CN102608077A

CN102608077A - 一体化低成本pet/pvc检测传感器

Info

Publication number: CN102608077A
Application number: CN2011104269973A
Authority: CN
Inventors: 郑亚红; 孙志锋; 王浩
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2012-07-25

Abstract

本发明公开了一种一体化低成本PET/PVC检测传感器，它主要由感光头和信号调理电路相连组成；其中，所述感光头包括遮光筒、窄带红外滤光片和近红外探头，窄带红外滤光片和近红外探头依次固定在遮光筒的内壁上；感光头用于将光信号转化为电信号，以便于后续控制；信号调理电路用于提高检测灵敏度、减小不稳定误差；应用本发明，可以从PET和PVC混杂的塑料碎片中检测出PVC塑料片，本发明成本低、检测灵敏度高、检测效率高。

Description

一体化低成本PET/PVC检测传感器

技术领域

本发明涉及一种用于废旧塑料回收利用的传感器，尤其涉及一体化低成本PET/PVC检测传感器。

背景技术

近年来，随着塑料的生产和消费量的不断增长导致了废旧塑料的激增，这些塑料长期分散在自然界中已经造成了严重的生态污染，从保护环境、资源利用的综合角度考虑，回收利用是当前消除塑料废弃物环境污染的首要途径。但是由于各种塑料的物理、化学特性差别较大，具有不相容性，不能混合再生，而实际中废弃塑料是混杂在一起的。因此，为了更好地循环利用废旧塑料，必须对其进行分类回收。

PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）和PVC （聚氯乙烯）是两种通用的制瓶原料，但是在回收再生时由于PET和PVC的颜色很接近，人眼很难区分，而工业加工过程中PVC容易分解，这样很不利于PET塑料的回收。例如在纺织工业中，制约废旧PET塑料回收利用的瓶颈是回收料要求达到相当高的纯度，杂质不能超过0.017%，尤其是PVC杂质，必须严格控制在0.003%的范围内。因此，将PVC塑料从PET塑料中分捡出来，减少PET瓶片杂质含量，提高PET的纯度是现阶段制约PET废旧塑料回收利用的瓶颈环节。

PET/PVC鉴别分离方法有很多种，近红外光谱分析技术鉴别法是最吸引人的先进技术之一。近红外光谱分析技术是一种灵敏度高、成本低、设计简单、可靠性高的无损分析技术，在欧美国家已经应用于废旧塑料回收工业，但是在我国还没有类似的成熟产品，由于价格昂贵和技术封锁等限制，迫切需要研制出具有我们自主知识产权的废旧塑料回收分离装置，因此，本文利用近红外光谱技术鉴别废旧塑料的特性设计了一体化低成本PET/PVC检测传感器。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种一体化低成本PET/PVC检测传感器，本发明降低了废旧塑料回收企业的成本，提高生产效率，满足市场需求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种一体化低成本PET/PVC检测传感器，它主要由感光头和信号调理电路相连组成；其中，所述感光头包括遮光筒、窄带红外滤光片和近红外探头，窄带红外滤光片和近红外探头依次固定在遮光筒的内壁上。

进一步地，所述窄带红外滤光片为1720nm的窄带红外滤光片，所述近红外探头为对1700-1740nm波段敏感的近红外探头。

进一步地，所述信号调理电路工作于5V电压，包括：运算放大器U1、5个电阻R1-R5、一个滑动变阻器RP1和一个电容C1等，电源正极分别接电阻R1的一端、滑动变阻器RP1的一端和运算放大器U1的VCC端；电阻R1的另一端分别接感光头的一个输出端、运算放大器U1的1IN+端和电容C1的一端，此处电压为V1；电容C1的另一端接感光头的另一个输出端，并接地；运算放大器U1的GND端接地，运算放大器U1的1OUT端分别与运算放大器U1的1IN-端和电阻R2的一端相连；运算放大器U1的3IN+端分别与电阻R2的另一端和电阻R4的一端相连；电阻R4的另一端接地，运算放大器U1的2IN+端接滑动变阻器RP1的可调节端，滑动变阻器RP1的另一端接地，运算放大器U1的2OUT端分别与运算放大器U1的2IN-端和电阻R3的一端相连，运算放大器U1的3IN-端分别与电阻R5的一端和电阻R3的另一端相连，运算放大器U1的3OUT端接电阻R5的另一端，此处电压是V2。

