一種光探測器的製作方法

2023-04-29 19:42:26

專利名稱：一種光探測器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及到一種光探測器，特別是涉及到一種用於織機換梭控制的光探測器。
目前，織機換梭控制是用機械形式，以金屬探針來接觸運行中的梭子裡紗管上的棉紗多或少來控制換梭的。探測不準確，調試頻繁，常影響生產。並且探針容易操作棉紗，常造成斷紗停機，既降低效率，又影響產品質量。根據實用新型89200136、4公開的技術，也有因分離元件多，不適合織機震動大，探測精度不高，有誤動作等不足之處。
本實用新型的目的是提供一種採用集成電路技術，具有步同探測，延時可重觸發的光探測器。有抗震、抗幹擾能力強，探測準確精度高，安裝方便無需調試，能用於各種織機織造不同顏色的棉紗，用途廣泛的優點。
本實用新型是這樣實現的在用金屬或ABS工程塑料製成的盒中，裝有用紅外光發射管和光敏三極體製成的兩組光阻斷器，一組用來探測棉紗的多少，一組用來提供同步探測信號。盒中還裝有電磁鐵、電位器、電解電容器、指示用發光二極體和集成電路塊。集成電路塊內部有比較器，與非門開關及延時可重觸發的觸發器。其工作原理是把兩隻光阻斷器的窗口各距離被探測物表面10至20mm，並不斷地發射出不可見的紅外光束，光經過被探測物的反射回來，讓光敏三極體接收。光敏三極體根據反射光的強弱其發射極輸出相應的電壓，光強則電壓高光弱則電壓低。然後這或高或低的電壓輸出到各自的傳輸象。紗多或少的電壓信號輸入到比較器的同相輸入端，比較器的反相輸入端由電位器提供參考電壓，即調節電位器可提高感紗檢測的靈敏度。比較器的輸出輸入到與非門開關。與非門開關的另一輸入端，來至同步信號光阻斷器的光敏三極體發射極。當有棉紗存在時，與非門開關的輸出端總是在整個周期內輸出一組LHHH的邏輯信號，觸發器輸出低電平，不會改變觸發器的工作狀態。當無紗存在時，與非門開關在整個周期內輸出LH、LH的邏輯信號，使觸發器在周期內收到兩個L低電平信號，工作狀態翻轉輸出H高電平，電磁鐵吸合，帶動交叉錠可調彎頭使換梭裝置動作換梭。這個觸發器的特點是在整個單穩周期內輸入LHHH的信號，由前一個L電平信號來開始觸發，由HHH三個高電平信號來維持。當輸入周期小於單穩周期時，即在單穩周期結束前，下一個L低電平觸發信號又來到，則觸發器翻轉輸出高電平。只要H高電平信號的不斷加入，單穩周期就不會結束。如從觸發器的延時電路來解釋；此電路由兩組積分型單穩電路構成，每組單穩靜態時輸入H高電平，電容上充足了電荷。因C2R2取得較小，單穩寬度tw由R1C1決定。但是由於與非門的加入，使得產生這樣的情況如在單穩周期內，L低電平觸發C1放電，在C1放電時間內A點是輸出低電平。C2則是通過與非門充電，如果L低電平輸入的重複周期小於單穩周期tw，A點變為高電平將通過與非門反相後給C2不是充電而是快速放電，而單穩周期必須在這個信號消失後才重新計算。即觸發器工作狀態翻轉後重新計算單穩周期。為便於光識別棉紗的少量存在，紗管的顏色應使用黑色，以提高棉紗或紗管反射光的對比度。步同信號的識別對象要用白色。上述的光探測邏輯和光同步邏輯，延時可重觸發特性是根據織機工作的特點來設計的。織機在工作時梭道不斷地在光阻斷器發射光的範圍內、外移動，而梭子又是在梭道中左、右有規律地不斷走動。