DE9100145U1

DE9100145U1 - Sensor for detecting the standstill or absence of a thread-like element, in particular for thread delivery devices

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Publication number: DE9100145U1
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Authority: DE
Original assignee: SOBREVIN BREVETS INDUSTRIELS-ETABLISSEMENT VADUZ LI Ste
Current assignee: SOBREVIN BREVETS INDUSTRIELS-ETABLISSEMENT VADUZ LI Ste
Priority date: 1991-01-08
Filing date: 1991-01-08
Publication date: 1992-05-07
Anticipated expiration: 2001-01-09
Also published as: JPH04303373A

Description

Sensor zur Erfassung des Stillstands oder Fehlens einesSensor for detecting standstill or absence of a

fadenförmigen Elements, insbesondere fürthread-like element, especially for

FadenliefervorrichtungenThread delivery devices

Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Erfassung des Stillstands oder Fehlens eines fadenförmigen Elements, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a sensor for detecting the standstill or absence of a thread-like element, according to the preamble of claim 1.

Beim Transport fadenförmiger Elemente wie etwa des aufzuwickelnden Fadens einer Fadenliefervorrichtung kann das Problem auftreten, daß der aufzuwickelnde Faden bricht oder die Vorratsspule leer läuft, so daß kein Garn mehr auf den Fadenspeicher aufgewickelt werden kann. Dies hat bei den üblichen Regelschaltungen, die den Fadenvorrat auf der Speichertrommel erfassen, die Wirkung, daß der Wickelmotor auf hohe Drehzahl beschleunigt wird, um den Fadenvorrat wieder aufzufüllen. Da zulaufseitig aber kein Faden mehr zugeführt wird, bleibt dieser Aufwickelversuch ohne Erfolg, hat aber die Nachteile stark erhöhten Leistungsverbrauchs sowie vorzeitiger Verschleiß- und Alterungserscheinungen des Motors und der durch diesen angetriebenen Teile. Ähnliche Probleme können beispielsweise auch bei Drahtziehmaschinen oder Drahtwickelmaschinen, bei denen der Draht (fadenförmiges Element) gegebenenfalls unter gewisse Zugspannung transportiert wird, dann auftreten, wenn der Draht vor dem Aufwickelorgan bricht oder die Vorratsrolle leer läuft.When transporting thread-like elements such as the thread to be wound up in a thread feed device, the problem can arise that the thread to be wound up breaks or the supply reel runs out, so that no more yarn can be wound onto the thread storage. With the usual control circuits that record the thread supply on the storage drum, this has the effect that the winding motor is accelerated to high speed in order to refill the thread supply. Since no more thread is fed in on the inlet side, this winding attempt is unsuccessful, but has the disadvantages of greatly increased power consumption and premature wear and aging of the motor and the parts driven by it. Similar problems can also occur, for example, with wire drawing machines or wire winding machines, in which the wire (thread-like element) is transported under a certain tension, if the wire breaks in front of the winding device or the supply reel runs out.

Es wurde daher bereits vorgeschlagen, das Fehlen von Faden oder ausreichender Fadenspannung durch einen Sensor zu erfassen, der am Fadenzulauf-Transportpfad der Fadenliefervorrichtung angeordnet ist. Der Sensor ist als piezoelektrischer Sensor ausgeführt, über den der Faden in bestimmtem Anstellwinkel geführt wird. Solange der Faden auf dem piezoelektrischen Sensor unter gewis-It has therefore already been proposed to detect the lack of thread or sufficient thread tension using a sensor that is arranged on the thread feed transport path of the thread delivery device. The sensor is designed as a piezoelectric sensor over which the thread is guided at a certain angle of attack. As long as the thread on the piezoelectric sensor is under a certain

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sem Auflagedruck, der durch die Fadenumlenkung und die Fadenspannung verursacht wird, aufliegt, wird vom Sensor ein den Normalzustand signalisierendes Signal abgegeben. Wenn der Faden aber ausläuft, d.h. das Vorratscoil leergelaufen ist, oder ein Fadenbruch auftritt, verschwindet die Druckbeanspruchung des piezoelektrischen Sensors, der daraufhin ein Störungssignal abgibt.When the thread is under this contact pressure, which is caused by the thread deflection and the thread tension, the sensor emits a signal indicating the normal state. However, when the thread runs out, i.e. the supply coil has run out, or a thread breakage occurs, the pressure load on the piezoelectric sensor disappears and the sensor then emits a fault signal.

Ein solcher piezoelektrischer Sensor hat aber den Nachteil, daß der Faden in direktem Kontakt und mit gewisser Andruckkraft an ihm entlanggeführt werden muß, so daß deutliche Reibungskräfte auftreten, die zu einer unerwünschten Faden-Bremsung und folglich zu einer Erhöhung der für die Fadenaufwicklung erforderlichen Antriebsenergie führen. Zudem ist aufgrund der Reibung sowie der winkligen Führung des Fadens entlang des piezoelektrischen Sensors die Gefahr gegeben, daß der Faden in diesem Bereich bricht, so daß die Fadenbruchgefahr insgesamt durch den Sensor nachteilig erhöht wird.However, such a piezoelectric sensor has the disadvantage that the thread must be guided along it in direct contact and with a certain pressure force, so that significant frictional forces occur, which lead to undesirable thread braking and consequently to an increase in the drive energy required for winding the thread. In addition, due to the friction and the angled guidance of the thread along the piezoelectric sensor, there is a risk that the thread will break in this area, so that the risk of thread breakage is adversely increased overall by the sensor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Sensor zu schaffen, der sich durch erhöhten Gebrauchswert und hohe Funktionszuverlässigkeit auszeichnet.The invention is based on the object of creating a generic sensor which is characterized by increased utility value and high functional reliability.

Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch l genannten Merkmalen gelöst.This object is achieved with the features mentioned in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Bei dem erfindungsgemäßen Sensor wird das fadenförmige Element somit optisch detektiert. Damit ist keine Berührung zwischen Sensor und fadenförmigem Element erforderlich, so daß eine berührungsfreie Messung erfolgen kann. Somit sind Reibungsprobleme zwischen SensorIn the sensor according to the invention, the thread-like element is thus optically detected. This means that no contact is required between the sensor and the thread-like element, so that a contact-free measurement can be carried out. This eliminates friction problems between the sensor

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und fadenförmigem Element verringert oder können sogar gänzlich ausgeschaltet werden, so daß keine unerwünschte Fadenbremsung oder Erhöhung der erforderlichen Wickelenergie auftritt. Ferner ist es auch nicht langer zwingend erforderlich, das fadenförmige Element unter gewissem Anstellwinkel zum Sensor zu führen, so daß auch die Fadenführung vereinfacht werden kann und die Freiheit hinsichtlich der Fadenführung erhöht ist. Damit ist auch die Gefahr eines durch den Sensor verursachten Fadenbruchs deutlich verringert-and thread-like element are reduced or can even be completely eliminated, so that no undesirable thread braking or increase in the required winding energy occurs. Furthermore, it is no longer absolutely necessary to guide the thread-like element to the sensor at a certain angle, so that the thread guidance can be simplified and the freedom with regard to thread guidance is increased. This also significantly reduces the risk of thread breakage caused by the sensor.

Durch die Auswertung der SignalSchwankungen des Detektoranordnungs-Ausgangssignals läßt sich hierbei zuverlässig ein Stillstand oder Fehlen des fadenförmigen Elements detektieren. Es wurde nämlich erkannt, daß bei bewegtem fadenförmigen Element signalSchwankungen, d.h. Modulationsanteile auftreten, die relativ stark fluktuieren. Dies wird durch unterschiedliche Streuungs-, Beugungs- und/oder Brechungseigenschaften des die Detektorlichtschranke jeweils durchlaufenden fadenförmigen Elements aufgrund von sich veränderndem Oberflächenzustand oder dergleichen sowie durch Ortsverlagerungen des durchlaufenden fadenförmigen Elements hervorgerufen. Wenn der Faden demgegenüber still steht oder völlig fehlt, fehlen solche nach einem Zufallsmuster schwankenden Wechselstrom- oder Modulationsanteile im Ausgangssignal, das somit statisch wird. Die Erfassung dynamischer Signaländerungen erlaubt damit eine zuverlässige Erfassung der Fadenbewegung.By evaluating the signal fluctuations of the detector arrangement output signal, it is possible to reliably detect a standstill or absence of the thread-like element. It has been recognized that when the thread-like element is moving, signal fluctuations, i.e. modulation components, occur that fluctuate relatively strongly. This is caused by different scattering, diffraction and/or refraction properties of the thread-like element passing through the detector light barrier due to changing surface conditions or the like, as well as by displacements of the thread-like element passing through. If, on the other hand, the thread is still or completely missing, such alternating current or modulation components that fluctuate according to a random pattern are missing from the output signal, which thus becomes static. The detection of dynamic signal changes thus allows reliable detection of the thread movement.

