CN102618982B - 基于红外光电二极管的纱线检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于红外光电二极管的纱线检测装置，包括电路板和安装在所述的电路板上的电子控制装置，所述的电子控制装置包括提供电源的电源电路、执行控制算法的处理器，所述的处理器设置定时器、AD端口，与所述处理器连接的通讯接口电路，还包括与所述的处理器连接的红外发射单元，可接收红外光的红外接收单元，与所述的红外接收单元连接的信号处理电路，所述的信号处理电路与所述的处理器的AD端口连接，所述的信号处理电路设置信号接收电路，信号延时电路和信号放大电路。所述的红外接收单元设置在所述的电路板上，所述的红外发射单元设置在所述的红外接收单元的正上方，所述的红外发射单元的光学中心与所述的红外接收单元的中心对齐。
Description
技术领域
本发明涉及基于红外光电二极管的纱线检测装置，属于纺织电子的技术领域。
背景技术
申请号为201010552739.5的专利公开了一种纺机纱线状态的检测装置，主要包括第一红外接收单元和第二红外接收单元，信号处理电路，红外发射单元。纱线从红外发射单元和两个红外接收单元之间穿过，投影在第一红外接收单元和第二红外接收单元的中间，由于纱线在运动过程中的左右摆动，引起投射到第一红外接收单元和第二红外接收单元上的红外光不平衡，从而使信号处理电路输出交流电压信号，处理器执行信号检测算法和信号滤波算法对纱线状态进行判断。
这种解决方案有两个弊端：
1）首先，纱线有可能只投影到一个红外接收单元上，使信号输出幅度大大降低，影响纱线状态的正确判断；
2）两个红外接收单元在性能上很难做到一致，也会影响高增益放大电路的输出信号。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，采用单个红外光电二极管的检测方式，利用延时后的信号与当前信号的差动放大，获取纱线的状态信号，可以精确检测纱线的运行状态。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
基于红外光电二极管的纱线检测装置，包括电路板和安装在所述的电路板上的电子控制装置，所述的电子控制装置包括提供电源的电源电路、执行控制算法的处理器，所述的处理器设置定时器、AD端口，与所述处理器连接的通讯接口电路，其特征在于：还包括与所述的处理器连接的红外发射单元，可接收红外光的红外光电二极管，与所述的红外光电二极管连接的信号处理电路，所述的信号处理电路与所述的处理器的AD端口连接，所述的信号处理电路设置信号接收电路，信号延时电路和信号放大电路。
所述的红外光电二极管设置在所述的电路板上，所述的红外发射单元设置在所述的红外光电二极管的正上方，所述的红外发射单元的光学中心与所述的红外光电二极管的中心对齐。
所述的信号接收电路设置电阻R1与所述的红外光电二极管的阳极连接，所述的红外光电二极管的阴极连接电源VCC，所述的电阻R1另一端接地，所述的红外光电二极管的阳极连接所述的信号延时电路和信号放大电路的输入端；所述的信号延时电路设置电压跟随器U2与所述的红外光电二极管的阳极连接，所述的电压跟随器U2的输出端连接电阻R3，所述的电阻R3另一端连接电容C3和电压跟随器U3，所述的电容C3的另一端接地，所述的电压跟随器U3输出端连接所述的信号放大电路；所述的信号放大电路设置电容C1连接所述的红外光电二极管的阳极，设置电容C6连接所述的电压跟随器U3的输出端，所述的电容C1和电容C6的另一端分别连接运算放大器U1的反相端和同相端，电容C2和电阻R2连接在所述的运算放大器U1的反相端和输出端构成反馈网络，所述的运算放大器U1的输出端连接电阻R4，所述的电阻R4连接电容C4，所述的电容C4的另一端连接运算放大器U4的反相端，电容C5和电阻R5连接在所述的运算放大器U4的反相端和输出端构成反馈网络，所述的运算放大器U4的输出端连接所述的处理器的AD端口，电阻R6、电阻R7和电容C7设置在电源VCC和地之间构成偏置电压电路，所述的偏置电压电路通过电阻R9连接所述的运算放大器U1的同相端，通过电阻R8连接所述的运算放大器U4的同相端。
实施本发明的积极效果是：1、采用单个红外光电二极管进行检测，可以避免器件一致性的影响；2、检测灵敏度高，误报情况少；3、无接触式的检测方案，对纱线无影响。
附图说明
图1是该装置的安装图；
图2是红外光电二极管的安装图；
图3是该装置的原理框图；
图4是信号处理电路的原理框图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步说明：
参照图1－4，基于红外光电二极管的纱线检测装置，包括电路板1和安装在所述的电路板1上的电子控制装置，所述的电子控制装置包括提供电源的电源电路7、执行控制算法的处理器4，所述的处理器4设置定时器、AD端口，与所述处理器4连接的通讯接口电路6，还包括与所述的处理器4连接的红外发射单元2，可接收红外光的红外光电二极管3，与所述的红外光电二极管3连接的信号处理电路5，所述的信号处理电路5与所述的处理器4的AD端口连接。所述的通讯接口电路6可以将纱线8的状态上报给集中控制器。