當梭道在內的位置時梭子是在梭道的左邊或右邊，當梭道在外的位置時，梭子總是在梭道的中間。光探測器可以安裝在織機的左邊，也可以安裝在右邊。為避免飛梭對光探測器造成損壞，我們應將光探測器盒的高度儘量降低，並將其盒蓋設計成半園弧的形狀。以光探測器裝在織機左邊為例梭道在內的位置，梭子在左邊，光探測器朝下開的兩個窗口剛好對準在下面的梭道和梭子裡有紗的紗管。這時，棉紗的反射光提供的是高電平，梭道提供的同步信號也是高電平。即比較器輸出低電平，與非門開關的另一輸入端為高電平，與非門開關輸出為高電平，觸發器不工作輸出低電平。當梭道移到外面時，梭子走在梭道的中間離開了光探測器的範圍，兩個光反射都是低電平，與非門開關的輸入端還是A高電平，B低電平，輸出為高電平。這時梭道又到光探測器下面，即在內時，梭子走到梭道右邊，同步信號為高電平。因光探測器無法探測到在梭道右邊的梭子，為低電平，比較器翻轉，輸出高電平，與非門開關輸出低電平，觸發器工作，進入單穩態。這時C1放電，C2充電，D點輸出低電平。當梭道又在外邊離開了光探測器，梭子走到梭道中間，兩個都無反射光，與非門開關輸出高電平，觸發器恢復原狀。瞬間，梭道又到光探測器下面即在內，梭子走到左邊，兩個都有反射光，如果紗還有時，邏輯如前，即與非開關輸出高電平。繼續工作下去時信號為LHHH是一個單穩周期。下面又重複LHHH。如果在這瞬間，梭道回到光探測器下面即在內邊，梭子走到左邊，紗管的紗剩幾圈的保險長度時，只要電位器預置電位得當，比較器工作狀態翻轉輸出H高電平，同步信號也為H高電平，與非門開關輸出L低電平，在單穩周期內重新觸發延時放電，這時，C1放電完畢，A點變為高電平經與非門E翻轉為L低電平，加速C2放電，觸發器翻轉輸出H高電平，啟動電磁鐵吸合。這時梭道又離開光探測器，與非門開關輸出為H電平，C1C2充電。接著，梭道又到光探測器內，梭子走到梭道右邊，與非門開關輸出為L觸發器又重新觸發，電磁鐵吸合，換梭裝置啟動。這裡的電磁鐵的第一次吸合後，即可足以換梭，第二次則為空吸，如第一次吸合有誤，則第二次吸合可與換梭裝置同步來進行換梭，排除了不換梭或連續換梭等誤動作，十分可靠。
本實用新型還可以用於各種生產流水線的探測控制，延時自動控制開關，多種報警的裝置。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。


圖1 是本實用新型的裝配示意圖圖2 是本實用新型的外觀示意圖圖3 是本實用新型的下部窗口位置示意圖圖4 是本實用新型的電路原理圖圖5 是本實用新型的原理方框圖圖6A－6E是本實用新型的梭道、梭子動態圖表一、是本實用新型的邏輯狀態表表二、是本實用新型的觸發器真值表。
圖中［1、2］光阻斷器、［3］電磁鐵、［4］電位器、［5］發光二極體、［6］機盒、［7］電源線、［8］螺杆、［9］交叉錠可調彎頭、［10］交叉錠杆、［11］紗管、［12］梭道、［13］梭子、［14］集成電路塊、［15］比較器、［16］與非門開關、［17］支架、［18］觸發器、［19］電解電容器、［20］紅外光發射管、［21］光敏三極體。