Mit dem erfindungsgemäßen Sensor kann somit ein Stillstand des fadenförmigen Elements selbst dann erfaßt werden, wenn das fadenförmige Element im Bereich des Sensors noch vorhanden sein sollte. Dies kann beispielsweise seine Ursache darin haben, daß der Fadenbruch an einer hinter dem Sensor liegenden Stelle, beispielsweise im Bereich des rotierenden Zuführarms oder The sensor according to the invention can thus detect a standstill of the thread-like element even if the thread-like element is still present in the area of the sensor. This can be caused, for example, by the thread breaking at a point behind the sensor, for example in the area of the rotating feed arm or

der rotierenden Zuführscheibe der Fadenliefervorrichtung aufgetreten ist. Es wird somit nicht lediglich das Vorhandensein oder Fehlen des Fadens detektiert, sondern auch dessen fehlende Bewegung erfaßt. Selbstverständlich wird auch das Fehlen des Fadens im Sensorbereich erfaßt, da dies in gleicher Weise zur Entstehung eines im wesentlichen stationären Detektor-Ausgangssignals ohne überlagerte Wechselstrom-oder Modulationssignalanteile führt.the rotating feed disk of the thread delivery device. Thus, not only the presence or absence of the thread is detected, but also its lack of movement. Of course, the absence of the thread in the sensor area is also detected, since this in the same way leads to the creation of an essentially stationary detector output signal without superimposed alternating current or modulation signal components.

Die Erfindung ist nicht nur bei Fadenliefervorrichtungen an deren Fadenzulaufseite oder im Bereich der Fadenabwicklung einsetzbar, sondern auch bei anders gearteten Geräten, bei denen fadenförmige Elemente wie etwa Drähte, Schnüre oder dergleichen transportiert werden, anwendbar.The invention can be used not only in thread delivery devices on their thread feed side or in the area of thread unwinding, but also in other types of devices in which thread-like elements such as wires, cords or the like are transported.

Vorteilhaft ist es, bei Ermittlung des Stillstands oder Fehlens des fadenförmigen Elements ein diesen Zustand signalisierendes Signal zu erzeugen, das z.B. eine optischen und/oder akustischen Störungshinweis auslösen und/oder die nachgeschalteten Fadentransportelemente wie etwa den Wickelmotor stillsetzen kann. Damit kann ein Störfall umgehend kenntlich gemacht werden und ein unnötiger, mit entsprechenden Verschleißerscheinungen und Leistungsbedarf versehener Antrieb der Transportelemente vermieden werden.When detecting that the thread-like element is at a standstill or is missing, it is advantageous to generate a signal indicating this condition, which can, for example, trigger a visual and/or acoustic fault indication and/or stop the downstream thread transport elements such as the winding motor. This means that a fault can be identified immediately and unnecessary driving of the transport elements, which would result in wear and tear and power requirements, can be avoided.

Vorzugsweise wird als Strahlungsquelle zumindest eine Infrarot-Leuchtdiode eingesetzt. IR-Leuchtdioden haben hohen Wirkungsgrad, d.h. besitzen hohe Strahlungsleistung bei verhältnismäßig niedriger elektrischer Speiseleistung. Ferner erlaubt dies den Einsatz eines Infrarot-Detektors, der somit durch die übliche Raumhelligkeit nicht negativ beeinflußt wird und sich leichter gegenüber Störstrahlung abschirmen läßt als ein im sichtbaren Wellenlängenbereich arbeitender optischerPreferably, at least one infrared light-emitting diode is used as the radiation source. IR light-emitting diodes are highly efficient, i.e. they have high radiation output with a relatively low electrical power supply. Furthermore, this allows the use of an infrared detector, which is therefore not negatively influenced by the usual room brightness and can be more easily shielded from interference radiation than an optical detector operating in the visible wavelength range.

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Detektor. Weiterhin kann die Infrarot-Leuchtdiode in einfacher Weise mit Gleichspannung angesteuert werden und erzeugt demzufolge zeitlich konstante Stahlungsintensität. Damit ist der durch Strahlintensitätsschwankungen der Strahlungsquelle hervorgerufene Wechselstrom-oder Modulationsanteil im Detektoranordnungs-Ausgangssignal drastisch verringert. Die Ausgangssignalschwankungen der Detektoranordnung sind somit nahezu ausschließlich durch das sich bewegende fadenförmige Element hervorgerufen und können diesem direkt zugeordnet werden. Die Strahlungsintensität der Strahlungsquelle läßt sich noch weiter vergleichmäßigen, wenn die Versorgungsspannung über ein Glättungsfilter zugeführt wird, so daß alle Speisespannungsrauhigkeiten weitestgehend unterdrückt sind. Die Bestrahlungsintensität ist somit konstant, d.h. modulationsfrei. In bevorzugter Ausgestaltung wird auch die Detektoranordnung mit geglätteter Gleichspannung versorgt, die vorzugsweise von derselben Glättungsschaltung wie auch die Speisespannung für die Infrarot-Leuchtdioden gewonnen wird. Sämtliche Signalschwankungen im Detektoranordnungs-Ausgangssignal sind damit ausschließlich durch den sich in der Infrarot-Lichtschranke befindlichen Faden und dessen Bewegung verursacht und können diesen folglich eindeutig zugeordnet werden. Damit läßt sich extrem hohe Detektionsgenauigkeit erreichen, da das Ausmaß beobachteter Signalschwankungen des Detektoranordnungs-Ausgangssignals in direktem Zusammenhang mit der Größe der Bewegung des fadenförmigen Elements steht.Detector. Furthermore, the infrared LED can be easily controlled with direct current and therefore generates a radiation intensity that is constant over time. This drastically reduces the alternating current or modulation component in the detector arrangement output signal caused by fluctuations in the radiation intensity of the radiation source. The output signal fluctuations of the detector arrangement are thus caused almost exclusively by the moving thread-like element and can be directly assigned to it. The radiation intensity of the radiation source can be made even more uniform if the supply voltage is fed through a smoothing filter so that all supply voltage roughness is largely suppressed. The radiation intensity is thus constant, i.e. modulation-free. In a preferred design, the detector arrangement is also supplied with smoothed direct current, which is preferably obtained from the same smoothing circuit as the supply voltage for the infrared LEDs. All signal fluctuations in the detector array output signal are thus caused exclusively by the thread in the infrared light barrier and its movement and can therefore be clearly assigned to this. This enables extremely high detection accuracy to be achieved, since the extent of observed signal fluctuations in the detector array output signal is directly related to the size of the movement of the thread-like element.

Um Ausgangssignalfrequenzen zu beschneiden, die außerhalb des zu erwartenden, durch Bewegungen des fadenförmigen Elements hervorgerufenen Ausgangssignalfrequenzspektrum liegen, ist vorteilhafterweise eine Bandpaßfilterung vorgesehen. Damit lassen sich Störsignale, die durch Fremdlichtquellen oder ähnliches hervorgeru-In order to cut output signal frequencies that lie outside the expected output signal frequency spectrum caused by movements of the thread-like element, a bandpass filter is advantageously provided. This allows interference signals caused by external light sources or similar to be filtered out.

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fen sind, ausschalten, was die Auswertegenauigkeit noch weiter verbessert.which further improves the accuracy of the evaluation.

In bevorzugter Ausgestaltung wird die niederfrequentere Flanke des Bandpaßfilters sehr steil ausgelegt, so daß Störsignale unterhalb des Durchlaßbands des Bandpaßfilters bis unmittelbar zur unteren Grenzfreguenz äußerst stark gedämpft, d.h. unterdrückt werden, während unmittelbar oberhalb der unteren Grenzfrequenz die Dämpfung äußerst niedrig wird, d.h. eine ungedämpfte Auswertung der Signalschwankungen in diesem Frequenzbereich stattfindet. Der Bandpaßfilterbereich liegt bevorzugt bei 200 bis 20.000 Hz, so daß alle durch die herkömmliche Netzfrequenz verursachten Modulationsanteile unterdrückt werden, während die durch die Bewegung des fadenförmigen Elements hervorgerufenen Detektoranordnungs-Ausgangssignalschwankungen dennoch äußerst breitbandig erfaßt und ausgewertet werden.In a preferred embodiment, the lower frequency edge of the bandpass filter is designed to be very steep, so that interference signals below the passband of the bandpass filter up to just below the lower limit frequency are extremely strongly attenuated, i.e. suppressed, while immediately above the lower limit frequency the attenuation becomes extremely low, i.e. an undamped evaluation of the signal fluctuations in this frequency range takes place. The bandpass filter range is preferably 200 to 20,000 Hz, so that all modulation components caused by the conventional mains frequency are suppressed, while the detector arrangement output signal fluctuations caused by the movement of the thread-shaped element are nevertheless recorded and evaluated over an extremely broad band.

