DE2313959A1 - Fadenbruch-detektor - Google Patents

Description

O8-3494 Ge 2O. März 1973

YAMATAKE-HONEYWELL COMPANY LTD. Tokio, Japan

Fadenbruch-Detektor

Zusatz zu P 23 03 209.9

Die Erfindung betrifft einen Fadenbruchdetektor, bei welchem Faden über eine Sammelektrode für vom Faden mitgerührte Ladungsträger geführt und eine bei Unterbrechung des Ladungsträgerstroms ansprechende Steuervorrichtung vorgesehen ist. Bei dem in der Hauptanmeldung beschriebenen Fadenbruchdetektot dieser Art, ist die Sammelelektrode über ein durch die Ladungsträger in seiner Stromdurchlässigkeit steuerbares, mit einer Anzeige- oder Stauervorrichtung in Reihe geschaltetes elektrisches Bauelement an eine Ladungsträger senke angeschlossen. Als steuerbares Bauelement dient dabei vorzugsweise ein Feldeffekttransistor, während die Steuervorrichtung durch ein Relais gebildet ist. QeI der Herstellung und Verarbeitung synthetischer Fäden, Garne und Fasern sind meistens zugleich eine Vielzahl von Fäden oder Fasern auf etwaigen Fadenbruch zu überwachen. Aufgabe der vorliegenden Zusatzerfindung ist es, das in der Hauptanmeldung offenbarte Transistorrelais mit hohem Eingangswiderstand* durch eine rein elektronische Schaltung zu ersetzen, die sich preisgünstig herstellen 130t und gleichermaßen zuverlässig 1st.

309839/1020

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung. Infolge des nur impulsweisen Anschlusses der Auswerteschaltung an die Sammelektrode und der hierdurch bedingten nur kurzzeitigen und somit geringen Belastung der Eingangssignalquelle kann man in der Auswerteschaltung eine Vergleichsschaltung mit niedriger Eingangsimpedanz verwenden, welche angesichts der Vielzahl der Uberwachungsstellen sowohl preisgünstiger ist als auch weniger Raum beansprucht als eine überwachungsvorrichtung mit einer Vielzahl von Relais und darüberhinaus völlig wartungsfrei ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Zusatzerfindung ergeben sich aus den ünteransprüchen. Zur Erläuterung der Zusatzerfindung wird im folgenden auf die Zeichnungen Bezug genommen, wo Figur 1 das Blockschaltbild eines Fadenbruchdetektors mit einer Vielzahl von Überwachungsstellen,

Figur 2 das Schaltbild einer Ausführungsform eines der Fadenbruchdetektoren gemäß Figur 1 und

Figur 3 einige Kurvenformen von Signalen in der Schaltungsanordnung gemäß Figur 2 wiedergibt.

In Figur 1 laufen die Fäden 1a, 1b...1n über die Sammelelektroden 2a, 2b bzw. 2n.An die Sammelelktrode 2a ist der Strom/Spannungs-Umformer 3a angeschlossen, dessen Ausgang über den Abtastschalter 6a und einen Koppelkondensator 7a mit dem Eingang einer Vergleichsschaltung 5a in Verbindung steht. An diese ist ein Speicher 9a angeschlossen, der ausgangssei tig mit der Ausgangsschaltung 10a in Verbindung steht, welche einen nicht dargestellten Verbraucher steuert. Ein Taktgenerator 8 liefert Schaltimpulse an den Abtastschalter 6a und gleichzeitig an den Speicher 9a.'Auch die übrigen Abtastschalter 6b...6n und die übrigen Speicher 9b...9n sind an den gemeinsamen Taktgeber 8 angeschlossen. Von einem zweiten Überwachungskanal ist nur der . Faden oder Fadenabschnitt 1b und die zugehörige Sammelelektrode 2b dargestellt. Lediglich der Fadenbruchdetektor für den Faden 1n ist neben demjenigen für den Faden 1a vollständig wiedergegeben. Er enthält eine Sammelelektrode 2n, einen Umformer 3n, einen Abtastschalter 6n, einen Koppelkondensator 7n, eine Vergleichsschaltung 5n, einen Speicher 9n sowie eine Ausgangsschaltung 1On.