本发明的有益效果是，应用本发明，可以从PET和PVC混杂的塑料碎片中检测出PVC塑料片，本发明成本低、检测灵敏度高、检测效率高。

附图说明

图1是本发明的原理结构图。

图2是感光头的结构图。

图3是信号调理电路的电路原理图；

图中、光源1、感光头2、遮光筒3、窄带红外滤光片4、近红外探头5。

具体实施方式

如图1和2所示，本发明一体化低成本PET/PVC检测传感器主要由感光头2和信号调理电路相连组成。其中，感光头2包括遮光筒3、窄带红外滤光片4和近红外探头5，窄带红外滤光片4和近红外探头5依次固定在遮光筒3的内壁上。

图中，光源1是可发出平行全光谱的光源，在实际应用中可采用卤钨灯，卤钨灯发出的光经反射杯反射后产生平行光。感光头2可将光信号转化为可采集的模拟电信号，然后将模拟电信号输出到信号调理电路。由于感光头2检测PET/PVC两种塑料片得到的电压相差很小，因此，为了提高检测灵敏度，减小光源1、感光头2不稳定引起的检测误差，可采用信号调理电路实现对小信号的放大和滤波。模拟电信号经过调理电路后输出标准模拟信号，标准模拟信号可供外部控制器使用。

窄带红外滤光片4为1720nm的窄带红外滤光片、近红外探头5为对1700-1740nm波段敏感的近红外探头。在平行光照射下，从PET和PVC塑料样片的NIR（近红外光谱）图谱中可知，1600nm和1800nm波段之间，透明PET塑料和PVC塑料各有一个特征峰，透明PET塑料的在1660nm时红外光透射率达到最低，而PVC塑料在1716nm时红外光透射率最低。因此，本发明能够准确地区分PET和PVC塑料。实际应用中，窄带红外滤光片可采用杭州麦乐克电子科技有限公司的红外滤光片，近红外探头可采用异质结构为In-GaAsSb的PD24-03探测器，但不限于此。

在平行光照射下，PET塑料片和PVC塑料片的红外光透射率不同，透射光经过1720nm的窄带红外滤光片滤波后，只剩下1700nm-1740nm之间的波段，此段光波由对1720nm附近敏感的近红外探头将光信号转换为电信号。由于感光头2检测PET/PVC两种塑料得到的电压相差很小，因此，为了提高检测灵敏度，减小光源、探测头不稳定引起的检测误差，需要信号调理电路对检测的电信号进行放大调理，最终将标准模拟信号发送给外部控制器。外部控制器根据标准模拟信号可判断此塑料片是否为PET。若是，则无动作，若否，则控制联动装置将其剔除。因此，在废旧塑料回收利用时，可通过本发明可以从PET和PVC的混杂物中检测出PVC,提高PET的纯度。

