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Elektrische Vorrichtung zum Abfühlen der qualität eines Mediums Die
Erfindung bezieht sich auf elektrische Vorrichtungen zum Abfühlen von Änderungen
in der Qualität eines Mediums und sie ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich,
für solche Vorrichtungen anwendbar, bei denen optische Ab-Last einrichtungen für
das Medium verwendet werden.
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Eine Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung kann zum
Abfühlen von Änderungen der Dicke fadenartigen Materials verwendet werden. Beispielsweise
werden in der Textilindustrie Einrichtungen zum Beseitigen von Noppen oder Knoten
aus dem gesponnenen Garn verwendet, wobei
für diesen Zweck Noppenfänger
bzw. Knotenfänger bereits lange verwendet vnirdcn, Übliche IToppen-oder Knoten fänger
weisen mechanische Einrichtungen ; tun Abfühlen der Dicke des Garns und zum Schneiden
des Garns auf, wenn die Dicke einen vorbestimmten çlert berschreitet. Es ist jedoch
gefunden worden, daß solche Noppen- bzw. Knotenfänger unter gewissen Bedingungen
nicht zufriedenstellend sind, beispielsweise bei sehr dünnen Garnen, und demgemäß
sind verschiedene Vorschläge gemacht worden, ein Signal bei onsprechen auf die Abfühlvorrichtung
zu erzeugen und dieses Signal zum Steuern einer Garnschneideinrichtung zu verwenden,
Eine Abfühlvorrichtung, die verwendet werden karl, weist eine optische Abtas-teinricntung
für das Garn auf, jedoch haben sich bei Verwendung einer solchen Pühlvorrichtung
zufolge des Staubes oder Schmutzes, welchem sie ausgesetzt ist, Schwierigkeiten
ergeben, Der Staub oder Schmutz sammelt sich an und stört den Durchgang von Licht
von der Quelle zu der photoelektrischen Zelle oder einem anderen optisch@elektrischen
Übertrager bzw. Umwandler2 der verwendet wird, so daß sich eine zunehmende Verringerung
in der Empfindlichkeit der Vorrichtung ergibt.
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Beim Abfühlen gesponnenen Garnes ist es überlicherweise
erforderlich,
nicht nur Noppen oder Knoten, die plötzliche Änderungen des Garnuurchmessers darstellen,
sondern weiterhin andere Fehlstellen zu beseitigen, beispielsweise Doppelspinnungen
(spinners doubles), die lediglich allmähliche Durchmesseränderungen darstellen können,
aber die nicthedestoweniger die Qualität des abgefühlten Garnes ernsthaft beeinträchtigen
können. Bei Verwendung einer optischen fibtasteinrichtung oder einer anderen Einrichtung
bei welcher die Empfindlichkeit mit der Ansammlung von Staub ähnlich herabgesetzt
wird, kann die Vorrichtung nicht zuverlässig arbeiten, um auf solche Fehler anzusprechen,
die eine allmähliche Änderung des Durchmessers des Garnes darstellen.
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Es wü@de möglich sein, diesen Nachteil zu vermeiden, indem @in zweiter
Übertrager verwendet wird, welcher den gleichen Bedingungen wie der arbeitende Übertrager
ausgesetzt ist, wobei dieser zweite Ubertrager dazu verwendet wird, ein Bezugssignal
zu erzeugen. Jedoch würden durch eine solche Anordnung die Kosten der Vorrichtung
beträchtlich erhöht werden0 Ein Zweck der Erfindung besteht darin, eine elektrische
Vorrichtung zum Abfühlen von Änderungen der Qualität eines Mediums zu schaffen,
mittels welcher die oben
erwähnten Nachteile vermieden werden0 Gemäß
der Erfindung wird eine elektrische Vorrichtung zum Abfülilen von Änderungen der
Qualität eines Mediums geschaffen, die einen Abtastkopf zum Erzeugen eines elektrischen
Wechselstromsignals mit einer Amplitude, die von der Qualität des Mediums abhängt,
und eine Verstärkungseinrichtung und eine Demodulationseinrichtung für das elektrische
Signal aufweist, welche eine automatische Verstärkungssteuerung umfaßt, die auf
den demodulierten Ausgang der Demodulationseinrichtung anspricht, wobei die automatische
Verstärkungssteuerung über einen Trägheitsstromkreis angelegt ist, dessen Trägheit
ausreichend ist, in dem demodulierten Ausgang Frequnezkomponenten zu erhalten, deren
Frequenz über einer vorbestimmten Prequenz liegt.
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Durch Erzeugung eines Wechselstromsignals bei Ansprechen auf die
Qualität des Mediums und durch Verwendung einer automatischen Verstärkungssteuerung
in der Demodulationseinrichtung wird die Empfindlichkeit der Vorrichtung durch Umgebungsbedingungen,
beispielsweiae durch die Ansammlung von Staub oder Schmutz, nicht herabgesetzt.
