配器，送至具有有害纱疵的那一个检测头中的驱动电路；在进行运算、控制的同时，该高速处理器将所需信息送往该微机，该微机根据这些信息随时进行计算、判别、统计、处理和在线测试与自控并向外部输出数据。

2、依据权利要求1所提供的电路系统，其特征是：采用一个由通用集成电路组成的高速运算器和高速处理器来完成全机所有锭的信号的分时运算处理。

3、依据权利要求1所提供的电路系统，其特征是：一个车速跟踪电路，它产生对应络筒机槽筒转速的重复频率，使该高速处理器的时序电路按此频率，重复执行全机所有锭的信号处理和控制过程。

4、依据权利要求1所提供的电路系统，其特征是：只读存储器提供该高速运算器运算时所要求的所有门限设定数据。

5、依据权利要求1所提供的电路系统，其特征是：通过该高速处理器中的符合电路，将该高速运算器取得的纱线“运动”纱疵出现的头号，所在的通道等信息以查询和中断的方式传送给该通用微机，通过该符合电路，该微机可以选取任一指定的锭、指定的通道，发出切刀控制指令，读取要查询的数据和发出给该高速运算器的数字信号，同时依靠该微机的软件完成分锭、分岗位、或全套络筒的各种数据统计、在线测试与自检。

6、依据权利要求1所提供的电路系统，其特征是：具有材料系数自动补偿的控制装置。

7、依据权利要求1所提供的电路系统，其特征是：60路检测头分四组，每组的信号通过各自的选通器传送给处理器或者由处理器传送给检测头，因此选通器为四个。

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