Um detektorseitig lediglich SignalSchwankungen auswerten zu können, in denen der Gleichstromanteil unterdrückt ist, wird das Ausgangssignal bevorzugt über einen Koppelkondensator geleitet, der den Gleichstromanteil sperrt. Damit ist es möglich, das gleichstrombefreite Ausgangssignal äußerst hoch zu verstärken, um die in der Regel recht geringen, durch die Bewegung des fadenförmigen Elements hervorgerufenen Signalschwankungen zuverlässig zu erfassen. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die verstärkten Ausgangssignale, insbesondere nach Gleichstromunterdrückung, gleichzurichten und zu glätten. Die Amplitude des gleichgerichteten und geglätteten Ausgangssignals stellt damit ein genaues Maß für die erfaßten Detektoranordnungs-Signalschwankungen und somit für die Bewegung des fadenförmigen Elements dar und läßt sich damit in einfacher und präziser Weise in die Aussagen "fadenförmiges Element bewegt sich" bzw. "fadenförmiges Element stehtIn order to be able to evaluate only signal fluctuations on the detector side in which the direct current component is suppressed, the output signal is preferably passed through a coupling capacitor that blocks the direct current component. This makes it possible to amplify the direct current-free output signal extremely highly in order to reliably record the generally very small signal fluctuations caused by the movement of the thread-like element. It has proven to be advantageous to rectify and smooth the amplified output signals, especially after direct current suppression. The amplitude of the rectified and smoothed output signal thus represents an exact measure of the recorded detector arrangement signal fluctuations and thus of the movement of the thread-like element and can thus be converted in a simple and precise manner into the statements "thread-like element is moving" or "thread-like element is standing still".

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still oder ist nicht vorhanden" klassifizieren. In äußerst einfacher Weise kann diese Klassifikation durch einen Vergleicher durchgeführt werden, der das gleichgerichtete und geglättete Ausgangssignal mit einem festen oder einstellbaren Schwellwert vergleicht.silent or not present". This classification can be carried out very simply by a comparator that compares the rectified and smoothed output signal with a fixed or adjustable threshold.

Wenn das fadenförmige Element lediglich intermittierend angetrieben werden sollte, d.h. während gewisser Intervalle planmäßig still steht, ohne daß dies Fadenbruch bedeutet, ist es vorteilhaft, eine zusätzliche Torschaltung vorzusehen, die die Weiterleitung des Detektoranordnungs-Ausgangssignals lediglich dann freigibt, wenn die Antriebseinrichtung für das fadenförmige Element erregt wird. Damit wird bei Stillstand der Antriebseinrichtung das den Stillstand des fadenförmigen Elements anzeigende Warnsignal unterdrückt, so daß keinerlei Warnfunktionen oder Notmaßnahmen eingeleitet werden.If the thread-like element should only be driven intermittently, i.e. it should be stopped during certain intervals without this causing the thread to break, it is advantageous to provide an additional gate circuit that only enables the detector arrangement output signal to be passed on when the drive device for the thread-like element is energized. This suppresses the warning signal indicating that the thread-like element is at a standstill when the drive device is at a standstill, so that no warning functions or emergency measures are initiated.

Vorteilhafterweise wird das fadenförmige Element durch ein Glasröhrchen hindurchgeführt, so daß Querbewegungen des fadenförmigen Elements beschränkt sind und dieses nicht aus dem Detektionsbereich hinausgelangen kann. Das Röhrchenmaterial ist dabei aber so hart und oberseitig so glatt, daß selbst bei eventuellen Berührungen zwischen dem fadenförmigen Element und dem Röhrchen dennoch keine Beschädigungen dieser Teile auftreten. Das Glasröhrchen schützt ferner die auf der dem Faden abgewandten Glasröhrchen-Wandung angebrachten Sende- und Detektorelemente gegenüber mechanischen Berührungen durch den Faden oder andere Komponenten sowie gegenüber von dem Faden ausgehenden Feuchtebeeinflussungen und dergleichen. Vorteilhaft ist es weiterhin, an zumindest einer Seite des Röhrchens einen Einlauftrichter mit abgerundeten Kanten vorzusehen, so daß eine zuverlässige Führung des fadenförmigen Elements in das Röhrcheninnere gewährleistet wird, ohne daß Beschädigungs- oderThe thread-like element is advantageously guided through a glass tube so that transverse movements of the thread-like element are limited and it cannot get out of the detection area. The tube material is so hard and so smooth on the top that even if there is contact between the thread-like element and the tube, these parts are not damaged. The glass tube also protects the transmitter and detector elements attached to the glass tube wall facing away from the thread against mechanical contact by the thread or other components as well as against moisture influences emanating from the thread and the like. It is also advantageous to provide an inlet funnel with rounded edges on at least one side of the tube so that reliable guidance of the thread-like element into the interior of the tube is ensured without causing damage or

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Bruchgefahr des fadenförmigen Elements oder der Sensorteile gegeben ist.There is a risk of breakage of the thread-like element or the sensor parts.

Das Glasröhrchen hat zusätzlich den Vorteil, daß Fremdstrahlung aus der Umgebung, die in Achsrichtung oder schräg zur Achse des Röhrchens eintreten sollte, an der Röhrcheninnenfläche einer Vollreflektion unterzogen wird und somit wieder in Achsrichtung austritt, ohne auf die hinter dem Glasröhrchen befindliche Detektoran-Ordnung einwirken zu können. Dieser Effekt wird durch den Einlauftrichter, insbesondere wenn dieser aus lichtundurchlässigem Material besteht und auf das Glasröhrchen aufgesetzt ist, noch weiter gefördert, da dann der Einfallswinkel von elektromagnetischer Umgebungsstrahlung so beschränkt ist, daß diese auf keinen Fall durch das Röhrchenmaterial quer hindurchtreten und auf die Detektorelemente fallen kann. Damit sind Signalverfälschungen durch Umgebungseinflüsse ausgeschaltet.The glass tube also has the advantage that external radiation from the environment, which should enter in the axial direction or at an angle to the axis of the tube, is fully reflected on the inner surface of the tube and thus exits again in the axial direction without being able to affect the detector arrangement behind the glass tube. This effect is further promoted by the inlet funnel, especially if it is made of opaque material and is placed on the glass tube, as the angle of incidence of electromagnetic ambient radiation is then so limited that it cannot under any circumstances pass through the tube material and fall on the detector elements. This eliminates signal distortions due to environmental influences.

In bevorzugter Weise sind die Strahlungsquelle und die Detektoranordnung hermetisch umhüllt und werden somit durch Ümgebungsfeuchtigkeit in ihrer Funktionsfähigkeit nicht beeinträchtigt. Insbesondere wenn die hermetische Umhüllung aus lichtundurchlässigen Materialien wie etwa einem Metallgehäuse oder lichtundurchlässig eingefärbtem Kunststoff bestehen, können zusätzlich auch alle Fremdstrahlungseinflüsse wie etwa Wärmestrahlung aus der Umgebung, völlig ausgeblendet werden. Damit läßt sich eine hochgenaue, störungsunbeeinflußte Messung durchführen.Preferably, the radiation source and the detector arrangement are hermetically sealed and thus their functionality is not impaired by ambient humidity. In particular, if the hermetic casing is made of opaque materials such as a metal casing or opaque colored plastic, all external radiation influences such as thermal radiation from the environment can also be completely blocked out. This allows a highly accurate measurement to be carried out without interference.

Die gemeinsame Befestigung der aktiven Sensorelemente auf einer Platine, die auch die Schaltungskomponenten trägt, hat den Vorteil, daß kein eigener Träger für die Strahlungsquelle und die Detektoranordnung erforderlich ist. Zudem wird die räumliche Zuordnung zwischen den einzelnen Komponenten der Detektoranordnung und derThe joint attachment of the active sensor elements on a circuit board, which also carries the circuit components, has the advantage that no separate carrier is required for the radiation source and the detector arrangement. In addition, the spatial allocation between the individual components of the detector arrangement and the

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Auswerteschaltung dauerhaft und unveränderlich festgelegt. Dies hat deutliche Vorteile dahingehend, daß störende veränderliche Signalkapazitäten, wie sie bei variierendem Abstand zwischen Detektorelementen und zugehörigen Auswertungskomponenten auftreten könnten, zuverlässig ausgeschaltet werden. Dies trägt gleichfalls zur Erhöhung der Auswertegenauigkeit bei.The evaluation circuit is permanently and unchangeably fixed. This has clear advantages in that disruptive variable signal capacitances, which could occur with varying distances between detector elements and associated evaluation components, are reliably eliminated. This also contributes to increasing the evaluation accuracy.

Eine möglichst einfache Anordnung der Detektor-Lichtschranke auf der Platine ergibt sich dann, wenn auch die Platine mit einer Durchgangsöffnung versehen ist. Damit kann das fadenförmige Element auch durch die Platine hindurchgeführt werden, so daß die Sensoranordnung symmetrisch auf die Platine aufgebracht werden kann.The simplest possible arrangement of the detector light barrier on the circuit board is achieved if the circuit board is also provided with a through hole. This allows the thread-like element to be guided through the circuit board so that the sensor arrangement can be applied symmetrically to the circuit board.