Der demodulierte Ausgang wird vorzugsweise an einen Detektor
ngelegt,
welcher ein Relais oder eine Garnschneideinrichtung steuert Die Trägheit des Trägheitsstromkreises
is-t derart gewählt, daß niedrige Frequenzen, d.h. Frequenzen bis zu einer vorbestimmten
Frequenz, in dem demodulierten Ausgang nicht erscheinen. Derartige niedrige Frequenzen
sind solche, die sehr geringen bzw. langsamen Änderungen der Amplitude des Wechselstromsignals
entsprechen, beispielsweise zufolge der Anhäufung von Staub oder Schmutz an dem
Medium oder zufolge von Änderungen der Temperatur, Ungeachtet dessen ist die vorbestimmte
Frequenz für den Fall, daß mit der Vorrichtung gemäß der Er windung Änderungen des
Durchmessers des Garnes abgefühlt werden, vorzugsweise derart gewählt, daß sie ausreichend
niedrig ist, so daß Änderungen des Wechselstromsignals abgefühlt werden, welche
Doppelspinnungen (spinners doubles) oder anderen Pehlern entsprechen, die sehr viel
allmählichere Durchmesseränderungen im Garn als Noppen oder Knoten hervorrufen0
Weiterhin muß die Vorrichtung, um Knoten abfühlen zu können, die bei üblichen Garngeschwindigkeiten
eine Länge von lediglich etwa 2,54 mm (0,1 Zoll) haben, in der Lage sein, Frequenzkomponenten
in dem demodulierten Signal zu behandeln bis zu der
Größenordnung
von 1000 hertz (kilocycles). Bei Garngeschvrindigkelten von etwa 270 - 1080 m je
Min. (300 bis 1200 yards per minute) ist es erwünscht, modulierte Signale im Frequenzbereich
von 10 lli bis 12000 IIz (10 c.p.s. bis.
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12 Kc.p.s.) behandeln zu können. Die Frequenz eines elektrischen Wechselstromsignals,
das einen itrager für die Frequenzen darstellt, welche Qualitätsänderun@en in dem
Medium anzeigen, muß selbstverständlich derart gewählt werden, daß sie beträchtlich
größer als die maximale Frequenz ist, die abgefühlt werden soll.
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Weitere Zwecke und Vorteile der Erfiiidung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung hervor, in welcher eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung
beispielshalber erläutert ist. In der einzigen Figur der Zeichnung ist eine Blockdiagramm
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung wiedergegeben.
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In der Zeichnung ist als eine Ausführungsform der Erfindung eine
elektrische Vorrichtung zum Abfühlen von Änderungen des Durchmessers von gesponnenem
Garn zufolge von Unvollkommenheiten in dem Garn wiedergegeben0 Die Vorrichtung weist
einen Abtastkopf zum Erzeugen eines elektrischen Wechselstromsignales auf, dessen
Amplitude von dem
vorgenannten Garndurchmesser abhängt, Der Abtastkopf
weist bei dieser Ausführungsform der Erfindung eine Lichtquelle 1 auf, die durch
einen Oszillator 2 derart gesteuert ist, daß sie Lichtimpulse einer für das elektrische
Wechselstromsignal erforderlichen Frequenz aussendet. Die Lichtquelle 1 ist vorzugsweise
eine llalbleiter-'lichtquelle, und sie kann beispielsweise einen Gallium-Arsenid-Sender
aufweisen, der intensive Impulse infraroten Lichts mit hoher Frequenz aussenden
kann. Licht von der Quelle 1 wird an dem aus elner Spinnmaschine austretenden Garn
3 vorbei auf einen photoelektrischen Übertrager 4 projiziert, wobei ein zweckentsprechendes
optisches Projektionssystem verwendet wird.
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Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung weist das optische
System Diffuser 5 und 6 sowie Raster oder Gitter 7 und 8 auf, jedoch können diese
dadurch ein Linsensystem ersetzt werden, wenn es gevmnscht wird. Der Übertrager
4 kann zweckmäßig ein Halbleiter-Junction-Übertrager sein, der zweckentsprechend
vorgespannt ist, um bei Ansprechen auf die von der Lichtquelle 1 auf die Junction
auffallenden Lichtimpulse ein elektrisches Wechselstromsignal zu erzeugen, dessen
Amplitude von dem Durchmesser des Garns 3 abhängig ist.
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Der Ausgang des Übertragers 4 wird in einem Wechselstromverstärker
9 verstärkt und in einer Demodulationseinrichtung 10 demoduliert, die einer automatischen
Verst£½kungssteuerung unterworfen istt welche auf den demodulierten Ausgang anspricht
Die automatische Verstärkungssteuerung (automatic gain control) ist über einen Trägheitsstromkreis
angelegt, der bei der dargestellten Ausfiihrungsform durch einen Stromkreis mit
langer Zeitkonstante dargestellt ist, die auf übliche Weise durch einen Widerstand
11 in Verbindung mit einem geerdeten Vorspaunkondensator 12 erteilt wird. Wenn es
gewünscht wird, kann die lange Zeitverzögerung in dem automatischen Verstärkungssteuerungsstromkreis
durch einen Thermistor geschaffen werden.
