Przedmiotem wynalazku jest uklad do kontroli zerwan nitki.Do chwili obecnej stosowane byly sposoby i uklady mechaniczne indukcyjne, optyczne i po¬ jemnosciowe, które w przypadku zerwan nitki wy- 5 twarzaja sygnal poddawany dalszemu przetwarza¬ niu.Mechaniczne sposoby i uklady kontrolne opie¬ raja sie wylacznie na tej zasadzie, ze biegnaca nitka oddzialywuje na czujnik bedacy ulozysko- io wana ruchomo dzwignia i ruch dzwigni wystepu¬ jacy przy zerwaniu nitki powoduje zalaczenie sie styku elektrycznego.Wada tego rozwiazania jest staly dotyk do bieg¬ nacej nitki, oraz koniecznosc nakladania nitki na 15 dzwignie po usunieciu zerwania przez osobe ob¬ slugujaca. Mechaniczne urzadzenia kontrolne wy¬ magaja oprócz tego wysokich kosztów konserwacji i odznaczaja sie mala niezawodnoscia.Sposoby i uklady indukcyjne do wykrywania M zerwan nitki opieraja sie na zasadzie okreslania ruchu biegacza maszyny, który po zerwaniu nitki zatrzymuje sie lub obraca ze znacznie zmniejszona predkoscia obrotowa. Biegacz ten przebiega przy kazdym obrocie przez obszar pola magnetycznego 25 wytwarzanego przez elektromagnesy. W wyniku zmiany strumienia magnetycznego przy wchodze¬ niu biegacza w pole magnetyczne uzyskuje sie na¬ dajacy sie do wykorzystania ciag impulsów pro¬ stokatnych proporcjonalny do predkosci obrotowej » biegacza, który nastepnie sluzy do wykrywania nitki.Wada takiego rozwiazania jest to, ze wytwarza¬ nie potrzebnych do tego celu elektromagnesów jest zwiazane z duzymi nakladami finansowymi.Optyczne sposoby i uklady kontrolne skladaja sie z nadajnika i odbiornika, przy czym kontro¬ lowana nitka biegnie pomiedzy nadajnikiem a od¬ biornikiem, a przy zerwaniu nitki zostaje wyzwo¬ lony impuls — w nastepstwie zwiekszonego do¬ stepu swiatla nadajnika do odbiornika — który jest wykorzystywany do wykrywania zerwania nitki. Wada ukladów tego rodzaju jest mala nie¬ zawodnosc, poniewaz z powodu osadzania sie na maszynach wlókienniczych duzych ilosci kurzu i wlosków z riici droga promienia pomiedzy na¬ dajnikiem a odbiornikiem moze byc zakryta i w ten sposób uklad nie spelnia juz postawionych wy¬ magan.Sposoby i uklady pojemnosciowe opieraja sie na zasadzie zmiany pojemnosci np. kondensatora plas¬ kiego, przy czym w tym przypadku nitka pelni role dielektryka. W przypadku zerwania nitki na¬ stepuje zmiana stalej dielektrycznej, co z kolei po¬ woduje nadajaca sie do wykorzystania zmiane po¬ jemnosci.Silne zanieczyszczenia srodowiska, jak np. kurz i pyl, moze wplywac na same przez sie niewielkie zmiany pojemnosci przy zerwaniu nitki w takim stopniu, ze nie jest juz mozliwe wlasciwe wyko- 140 095140 095 3 4 rzystanie sygnalu lub wymaga ono skrajnie wy¬ sokich nakladów na rozwiazanie ukladowe, W celu przetwarzania sygnalu wejsciowego na binarny sygnal ciagly w obecnosci stochastycznych impulsów napiecia b róznej szerokosci stosuje sie takie rozwiazanie, ze najpierw wzmacniana jest amplituda impulsów za pomoca wzmacniacza i do wzmacniacza przylaczany jest stopien ksztaltowa¬ nia impulsów, który przeksztalca impulsy w im¬ pulsy prostokatne. Po uksztaltowaniu impulsy pro¬ stokatne sa podawane na stopien calkujacy, który tworzy srednia arytmetyczna impulsów prostokat¬ nych. Zalaczany dalej przelacznik progowy jest przeznaczony do ksztaltowania