309839/1020

Infolge der Reibung zwischen dem über die Sammelelektrode 2a hinweglaufenden Faden 1a und der Sammelelektrode, werden auf letzterer elektrostatische Ladungen angesammelt, welche auf den Strom/Span-¹ nungsumformer 3a übertragen werden. Er erzeugt hieraus eine der Ladung entsprechende elektrische Spannung und speichert diese. Sobald' ein Taktimpuls vom Taktgeber 8 ankommt und den Schalter 6a schließt, wird diese Spannung über den Koppelkondensator 7a an den Eingang der Vergleichsschaltung 5a übertragen, wo die genannte Spannung mit einer Bezugsspannung verglichen und ein vom Ergebnis des Vergleiches abhängiges impulsförmiges Ausgangssignal an den Speicher 9a abgegeben wird. Letzterer wird durch einen Taktimpuls des Taktgebers 8 jeweils gleichzeitig mit dem Schließen des Abtastschalters 6a aktiviert, so daß zwischen den Taktimpulsen etwa auftretende Störsignale den Speicher nicht beinflussen können. Er speichert das in ihn eingegebene Signal während der Zeitdauer zwischen den einzelnen Abtastschritten und gibt das gespeicherte Signal an die Ausgangsschaltung 10a weiter, die einen Verbraucher, beispielsweise eine Alarmvorrichtung steuert und auch dann noch angesprochen hält, wenn die Abtastperiode bereits beendet ist. Die geschilderte Abtastmethode verhindert ein fälschliches Ansprechen der Alarmvorrichtung infolge von Störimpulsen oder dergl. Die . Fadenbruchdetektoren für die Fäden oder Fadenabschnitte 1b bis 1n arbeiten in der gleichen Weise wie der soeben beschriebene Faden— bruchdetektor für den Faden 1a. Die Abtastschalter 6a...6n können, sofern es sich um die überwachung verschiedener Fäden handelt, auch der Reihe nach einer nach dem anderen geschlossen und wieder geöffnet werden, wobei die zugehörigen Speicher entsprechend synchron zu aktivieren sind. Im einfachsten Fall werden alle Abtastschalter 6a bis 6n gleichzeitig geschlossen und geöffnet.

Figur 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung eines Fadenbruchdetektors gemäß der Erfindung. Die Fadenbruch-detektoren für die anderen Fäden 1b bis 1n können in der gleichen Weise aufgebaut sein. An die Sammelelektrode 2a ist der Strom/Spannungsumformer 3a angeschlossen, der hier aus der Parallelschaltung eines hochohmigen Widerstandes 21 und eines Ladekonden-

309839/1020

sators 27 besteht, die zwischen die Sammelelektrode 2a und Bezugspotential eingeschaltet sind. Als Abtastschalter 6a dient ein Feldeffekttransistor 35, dessen Steuerelektrode mit dem Taktgeber in Verbindung steht, während seine Quellenelektrode an den Strom/ Spannungsumformer 3a und seine Senkenelektrode über einen Koppelkondensator 7a an die Eingangsklemme einer Vergleichsschaltung 5a angeschlossen sind. Letztere besteht aus einem ersten NAND-Gatter 31 sowie einem zweiten NAND-Gatter 32/ wobei das erste NAND-Gatter 31 mit einer nur für Ausgangssignale einer Polarität durchlässigen Rückführung,bestehend aus einem Widerstand 24 und einer Diode 28, versehen ist. Das NAND-Gatter 31 bewirkt somit eine hohe Verstärkung für negative Eingangsimpulse und eine nur geringe Verstärkung für positive Eingangsimpulse. Ein Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 22 und 23, ist zwischen eine Bezugsspannungsquelle und das gemeinsame Bezugspotential eingeschaltet, wobei der Abgriff b dieses Spannungsteilers mit der Senkenelektrode des Feldeffekttransistors 35 und dem Koppelkondensator 7a verbunden ist. Der Spannungsteiler 22,23 liefert die Bezugsspannung zum Vergleich der Ausgangsspannung des Feldeffekttransistors 35. Im Blockschaltbild

