SU1534324A1

SU1534324A1 - Apparatus for measuring weight consumption of fibrous material in pneumatic line

Info

Publication number: SU1534324A1
Application number: SU864170544A
Authority: SU
Inventors: Вадим Львович Бунаков; Александр Владимирович Рудев; Владимир Викторович Заяц; Александр Викторович Назаров; Елена Николаевна Сидорова
Original assignee: Московский Текстильный Институт Им.А.Н.Косыгина
Priority date: 1986-12-30
Filing date: 1986-12-30
Publication date: 1990-01-07

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени весового расхода волокнистого материала в текстильной промышленности. Целью изобретени вл етс повышение точности измерени . На пневмопроводе закрепл ют рамку 3, на которой в свою очередь устанавливают две линейки источников 4, 5 света и фотоприемников 6, 7. Источники света и фотоприемники чередуютс в каждой из линеек. Движущийс в пневмопроводе волокнистый материал измен ет величину фототока, поступающего с фотоприемников 6, 7, за счет изменени оптической плотности освещаемой среды. По величине фототока суд т о весовом расходе волокнистого материала в пневмопроводе. Вычислительный блок позвол ет учитывать смещение нул , происход щее при запыленности стенок пневмопровода. 2 ил.The invention relates to a measurement technique and can be used to measure the weight consumption of fibrous material in the textile industry. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy. Frame 3 is fixed on the pneumatic line, which in turn installs two lines of light sources 4, 5 and photodetectors 6, 7. Light sources and photodetectors alternate in each of the lines. The fibrous material moving in the pneumatic line changes the value of the photocurrent coming from the photodetectors 6, 7 due to a change in the optical density of the illuminated medium. The photocurrent is judged on the weight consumption of fibrous material in the pneumatic duct. The computational unit allows one to take into account the zero displacement occurring when the air line walls are dusty. 2 Il.

Description

55 7755 77

ГП 1GP 1

If/Ub If / ub

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано в текстильной промышленности дл измерени расхода волокнистого материала в пневмопроводе.The invention relates to a measurement technique and can be used in the textile industry to measure the flow rate of fibrous material in a pneumatic conduit.

Цель изобретени - повышение точности .The purpose of the invention is to improve accuracy.

На фиг. 1 изображена конструкци датчика расхода волокнистого материа- ла; на фиг. 2 - электрическа схема устройства.FIG. 1 shows the design of a fiber consumption sensor; in fig. 2 - electrical device diagram.

Датчик весового расхода волокнистого материала состоит из двух линеек 1 и 2 (фиг. 1), дл креплени которых служит специальна рамка 3. Кажда линейка датчика состоит из чередующихс источников света и фотоприемников (светодиодов ,5 и фотодиодов 6,7). Рамка укреплена на пневмопроводе 8. Рамка с укрепленными в ней линейками образует единое целое с пневмопроводом , и поэтому не вызывает возмущени потока волокна.The fiber weight sensor consists of two lines 1 and 2 (Fig. 1), which is fixed by a special frame 3. Each sensor line consists of alternating light sources and photodetectors (LEDs 5 and photodiodes 6, 7). The frame is fixed on the pneumatic line 8. The frame with the rulers reinforced in it forms a single whole with the pneumatic line and therefore does not cause disturbance in the fiber flow.

Устройство содержит также источник 9 тока (фиг. 2) с ключами 10 и 11 дл коммутации групп светодиодов, генератор 12 с парафазными выходами, два ключа 13 и 1 дл коммутации групп фотодиодов, блок 15 обработки и блок 16 индикации.The device also contains a current source 9 (FIG. 2) with keys 10 and 11 for switching groups of LEDs, a generator 12 with paraphase outputs, two keys 13 and 1 for switching groups of photodiodes, a processing unit 15 and a display unit 16.

