RU1818305C

RU1818305C - Method for measuring linear density, mass and moisture of textile materials

Info

Publication number: RU1818305C
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Гончар-Быш; Зиновий Михайлович Боднар; Иван Михайлович Москвитин
Original assignee: Львовский Научно-Исследовательский Радиотехнический Институт
Priority date: 1988-04-26
Filing date: 1988-04-26
Publication date: 1993-05-30

Abstract

Использование: аналитическое приборостроение . Сущность изобретени : Устройство дл измерени линейной плотности массы и влажности текстильных материалов содержит генераторы высокочастотных и низкочастотных колебаний, два ключа, блок синхронизации, аналого-цифровой преобразователь . Выходы ключей объединены и подключены к входам блока рабочих и эталонных емкостных датчиков от 1 доп, выходы которых попарно подключены к сигнальным входам коммутатора от первого до п/2, управл ющие входы которых подключены к соответствующим от 1 до п выходам блока логики. В устройство введены аналоговый мультиплексор и формирователь кодов, вход которого подключен к второму выходу блока выбора рабочего датчика, а выход через адресную шину подключен к управл ющим входам аналогового мультиплекеора, первый сигнальный вход которого подключен к выходу первого коммутатора, второй сигнальный вход - к выходу второго коммутатора , п/2 сигнальный вход - к выходу п/2 коммутатора, а выход - к входу усилител , причем выход детектора подключен к ин- сЬоомационному входу аналого-цифрового преобразовател . 1 ил. (Л СUsage: analytical instrumentation. SUMMARY OF THE INVENTION A device for measuring the linear density of mass and moisture of textile materials comprises high-frequency and low-frequency oscillation generators, two keys, a synchronization unit, and an analog-to-digital converter. The key outputs are combined and connected to the inputs of the block of working and reference capacitive sensors from 1 additional, the outputs of which are paired to the signal inputs of the switch from the first to p / 2, the control inputs of which are connected to the corresponding from 1 to p outputs of the logic block. An analog multiplexer and a code generator are introduced into the device, the input of which is connected to the second output of the working sensor selection unit, and the output via the address bus is connected to the control inputs of the analog multiplexer, the first signal input of which is connected to the output of the first switch, the second signal input is to the output of the second switch, p / 2 signal input to the output p / 2 of the switch, and the output to the input of the amplifier, and the output of the detector is connected to the information input of the analog-to-digital converter. 1 ill. (L C

Description

Изобретение относитс к текстильной промышленности, а именно к устройствам дл измерени таких параметров текстильных материалов, как линейна плотность массы и влажность,The invention relates to the textile industry, and in particular to devices for measuring such parameters of textile materials as linear mass density and humidity.

Цель изобретени - упрощение устройства и повышение его надежности.The purpose of the invention is to simplify the device and increase its reliability.

На чертеже показана структурна схема предлагаемого устройства.The drawing shows a structural diagram of the proposed device.

Устройство содержит генератор 1 высокочастотных колебаний,генератор 2 низкочастотных колебаний, ключи 3 и 4. блок 5 синхронизации, блок 6 рабочих и эталонныхThe device comprises a generator 1 of high-frequency oscillations, a generator 2 of low-frequency oscillations, keys 3 and 4. block 5 synchronization, block 6 working and reference

емкостных датчиков от 1 до п, блок 7 логики, первый коммутатор 8, второй коммутатор 9, п/2 коммутатор, аналоговый мультиплексор 10, формирователь кодов 11, блок 12 выбора рабочего датчика, усилитель 13, детектор 14, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 15, электронно-вычислительна машина (ЭВМ) 16..capacitive sensors from 1 to p, logic block 7, first switch 8, second switch 9, p / 2 switch, analog multiplexer 10, code generator 11, working sensor selection block 12, amplifier 13, detector 14, analog-to-digital converter (ADC) ) 15, electronic computer (computer) 16 ..