Eine vollständige überwachung des gesamten Durchtrittsquerschnitts des fadenförmigen Elements ergibt sich, wenn zwei Leuchtelemente im Winkelabstand von 90° am Durchtrittsquerschnitt vorgesehen sind und diesen jeweils ein Detektorelement gegenüberliegt. In diesem Fall werden die Detektorelement-Ausgangssignale in bevorzugter und äußerst einfacher Weise aufsummiert. Damit ist die Auswertungsgenauigkeit bei einfachem Aufbau deutlich erhöht.Complete monitoring of the entire passage cross-section of the thread-like element is achieved if two light elements are provided at an angle of 90° on the passage cross-section and each of them is opposite a detector element. In this case, the detector element output signals are summed in a preferred and extremely simple way. This significantly increases the accuracy of the evaluation with a simple structure.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below using an embodiment with reference to the drawings. They show:

Figur 1 einen Querschnitt durch den Sensor,
Figur 2 eine Draufsicht auf den Sensor,Figure 1 shows a cross section through the sensor,
Figure 2 is a top view of the sensor,

Figur 3 ein Blockschaltbild des Sensors und
35Figure 3 is a block diagram of the sensor and
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Figur 4 ein detailliertes Schaltbild des Sensors.Figure 4 shows a detailed circuit diagram of the sensor.

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In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel des Sensors dargestellt, der bei diesem Ausführungsbeispiel bei einer Fadenliefervorrichtung eingesetzt wird und am Zulaufeingang des Fadenspeichers angeordnet ist und den korrekten Fadentransport überwacht. Es hat sich gezeigt, daß der erfindungsgemäße Sensor sehr zuverlässig zwischen Stillstand (bzw. Fehlen) einerseits und Bewegung des Fadens andererseits unterscheiden kann und zwar unabhängig von der Farbe, dem Material, der Oberflächenstruktur und dem Durchmesser des Fadens. Die Empfindlichkeit des Sensors ist so hoch, daß auch bei Fäden mit einem Durchmesser von nur 10 /im einwandfrei zwischen Bewegung und Stillstand unterschieden werden kann. Der Sensor dient in diesem Fall als Fadenbruchsensor, erfaßt aber auch das Leerlaufen des Vorratscoils, so daß für letzteren Parameter kein eigener Sensor eingesetzt werden muß. Selbstverständlich kann der erfindungsgemäße Sensor aber auch an anderer Stelle der Fadenliefervorrichtung oder bei anders gearteten Maschinen eingesetzt werden, bei denen transportierte fadenförmige Elemente eingesetzt werden und der korrekte Fadentransport zu überwachen ist.Figure 1 shows an embodiment of the sensor, which in this embodiment is used in a thread delivery device and is arranged at the inlet of the thread storage and monitors the correct thread transport. It has been shown that the sensor according to the invention can very reliably distinguish between standstill (or lack thereof) on the one hand and movement of the thread on the other, regardless of the color, material, surface structure and diameter of the thread. The sensitivity of the sensor is so high that even with threads with a diameter of only 10 /im it can clearly distinguish between movement and standstill. In this case the sensor serves as a thread break sensor, but also detects the emptying of the supply coil, so that no separate sensor has to be used for the latter parameter. Of course the sensor according to the invention can also be used elsewhere in the thread delivery device or in other types of machines in which transported thread-like elements are used and the correct thread transport is to be monitored.

Gemäß Figur 1 ist der erfindungsgemäße Sensor 1 auf einer Platine 2 angebracht, die als Träger für den Sensor sowie für Schaltungskomponenten der Sensor-Ansteuerungs- und Auswerteschaltung dient. Die Platine 2 kann in üblicher Weise auf beiden Seiten Kupferleiterbahnen tragen, mit denen die Bauelemente verlötet sind. Im Sensor 1 ist als Strahlungsguelle eine Infrarot-Leuchtdiode 3 angebracht, die über abgewinkelte Leiterstreifen 4 mit der Platine 2 sowie einer entsprechenden Ansteuerungsschaltung elektrisch und mechanisch verbunden ist. Der Infrarot-Leuchtdiode 3 liegt ein Infrarot-Detektorelement 5 gegenüber, das einen Bestandteil der Detektoranordnung bildet. Das Infrarot-Detektorelement 5 ist über abgewinkelte Leiterstreifen 6 mit derAccording to Figure 1, the sensor 1 according to the invention is mounted on a circuit board 2, which serves as a carrier for the sensor as well as for circuit components of the sensor control and evaluation circuit. The circuit board 2 can in the usual way carry copper conductor tracks on both sides to which the components are soldered. In the sensor 1, an infrared light-emitting diode 3 is mounted as a radiation source, which is electrically and mechanically connected to the circuit board 2 and a corresponding control circuit via angled conductor strips 4. The infrared light-emitting diode 3 is opposite an infrared detector element 5, which forms a component of the detector arrangement. The infrared detector element 5 is connected to the

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Platine 2 und einer darauf aufgebrachten Auswerteschaltung mechanisch und elektrisch verbunden. Vor dem Detektorelement 5 ist eine Linse 7 vorhanden, die das Gesichtsfeld des Detektorelements 5 so festlegt, daß dies im wesentlichen den gesamten Durchtrittsquerschnitt des zu beobachtenden, nicht dargestellten fadenförmigen Elements bzw. Fadens abdeckt.Mechanically and electrically connected to the circuit board 2 and an evaluation circuit mounted thereon. In front of the detector element 5 there is a lens 7 which defines the field of view of the detector element 5 in such a way that it essentially covers the entire passage cross-section of the thread-like element or thread (not shown) to be observed.

Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, liegen sich die Leuchtdiode 3 und das Detektorelement 5 diametral gegenüber. Weiterhin sind eine Infrarot-Leuchtdiode 13 und ein Infrarot-Detektorelement 15 vorgesehen, die sich gleichfalls geradlinig gegenüber liegen. Der winkelmäßige Abstand zwischen den Leuchtdioden 3 und 13 beträgt 90°, so daß auch die Detektorelemente 5 und 15 einen gegenseitigen Winkelabstand von 90° haben. Die Leuchtdioden 3, 13 und die Detektorelemente 5, 15 sind im Inneren eines ringförmigen Gehäuses 8 angeordnet, das vorzugsweise aus Metall besteht und die Sende- und Empfangselemente gegen mechanische Beschädigungen schützt und auch gegenüber Umgebungseinflüssen isoliert. Zur Einbringung der Sende- und Empfangselemente sind im ringförmigen Gehäuse 8 Durchgangsbohrungen im Abstand von 90° vorgesehen, die parallel zur Bodenfläehe in etwa auf halber Höhe des ringförmigen Gehäuses 9 verlaufen und auf die Gehäuse-Mittelachse orientiert sind. In Figur 1 sind lediglich zwei der vier vorhandenen öffnungen 8', 8'' dargestellt. Nach Einbringung der Leucht- bzw. Detektorelemente 3, 13 bzw. 5, 15 in die zugehörige Durchgangsbohrung werden die Einführungsöffnungen vorzugsweise vergossen, so daß der Feuchtigkeitszutritt in das Gehäuse und zu diesen Elementen gesperrt ist. Das ringförmige Gehäuse 8 besteht aus Vollmaterial und kann bei Bedarf zusätzlich auch zur Kühlung und Temperaturvergleichmäßigung der in ihm angeordneten Sende- und Empfangselemente dienen.As can be seen from Figure 2, the light-emitting diode 3 and the detector element 5 are diametrically opposite each other. An infrared light-emitting diode 13 and an infrared detector element 15 are also provided, which are also located in a straight line opposite each other. The angular distance between the light-emitting diodes 3 and 13 is 90°, so that the detector elements 5 and 15 also have a mutual angular distance of 90°. The light-emitting diodes 3, 13 and the detector elements 5, 15 are arranged inside an annular housing 8, which is preferably made of metal and protects the transmitting and receiving elements against mechanical damage and also insulates them against environmental influences. To insert the transmitting and receiving elements, there are 8 through holes in the ring-shaped housing at 90° intervals, which run parallel to the base surface, approximately halfway up the ring-shaped housing 9 and are oriented towards the housing's central axis. In Figure 1, only two of the four existing openings 8', 8'' are shown. After inserting the light or detector elements 3, 13 or 5, 15 into the corresponding through hole, the insertion openings are preferably cast so that moisture cannot enter the housing and these elements. The ring-shaped housing 8 is made of solid material and can, if required, also be used for cooling and temperature equalization of the transmitting and receiving elements arranged in it.