所述的红外光电二极管3设置在所述的电路板1上，所述的红外发射单元2设置在所述的红外光电二极管3的正上方，所述的红外发射单元2的光学中心与所述的红外光电二极管3的中心对齐。这样设置可以将所述的纱线8投影到所述的红外光电二极管3上，当所述的纱线8发生移动时，由于在形状上存在细微的不一致性，所述的红外光电二极管3接收到微弱变化的红外光，并输出微弱变化的电流信号，并送给所述的信号处理电路5进行放大。
所述的信号处理电路5设置信号接收电路9，信号延时电路10和信号放大电路11。所述的信号接收电路9将所述的红外光电二极管3输出的电流信号转化成电压信号；所述的信号延时电路10将所述的信号接收电路9输出信号延迟一段时间；所述的信号放大电路11将所述的信号接收电路9输出的信号和所述的信号延时电路10输出的延时信号进行差动放大，获得所述的纱线8的状态信号。如果所述的纱线8处于静止状态，所述的信号接收电路9输出的信号和所述的信号延时电路10输出的延时信号相同并且不变化，因此所述的信号放大电路11输出直流信号；如果所述的纱线8处于输纱状态，所述的信号接收电路9输出的幅度很小的交变信号，所述的信号延时电路10输出相应的延时信号，其效果相当于在所述的红外光电二极管3前方一定距离也放置了一个参数一致的相同器件，因此所述的信号放大电路11输入了两个变化并不一致的信号，从而输出幅度很大的交变信号，以反映所述的纱线8的状态。
如图4所示，所述的信号接收电路9设置电阻R1与所述的红外光电二极管3的阳极连接，所述的红外光电二极管3的阴极连接电源VCC，所述的电阻R1另一端接地，所述的红外光电二极管3的阳极连接所述的信号延时电路10和信号放大电路11的输入端；所述的信号延时电路10设置电压跟随器U2与所述的红外光电二极管3的阳极连接，所述的电压跟随器U2的输出端连接电阻R3，所述的电阻R3另一端连接电容C3和电压跟随器U3，所述的电容C3的另一端接地，所述的电压跟随器U3输出端连接所述的信号放大电路11；所述的信号放大电路11设置电容C1连接所述的红外光电二极管3的阳极，设置电容C6连接所述的电压跟随器U3的输出端，所述的电容C1和电容C6的另一端分别连接运算放大器U1的反相端和同相端，电容C2和电阻R2连接在所述的运算放大器U1的反相端和输出端构成反馈网络，所述的运算放大器U1的输出端连接电阻R4，所述的电阻R4连接电容C4，所述的电容C4的另一端连接运算放大器U4的反相端，电容C5和电阻R5连接在所述的运算放大器U4的反相端和输出端构成反馈网络，所述的运算放大器U4的输出端连接所述的处理器4的AD端口，电阻R6、电阻R7和电容C7设置在电源VCC和地之间构成偏置电压电路，所述的偏置电压电路通过电阻R9连接所述的运算放大器U1的同相端，通过电阻R8连接所述的运算放大器U4的同相端，为所述的运算放大器U1和运算放大器U4提供偏置电压。
综上所述，本专利采用信号延时电路10虚拟了一个红外光电二极管，与实际的红外光电二极管3一起工作为信号放大电路11提供差分信号，可以获得纱线8的状态信息，从而克服前述的检测失效和器件的一致性的问题。
Claims (1)
1. 基于红外光电二极管的纱线检测装置，包括电路板和安装在所述的电路板上的电子控制装置，所述的电子控制装置包括提供电源的电源电路、执行控制算法的处理器，所述的处理器设置定时器、AD端口，与所述处理器连接的通讯接口电路，还包括与所述的处理器连接的红外发射单元，可接收红外光的红外光电二极管，与所述的红外光电二极管连接的信号处理电路，所述的信号处理电路与所述的处理器的AD端口连接，所述的信号处理电路设置信号接收电路，信号延时电路和信号放大电路，所述的红外光电二极管设置在所述的电路板上，所述的红外发射单元设置在所述的红外光电二极管的正上方，所述的红外发射单元的光学中心与所述的红外光电二极管的中心对齐，其特征在于：所述的信号接收电路设置电阻R1与所述的红外光电二极管的阳极连接，所述的红外光电二极管的阴极连接电源VCC，所述的电阻R1另一端接地，所述的红外光电二极管的阳极连接所述的信号延时电路和信号放大电路的输入端；所述的信号延时电路设置电压跟随器U2与所述的红外光电二极管的阳极连接，所述的电压跟随器U2的输出端连接电阻R3，所述的电阻R3另一端连接电容C3和电压跟随器U3，所述的电容C3的另一端接地，所述的电压跟随器U3输出端连接所述的信号放大电路；所述的信号放大电路设置电容C1连接所述的红外光电二极管的阳极，设置电容C6连接所述的电压跟随器U3的输出端，所述的电容C1和电容C6的另一端分别连接运算放大器U1的反相端和同相端，电容C2和电阻R2连接在所述的运算放大器U1的反相端和输出端构成反馈网络，所述的运算放大器U1的输出端连接电阻R4，所述的电阻R4连接电容C4，所述的电容C4的另一端连接运算放大器U4的反相端，电容C5和电阻R5连接在所述的运算放大器U4的反相端和输出端构成反馈网络，所述的运算放大器U4的输出端连接所述的处理器的AD端口，电阻R6、电阻R7和电容C7设置在电源VCC和地之间构成偏置电压电路，所述的偏置电压电路通过电阻R9连接所述的运算放大器U1的同相端，通过电阻R8连接所述的运算放大器U4的同相端。
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