binarnego sygnalu ciaglego.Wada takiego sposobu i ukladu jest, z jednej strony, zastosowanie kosztownych srodków prze¬ laczajacych i z drugiej strony, zastosowanie stop¬ nia calkujacego, który musi spelniac wysokie wy¬ magania w przypadku, gdy nie przychodza na je¬ go wejscie zadne impulsy i w wyniku zawsze istniejacego dryftu stopien calkujacy nie powinien wytwarzac sygnalu bledu na wyjsciu ukladu.W celu realizacji niezbednego przelacznika pro¬ gowego zastosowano przerzutniki progowe Schmitta lub wzmacniacze operacyjne.Przelaczniki progowe o konstrukcji dyskretnej maja te wade, ze w wyniku nieuniknionego sprze¬ zenia powstajacego miedzy rezystancjami emitera i zródla sygnal wyjsciowy w dwóch wymaganych stanach dyskretnych odbiega od potencjalów od¬ niesienia. Pozostaly potencjal szczatkowy musi skutkiem tego byc blokowany przez dodatkowe uklady przelaczajace. Przelaczniki pradowe sa wy¬ konane w ten sposób, ze sa realizowane tylko w wersji bipolarnej i w wyniku tego rezystancja wejsciowa jest wzglednie mala i w ten sposób stala czasowa wlaczonego przed nim czlonu RC jest bardzo ograniczona, wzglednie musza byc sto¬ sowane dodatkowe uklady.Przelaczniki progowe zbudowane przy uzyciu wzmacniaczy operacyjnych maja z punktu widze¬ nia dalszego przetwarzania sygnalu wyjsciowego te wade, ze przejscie do ukladu logicznego nie jest mozliwe bez dodatkowych ukladów.Z patentu Wielkiej Brytanii nr 1402 483 znane jest rozwiazanie polegajace, na tym, ze elektroda czujnikowa znajdujaca sie w kontakcie z nitka zbiera ladunek elektryczny gromadzony na nitce podczas jej przemieszczenia. Elektroda czujnikowa jest polaczona z bramka tranzystora polowego pel¬ niacego role przelacznika elektronicznego, w któ¬ rego obwodzie wyjsciowym wlaczony jest element wykonawczy w postaci przekaznika elektromecha¬ nicznego. Styki robocze przekaznika sa polaczone z urzadzeniem kontrolnym i/lub sygnalizacyjnym.W normalnych warunkach pracy maszyny tekstyl¬ nej, gdy nic jest cala, ladunki, zbierane przez elektrode czujnikowa powoduja, ze w obwodzie bramki tranzystora polowego przeplywa prad, któ¬ ry powoduje, ze tranzystor polowy jest zatkany, a w jego obwodzie wyjsciowym, w którym jest wlaczona cewka przekaznika, prad nie plynie. Gdy 65 zachodzi zerwanie nitki, wówczas potencjal bram¬ ki tranzystora spada do poziomu, przy którym tranzystor zarzyna przewodzic a przez cewke prze¬ kaznika zaczyna plynac prad, co powoduje, ze styki przekaznika sie przelaczaja. Ten fakt zosta¬ je wykorzystany do uruchomienia urzadzenia kon¬ trolnego i/lub sygnalizacyjnego, sygnalizujacych o fakcie zerwania sie nitki.Z innego patentu Wielkiej Brytanii nr 1 449 219 znane jest rozwiazanie dotycza:e elektronicznego regulatora predkosci przemieszczenia sie nitki w maszynie tekstylnej. Regulator ten zawiera zala¬ czony na wejsciu czujnik posrednio lub bezpo¬ srednio sprzezony z nicia, który to czujnik prze¬ ksztalca wielkosci mechaniczne, w wielkosci elek¬ tryczne. Gdy kontrolowana nic przechodzi przez czujnik, na jego wyjsciu wytwarza sie sygnal szu¬ mowy w formie napiecia zmiennopradowego, do¬ prowadzanego do wzmacniacza górnych czestotli¬ wosci, na którego wyjsciu uzyskuje sie sygnal proporcjonalny do predkosci przemieszczenia sie nici.Ten sygnal, po wyprostowaniu, wzmocnieniu, doprowadza