.Генератор 1 высокочастотных колебаний и генератор 2 низкочастотных колебаний , выходами подключенные к входам соответственно первого 3 и второго 4 ключей , управл ющие входы которых подключе00 Ы.High-frequency oscillation generator 1 and low-frequency oscillation generator 2, outputs connected to the inputs of the first 3 and second 4 keys, respectively, the control inputs of which are connected

СЛSL

ны к первому и второму выходам блока 5 синхронизации и управл ющим входам АЦП 15, а выходы ключей объединены и подключены к входу блока 6 рабочих и эталонных емкостных датчиков от 1 до п, выходы которых попарно подключены к сигнальным входам первого 8, второго 9, п/2 коммутаторов , управл ющие входы которых подключены к соответствующим от 1 до п выходам блока 7 логики, ко второму входу которого подключен третий выход блока 5 синхронизации , к первому входу - первый выход блока 12 выбора рабочего датчика, второй выход которого подключен к входу формировател кодов 11, выход которого через адресную шину подключен к управл ющим входам аналогового мультиплексора 10, первый сигнальный вход которого подключен к выходу первого коммутатора 8, второй сигнальный вход- к выходу второго коммутатора 9, п/2 сигнальный вход - к выходу п/2 коммутатора, а выход - к входу усилител 13, выход которого подключен к входу детектора 14, выход которого подключен к информационному входу АЦП 15, выход которого подключен к входу ЭВМ 16.They are connected to the first and second outputs of the synchronization unit 5 and the control inputs of the ADC 15, and the key outputs are combined and connected to the input of the unit 6 of working and reference capacitive sensors from 1 to p, the outputs of which are paired with the signal inputs of the first 8, second 9, p / 2 switches, the control inputs of which are connected to the corresponding from 1 to p outputs of the logic unit 7, to the second input of which the third output of the synchronization unit 5 is connected, to the first input is the first output of the working sensor selection unit 12, the second output of which is connected to the input of the forms code finder 11, the output of which through the address bus is connected to the control inputs of the analog multiplexer 10, the first signal input of which is connected to the output of the first switch 8, the second signal input is to the output of the second switch 9, p / 2 the signal input is to the output p / 2 switch, and the output to the input of the amplifier 13, the output of which is connected to the input of the detector 14, the output of which is connected to the information input of the ADC 15, the output of which is connected to the input of the computer 16.

Устройство работает следующим образом ,чThe device operates as follows, h

Генератор 1 высокочастотных колебаний вырабатывает гармонические колебани синусоидальной формы напр жением Ui и частотой fi (например)fi 10 МГц). Соответственно, генератор 2 вырабатывает гармонические колебани синусоидальной формы напр жением U2 и частотой f2 (например , f2 1 МГц). Через аналоговые ключи 3 и 4, которые работают в противофазе, выходы генераторов 1 и 2 поочередно подключаютс к входным пластинам емкостных датчиков от 1 до п блока 6 емкостных датчиков . Емкостные датчики работают парами: 1 и 2,3 и 4..., (п-1) и п. Если 1 емкостный датчикThe high-frequency oscillation generator 1 generates harmonic sine waves with voltage Ui and frequency fi (e.g., fi 10 MHz). Accordingly, oscillator 2 generates harmonic oscillations of a sinusoidal shape by voltage U2 and frequency f2 (e.g., f2 1 MHz). Through analog keys 3 and 4, which operate in antiphase, the outputs of the generators 1 and 2 are alternately connected to the input plates of the capacitive sensors from 1 to p of the block 6 of the capacitive sensors. Capacitive sensors work in pairs: 1 and 2,3 and 4 ..., (p-1) and p. If 1 is a capacitive sensor

- рабочий, то 2 - эталонный, и наоборот. Все емкостные датчики имеют одинаковую емкость пор дка 1-2 пФ, но различный физический объем, что позвол ет контролировать различные текстильные материалы (шерсть, лен, хлопок, синтетические волокна и др.). В зависимости от вида текстильного материала оператор принимает решение о выборе рабочего датчика, которое осуществл ет при помощи блока 12 выбора рабочего датчика . С выходных пластин емкостных датчиков от 1 до п сигналы генераторов 1 и 2 поступают на информационные входы коммутаторов 8,9..., п/2 соответственно.-Причем кажда пара емкостных датчиков (рабочего и эталонного) подключаетс к одному коммутатору. Ёмкостные датчики 1 и 2- worker, then 2 - reference, and vice versa. All capacitive sensors have the same capacitance of the order of 1-2 pF, but different physical volume, which allows controlling various textile materials (wool, linen, cotton, synthetic fibers, etc.). Depending on the type of textile material, the operator decides on the choice of a working sensor, which is carried out using the block 12 for selecting a working sensor. From the output plates of capacitive sensors from 1 to p, the signals of the generators 1 and 2 are fed to the information inputs of the switches 8.9 ..., p / 2, respectively. Moreover, each pair of capacitive sensors (working and reference) is connected to one switch. Capacitive sensors 1 and 2

