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一、前言 & j/ U# J# R- g% o3 p
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探丝传感器是化纤牵伸设备中必不可少的断丝检测装置。传统的探丝传感器大多采用电荷感应式，其检测灵敏度高，但受环境温度及湿度的影响较大，从而影响其可靠性和准确性。光电式探丝传感器可以弥补以上检测方法的不足，从而大大提高了断丝检测的准确性和可靠性。
; d5 V6 `4 n' }0 h- }二、光电式探丝传感器的原理
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, q- _! Z7 Z7 J8 [光电式探丝传感器能对纺织机械纺的纤维进行非接触断丝检测，并能配合切丝器及时切断断丝，以防止纤维缠绕机器部件。
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: S2 f+ N; a, B) A% e; U. c光电式探丝传感器利用红外光电原理对纤维的运动状态进行检测，当纤维正常时，由于机器的牵伸或卷绕等动作，位于传感器U形槽中的纤维会有微小的抖动，此抖动会不断地遮挡U形槽中左右两边红外光的发射和接收，使其产生连续的红外脉冲；当纤维丝断开以后，该连续的红外脉冲减少或消失，探丝器通过检测和判断红外脉冲的频率即可判断纤维是否已断开。
9 e+ J L# G3 Z! m三、电路设备及功能实现3 ~' D1 V7 t3 s- {4 o. l
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电路组成：红外发射电路、红外接收电路、放大电路、整形调制电路、解调电路、触摸感应延时电路 、过流保护电路及输出电路。1 @8 p n* Y% P$ p# f9 d5 [
0 f- Y& _. V$ [+ X9 k1、红外发射及接收电路。
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为了使发光二极管的亮度始终保持一定，由 LED 1 、N 1 、R 0 、Z D1 和R 1 构成恒流源红外发射电路，IC 2B ,P H , R 2 ～ R 4 构成红外接收电路，信号通过C 1 耦合输出。当P H 接受到的红外光能不变时，IC 2B 的7脚输出电平不变，则 C 1 无耦合信号输出。当由于丝线的摆动而不断重复地切割红外光束使P H 所接收到的光能改变时， C 1 耦合输出相同频率的脉动信号。
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2、前级放大及整形调制电路 e# X1 W4 {! @
$ ^: f8 ]4 t8 D5 ~# l0 M! a5 t& w由 R 5 ～ R 9 及 IC 2A 组成前级放大电路，由 R 5 、 R 6 输入偏置静态工作点，对C 1 耦合过来的微弱
& p- N0 s t8 n$ I ]! s2 c尖脉冲信号进行放大，其增益的大小取决于R 8 和R 9 的比值。整形调制电路由 R 11 ～ R 13 、 C 3 及IC 2D
1 M% M- N( S. o# Q组成，将前级尖脉冲信号整形调制为等幅方波脉冲信号。
) R+ H, R' _" H
9 [) \4 \ x) U5 P, U; H3、解调电路8 t! L. H* \8 j1 I
2 g, h+ n; N) r0 H% J) L% R+ t由 D 1 、R 15 ～R 18 、C 6 及IC 2C 组成，由R 18 引入正反馈。当前级信号频率低于一定值 F 1 时，IC 2C 的8脚输出低电平；当前级信号频率高于一定值 F 2 时，IC 2C 的8脚输出高电平。临界过渡区频率范围 F W = F 2 - F 1 ，适当的 F W 可以有效防止检测信号临界过渡区的输出振荡，使得检测动作可靠。& V2 x2 U; \% |2 n
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4、触摸感应延时电路、过流保护电路及输出电路
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1 V( S! L6 m8 ]IC 1D 、 C 8 、 R 24 及D 4 构成触摸延时控制。当断丝或引丝 状态时，由于脉冲信号 F 小于 F 1 值，图四的信号输入端为低电平，探丝器输出信号；当触摸延时感应端时， IC 1D 的14脚输出高电平，对 C 8 进 行快速充电，输出截止。延时时间由 C 8 及 R 24 决定。通过这个触摸延时，可以进行伸头引丝操作。过流保护电路由 IC 1C 及 R 27 组成， R 27 可以限制峰值电流，同时将过流信号反馈至IC 1A 的10脚，使输出快速截止。D 5 起续流作用，可以防止感性负载通断时损坏电路。' v8 B8 u' V9 f- F$ c* |3 A- b' v
四、结论 1 f& g8 J) y9 u% t6 F
* F# v* a" v1 |# ~/ q) j该红外光电式探丝传感器经过反复的设计和试验, 各项技术指标均达到较好的水平，其低电平输出小于0.1V，正常功耗小于0.3W，负载电流可达800mA，短路保护电流为1A，断丝响应时间小于0.5s，电源延迟时间为4s，触摸延时时间为15s，可以检测不同材质种类的断丝。
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发表于 2020-4-24 10:59
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