sie do pamieci wartosci analogowej i do pamieci przekaznikowej wprowadzajacej pew¬ ne opóznienie kontrolowane przez pamiec war¬ tosci analogowej. Wyjsciowy sygnal pamieci prze¬ kaznikowej doprowadzany do elektromagnesu w silniku maszyny tekstylnej, reguluje obroty tego silnika w zaleznosci od predkosci przemieszczenia sie nici. Zerwanie sie nici powoduje zatrzymanie silnika maszyny.Wady tych rozwiazan sa wadami takiego same¬ go rodzaju, jak podano powyzej, dlatego powstala potrzeba opracowania ukladu prostego w eksplo¬ atacji, niezawodnego w dzialaniu i taniego, którego wytwarzanie nie jest zwiazane z angazowaniem duzych srodków finansowych.Przedmiotem wynalazku jest uklad do kontroli zerwan nitki zawierajacy elektrode czujnikowa polaczona z wejsciem ukladu elektronicznego za¬ wierajacego wzmacniacz wejsciowy wytwarzajacy sygnal zalezny od wartosci ladunku gromadzone¬ go na przemieszczajacej sie nitce oraz elektronicz¬ ny przelacznik progowy polaczony z wyjsciem wzmacniacza wejsciowego z obwodem opózniaja¬ cym i z zalaczonym na jego wyjsciu obwodem dwustanowym.Zgodnie z wynalazkiem obwód opózniajacy za¬ wiera tranzystor polowy, którego bramka jest po¬ laczona poprzez kondensator sprzegajacy z wyj¬ sciem wzmacniacza, zródlo jest polaczone z pierw¬ szym zaciskiem zródla zasilania polaczonym z punktem o potencjale odniesienia ukladu, a dren jest polaczony poprzez rezystor obciazenia z dru¬ gim zaciskiem zródla zasilania.Obwód dwustanowy zawiera tranzystor polowy, którego bramka jest polaczona poprzez obwód sprzegajacy z drenem tranzystora polowego obwo¬ du opózniajacego, zródlo jest polaczone z pierw¬ szym zaciskiem zródla zasilania polaczonym z punktem o potencjale odniesienia, dren jest po¬ laczony poprzez rezystor obciazenia z drugim za¬ ciskiem zródla zasilania, przy czym bramka tran^ zystora polowego obwodu opózniajacego jest do¬ laczona do punktu polaczenia pierwszej pary re¬ zystorów tworzacych pierwszy dzielnik napiecia,. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55140 095 dolaczony do zródla napiecia odniesienia i poprzez druga diode jest polaczona do punktu polaczenia drugiej pary rezystorów tworzacych drugi dziel¬ nik napiecia wlaczony miedzy bramke tranzystora polowego poprzez drugi kondensator sprzegajacy.Natomiast obwód sprzegajacy wlaczony miedzy drenem tranzystora polowego obwodu opózniaja¬ cego a bramka tranzystora polowego obwodu dwu¬ stanowego sklada sie z pierwszej diody, której ka¬ toda jest polaczona z drenem tranzystora polo¬ wego obwodu opózniajacego a anoda — z bramka tranzystora polowego obwodu dwustanowego oraz polaczonych równolegle kondensatora i rezystora wlaczonych miedzy bramke tranzystora polowego obwodu dwustanowego, a dren tranzystora polo¬ wego obwodu dwustanowego stanowi wyjscie ukladu.Dzieki zastosowaniu zaproponowanego ukladu opartego na wykorzystaniu opózniajacych elektro¬ nicznych przelaczników progowych jest mozliwe wykrywanie zerwan nitki w maszynach wlókien¬ niczych bezdotykowo i bez koniecznosci ciaglej obserwacji. Oznacza to, ze przy wykorzystaniu wymienionych elementów elektronicznych mozliwe jest wytworzenie binarnego sygnalu ciaglego na¬ dajacego sie do dalszego przetwarzania, który od¬ wzorowuje roboczy bieg nitki wzglednie zerwa¬ nie nitki.Zaklócenie wywolane przez warunki otoczenia takie jak kurz i pyl wystepujace w maszynach 30 wlókienniczych, zostaja wyeliminowane.