■ der Figur 1 ist diese Bezugsspannungsquelle in Form eines Spannungsteilers nicht eingezeichnet, weil sie nicht unbedingt erforderlich ist. Bei Verwendung der beiden NAND-Gatter 31 und 32 in der Vergleichsschaltung 5a des bevorzugten Ausführungsbeispiels wird eine solche Bezugsspannungsquelle jedoch benötigt. Der Speicher 9a ist ein sogenannter RS-Flip-Flop, bestehend aus zwei NAND-Gattern 33 und 34, wobei der Setzeingang S an den Ausgang c der Vergleichsschaltung 5a angeschlossen ist, während der Rückstelleingang R mit dem Taktgeber" 8 in Verbindung steht. Als Ausgangsschaltung 10a ist über einen Widerstand 25 die Basis eines npn-Transistors 29 an den Ausgang d des Flip-Flops 9a angeschlossen, während der Emitter des Transistors 29 mit dem gemeinsamen Bezugspotential in Verbindung steht und der Kollektor über einen Widerstand 26 an eine Versorgungsgleichspannungsquelle angeschlossen ist. Am Ausgang A der Ausgangsschaltung 10a kann ein Ausgangssignal abgegriffen v/erden, welches den Zustand des Fadens 1a, also "laufender Faden" oder "Fadenbruch" kennzeichnet. ^09839/1020

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Wirkungsweise des Fadenbruchdetektors gemäß Figur 2 wird zugleich auf Figur 3 Bezug genommen. Die durch Reibung zwischen dem Faden 1a und der Sammelelektrode 2a entstehenden oder bereits vom Faden mitgeführten elektrischen Ladungen' werden von der Sammelelektrode 2a aufgenommen und laden den Kondensator 27 auf. Nach erfolgter Aufladung entspricht die Spannung am Kondensator 27 dem vom Ladungsträgerstrom erzeugten Spannungsabfall am Widerstand 21. Diese Spannung V3 ist zwischen dem Verbindungspunkt a von Kondensator 27, Widerstand 21 und Sammelelektrode 2a einerseits und der gemeinsamen Bezugspotentialleitung andererseits wirksam. Sobald ein Taktimpuls V4 vom Taktgeber 8 an die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 35 gelangt, schaltet dieser durch, so daß die Spannung am Punkt a zum Punkt b, d.h. zum Abgriff des Spannungsteilers 22,23 hin übertragen wird. Ist dabei die am Abgriff b des Spannungsteilers stehende Gleichspannung V1 kleiner als die Eingangsgleichspannung V3, so entsteht am Punkt b ein positiver Impuls, welcher über den Kondensator 7a zur Vergleichsschaltung 5a gelangt. Ist hingegen die Spannung am Abgriff b größer als die Eingangsgleichspannung am Punkt a, so entsteht ein negativer Impuls. Die Spannung V3 am Widerstand 23 ist durch entsprechende Bemessung des Spannungsteilers und der ihn versorgenden Gleichspannung nämlich derart gewählt, daß sie zwar größer als Null aber kleiner als die Spannung V3 bei ordnungsgemäß laufendem Faden 1a ist. Bei ordnungsgemäßem Betrieb wird somit beim Schließen des Abtastschalters 6a ein positiver Impuls am Punkt b entstehen, der über den Koppelkondensator 7azum Eingang der Vergleichsschaltung 5a gelangt. Da die Vergleichsschaltung 5a jedoch, wie oben erwähnt, positive Eingangsimpulse nicht verstärkt, ändert der Speicher 9a seinen Zustand bei ordnungsgemäß laufendem Faden 1a nicht.'

Ist hingegen der Faden 1a zum Zeitpunkt T gerissen, so verschwindet der Ladungsträgerstrom von der Sammelelektrode 2a zum Widerstand und Kondensator 27, so daß sich letzterer entlädt und die Spannung V3 auf Null absinkt, wird jetzt der Feldeffekttransistor 35 durchgeschaltet, so entsteht am Abgriff b ein negativer Impuls, weil