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Der demodulierte Ausgang enthält Frequenzen, die in einem Bereich
liegen von einer unteren Grenze der vorbestimmten Frequenz, die einer in geringem
Ausmaß bzw. allmählich erfolgenden Änderung des Durchmessers des Ganres entspricht
und durch die Trägheit des Trägheitsstromkreises bestimmt ist, bis zu einer oberen
Grenze, die durch die im größten Ausmaß bzw. mit größter Geschwindigkeit erfolgenden
Anderung des Durchmessers des Garnes, die auftritt, bestimmt ist. Die Zeitkonstante
des Stromkreises 11, 12, bzw. die
Charakteristiken des £hermistors
ist derart gewählt, daß die untere Frequenzgrenze höher liegt als diejenigen Frequenzen,
welche den Umgebungsänderungen entsprechen, beispielsweise der Anhäufung von Staub
oder Schmutz auf dem Garn oder Temperaturänderungen. Andererseits ist die Ausführung
derart, daß die untere Frequenzgrenze niedriger als diejenigen Prequenzen liegt,
welche Fehlern in dem Garn entsprechen, die allmähliche Änderungen des Garndurchmessers
hervorrufen, beispielsweise Doppelspinnungen oder Zugfehler.
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Der demodulierte Ausgang wird an einen Detektor 13 angelegt, der
bei Auftreten der höheren Frequenzen, welche Noppen oder Knoten in dem Garn entsprechen,
ein Relais oder eine Garnschneideinrichtung 14 steuert. Der Detektor 19 kann ebenfalls
das gleiche oder ein anderes Relais oder eine Garnschneideinrichtung bei Ansprechen
auf niedrigere Frequenzen in dem demodulierten Ausgang steuern, die derartigen Unvollkommenheiten
wie Doppelspirniungen oder Zugfehlern entsprechen, oder er kann alternativ derart
aus führt bzw. angeordnet sein, daß er eine Fehleralarmvorrichtung betätigt. Der
Detektor 13 ist vorzugsweise einstellbar ausgefüürt, um eine Anpassung an verschiedene
Anforderungen hineithtlieh der Qualität und der Garnarten z@ Der
möglichen.
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Durch die Anordnung der automatischen Verstärkungssteuerung kann
die Vorrichtung für Garne irgendeines Nenndurchmessers verwendet werden, der für
die optische Abtasteinrichtung geeignet ist, da ein Übergang zu einem Garn größeren
Durchmessers die Intensität des den Übertrager erreichenden Lichtes verringert,
was weiterhin einer Verringerung im Ausgang der Lichtquelle entspricht. Wenn die
Vorrichtung zuerst verwendet wird, stellt sie sich wie gewöhnlich für den besonderen
Nenndurchmesser des abzufühlenden Garnes in einer Zeit selbst ein, die von der Trägheit
des Trägheitsstromkreises abhängig ist0 In einigen Fällen kann es jedoch, um langsame
Änderungen des Garndurchmessers abzufühlen, erforderlich sein, die Trägheit derart
zu wählen, daß sic einer Zeitkonstante von mehreren Sekunden entspricht.
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In diesem Falle kann, damit die Selbsteinstellung der Vorrichtung
nicht zu lange dauert, die Trägheit durch einen wahlweise anschließharen Kurzschlußstromweg
geschaffen werd@n, de@ b@@@pielsweise durch einen Dr@@kknopf an- und ab-@haltbar
ist, so daß die Vorrichtung sicht mit einer von der T@@@@@@it @@@bhängigen Geschwindigkeit
selhst einstellen @@@@, d@@@ im wesent@@chen augenblicklich.
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@@@ @@sondere Gestaltung der @t@@@@@reise der den Blöcken de@ Figur
entsprechenden @@ @@@ @@@ de@ Vorrichtung
gemäß der Erfindung können
von bekannter Art sein und sie. können zweckmäßig als mit Transistoren versehene
auf eine Tafel aufgedruckte Stromkreise vorhanden sein.
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Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Abänderungen möglich. Beispielsweise
können die Lichtquelle 1 und der photoelektrische Übertrager 4 durch andere Ausführungen
ersetzt werden, die ein elektrisches Wechselstromsignal erzeugen, dessen Amplitude
von dem Durchmesser des Garnes abhängig ist. Weiterhin kann die Vorrichtung gemäß
der Erfindung verwendet werden, um andere Änderungen der Qualität und von anderen
Medien abzuführen, beispielsweise zum Abfühlen von änderungen der Dicke oder der
Dichte von im wesentlichen durchsichtigen Filmen.