Блок обработки включает в себ резисторы 17 и 18, инвертирующий усилитель 19, фильтры 20 и 21 нижних частот , амплитудный детектор 22, конденсатор 23, неинвертирующий усилитель 2, дифференциальный усилитель 25 и преобразователь напр жение-частота, выполненный в виде интегратора на усилителе 26 с конденсатором 27 и резистором 28, коммутатора на усилителе 29 и разр дного транзистора 30.The processing unit includes resistors 17 and 18, an inverting amplifier 19, low-pass filters 20 and 21, an amplitude detector 22, a capacitor 23, a non-inverting amplifier 2, a differential amplifier 25, and a voltage-frequency converter designed as an integrator on the amplifier 26 s the capacitor 27 and the resistor 28, the switch on the amplifier 29 and the discharge transistor 30.

В основе работы устройства лежит уравнение Бугера-Ламберта, согласно которому поток монохроматического излучени с длиной волны , прошедший через некоторый объект, на который направлен поток Ф0 равенThe device is based on the Bouguer-Lambert equation, according to which the monochromatic radiation flux with a wavelength that passes through an object, to which the flux Φ0 is directed, is equal to

Ф.р-Ф.е.Fr-f.

О)ABOUT)

где 0,д - оптическа плотность объектаwhere 0, d is the optical density of the object

II

Так как D линейно зависит от плотности массы волокна, то выражение (1) можно представить в виде Ф.г-Ф.е-«, (2) где К - посто нный коэффициент; q - измер ема величина, т.е.Since D linearly depends on the mass density of the fiber, the expression (1) can be represented in the form of F.y-F.- «, (2) where K is a constant coefficient; q - measured value, i.e.

мгновенное значение плотности волокнистой массы.instantaneous pulp density.

Количество волокна С, подаваемого по пневмопроводу в объект за известное врем , определ етс выражениемThe amount of fiber C supplied through the pneumatic line to the object for a known time is determined by the expression

,(3), (3)

titi

где К - коэффициент определ емой конструкцией датчика и способом обработки информации. Дл перекрыти всего сечени пневмопровода излучатель должен содержать такое количество свето- и фотодиодов, которое обеспечило бы заполнение всего сечени равномерным потоком излучени .where K is the coefficient determined by the design of the sensor and the method of information processing. To shut off the entire cross section of the pneumatic line, the emitter must contain such a number of light and photodiodes that would ensure that the entire cross section is filled with a uniform radiation flux.

Тогда полный ток в цепи фотопреобразовател будетThen the total current in the photovoltaic circuit will be

(4)(four)

где Зп - фототек n-го фотодиода.where Sn is the photocurrent of the nth photodiode.

Этот ток будет определ ть мгновенное значение расхода волокна. Выраже- оние (3) можно представить в виде: . (5)This current will determine the instantaneous fiber consumption. Expression (3) can be represented as:. (five)

Из этого видно, что весовой расход волокнистого материала можно определ ть по току фотопреобразовател .It can be seen from this that the weight consumption of the fibrous material can be determined from the current of the photoconverter.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Сигнал, снимаемый с линейки фотоприемника , вл етс функцией нескольких переменных, а именно: освещенности , создаваемой источником излучени , количества массы продукта в зоне просвечивани , запыленности поверхности фото- и светодиодов.The signal taken from the photodetector line is a function of several variables, namely, the illumination produced by the radiation source, the amount of mass of the product in the translucency zone, the dustiness of the surface of the photo- and LEDs.

Источник 9 тока, при помощи ключей 10 и 11 подключаетс поочередно к линейкам светодиодов и 5, ключи 10 и 11 коммутируютс противофазно генератором 12, который коммутирует также ключи 13 и И, подключа линейки фотодиодов 6 и 7 к инвертирующему усилителю 19. Таким образом, одновременно включены свето- и фотодиоды противоположных линеек, причем излучающий и принимающий р д светодиодов и фотодиодов периодически чередуютс .The current source 9, with the help of keys 10 and 11, is connected alternately to the LED and 5 lines, the keys 10 and 11 are switched out of phase by the generator 12, which also switches the keys 13 and AND, connecting the lines of photodiodes 6 and 7 to the inverting amplifier 19. Thus, simultaneously the light and photodiodes of the opposite lines are turned on, with the emitting and receiving series of LEDs and photodiodes alternating periodically.