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zasade dzialania ukladu wedlug wy¬ nalazku, fig. 2 — wykresy odwzorowujace stocha- 3, styczne sygnaly napieciowe na elektrodzie, a fig. 3 przedstawia przyklad wykonania ukladu progowe¬ go przelacznika zwlocznego.Nitka 1 (fig. 1) znajduje sie w odleglosci a od eektrody 2. Elektroda 2 jest polaczona ze wzmac¬ niaczem 3 o duzej impedancji wejsciowej, wy¬ twarzajacym uzyteczny sygnal napieciowy Xa'.Wzmacniacz 3 ma rezystancje wejsciowa Re.Jego wyjscie jest polaczone przez kondensator 4, wzglednie bezposrednio, z progowym przelaczni¬ kiem zwlocznym 5, tj. z elektronicznym przelacz¬ nikiem progowym o opóznionym zalaczeniu. Oprócz tego zwloczny przelacznik progowy 5 jest pola¬ czony ze zródlem napiecia 6, bedacym zródlem po¬ tencjalu odniesienia. Zwloczny przelacznik progo¬ wy 5 sklada sie z obwodu opózniajacego 7 i obwo¬ du dwustanowego 8, które sa polaczone ze soba.Na wyjsciu zwlocznego przelacznika progowego 5 wytworzony jest binarny sygnal ciagly Xa.Nitka 1 znajduje sie w odleglosci a od elektro¬ dy 2. Elektroda 2 moze miec plaska albo wklesla powierzchnie metalowa. Ladunek elektryczny roz¬ lozony w sposób stochastyczny na nitce 1 indukuje ladunek przeciwnego znaku na elektrodzie 2. La¬ dunek ten jest równy ladunkowi na nitce 1. Elek-- troda 2 jest polaczona z wejsciem wzmacniacza 3 o duzej impedancji wejsciowej. Poniewaz elektro¬ da 2 tworzy powierzchnie ekwipotencjalna, na elektrodzie 2 wytwarza sie odpowiednio do ladun¬ ku potencjal doprowadzany do wejscia wzmac- 10 15 20 25 40 50 55 60 niacza 3, który zostaje wzmocniony przez wzmac¬ niacz, na którego wyjsciu wytwarza sie uzyteczny sygnal napieciowy Xa'. Gdy nitka 1 majaca roz¬ lozony stochastycznie ladunek przebiega z szyb¬ koscia V w odleglosci a od elektrody 2, wówczas powstaje na elektrodzie 2 okreslony potencjal i, w wyniku tego równiez na wejsciu wzmacniacza powstaja male stochastyczne rozlozone w czasie potencjaly Xe w postaci impulsów napieciowych, których ksztalt jest odwzorowany wykresem na fig. 2. Na wyjsciu wzmacniacza 3 wystepuja na¬ stepnie wzmocnione impulsy napiecia w postaci uzytecznego sygnalu napieciowego Xa'. Przy zerwa¬ niu nitki 1 ladunek znika i na wejsciu wzmac¬ niacza 3 potencjal zmienia sie do poziomu, przy którym na wyjsciu wzmacniacza impulsy nie wy¬ stepuja.Zmiany poziomu sygnalu uzytecznego odbiera¬ ne jako zmiany sygnalu napieciowego Xa' na wyj¬ sciu wzmacniacza 3 informuja o obecnosci rucho¬ mej nitki 1 przed elektroda 2. Wejscie wzmacnia¬ cza 3, moze takze byc polaczone z rezystorem lub nieliniowym elementem pólprzewodnikowym, np. dioda Zenera.W obecnosci nitki male stochastycznie rozlozone w czasie potencjaly Xe sa wzmacniane przez wzmacniacz 3 o impedancji wejsciowej Re w ta¬ kiej mierze, ze amplitudy sygnalów napieciowych Xa staja sie wystarczajacymi, aby wyeliminowac wplyw histerezy przelaczania obwodu dwustano¬ wego 8. Aby wyeliminowac oddzialywanie poten¬ cjalów zaklócajacych, mozna wlaczyc miedzy wzmacniaczem 3 a opózniajacych przelacznikiem progowym 5 kondensator. Przy przelaczeniu obwo^ du dwustanowego 8 przy zerwaniu nitki ciagly sygnal