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An der Innenseite des ringförmigen metallischen Gehäuses 8 ist ein röhrenförmiger, hohlzylindrischer Einsatz 9 angebracht, der im Bereich der Leuchtdioden 3, 13 und Detektorelemente 5, 15 jeweils mit einer quer verlaufenden, mit der zugehörigen Durchgangsbohrung des Gehäuses 8 fluchtenden Durchgangsöffnung versehen ist, um den Durchtritt der Infrarotstrahlung zu ermöglichen. In Figur 1 sind zwei der öffnungen 9', 9'' dargestellt. Die Linse 7 sowie die nicht dargestellte, jedoch in gleicher Weise vorhandene Linse für das Detektorelement 15 sind entweder im Bereich dieser Durchgangsöffnung oder etwas zurückgesetzt im Kanal innerhalb des ringförmigen Gehäuses 8 angeordnet. Der Einsatz 9 besitzt, wie aus Figur 1 ersichtlich ist, oberseitig einen außen umlaufenden Kragen, mit dem er bündig auf der Oberseite des ringförmigen Gehäuses 8 aufliegt. Der Außendurchmesser des sich an den Kragen integral anschließenden hohlzylindrischen Abschnitts des Einsatzes 9 entspricht dem Innendurchmesser des ringförmigen Gehäuses 8 und liegt somit dicht an diesem an. Nach unten ist der hohlzylindrische Abschnitt des Einsatzes 9, wie dargestellt, verlängert und durchsetzt eine Durchgangsöffnung 2' der Platine 2 und ragt mit einem überstehenden Abschnitt 12 nach unten aus dieser heraus. Der Einsatz 9 besteht aus schwarzem Kunststoff und unterdrückt somit einen Raumlicht- und Infrarotstrahlungseinfall auf die Detektorelemente 5, 15 weitgehend.A tubular, hollow-cylindrical insert 9 is attached to the inside of the ring-shaped metallic housing 8, which is provided with a transverse through-opening in the area of the light-emitting diodes 3, 13 and detector elements 5, 15, which is aligned with the corresponding through-hole in the housing 8 in order to allow the infrared radiation to pass through. Two of the openings 9', 9'' are shown in Figure 1. The lens 7 and the lens for the detector element 15 (not shown but also present) are arranged either in the area of this through-opening or slightly set back in the channel within the ring-shaped housing 8. The insert 9 has, as can be seen from Figure 1, an external collar on the top, with which it rests flush on the top of the ring-shaped housing 8. The outer diameter of the hollow cylindrical section of the insert 9, which is integrally connected to the collar, corresponds to the inner diameter of the ring-shaped housing 8 and thus lies tightly against it. The hollow cylindrical section of the insert 9 is extended downwards, as shown, and passes through a through opening 2' of the circuit board 2 and protrudes downwards from it with a protruding section 12. The insert 9 is made of black plastic and thus largely suppresses any room light and infrared radiation falling on the detector elements 5, 15.

Im Inneren des Einsatzes 9 ist ein zylindrisches Glasröhrchen 10 angebracht, dessen Außendurchmesser mit dem Innendurchmesser des hohlzylindrischen Abschnitts des Einsatzes 9 übereinstimmt. Durch das Innere des Glasröhrchens 10 wird der zu überwachende Faden hindurchgeführt. Das Glasröhrchen 10 ist so im Einsatz 9 angebracht, daß seine Unterseite gegenüber der Unterseite des überstands 12 zurückversetzt ist. Der Überstand 12 vermeidet somit unbeabsichtigte Berührungen der Unter-A cylindrical glass tube 10 is fitted inside the insert 9, the outside diameter of which corresponds to the inside diameter of the hollow cylindrical section of the insert 9. The thread to be monitored is passed through the inside of the glass tube 10. The glass tube 10 is fitted in the insert 9 in such a way that its underside is set back from the underside of the projection 12. The projection 12 thus prevents accidental contact with the underside.

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kante des Glasröhrchens mit dritten Teilen und schützt das Glasröhrchen 10 somit gegenüber Beschädigungen.edge of the glass tube with third parts and thus protects the glass tube 10 against damage.

Auf der Oberseite des Glasröhrchens 10 ist ein Einlauftrichter 11 vorhanden, dessen dem Fadenzulauf zugewandte Kanten abgerundet sind, so daß die Gefahr von Beschädigungen des Fadens bei schrägem Eintritt ausgeschaltet ist. Der Innendurchmesser des Einlauftrichters 11 entspricht dem des Glasröhrchens 10, so daß die Innenflachen des Einlauftrichters 11 und des Glasröhrchens 10 bündig ineinander übergehen. Der Einlauftrichter 11 sitzt flächenbündig auf entsprechend geformten Anlageflächen des hohlzylindrischen Teils 9 auf und ist mit diesem fest verbunden, vorzugsweise verklebt. Der Einlauftrichter 11 besteht aus reibungsarmem Material, vorzugsweise aus Kunststoff. Das Glasröhrchen 10 kann alternativ gleichfalls aus Kunststoff bestehen, der allerdings für die Detektorstrahlung, d.h. Infrarotstrahlen, durchlässig sein muß.On the top of the glass tube 10 there is an inlet funnel 11, the edges of which facing the thread inlet are rounded, so that the risk of damage to the thread if it enters at an angle is eliminated. The inner diameter of the inlet funnel 11 corresponds to that of the glass tube 10, so that the inner surfaces of the inlet funnel 11 and the glass tube 10 merge flush into one another. The inlet funnel 11 sits flush on correspondingly shaped contact surfaces of the hollow cylindrical part 9 and is firmly connected to it, preferably glued. The inlet funnel 11 is made of low-friction material, preferably plastic. The glass tube 10 can alternatively also be made of plastic, which, however, must be permeable to the detector radiation, i.e. infrared rays.

Die von der Infrarot-Leuchtdiode 3 erzeugte Strahlung durchsetzt die öffnung 9' sowie das Glasröhrchen 10 und bestrahlt den Innenquerschnitt des Glasröhrchens 10 und damit den Durchtrittsbereich für den Faden derart, daß im wesentlichen der gesamte Durchtrittsquerschnitt bestrahlt wird. Das Gesichtsfeld des gegenüberliegenden Detektorelements 5 ist, insbesondere mit Hilfe der Linse 7, gleichfalls so ausgelegt, daß es den Durchtrittsquerschnitt des Fadens im Bereich der Ebene der Leuchtdioden und Detektorelemente erfaßt. Das Detektorelement 5 empfängt somit die von der Leuchtdiode 3 ausgesandte Strahlung über den gesamten Durchtrittsquerschnitt, wobei die empfangene Lichtstärke durch den durchtretenden bewegten Faden in gewissem Umfang aufgrund von unterschiedlichen Streuungs-, Beugungs- und Brechungserscheinungen des Fadens und dergleichen sowie aufgrund von axialen Positionsverlagerungen des beweg-The radiation generated by the infrared light-emitting diode 3 passes through the opening 9' and the glass tube 10 and irradiates the inner cross-section of the glass tube 10 and thus the passage area for the thread in such a way that essentially the entire passage cross-section is irradiated. The field of view of the opposite detector element 5 is also designed, in particular with the aid of the lens 7, so that it detects the passage cross-section of the thread in the area of the plane of the light-emitting diodes and detector elements. The detector element 5 thus receives the radiation emitted by the light-emitting diode 3 over the entire passage cross-section, whereby the received light intensity is influenced to a certain extent by the moving thread passing through due to different scattering, diffraction and refraction phenomena of the thread and the like as well as due to axial position shifts of the moving

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ten Fadens in gewissem Umfang schwankt. Gleiches gilt auch für die durch die Leuchtdiode 13 und das Detektorelement 15 gebildete Lichtschranke, die in gleicher Weise dimensioniert ist wie die Lichtschranke der Leuchtdiode 3 und des Detektorelements 5. Diese Signalschwankungen werden erfindungsgemäß ausgewertet.The same applies to the light barrier formed by the light-emitting diode 13 and the detector element 15, which is dimensioned in the same way as the light barrier of the light-emitting diode 3 and the detector element 5. These signal fluctuations are evaluated according to the invention.

In der Draufsicht gemäß Figur 2 ist lediglich das ringförmige Gehäuse 8 ohne Einsatz 9, Glasröhrchen 10 und Einlauftrichter 11 dargestellt. Figur 2 zeigt, daß das Gehäuse 8 und damit der Sensor 1 im wesentlichen zentrisch und symmetrisch auf der Platinenoberfläche 2 angebracht ist. Die Infrarotleuchtdiode 13 und das Infrarot-Detektorelement 15 sind mit Anschlüssen 14 und 16 verbunden, die in gleicher Weise geformt und angeordnet sind wie die Anschlüsse 4 und 6.In the top view according to Figure 2, only the ring-shaped housing 8 is shown without insert 9, glass tube 10 and inlet funnel 11. Figure 2 shows that the housing 8 and thus the sensor 1 is mounted essentially centrally and symmetrically on the circuit board surface 2. The infrared light-emitting diode 13 and the infrared detector element 15 are connected to connections 14 and 16, which are shaped and arranged in the same way as the connections 4 and 6.

