CN104779926B - 一种纱线瑕疵检测信号差分放大电路 - Google Patents

一种纱线瑕疵检测信号差分放大电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纱线瑕疵检测信号差分放大电路，本发明包括单片机U12、可调增益差分电路、二阶低通滤波器。可调增益差分电路包括第一运算放大器U14B、数控电位器U13、第一匹配电阻R69、第二匹配电阻R67、第三匹配电阻R68、旁路电容C47和第一滤波电阻R70和第一滤波电容C49。二阶低通滤波器电路包括第二运算放大器U14A、第二滤波电阻R73、第三滤波电阻R71、第四滤波电阻R72、第二滤波电容C48和第三滤波电容C50。本发明简化了一般差分放大电路的复杂性，能稳定有效的进行差分放大。具有调节过程智能化和精度高，工作稳定性高，电路结构简单，电路维护简单，成本低廉，温度湿度对电路的影响小。

Description

一种纱线瑕疵检测信号差分放大电路
技术领域
本发明涉及一种纱线瑕疵检测信号差分放大电路，主要用于纱线瑕疵检中放大纱线粗细电压的微弱变化。
背景技术
纺织生产中，疵点和不匀是经常发生的，无论是传统纺纱还是各类新型纺纱，即使是使用最好的纺纱原料，最新的纺纱设备以及最优的纺纱工艺，纱疵和不匀也是不可避免的。纱线作为纺织过程中既是一个中间产品也是后续工艺的原料，因此在纺纱过程中对纱线瑕疵的有效检测显得尤为重要。
目前使用的纱线瑕疵检测系统使用的是利用光电传感器将纱线遮光面积变化转换为电平变化，对电平的变化进行有效的差分放大从而准确的估算当前纱线的粗细情况。
发明内容
本发明的目的就是有效简化传统差分放大电路的复杂程度，提供一种纱线瑕疵检测信号差分放大电路。
本发明一种纱线瑕疵检测信号差分放大电路包括单片机U12、可调增益差分电路和二阶低通滤波器；单片机U12的型号为STM32F051；
可调增益差分电路包括第一运算放大器U14B、数控电位器U13、第一匹配电阻R69、第二匹配电阻R67、第三匹配电阻R68、旁路电容C47和第一滤波电阻R70和第一滤波电容C49。
所述的数控电位器U13的SCLK、DIN、脚依次和单片机U12的PB13、PB15、PB12脚相连。单片机U12的PA4输出脚与电阻R69一端和数控电位器U13的L脚均相连，第二匹配电阻R67一端接纱线电压，第二匹配电阻R67另一端与数控电位器U13的H端相连，数控电位器U13的W端与第一运算放大器U14B的同相输入端相连，第一匹配电阻R69另一端与第一运算放大器U14B的反相输入端、第三匹配电阻R68连接。第三匹配电阻R68的另一端与第一运算放大器U14B的输出端、第一滤波电阻R70连接；第一滤波电阻R70的另一端与第一滤波电容C49一端连接，第一滤波电容C49的另一端接地；第一运算放大器U14B的正电源端与旁路电容C47的一端连接并接电源VCC，负电源端接地，旁路电容C47的另一端接地；
二阶低通滤波器电路包括第二运算放大器U14A、第二滤波电阻R73、第三滤波电阻R71、第四滤波电阻R72、第二滤波电容C48和第三滤波电容C50。第三滤波电阻R71的一端与第四滤波电阻R72一端、第三滤波电容C50的一端相连；第三滤波电阻R71的另一端与可调增益差分电路中的第一滤波电阻R70另一端连接，第四滤波电阻R72另一端与第二运算放大器U14A的同相输入端、第二滤波电容C48的一端连接，第二滤波电容C48另一端接地。第三滤波电容C50的另一端和第二运算放大器U14A的输出端、第二运算放大器U14A的反向输入端、第二滤波电阻R73的一端连接，第二滤波电阻R73的另一端与单片机U12的ADC脚连接；第二运算放大器U14A的正电源端接点源VCC，负电源端接地。
本发明通过MCU控制，当标准纱线电压输入时，改变电控数位器U13的电阻，使增益为1，输出结果即为标准纱线电压。通过MCU的ADC采样后，DAC输出标准纱线电压，此根据纱线粗细和类型调整数控电位器改变差分放大增益。此时当纱线发生变化的时候，其与标准纱线电压的差值ΔU就被放大增益相应的倍数。本发明简化了一般差分放大电路的复杂性，能稳定有效的进行差分放大。具有调节过程智能化和精度高，长时间工作稳定性高，电路结构简单，电路维护简单，成本低廉，温度湿度对电路的影响小。
附图说明
图1.本发明的电路图；
具体实施方式
如图1所示，本发明包括单片机U12、可调增益差分电路和二阶低通滤波器；单片机U12的型号为STM32F051；
可调增益差分电路包括第一运算放大器U14B、数控电位器U13、第一匹配电阻R69、第二匹配电阻R67、第三匹配电阻R68、旁路电容C47和第一滤波电阻R70和第一滤波电容C49。
所述的数控电位器U13的SCLK、DIN、脚依次和单片机U12的PB13、PB15、PB12脚相连。单片机U12的PA4输出脚与电阻R69一端和数控电位器U13的L脚均相连，第二匹配电阻R67一端接纱线电压，第二匹配电阻R67另一端与数控电位器U13的H端相连，数控电位器U13的W端与第一运算放大器U14B的同相输入端相连，第一匹配电阻R69另一端与第一运算放大器U14B的反相输入端、第三匹配电阻R68连接。第三匹配电阻R68的另一端与第一运算放大器U14B的输出端、第一滤波电阻R70连接；第一滤波电阻R70的另一端与第一滤波电容C49一端连接，第一滤波电容C49的另一端接地；第一运算放大器U14B的正电源端与旁路电容C47的一端连接并接电源VCC，负电源端接地，旁路电容C47的另一端接地；
二阶低通滤波器电路包括第二运算放大器U14A、第二滤波电阻R73、第三滤波电阻R71、第四滤波电阻R72、第二滤波电容C48和第三滤波电容C50。第三滤波电阻R71的一端与第四滤波电阻R72一端、第三滤波电容C50的一端相连；第三滤波电阻R71的另一端与可调增益差分电路中的第一滤波电阻R70另一端连接，第四滤波电阻R72另一端与第二运算放大器U14A的同相输入端、第二滤波电容C48的一端连接，第二滤波电容C48另一端接地。第三滤波电容C50的另一端和第二运算放大器U14A的输出端、第二运算放大器U14A的反向输入端、第二滤波电阻R73的一端连接，第二滤波电阻R73的另一端与单片机U12的ADC脚连接；第二运算放大器U14A的正电源端接点源VCC，负电源端接地。
工作过程：
通过单片机STM32F051控制，当标准纱线电压输入时，改变电控数位器U13的电阻，使差分增益为1，使最终输出结果即为标准纱线电压。通过MCU的A/D采样后，通过DAC端(PA4脚)输出标准纱线电压值，此时根据纱线粗细和类型调整数控电位器改变差分放大增益，当纱线发生变化的时候，其与标准纱线电压的差值ΔU就被放大增益相应的倍数。使纱线粗细情况更容易被单片机A/D采样，方便程序对其电压进行处理分析。