- к первому коммутатору 8. емкостные датчики 3 и 4 - ко второму коммутатору 9, емкостные датчики (п-1) и n-k п/2 коммутатору. На управл ющие входы коммутаторов от первого до п/2 поступают сигналы с первого- to the first switch 8. capacitive sensors 3 and 4 - to the second switch 9, capacitive sensors (p-1) and n-k p / 2 switch. The control inputs of the switches from the first to p / 2 receive signals from the first

до п выходов блока 7 логики. Причем наto n outputs of block 7 of the logic. And on

управл ющие входы каждого коммутатораcontrol inputs of each switch

сигналы поступают в противофазе и частотеsignals arrive in antiphase and frequency

этих управл ющих сигналов в два разаthese control signals twice

.меньше чем та, которой управл ютс ключи. smaller than that controlled by keys

3 и 4. Когда на выход первого коммутатора/ 8 поступает сигнал, прошедший рабочий емкостной датчик 1 блока б, ключи 3 и 4 успевают переключитьс по одному разу и выходной сигнал будегпредставл ть собой3 and 4. When the signal passes through the output of the first switch / 8, it has passed the working capacitive sensor 1 of block b, the keys 3 and 4 have time to switch once and the output signal will be

последовательную сумму сигналов DI и U2. Аналогична картина будет и тогда, когда на вход коммутатора 8 поступит сигнал, прошедший эталонный емкостной датчик 2 блока 6. Затем цикл повтор етс снова. Когдаa sequential sum of DI and U2 signals. The situation will be similar when the signal passed through the reference capacitive sensor 2 of unit 6 is received at the input of the switch 8. Then, the cycle is repeated again. When

работает первый коммутатор 8 сигналы на „ выходах остальных коммутаторов от второго 9 до п/2 отсутствуют.the first switch works 8 signals at the outputs of the remaining switches from the second 9 to n / 2 are absent.

Сигнал с выхода первого коммутатора 8 поступает на первый вход аналогового мультиплексора 10, на управл ющий вход которого по адресной шине поступает управл ющий коде выхода формировател кодов 11, той которого управл ет блок 12 выбора рабочего датчика. Таким образом, когда сThe signal from the output of the first switch 8 is fed to the first input of the analog multiplexer 10, the control input of which is supplied via the address bus to the control code of the output of the code generator 11, which is controlled by the working sensor selection unit 12. So when with

помощью блока 12 выбора рабочего датчика задействована пара емкостных датчиков 1 и 2 блока 6 и первый коммутатор 8, то блок 12 так управл ет работой формировател кодов 11, что последний по адресной шинеusing the working sensor selection block 12, a pair of capacitive sensors 1 and 2 of block 6 and the first switch 8 are used, then block 12 controls the operation of the code generator 11 so that the latter is on the address bus

выдает такой код на управл ющий вход аналогового мультиплексора 10, в результате чего сигнал на его выход проходит с первого входа. Аналогично, когда задействована пара емкостных датчиков 3 и 4 при помощиprovides such a code to the control input of the analog multiplexer 10, as a result of which the signal to its output passes from the first input. Similarly, when a pair of capacitive sensors 3 and 4 are activated using

блока 12 выбора рабочего датчика, а также второй коммутатор 9, с выхода которого сигнал поступа ет на второй вход аналогового мультиплексора 10. При этом блок 12 выбора рабочего датчика так управл ет работойunit 12 of the selection of the working sensor, as well as a second switch 9, from the output of which the signal is fed to the second input of the analog multiplexer 10. In this case, the block 12 of the selection of the working sensor controls the operation

формировател кодов 11, что последний по адресной шине выдает такой код на управл ющий вход аналогового мультиплексора 10, в результате чего сигнал на его выход проходит со второго входа. И так далее.the code generator 11, that the latter generates such a code via the address bus to the control input of the analog multiplexer 10, as a result of which the signal to its output passes from the second input. Etc.