Das ringförmige Gehäuse 8 ist mit vier Durchgangsöffnungen 17 bis 20 versehen, die parallel zur Gehäuse-Mittelachse verlaufen und mit Durchgangsöffnungen der Platine 2 fluchten. Mit zumindest zwei einander diametral gegenüberliegenden Durchgangsöffnungen 17, 19 oder 18, 20 fluchten weiterhin Durchgangsöffnungen im umlaufenden Flansch des Einsatzes 9, so daß dieser zusammen mit dem ringförmigen Gehäuse 8 und der Platine 2 an einem geeigneten Träger angebracht, vorzugsweise angeschraubt werden kann. Dies erlaubt eine einfache und zuverlässige feste Montage mehrerer Bauteile mit nur geringer Anzahl von Befestigungsmitteln. Um den Zusammenbau zu erleichtern und eine Drehsicherung zu erhalten, kann der Einsatz 9 zwei einander diametral gegenüberliegende Zapfen aufweisen, die von der Unterseite des umlaufenden Flansches nach unten vorkragen und so angeordnet sind, daß sie mit zwei einander gegenüberliegenden Durchgangsöffnungen 17, 19 bzw. 18, 20 fluchten und bei der Zusammenmontage der Einzelteile in diese eintauchen.The ring-shaped housing 8 is provided with four through-openings 17 to 20, which run parallel to the housing center axis and are aligned with through-openings in the circuit board 2. At least two diametrically opposed through-openings 17, 19 or 18, 20 are also aligned with through-openings in the circumferential flange of the insert 9, so that the insert can be attached, preferably screwed, to a suitable support together with the ring-shaped housing 8 and the circuit board 2. This allows a simple and reliable fixed assembly of several components with only a small number of fastening means. In order to facilitate assembly and to ensure that it is secured against rotation, the insert 9 can have two diametrically opposed pins that protrude downwards from the underside of the circumferential flange and are arranged in such a way that they are aligned with two opposing through openings 17, 19 and 18, 20, respectively, and are inserted into them when the individual parts are assembled.

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In Figur 2 sind die für die Speisung der aktiven Sensorelement-Teile und die Auswertung der Sensor-Ausgangssignale erforderlichen elektrischen Bauteile wie etwa Kondensatoren, Widerstände, Vergleicher und dergleichen lediglich skizziert dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnet. Die elektrischen Bauteile 21 sind so auf der Platine montiert, daß unerwünschte Kapazitäten zwischen den einzelnen Bauteilen, insbesondere hinsichtlich der Auswerteschaltung, minimiert sind. Mit 22 sind Anschlüsse für die Zuführung der Speisespannung und die Weiterleitung des Ausgangssignals der Auswerteschaltung dargestellt.In Figure 2, the electrical components required for supplying the active sensor element parts and evaluating the sensor output signals, such as capacitors, resistors, comparators and the like, are shown only in outline and generally designated by the reference numeral 21. The electrical components 21 are mounted on the circuit board in such a way that undesirable capacitances between the individual components, particularly with regard to the evaluation circuit, are minimized. 22 represents connections for supplying the supply voltage and forwarding the output signal of the evaluation circuit.

In Figur 3 ist ein Blockschaltbild der erfindungsgemäß eingesetzten Schaltung für die Speisung des Sensors und die Auswertung der erhaltenen Signale dargestellt. Die Leuchtdiode 3 wird durch eine Glättungsschaltung 23 mit konstanter Spannung gespeist und somit durch Konstantstrom durchflossen. Um eine sehr gute Glättungswirkung und damit hochgenaue Ausgangsspannungskonstanz sicherzustellen, ist die Glättungsschaltung 23 zweistufig aufgebaut. Wie bereits ausgeführt, genügt in einfacher Ausgestaltung eine einzige Leuchtdiode 3 und ein Detektorelement 5 mit zugehörigen Komponenten, um eine präzise Erfassung der Fadenbewegung zu ermöglichen. Wenn zur Erhöhung der Erfassungsgenauigkeit auch die zweite Leuchtdiode 13 vorhanden ist, wird diese vorzugsweise direkt in Reihe mit der Leuchtdiode 3 geschaltet, so daß die Leuchtdioden 3, 13 durch exakt denselben Konstantstrom durchflossen werden und gleiche Stahlungsintensität abgeben. Eingangsseitig wird die Glättungsschaltung 23 mit bereits relativ konstanter Spannung gespeist, so daß die Ausgangsspannung der Glättungsschaltung 23 extrem konstant ist.Figure 3 shows a block diagram of the circuit used according to the invention for feeding the sensor and evaluating the signals received. The LED 3 is fed with a constant voltage by a smoothing circuit 23 and thus has a constant current flowing through it. In order to ensure a very good smoothing effect and thus highly precise output voltage constancy, the smoothing circuit 23 is constructed in two stages. As already explained, in a simple design, a single LED 3 and a detector element 5 with associated components are sufficient to enable precise detection of the thread movement. If the second LED 13 is also present to increase the detection accuracy, it is preferably connected directly in series with the LED 3 so that the LEDs 3, 13 have exactly the same constant current flowing through them and emit the same radiation intensity. On the input side, the smoothing circuit 23 is fed with a relatively constant voltage so that the output voltage of the smoothing circuit 23 is extremely constant.

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Das die Infrarotstrahlung der Leuchtdiode 3 nach Durchlaufen des Faden-Transportpfades empfangende Detektorelement 5 ist vorzugsweise als Fototransistor ausgebildet und wird durch die Glättungsschaltung 23 mit konstanter Spannung gespeist, die dieselbe wie die Speisespannung der Leuchtdiode 3 oder eine etwas höhere Spannung von z.B. 14,4 V sein kann. Die Detektorausgangssignale werden über einen in Reihe in die Ausgangsleitung geschalteten Kondensator 24 an einen Verstärker 25 angelegt. Durch den Kondensator 24 wird der Gleichspannungsanteil des Detektor-Ausgangssignals abgeblockt, so daß lediglich die Signalschwankungen, d.h. die durch die Fadenbewegung hervorgerufenen Modulationssignalanteile oder Wechselstromanteile am Verstärker 25 anliegen und durch diesen verstärkt werden. Dem Verstärker 25 ist ein Bandpaßfilter 26 nachgeschaltet, dessen Grenzfreguenzen bei 200 Hz und 20 kHz liegen. Die untere Flanke des Bandpaßfilters 26 ist sehr steil, um Signalfrequenzen unterhalb von 200 Hz effizient zu sperren. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 26 liegt an einem Summierer 27 an, an dessen anderem Summationseingang das in gleicher Weise wie das Ausgangssignal des Detektorelements 5 verarbeitete Ausgangssignal des Detektorelements 15, falls vorhanden, anliegt. Ist Iediglich ein Detektorelement 5 vorgesehen, kann der Summierer 27 entfallen. Am Ausgang des Summierers 27 ist eine Schaltung 28 vorgesehen, die das eingangsseitig an ihr anliegende Signal verstärkt, gleichrichtet und glättet sowie gegebenenfalls eine Frequenzfilterung zur Verbesserung der Bandpaßfilterung des Bandpaßfilters 26 bewirkt. Das gleichgerichtete und geglättete Ausgangssignal der Schaltung 28 wird in einem Vergleicher 29 mit einem festen oder einstellbaren Schwellwert verglichen. Bei nichtvorhandenem oder stillstehendem Faden sind die Signalschwankungen im Detektorelement-Ausgangssignal so minimal, daß sie trotz der vorgesehenen hohen Verstärkung unterhalb des Schwellwerts des Ver-The detector element 5, which receives the infrared radiation from the LED 3 after passing through the thread transport path, is preferably designed as a phototransistor and is fed by the smoothing circuit 23 with a constant voltage, which can be the same as the supply voltage of the LED 3 or a slightly higher voltage of e.g. 14.4 V. The detector output signals are applied to an amplifier 25 via a capacitor 24 connected in series in the output line. The capacitor 24 blocks the DC voltage component of the detector output signal, so that only the signal fluctuations, i.e. the modulation signal components or AC components caused by the thread movement, are applied to the amplifier 25 and are amplified by it. The amplifier 25 is followed by a bandpass filter 26, the cutoff frequencies of which are 200 Hz and 20 kHz. The lower edge of the bandpass filter 26 is very steep in order to efficiently block signal frequencies below 200 Hz. The output signal of the bandpass filter 26 is applied to a summer 27, at whose other summation input the output signal of the detector element 15, if present, is applied, which is processed in the same way as the output signal of the detector element 5. If only one detector element 5 is provided, the summer 27 can be omitted. At the output of the summer 27 there is a circuit 28 which amplifies, rectifies and smoothes the signal applied to it on the input side and, if necessary, carries out frequency filtering to improve the bandpass filtering of the bandpass filter 26. The rectified and smoothed output signal of the circuit 28 is compared in a comparator 29 with a fixed or adjustable threshold value. If the thread is not present or is stationary, the signal fluctuations in the detector element output signal are so minimal that, despite the intended high amplification, they remain below the threshold value of the

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gleichers 29 bleiben. Wenn sich dagegen der Faden bewegt, werden durch die Fadenbewegung Signalschwankungen im Detektor-Ausgangssignal hervorgerufen, die verstärkt den Schwellwert des Vergleichers 29 überschreiten. Auch bei sehr geringen Fadengeschwindigkeiten von 100 m/min liegen die durch die Fadenbewegung hervorgerufenen Signalschwankungen deutlich oberhalb des Schwellwerts. Da bei Fadenliefervorrichtungen und auch anderen Elementen die minimale Transportgeschwindigkeit des Fadens auf einen Wert von beispielsweise 200 m/min festgelegt ist, läßt sich folglich äußerst genau zwischen stillstehendem (bzw. nicht vorhandenem) und transportiertem Faden unterscheiden.remain the same 29. If, on the other hand, the thread moves, the thread movement causes signal fluctuations in the detector output signal, which increasingly exceed the threshold value of the comparator 29. Even at very low thread speeds of 100 m/min, the signal fluctuations caused by the thread movement are clearly above the threshold value. Since the minimum transport speed of the thread is set to a value of 200 m/min, for example, in thread delivery devices and other elements, it is therefore possible to distinguish very precisely between stationary (or non-existent) and transported thread.