binarny na wyjsciu zwlocznego przelacz¬ nika progowego 5 przybiera wartosc logiczna 0.Równoczesnie z przelacznikiem zwlocznego prze¬ lacznika progowego 5 obwód opózniajacy 7 jest ladowany napieciem o stalej amplitudzie (ksztal¬ towanie impulsów). Jezeli teraz w sygnale napie¬ ciowym Xa' wystapi nieregularna przerwa, obwód dwustanowy 8 przelacza sie najpierw z powrotem w stan logicznej jedynki^ gdy sie rozladuje zwlocz¬ ny przelacznik progowy 5. Jezeli podczas rozlado¬ wania wystepuja ponownie sygnaly napieciowe Xa'# wtedy nastepuje ponownie szybkie ladowanie obwodu opózniajacego 7.Opóznienie czasowe przy rozladowaniu dobiera sie wedlug najwiekszej przerwy wystepujacej w sygnale napieciowym Xa'. Jezeli po uplywie okre¬ su wyznaczonego zwloka czasowa nie pojawiaja sie juz sygnaly napieciowe a', wówczas na wyj*- sciu czlonu dwustanowego 8 pojawia sie sygnal logicznej jedynki. Napiecie odniesienia ze zródla napiecia 6 na wejsciu zwlocznego przelacznika pro* gowego 5 powoduje wytworzenie przy blednych sygnalach napieciowych Xa' stabilnego sygnalu logicznej jedynki na wyjsciu przelacznika progo¬ wego 5.Uklad moze byc zrealizowany takze w ten spo¬ sób, ze poszczególne jego czlony wytwarzaja sy¬ gnaly o odmiennym poziomie logicznym, niz to bylo opisane powyzej.140 095 7 Dzialanie ukladu wedlug wynalazku z opóznia¬ jacym przelacznikiem progowym 5 jest omówione w oparciu o fig. 3. Zaklada sie, ze zwloczny prze¬ lacznik progowy 5 jest zalaczony wtedy, gdy tran¬ zystor polowy V2 jest odciety. Zwloczny przelacz¬ nik progowy jest odciety wówczas, gdy tranzystor polowy V2 znajduje sie w stanie, przewodzenia.Z tego wzgledu dla sygnalu wyjsciowego sa usta¬ lone dwa stany dyskretne: Xa = —UB dla „zalaczone" = logiczna jedynka Xa = 0 dla „wylaczone" = logiczne zero.Dzialanie ukladu jest objasnione wychodzac ze stanu „wylaczone". Dla uzyskania zadanego opóz¬ nienia, pomiedzy tranzystorami polowymi VI i V2 wlaczony jest obwód skladajacy sie z diody V4, kondensatora Cl i rezystora R8. W stanie „wyla¬ czone" tranzystor polowy VI jest odciety, a tran¬ zystor polowy V2 przewodzi. Binarny sygnal ciagly Xa = 0. Ten stan odpowiada obecnosci sygnalów napieciowych Xa' w ukladzie wedlug fjg. 1. Kon¬ densator Cl jest naladowany prawie do potencja¬ lu napiecia roboczego —UB, jezeli jest spelniony warunek R3 < R8 (ladowanie ze stala amplituda, ksztaltowanie impulsu). Napiecie z kondensatora Cl jest równoczesnie doprowadzane do bramki tranzystora polowego V2, który znajduje sie w stanie przewodzenia.Jezeli zanika sygnal na wejsciu zwlocznego prze¬ lacznika progowego 5, wówczas zródlo napiecio¬ we 6 wymusza przewodzenie tranzystora polowe¬ go VI, przy czym punkt przelaczenia jest ustala¬ ny przez rezystancje rezystorów Rl, R2, które dzialaja jako dzielnik napiecia. Poniewaz tranzy¬ stor polowy VI przewodzi, na katodzie diody V4 wartosc potencjalu zmniejsza sie tak, ze konden¬ sator Cl rozladowuje sie. Kondensator Cl rozla¬ dowuje sie przez rezystor R8. Szybkiemu rozlado¬ waniu przez obwód o malej rezystancji dren- -zródlo tranzystora polowego VI zapobiega dioda V4. Oznacza, to, ze rozladowanie kondensatora Cl odbywa sie ze stala czasowa T = R8.C1.Jezeli podczas rozladowywania sie kondensatora na wejsciu zwlocznego przelacznika progowego po¬ jawiaja