Фотоприемники в обеих линейках включены параллельно и используютс в режиме фотопреобразовател . При работе в таком режиме фотодиод представл ет собой упрвл емый светом источник тока, величина которого не зависит от напр жени питани , а зависит от освещенности, т.е. от массы продукта в зоне просвечивани .Photodetectors in both lines are connected in parallel and are used in a phototransducer mode. When operating in this mode, the photodiode is a light source controlled by the current, the value of which does not depend on the supply voltage, but depends on the illumination, i.e. by weight of the product in the zone of transmission.

Сигнал с фотодиодов 6 и 7 поступает на инвертирующий усилитель 19.The signal from the photodiodes 6 and 7 is fed to the inverting amplifier 19.

5151

В каждый момент времени открыт один из ключей 13 или 14, которые управл ютс от генератора 12. При этом вследствие того, что фотодиоды вл ютс источниками тока, величина тока не зависит от падени напр жени на резисторах 17,18 и от сопротивлени резисторов 17,18 (сопротивление резисторов 17 и 18 должны выбиратьс , по крайней мере, на пор док меньше со1 противлени фотодиодов 6,7). Напр жение на выходе инвертирующего усилител 19 пропорционально сумме токов фотодиодов 6 и 7, и резистора 18. Сумма сигналов линеек 6 и 7, выдел ема на выходе инвертирующего усилител 19: фильтруетс при помощи фильтра нижних частот, состо щего из резистора 20 и конденсатора 21, частота среза которого выбрана в зависимости от скорости транспортировани волокна и его плотности (средней частоты полезного сигнала) , а также от частоты коммутации .At any time, one of the keys 13 or 14 is open, which is controlled by the generator 12. However, due to the fact that the photodiodes are current sources, the current does not depend on the voltage drop across the resistors 17.18 and the resistance of the resistors 17, 18 (the resistance of the resistors 17 and 18 should be chosen at least an order of magnitude less than the resistance of the photodiodes 6.7). The output voltage of the inverting amplifier 19 is proportional to the sum of the currents of the photodiodes 6 and 7, and the resistor 18. The sum of the signals of the lines 6 and 7 allocated at the output of the inverting amplifier 19: is filtered using a low-pass filter consisting of a resistor 20 and a capacitor 21, the cut-off frequency of which is chosen depending on the speed of fiber transportation and its density (average frequency of the useful signal), as well as on the switching frequency.

Дл того, чтобы исключить вли ние запыленности и загр знени поверхности фото- и светодиодов в блок измерени введен блок, позвол ющий компенсировать указанные возмущени , т.е. он устанавливает О показаний. Наблюдени показали, что волокно в пневмопроводе перемещаетс дискретными порци ми, т.е. в течение 1-10 с об зательно по вл етс окно. В этот момент времени волокна в зоне просвета датчика нет, что дает возможность запомнить состо ние Волокна нет. На усилителе 22 выполнена схема амплитудного детектора на отрицательную пол рность сигнала, функциональное назначение которого запоминание напр жени , соответствующего состо нию Волокна нет. Таким образом на конден- саюре 23 выдел етс опорное напр жение , относительно которого производитс измерение собственного сигнала, пропорционального количеству волокна в сечении датчика.In order to eliminate the influence of dust and surface contamination of photo and LEDs, a block was introduced into the measurement unit, which allowed compensating for the indicated disturbances, i.e. He sets Oh testimony. Observations have shown that the fiber in the pneumatic line moves in discrete portions, i.e. within 1-10 seconds a window appears. At this point in time, there is no fiber in the lumen area of the sensor, which makes it possible to remember the state of the Fiber. An amplifier 22 is configured with an amplitude detector for negative signal polarity, the functional purpose of which is to store the voltage corresponding to the Fiber condition. Thus, on the condenser 23, a reference voltage is released, against which the own signal is measured, which is proportional to the amount of fiber in the cross section of the sensor.