Das Ausgangssignal des Vergleichers 29 liegt an einer Torschaltung 30 in Form eines UND-Glieds an, an dessen anderem Eingang ein Steuerungssignal anliegt. Wenn der die Fadenbewegung hervorrufende Wickelmotor dreht, hat das Steuerungssignal den Pegel "1", während es bei stillstehendem Wickelmotor den Pegel ¹¹O" besitzt. Das Ausgangssignal des Vergleichers 29 wird somit nur dann über das UND-Glied 30 weitergeleitet, wenn der Wickelmotor dreht. Das Ausgangssignal der Torschaltung 30 kann zur akustischen und/oder optischen Signalgabe dienen und/oder selbsttätig den Antrieb des Wickelmotors abschalten.The output signal of the comparator 29 is applied to a gate circuit 30 in the form of an AND gate, at the other input of which a control signal is applied. When the winding motor causing the thread movement is rotating, the control signal has the level "1", while when the winding motor is at a standstill it has the level ^"110 ". The output signal of the comparator 29 is thus only passed on via the AND gate 30 when the winding motor is rotating. The output signal of the gate circuit 30 can be used for acoustic and/or optical signaling and/or can automatically switch off the drive of the winding motor.

Um die Filterfunktion des Bandpaßfilters insbesondere hinsichtlich der Steilheit der unteren Flanke zu verbessern, sind vorzugsweise mehrere Filterstufen für die Festlegung der Minimalfrequenz hintereinander geschaltet. In order to improve the filter function of the bandpass filter, particularly with regard to the steepness of the lower edge, preferably several filter stages are connected in series to determine the minimum frequency.

In Figur 4 ist ein genaues Schaltbild der in Figur 3 dargestellten Schaltung gezeigt. An einem Eingang 31 liegt eine Gleichspannung von + 15 V an, während ein Eingang 32 mit Massepotential verbunden ist. Mit demFigure 4 shows a detailed circuit diagram of the circuit shown in Figure 3. A direct voltage of + 15 V is applied to an input 31, while an input 32 is connected to ground potential.

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Eingang 31 ist ein Widerstand 33 in Serie geschaltet, an dessen anderem Anschluß eine Parallelschaltung aus einer Zener-Diode 34 und zwei Elektrolyt-Kondensatoren 35, 36 angeschlossen ist. Die Elektrolyt-Kondensatoren 35, 36 bilden einen ersten Bypass für die Glättung. Mit dem Widerstand 33 ist weiterhin eine Reihenschaltung aus zwei Widerständen 37, 38 und den mit diesen in Reihe geschalteten Leuchtdioden 3 und 13 verbunden. Um die Glättung noch weiter zu verbessern, ist der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 37 und 38 über einen Elektrolyt-Kondensator 39 mit Masse verbunden, der einen zweiten Bypass für die Glättungsschaltung 23 bildet. Die an der Reihenschaltung der Leuchtdioden 3, 13 anliegende Gleichspannung wird über einen Widerstand 40 nach außen geführt und kann über einen Testanschluß abgegriffen werden.A resistor 33 is connected in series to input 31, to the other connection of which a parallel circuit consisting of a Zener diode 34 and two electrolytic capacitors 35, 36 is connected. The electrolytic capacitors 35, 36 form a first bypass for smoothing. A series circuit consisting of two resistors 37, 38 and the LEDs 3 and 13 connected in series with them is also connected to the resistor 33. To improve smoothing even further, the connection point between the resistors 37 and 38 is connected to ground via an electrolytic capacitor 39, which forms a second bypass for the smoothing circuit 23. The DC voltage present at the series circuit of the LEDs 3, 13 is led out via a resistor 40 and can be tapped via a test connection.

Der Kollektor des Detektorelements 5 ist ebenfalls mit dem Widerstand 33 verbunden und wird folglich mit hochgeglätteter Gleichspannung gespeist. An die Basis des Detektorelements 5 ist ein Widerstand 41 angeschlossen, während der Emitter über einen Widerstand 42 mit Massepotential verbunden ist. Der nicht mit dem Detektorelement 5 verbundene andere Anschluß des Basiswiderstands 41 ist mit einer Filterschaltung aus einem Kondensator 43 und einem mit diesem in Reihe geschalteten und mit dem anderen Anschluß mit Massepotential gekoppelten Widerstand 44 verbunden. Die Filterschaltung 43, 44 dient zur Festlegung der unteren Grenzfrequenz des Bandpaßfilters 26.The collector of the detector element 5 is also connected to the resistor 33 and is therefore fed with a highly smoothed direct voltage. A resistor 41 is connected to the base of the detector element 5, while the emitter is connected to ground potential via a resistor 42. The other connection of the base resistor 41, which is not connected to the detector element 5, is connected to a filter circuit consisting of a capacitor 43 and a resistor 44 connected in series with the capacitor and coupled to the other connection with ground potential. The filter circuit 43, 44 is used to determine the lower limit frequency of the bandpass filter 26.

Die am Emitter des Detektorelememts 5 auftretende Spannung wird an einen Operationsverstärker 45 angelegt, der über einen Kondensator 47 zur Festlegung der oberen Grenzfrequenz des Bandpaßfilters 26 rückgekoppelt ist. Weiterhin ist der Ausgang des Operationsverstärkers 45 über einen Widerstand 46 mit dem Widerstand 41 und derThe voltage occurring at the emitter of the detector element 5 is applied to an operational amplifier 45, which is fed back via a capacitor 47 to determine the upper limit frequency of the bandpass filter 26. Furthermore, the output of the operational amplifier 45 is connected via a resistor 46 to the resistor 41 and the

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Filterschaltung 43, 44 verbunden. Um die Filterkurve des Bandpaßfilters 26 im Bereich der Minimalfrequenz zu versteuern, ist eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 48 und einem Widerstand 49 mit dem Ausgang des 5 Operationsverstärkers 45 in Reihe geschaltet. Der andere Anschluß der Filterschaltung 48, 49 ist an einen Summationspunkt 50 angeschlossen. Am Summationspunkt 50 werden die verstärkten und gefilterten Ausgangssignale des Detektorelements 5 mit den in identischer Weise behandelten Ausgangssignalen des Detektorelements 15 aufsummiert. Der Summationspunkt 50 ist mit einem Operationsverstärker 55 gekoppelt, an dessen anderem Eingang die an einem Anschluß 54 abgegriffene Spannung eines mit der geglätteten Gleichspannung gespeisten Spannungsteilers aus Widerständen 51, 52 anliegt. Um auch die spannungsgeteilte Spannung noch weiter zu glätten, ist dem Widerstand 52 ein Kondensator 53 parallel geschaltet. Filter circuit 43, 44. In order to control the filter curve of the bandpass filter 26 in the range of the minimum frequency, a series circuit consisting of a capacitor 48 and a resistor 49 is connected in series with the output of the operational amplifier 45. The other connection of the filter circuit 48, 49 is connected to a summation point 50. At the summation point 50, the amplified and filtered output signals of the detector element 5 are summed with the output signals of the detector element 15, which are treated in an identical manner. The summation point 50 is coupled to an operational amplifier 55, at the other input of which the voltage tapped at a connection 54 from a voltage divider made up of resistors 51, 52, which is fed with the smoothed direct voltage, is present. In order to smooth the voltage-divided voltage even further, a capacitor 53 is connected in parallel with the resistor 52.