如图3所示：信号调理电路工作于5V电压，包括运算放大器U1、5个电阻R1-R5、一个滑动变阻器RP1和一个电容C1，本实施例中，运算放大器U1采用LM324型号的产品，但不限于此；电源正极分别接电阻R1的一端、滑动变阻器RP1的一端和运算放大器U1的VCC端（4脚）；电阻R1的另一端分别接感光头2的一个输出端、运算放大器U1的1IN+端（3脚）和电容C1的一端，此处电压为V1；电容C1的另一端接感光头2的另一个输出端，并接地；运算放大器U1的GND端（11脚）接地，运算放大器U1的1OUT端（1脚）分别与运算放大器U1的1IN-端（2脚）和电阻R2的一端相连；运算放大器U1的3IN+端（10脚）分别与电阻R2的另一端和电阻R4的一端相连；电阻R4的另一端接地，运算放大器U1的2IN+端（5脚）接滑动变阻器RP1的可调节端，滑动变阻器RP1的另一端接地，运算放大器U1的2OUT端（7脚）分别与运算放大器U1的2IN-端（6脚）和电阻R3的一端相连，运算放大器U1的3IN-端（9脚）分别与电阻R5的一端和电阻R3的另一端相连，运算放大器U1的3OUT端（8脚）接电阻R5的另一端，此处电压是V2。

实际应用中，信号调理电路中的电阻R5和电阻R6可采用相等的阻值，电阻R7和电阻R8采用相等的阻值。运算放大器U1采用LM324，实现对感光头2检测的电信号进行放大、滤波。其中，可通过调节滑动变阻器RP1设置运算放大器U1的2OUT（7脚）的输出电压作为基准电压，例如设置没有塑料片遮挡时的检测电压为基准电压。R7/R5的比值为V2/V1的放大倍数。本系统调试时可选择放大倍数为10，将采集的电信号放大至单片机可接受的范围后，可通过A/D（模/数）采样进入控制器。

实际工作中，本发明的工作过程如下：将本发明安装于倾斜的下料缓冲槽的下方、剔除联动装置的上方，与光源1的中心处于同一水平线上。使塑料片紧贴感光头2均匀通过。PET和PVC塑料瓶片混合物，在震动电机及下落缓冲槽的引导作用下，竖直、匀速地紧贴感光头下落。经过卤钨灯提供的平行光时，塑料碎片对红外光的透射率不同。之后，透射光经过本发明后，将光信号转换为标准模拟信号，标准模拟信号经控制器A/D采样得到数字信号，外部控制器将数字信号与标准数值进行比较，以此来判断此塑料片是否为PET。若是，则无动作，若否，则控制联动装置将其剔除。因此，在废旧塑料回收利用时，可通过本发明可以从PET和PVC的混杂物中检测出PVC,提高PET的纯度。

Claims

1.一种一体化低成本PET/PVC检测传感器，其特征在于，它主要由感光头（2）和信号调理电路相连组成；其中，所述感光头（2）包括遮光筒（3）、窄带红外滤光片（4）和近红外探头（5）等，窄带红外滤光片（4）和近红外探头（5）依次固定在遮光筒（3）的内壁上。

2.根据权利要求1所述一体化低成本PET/PVC检测传感器，其特征在于，所述窄带红外滤光片（4）为1720nm的窄带红外滤光片，所述近红外探头（5）为对1700-1740nm波段敏感的近红外探头。

3.根据权利要求1所述一体化低成本PET/PVC检测传感器，其特征在于，所述信号调理电路工作于5V电压，包括：运算放大器U1、5个电阻R1-R5、一个滑动变阻器RP1和一个电容C1等，电源正极分别接电阻R1的一端、滑动变阻器RP1的一端和运算放大器U1的VCC端；电阻R1的另一端分别接感光头（2）的一个输出端、运算放大器U1的1IN+端和电容C1的一端；电容C1的另一端接感光头（2）的另一个输出端，并接地；运算放大器U1的GND端接地，运算放大器U1的1OUT端分别与运算放大器U1的1IN-端和电阻R2的一端相连；运算放大器U1的3IN+端分别与电阻R2的另一端和电阻R4的一端相连；电阻R4的另一端接地，运算放大器U1的2IN+端接滑动变阻器RP1的可调节端，滑动变阻器RP1的另一端接地，运算放大器U1的2OUT端分别与运算放大器U1的2IN-端和电阻R3的一端相连，运算放大器U1的3IN-端分别与电阻R5的一端和电阻R3的另一端相连，运算放大器U1的3OUT端接电阻R5的另一端。