Claims (1)

1.一种纱线瑕疵检测信号差分放大电路，包括单片机U12、可调增益差分电路和二阶低通滤波器；单片机U12的型号为STM32F051；
其特征在于：可调增益差分电路包括第一运算放大器U14B、数控电位器U13、第一匹配电阻R69、第二匹配电阻R67、第三匹配电阻R68、旁路电容C47和第一滤波电阻R70和第一滤波电容C49；
所述的数控电位器U13的SCLK、DIN、脚依次和单片机U12的PB13、PB15、PB12脚相连；单片机U12的PA4输出脚与电阻R69一端和数控电位器U13的L脚均相连，第二匹配电阻R67一端接纱线电压，第二匹配电阻R67另一端与数控电位器U13的H端相连，数控电位器U13的W端与第一运算放大器U14B的同相输入端相连，第一匹配电阻R69另一端与第一运算放大器U14B的反相输入端、第三匹配电阻R68连接；第三匹配电阻R68的另一端与第一运算放大器U14B的输出端、第一滤波电阻R70连接；第一滤波电阻R70的另一端与第一滤波电容C49一端连接，第一滤波电容C49的另一端接地；第一运算放大器U14B的正电源端与旁路电容C47的一端连接并接电源VCC，负电源端接地，旁路电容C47的另一端接地；
二阶低通滤波器电路包括第二运算放大器U14A、第二滤波电阻R73、第三滤波电阻R71、第四滤波电阻R72、第二滤波电容C48和第三滤波电容C50；第三滤波电阻R71的一端与第四滤波电阻R72一端、第三滤波电容C50的一端相连；第三滤波电阻R71的另一端与可调增益差分电路中的第一滤波电阻R70另一端连接，第四滤波电阻R72另一端与第二运算放大器U14A的同相输入端、第二滤波电容C48的一端连接，第二滤波电容C48另一端接地；第三滤波电容C50的另一端和第二运算放大器U14A的输出端、第二运算放大器U14A的反向输入端、第二滤波电阻R73的一端连接，第二滤波电阻R73的另一端与单片机U12的ADC脚连接；第二运算放大器U14A的正电源端接点源VCC，负电源端接地。
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