309839/1020

ist
die Spannung V3 kleiner/als die Bezugsspannung am Widerstand 23 des Spannungsteilers. Die Vergleichsschaltung 5a verstärkt diesen negativen Impuls zu einem Ausgangsimpuls V2, der an den Setzeingang S des Flip-Flops 9a gelangt. Da der Flip-Flop 9a spätestens durch den vorangehenden Taktimpuls am Rückstelleingang R zurückgestellt worden ist, wird er durch den negativen Impuls V2 am Ausgang c der Vergleichsschaltung 5a umgeschaltet und erzeugt an seinem Ausgang einen Impuls V5. Bei fortdauernder Unterbrechung des Fadens 1a entstehen im Rhythmus der Taktgeberimpulse V4 am Ausgang d des Speichers 9a die Impulse V5, welche über die Ausgangsschaltung 10a eine Anzeige- oder Alarmvorrichtung oder eine Steuervorrichtung zum selbsttätigen Stillsetzen des Fadenförderwerks steuern. Durch den Synchronismus zwischen dem Schließen des Abtastschalters und dem Rückstellen bzw. Aktivieren des Speichers wird ein fälschliches Erzeugen von Ausgangssignalen,hervorgerufen durch Störsignale/ unmöglich gemacht. Solche Störsignale sind bei Anlagen zur Faserverarbeitung vielfach in beträchtlicher Größe vorhanden, weil die Fadenförderwerke mit Elektromotoren betrieben werden und auch zur Aufheizung der Fäden elektrische Heizer mit teils beträchtlicher Heizleistung verwendet werden und jeweils in einer Vielzahl von Exemplaren in einer Maschine vorhanden sind.

309839/1020

Claims (11)

Patentansprüche

1. Fadenbruchdetektor, bei welchem der Faden über eine Sammelelektrode für vom Faden mitgeführte Ladungsträger geführt und eine bei Unterbrechung des LadungsträgerStroms ansprechende Steuervorrichtung vorgesehen ist, gemäß Patentanmeldung P 23 03 209.9, dadurch.gekennzeichnet, daß die Sammelektrode (2) an einen durch einen Taktgeber (8) gesteuerten Gleichstrom/Impulsumformer (3,6) angeschlossen ist, welchem eine sein Ausgangssignal in ein Steuersignal für eine Anzeige- oder Steuervorrichtung umformende Auswerteschaltung (5,9,10) nachgeschaltet ist.

2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichn e t, daß der Gleichstrom/Impulsumformer aus einem aus dem Ladungsträgerstrom eine Gleichspannung ableitenden Umformer (3) und einem nachgeschalteten Abtastschalter (6) besteht, welcher durch den Taktgeber (8) gesteuert ist.

3. Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Sammelelektrode(2) die Parallelschaltung eines Ladekondensators (27) und eines hochohmigen Widerstandes (21) angeschlossen ist.

4. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung eine Spannungsvergleichsschaltung (22,23,5) enthält.

3098-39/1020 ·

5. Detektor nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang der Spannungsvergleichsschaltung ein durch ihr impulsförmiges Ausgangssignal gesteuerter Speicher (9) angeschlossen ist, der zugleich mit einem Eingang des Taktgebers (8) verbunden ist.

6. Detektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (9) durch einen Flip-Flop (33,34) gebildet ist, dessen Setzeingang an den Ausgang der Vergleichsschaltung (22,23,5) und dessen Rückstelleingang an den Taktgeber (8) angeschlossen ist.

7. Detektor· nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Belegung des Kondensators (27) über den Abtastschalter (35) mit dem Abgriff (b) eines mit Gleichstrom gespeisten Spannungsteilers (22,23) in Verbindung steht, dessen Fußpunkt an der anderen Belegung des Kondensators liegt,und daß der Abgriff über einen Kondensator (7) an die Vergleichsschaltung (5) angeschlossen ist.

8. Detektor nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung des Spannungsteilers (22,23) und des ihn speisenden Stromes, daß die Spannung (V1) an dem zwischen Abgriff (b) und Fußpunkt liegenden Widerstand (23) größer als Null aber kleiner als die bei laufendem Faden (1) am Kondensator (27) stehende Spannung (V3) ist.

9. Detektor nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadur ch gekennzeichnet, daß der Abtastschalter (6) ein Feldeffekttransistor (35) ist, dessen Steuerelektrode mit dem Taktgeber (8) in Verbindung steht, während seine Quellen-Senken-Strecke zwischen den Gleichstrom/Gleichspannungsumformer (3) und die Vergleichsschaltung (22,23,5) eingeschaltet ist.

309839/1020 ·

10. Detektor nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (5) durch die Hintereinanderschaltung zweier NAND-Gatter (31,32) gebildet ist, wobei das erste NAND-Gatter eine nur für Signale einer Polarität durchlässige Rückführung (24,28) aufweist.

11. Detektor nach einem der Ansprüche 2 bis 10 zum gleichzeitigen überwachen mehrerer über getrennte Sammelelektroden geführter Fäden oder Fadenabschnitte, gekennzeichnet durch einen gemeinsamen Taktgeber (8) für sämtliche Abtastschalter (6a...6n).

309839/1020