sie ponownie sygnaly napieciowe Xa', za¬ nim zostanie osiagniete napiecie progowe dla tran¬ zystora polowego V2 tak, ze kondensator Cl otrzy¬ muje ponownie ladunek, wówczas tranzystor po¬ lowy VI pozostaje w stanie odcietym w warun¬ kach obecnosci sygnalów napieciowych Xa'. Do¬ piero, gdy nie wystepuja juz zadne sygnaly na¬ pieciowe Xa', kondensator €1 rozladowuje sie zu¬ pelnie. Gdy napiecie na kondensatorze osiaga war¬ tosc progowa dla tranzystora polowego V2, wtedy przestaje on przewodzic-i sygnal na wyjsciu prze¬ lacznika ustala sie na poziomie logicznej jedynki, dzieki sprzezeniu rezystora R6, R7 i diody V3.W tym ukla&zie uzyskuje sie opóznienie czasowe równe: 8 UT tv = -T In— UB W ten sposób stochastyczny sygnal napieciowy zostaje przeksztalcony w binarny sygnal ciagly Xa = logiczna 1 wzglednie Xa = logiczne 0 i jest wykorzystywany do dalszego przetwarzania infor¬ macji.Zastrzezenie' patentowe Uklad do kontroli zerwan nitki zawierajacy elektrode czujnikowa polaczona z wejsciem ukla¬ du elektronicznego zawierajacego wzmacniacz wejsciowy wytwarzajacy sygnal zalezny od war¬ tosci ladunku gromadzonego na przemieszczajacej sie nitce oraz elektroniczny przelacznik progowy polaczony z wyjsciem wzmacniacza wejsciowego z obwodem opózniajacym i z zalaczonym na jego wyjsciu obwodem dwustanowym, znamienny tym, ze obwód opózniajacy (7) zawiera tranzystor po¬ lowy (VI), którego bramka jest polaczona poprzez kondensator sprzegajacy (4) z wyjsciem wzmac¬ niacza (3), zródlo jest polaczone z pierwszym za¬ ciskiem zródla zasilania polaczonym z punktem o potencjale odniesienia ukladu, a dren jest po¬ laczony poprzez rezystor obciazenia (R3) z drugim zaciskiem (—UB) zródla zasilania, obwód dwu¬ stanowy (8) zawiera tranzystor polowy (V2), któ¬ rego bramka jest polaczona poprzez obwód sprze¬ gajacy (V4, Cl, R8) z drenem tranzystora polo¬ wego (VI) obwodu opózniajacego (7), zródlo jest polaczone z pierwszym zaciskiem zródla zasilania polaczonym z punktem o potencjale odniesienia, dren jest polaczony poprzez rezystor obciazenia (R5) z drugim zaciskiem (—UB) zródla zasilania, przy czym bramka tranzystora polowego (VI) obwodu opózniajacego (7) jest dolaczona do punktu polaczenia pierwszej pary rezystorów (Rl, R2) two¬ rzacych pierwszy dzielnik napiecia, dolaczony do zródla napiecia odniesienia (6) i poprzez druga diode (V3) jest polaczona do punktu polaczenia drugiej pary rezystorów (R6, R7) tworzacych dru¬ gi dzielnik napiecia wlaczony miedzy bramka tranzystora polowego (VI) poprzez drugi konden¬ sator sprzegajacy (C2), natomiast obwód sprzega¬ jacy (V4, Cl, R8) wlaczony miedzy drenem tran¬ zystora polowego (VI) obwodu opózniajacego (7) a bramka tranzystora polowego (V2) obwodu dwu¬ stanowego (8) sklada sie z pierwszej diody (V4), której katoda jest polaczona z drenem tranzystora polowego (VI) obwodu opózniajacego (7), a anoda z bramka tranzystora polowego (V2 obwodu dwu¬ stanowego (8), oraz polaczonych równolegle kon¬ densatora (Cl) i rezystora (B8) wlaczonych mie¬ dzy bramka tranzystora polowego (V2) obwodu dwustanowego (8); a dren tranzystora polowego (V2) obwodu dwustanowego (8) stanowi wyjsci* ukladu. to 15 20 25 30 35 40 45 50 55140 995 r£ W f& 7 X* UI/UaIU F /7j? 3 WZGraf. Z-d 2 — 251/87 — 100 Cena 130 zl PL PL PL PL PL