Im Rückkopplungszweig des Operationsverstärkers 55 liegen ein Widerstand 56 und ein diesem parallel geschalteter Kondensator 57, die gemeinsam zur weiteren Versteilerung der oberen Flanke der Durchlaßkennlinie des Bandpaßfilters 26 dienen, über eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 58 und einem Widerstand 59, die zur Versteilerung der unteren Flanke des Bandpaßfilters 26 beitragen, ist der Ausgang des Operationsverstärkers 55 mit dem Eingang eines Operationsverstärkers 60 verbunden, dessen anderer Eingang über einen Widerstand 61 mit dem Abgriff 54 sowie über einen Kondensator 61' mit Massepotential verbunden ist. Der Operationsverstärker 60 weist einen Widerstand 62 im Rückkopplungszweig auf und bewirkt eine hohe Verstärkung des anliegenden Signals, das im Bereich der Detektorelemente 5, 15 lediglieh in der Größenordnung von wenigen Mikrovolt liegt. An den Ausgang des Operationsverstärkers 60 ist eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 63 und einem Wi-In the feedback branch of the operational amplifier 55 there is a resistor 56 and a capacitor 57 connected in parallel to it, which together serve to further steepen the upper edge of the pass characteristic of the bandpass filter 26. The output of the operational amplifier 55 is connected to the input of an operational amplifier 60 via a series circuit consisting of a capacitor 58 and a resistor 59, which contribute to steepening the lower edge of the bandpass filter 26. The other input of the operational amplifier 60 is connected to the tap 54 via a resistor 61 and to ground potential via a capacitor 61'. The operational amplifier 60 has a resistor 62 in the feedback branch and causes a high amplification of the applied signal, which in the area of the detector elements 5, 15 is only in the order of a few microvolts. A series circuit consisting of a capacitor 63 and a resistor 64 is connected to the output of the operational amplifier 60.

Vnr: 177 85 7 20 502 Ro/Re 07.01.1991 Vnr: 177 85 7 20 502 Ro/Re 07.01.1991

derstand 64 angeschlossen, die die Filtergüte des Bandpaßfilters 26 im Bereich der unteren Grenzfrequenz weiter verbessern. Die Filterschaltung 63, 64 ist über eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode 65 mit einem Eingang eines als Vergleicher dienenden Operationsverstärkers 66 verbunden. Mit der Anode der Diode 65 ist die Kathode einer Diode 67 gekoppelt, deren Anode über einen Widerstand 70 mit der geglätteten Gleichspannung der Glättungsschaltung 23 gespeist wird. Die Dioden 65 und 67 dienen zur Gleichrichtung der daran anliegenden Signale. Mit der Anode der Diode 67 ist die Anode einer Diode 68 gekoppelt, deren anderer Anschluß an Massepotential angeschlossen ist und die zur Präpolarisation dient. Weiterhin ist mit der Anode der Diode 67 die Kathode einer Diode 69 verbunden, deren Anode an die Kathode der Diode 65 angeschlossen ist. Die Diode 69 bewirkt eine Signalklemmung.resistor 64, which further improves the filter quality of the bandpass filter 26 in the range of the lower limit frequency. The filter circuit 63, 64 is connected via a diode 65 connected in the forward direction to an input of an operational amplifier 66 serving as a comparator. The cathode of a diode 67 is coupled to the anode of the diode 65, the anode of which is fed with the smoothed direct voltage of the smoothing circuit 23 via a resistor 70. The diodes 65 and 67 are used to rectify the signals applied to them. The anode of a diode 68 is coupled to the anode of the diode 67, the other connection of which is connected to ground potential and which is used for prepolarization. Furthermore, the cathode of a diode 69 is connected to the anode of the diode 67, the anode of which is connected to the cathode of the diode 65. Diode 69 causes a signal clamp.

Mit der Kathode der Diode 65 sind weiterhin ein Widerstand 71 und ein diesem parallel geschalteter Kondensator 72 verbunden, die eine Glättung der am Eingang des Operationsverstärkers 66 anliegenden Signale bewirken. Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 66 ist direkt mit dem invertierenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 76 verbunden, sowie über einen Widerstand 74 mit Massepotential und über einen Widerstand 78 mit der geglätteten Versorgungsgleichspannung verbunden. Die nichtinvertierenden Anschlüsse der Operationsverstärker 66 und 76 sind direkt miteinander verbunden sowie ferner über einen Widerstand 73 mit Massepotential, über einen Widerstand 77 mit der geglätteten Versorgungsgleichspannung und über einen Widerstand 75 mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 66 gekoppelt. Der Operationsverstärker 76 dient als Komparator mit Offenkollektorausgang, an dessen Ausgang das Ausgangssignal des erfindungsgemäßen Sensors abgegriffen wird.A resistor 71 and a capacitor 72 connected in parallel to it are also connected to the cathode of the diode 65, which smooth the signals present at the input of the operational amplifier 66. The output connection of the operational amplifier 66 is connected directly to the inverting input connection of an operational amplifier 76, and is connected to ground potential via a resistor 74 and to the smoothed DC supply voltage via a resistor 78. The non-inverting connections of the operational amplifiers 66 and 76 are connected directly to one another and are also coupled to ground potential via a resistor 73, to the smoothed DC supply voltage via a resistor 77 and to the output connection of the operational amplifier 66 via a resistor 75. The operational amplifier 76 serves as a comparator with an open collector output, at the output of which the output signal of the sensor according to the invention is tapped.

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Durch die mehrstufige Signalbeschneidung über die verteilten Filterelemente ergibt sich eine sehr scharfe Flanke insbesondere bei der kritischen unteren Grenzfrequenz des Bandpaßfilters 26. Durch die Filterung und die Gleichstromsperrung ist insgesamt eine hohe Verstärkung möglich, ohne daß Detektionsfehler auftreten.The multi-stage signal cutting via the distributed filter elements results in a very sharp edge, especially at the critical lower limit frequency of the bandpass filter 26. The filtering and the DC blocking make it possible to achieve a high overall gain without detection errors occurring.

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Claims

Expectations

1. Sensor for detecting the standstill or absence of a thread-like element, in particular for thread delivery devices, characterized by a

Radiation source (3, 13) for irradiating a section of the transport path of the thread-like element and a detector arrangement receiving the radiation emitted by the radiation source (3, 13) after passing through the transport path section

voltage (5, 15) which is followed by an evaluation circuit (24 to 30) which detects and evaluates the signal fluctuations present in the detector arrangement output signal.

2. Sensor, in particular according to claim 1, characterized in that the evaluation circuit (24 to 30) generates a disturbance signal indicating the standstill or the absence of the thread-like element in the event of missing or very slight signal fluctuations.

testifies .

3. Sensor, in particular according to claim 1 and/or 2, characterized in that the radiation source (3, 13) comprises at least one infrared light-emitting diode.

4. Sensor, in particular according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one infrared light-emitting diode is fed with direct voltage.

5. Sensor, in particular according to one or more of the preceding claims, characterized by a smoothing filter (23) for feeding the radiation source (3, 13) and preferably also the detector

arrangement (5, 15) with smoothed direct voltage.

Vnr: 177 857 20 502 Ro/Re 07.01.1991

6. Sensor, in particular according to one or more of the preceding claims, characterized in that the evaluation circuit (24 to 30) has a bandpass filter (26) for bandpass filtering the output signals of the detector arrangement (5, 15).

7. Sensor, in particular according to one or more of the preceding claims, characterized in that the bandpass filter (26) comprises several high-pass filters connected in series for steepening the low

the higher frequency edge of the bandpass filter frequency characteristic.

8. Sensor, in particular according to one or more of the preceding claims, characterized in

that the cutoff frequencies of the bandpass filter (26) are between 200 and 20,000 Hz.

9. Sensor, in particular according to one or more of the preceding claims, characterized in

that the output signal of the detector arrangement (5, 15) is passed through at least one coupling capacitor (24) for direct current suppression.

10. Sensor, in particular according to one or more of the preceding claims, characterized by a circuit (28) for rectifying and smoothing the amplified output signals of the detector arrangement (5, 15).

11. Sensor, in particular according to one or more of the preceding claims, characterized by a comparator (29) for comparing the optionally bandpass-filtered, rectified and smoothed output signals of the detector arrangement

(5, 15) with a threshold value.

Vnr: 177 857 20 502 Ro/Re 07.01.1991

12. Sensor, in particular according to one or more of the preceding claims, characterized by a gate circuit (30) which controls the forwarding of the output signal of the evaluation circuit (24 to 30) in dependence on a signal applied to it which

Standstill or the movement of a drive element that moves the thread-like element forwards signal.

13. Sensor, in particular according to one or more of the preceding claims, characterized in that the sensor comprises a glass tube (10) through the interior of which the thread-like element is guided.

14. Sensor, in particular according to one or more of the preceding claims, characterized in that the sensor comprises on at least one side an inlet funnel (11) with rounded edges.

15. Sensor, in particular according to one or more of the preceding claims, characterized in that the radiation source (3, 13) and the detector arrangement (5, 15) are hermetically sealed.

16. Sensor, in particular according to one or more of the preceding claims, characterized in that the radiation source (3, 13) and the detector arrangement (5, 15) are mounted on a circuit board (2) which also contains the circuit components of the output

value circuit (24 to 30).

17. Sensor, in particular according to one or more of the preceding claims, characterized in that the circuit board (2) has a through hole (2') for

the passage of the thread-like element.

Vnr: 177 857 "' 20 5(32 Ro/Re 07.01.1991

18. Sensor, in particular according to one or more of the preceding claims, characterized in that the radiation source (3, 13) comprises two light elements (3,

13), each of which has a detector element (5,

15) is opposite the detector arrangement.

19. Sensor, in particular according to one or more of the preceding claims, characterized in that the output signals of the detector elements (5,

15) are summed after DC suppression.

Vnr: 177 857 " 20 502 Ro/Re 07.01.1991