На неинвертирующем усилителе 2k выполнен повторитель напр жени дл согласовани . Он обладает большим входным сопротивлением, что позвол ет организовать посто нную времени разр да конденсатора в несколько минут.A non-inverting amplifier 2k has a voltage follower for matching. It has a large input resistance, which allows organizing a constant discharge time for a capacitor of several minutes.

На дифференциальном усилителе 25 выполнена схема сравнени текущего сигнала и напр жени на выходе усили Differential amplifier 25 has a circuit comparing the current signal and the voltage at the output of the force.

3 32463 3246

тел 2Ц, пропорционального напр жению при пустом датчике.body 2C, proportional to the voltage with an empty sensor.

Сигнал с усилител 25 поступает t- на вход преобразовател напр жение- частота, который преобразует аналоговый сигнал в последовательность импульсов . Он выполнен на двух операционных усилител х 26 и 29 и транзисто- Ю ре 30. Усилитель 26 с конденсатором Z7 представл ет собой аналоговый интегратор . Скорость зар да конденсатора вл етс функцией напр жени , поступающего на вход преобразовател . На15 пр жение с выхода интегратора поступает на вход усилител 29, где сравниваетс с пороговым напр жением. В момент равенства этих напр жений усилитель 29 переключаетс в состо ние по- 2о ложительного насыщени и начинает протекать ток базы транзистора 30, транзистор открываетс , конденсатор разр жаетс , и усилитель переключаетс в положение отрицательного насыщени . 25 Начинаетс новый зар д конденсатора. Сигнал с усилител 29, который представл ет собой последовательность импульсов , частота которых пропорциональна массе, поступает на вход бло0 ка 6 индикации.The signal from amplifier 25 is fed t- to the input of a voltage-frequency converter, which converts an analog signal into a sequence of pulses. It is implemented on two operational amplifiers 26 and 29 and a transistor Yu 30. An amplifier 26 with a capacitor Z7 is an analog integrator. The capacitor charge rate is a function of the voltage applied to the input of the converter. The voltage from the output of the integrator is fed to the input of the amplifier 29, where it is compared with the threshold voltage. At the moment of equality of these voltages, the amplifier 29 switches to the positive positive saturation state and the base current of the transistor 30 begins to flow, the transistor opens, the capacitor discharges, and the amplifier switches to the negative saturation position. 25 The new charge of the capacitor begins. The signal from amplifier 29, which is a sequence of pulses whose frequency is proportional to the mass, is fed to the input of block 6 of the display.

Claims

Invention Formula

A device for measuring the weight consumption of fibrous material in a pneumatic duct, containing two lines of optically matched sources, light and photodetectors, as well as an amplifier and a display unit, which also includes, for the purpose of improving accuracy, it has a current source, a paraphase generator, two pairs of keys, a low-pass filter, an amplitude detector, a non-inverting amplifier, a differential amplifier, and a voltage-frequency converter; the amplifier is inverting, each line of sources light and photodetectors are made with sequentially installed alternating light sources and photodetectors, each group of light sources is connected via a first pair of keys to a current source,

5 each group of photodetectors through a second pair of keys is connected to the input of an inverting amplifier connected by an output through a low-pass filter with an amplitude detector, output

which is connected to the non-inverting input of a non-inverting amplifier, the inverting input of which and the output are connected to the inverting input of a differential amplifier, the non-inverting input of which is connected to

the input of the amplitude detector, the output of the differential amplifier through a voltage converter - the frequency is connected to the display unit, and the outputs of the switch are connected to the control inputs of the keys.

FIG. 2