Сигнал с выхода аналогового мультиплексора 10 поступает на вход усилител 13, усиливаетс а затем детектируетс детектором 14. Как и в известном устройстве выходной сигнал детектора 14 представл етThe signal from the output of the analog multiplexer 10 is fed to the input of an amplifier 13, amplified, and then detected by the detector 14. As in the known device, the output signal of the detector 14 is

собой видеоимпульсы, период которых равен периоду коммутации ключей 3 и 4, и один цикл работы состоит из четырех видеоимпульсов: Ucpfl.Ucpf2.Uf.sf1.Uof2.. ВЫХОДНОЙ сигнал детектора .14 поступает наare video pulses, the period of which is equal to the switching period of keys 3 and 4, and one operation cycle consists of four video pulses: Ucpfl.Ucpf2.Uf.sf1.Uof2 .. The output signal from the detector .14 is transmitted to

информационный вход АЦП 15, на управл ющие входы ключей 3 и 4. Таким образом, за период каждого из четырех видеоимпульсов на входе АЦП 15, на его выходе по в,- л ютс четыре значени напр жени в цифровом коде Ucpfi ,UCpf2 .UC3fi .UC3f2 . которые занос тс в ЭВМ 16 и обрабатываютс по определенному алгоритму дл определени контролируемого параметра: либо отклонение ЛПМ от среднего значени , либо влажности. Принцип действий устройства аналогичен описанному и основан на определении приращени емкости рабочего датчика. при перемещении между его пластинами контролируемого текстильного продукта.the information input of the ADC 15, to the control inputs of the keys 3 and 4. Thus, for the period of each of the four video pulses at the input of the ADC 15, at its output, four voltage values are generated in the digital code Ucpfi, UCpf2 .UC3fi. UC3f2. which are entered in the computer 16 and processed according to a certain algorithm to determine the controlled parameter: either the deviation of the CVL from the average value or humidity. The principle of operation of the device is similar to that described and is based on determining the increment of the capacity of the working sensor. when moving between its plates of a controlled textile product.

Полезный эффект от предлагаемого устройства возрастает преувеличении числа датчиков.The beneficial effect of the proposed device increases by exaggerating the number of sensors.

Например, аналоговый мультиплексор может быть реализован на ИМ С 564 КТЗ, а формирователь кодов - на ИМС К155ИВ1.For example, an analog multiplexer can be implemented on the IM C 564 CTZ, and a code generator on the IM K155IV1.

Ф о р-м у л а и з о б р е т е н м For rm u l a

Устройство дл измерени линейной плотности массы и влажности текстильных материалов, содержащее генераторы. ВУСО- кочастотных и низкочастотных колебаний, выходами подключенные к входам соответственно первого и второго ключей, управл ющие входы которых подключены к первому и второму выходам блока синхронизации м управл ющим входам аналого-цифровогоA device for measuring linear mass density and moisture of textile materials, comprising generators. VUSO-frequency and low-frequency oscillations, the outputs connected to the inputs of the first and second keys, respectively, the control inputs of which are connected to the first and second outputs of the synchronization unit and the control inputs of analog-digital

преобразовател , а выходы ключей объединены и подключены к входам блока рабочих и эталонных емкостных датчиков от первого до п, выходы которых попарно подключены к сигнальным входам коммутатора от первого до п/2, управл ющие входы которых подключены к соответствующим от первого до п выходам блока логики, усилитель, выход которого подключен к входу детектора , аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к входу электронно- вычислительной машины, блок выбора рабочего датчика, первый выход которого подкл-ючен к первому блока логики, второй вход которого подключен к третьему выходу блока синхронизации, отличающеес тем, что, с целью упрощени устройства и повышени его надежности, в него введе-. ны аналоговый мультиплексор и формирователь кодов, вход которого подключен к второму выходу блока выбора рабочего датчика , а выход через адресную шину подключен к управл ющим входам аналогового мультиплексора, первый сигнальный вход которого подключен к выходу перёого мультиплексора , рторой сигнальный вход - к выходу второго коммутатора, п/2 сигнальный вход - к выходу п/2 коммутатора а выход - к входу усилител , причем выход детектора Подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразовател .the converter, and the key outputs are combined and connected to the inputs of the block of working and reference capacitive sensors from the first to p, the outputs of which are paired to the signal inputs of the switch from the first to p / 2, the control inputs of which are connected to the corresponding from the first to p outputs of the logic block an amplifier, the output of which is connected to the input of the detector, an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the input of an electronic computer, a unit for selecting a working sensor, the first output of which is connected to the first unit and logic, the second input of which is connected to the third output of the synchronization unit, characterized in that, in order to simplify the apparatus and improve its reliability, introducing into it. we have an analog multiplexer and a code generator, the input of which is connected to the second output of the working sensor selection block, and the output via the address bus is connected to the control inputs of the analog multiplexer, the first signal input of which is connected to the output of the first multiplexer, the second signal input is to the output of the second switch, p / 2 signal input - to the output p / 2 of the switch and the output - to the input of the amplifier, and the output of the detector is connected to the information input of the analog-to-digital converter.