在圖一中，一個用金屬薄板或ABS工程塑料製成的機盒［6］中，安裝有探測棉紗用的光阻斷器［1］、探測同步信號用的光阻斷器［2］、電磁鐵［3］、電位器［4］、發光二極體［5］和集成電路塊［14］、電源線［7］。這個機盒［6］用螺杆［8］固定在織機左邊的支架［17］上。機盒［6］的頂部蓋子是半園弧形，是為避免飛梭對機盒［6］的損壞而特別設計的。這個半園弧盒蓋的前部有一朝下的箭頭，指示要將機盒［6］底部的光阻斷器［1］的窗口對準梭子［13］裡的紗管［11］，光阻斷器［2］的窗口也同時對準梭道［12］。然後將電磁鐵［3］鐵芯上的環套進固定在交叉錠杆［10］上的交叉錠可調彎頭［9］中，當電磁鐵［3］吸合時，環將帶動交叉錠可調彎頭［9］及其連接的交叉錠杆［10］的另一端彎頭，啟動換梭裝置。
在圖四中，光阻斷器［1、2］的構造是各用一隻紅外光發射管［20］和一隻光敏三極體［21］平排組成。紅外光發射管［20］一直發射出不可見的紅外光束，並通過前方的紗管［11］和梭道［12］的反射光由光敏三極體［21］接收。反射光的強弱引起光敏三極體［21］內部電壓的變化。光強則電壓高，光弱則電壓低。紗管［11］要用黑色，當無紗時，這個黑色反射光弱電壓為低。如有紗時反射光強，電壓為高。同步信號要求反射光強電壓高，所以梭道［12］要在能反射光的位置用白色。這就構成了與非門開關［16］的A、B輸入端邏輯信號。圖四中，集成電路塊［14］的14個引腳中，1腳接地、2腳為12V正電源，3腳為輸出端接電磁鐵［3］，4、5腳接濾波用電解電容器［19］，6、7腳接發光二極體［5］，8、9、10腳接電位器［4］，其中9腳為比較器［15］的反相輸入端，比較器［15］的參考電壓由電位器［4］調定。11腳連接光阻斷器［1］的光敏三極體［21］的發射極和比較器［15］的同相輸入端。這個同相輸入端輸入的電壓如果高於反相輸入端的參考電壓時，比較器［15］不變，輸出低電平；如小於或等於反相輸入端的參考電壓，則比較器［15］工作狀態翻轉輸出高電平。13腳接光阻斷器［1、2］的正極，向其提供工作電壓，12腳接光阻斷器［1、2］的負極，14腳連接光阻斷器［2］的光敏三極體［21］的發射極和與非門開關［16］的B輸入端。與非門開關［16］的輸出是輸入到觸發器［18］，這個觸發器［18］的特點是當輸入周期小於單穩周期時，在單穩結束前，下一個觸發信號又來到，則電路重新計算單穩時間。只要有高電平信號連續的加入，單穩周期就不會結束。本實用新型的單穩周期為LHHH，並不斷循環。當出現LHHH時，第一個L為觸發器［18］的第一個觸發信號，第(1)組C1放電，第二組C2充電，連續的H信號維持觸發器［18］保持單穩態，如出現LHLH時，觸發器［18］經過L重新觸發則工作狀態翻轉輸出高電平，使電磁鐵［3］吸合。即第二個L觸發信號使與非門開關E的兩個輸入為H，則與非門開關E翻轉為L，使C2快速放電，而觸發器［18］翻轉輸出H，這裡的C2的值較C1的值小些。發光二極體［5］以亮或不亮來顯示觸發器［18］輸出的H或L。
在圖六和表一中，光阻斷器［1、2］在探測不斷地在其探測範圍內、外移動的梭道［12］和同時又在梭道［12］中左、右走動的梭子［13］裡的紗管［11］時，所產生的H或L的電平信號，使與非門開關［16］能在指定的時候，即梭子［13］在梭道［12］右邊位置時，輸出第一個L信號，使觸發器［18］進入單穩態。並能在紗管［11］無紗時，即梭子［13］在梭道［12］的左邊位置時，再次輸出L重新觸發信號，使觸發器［18］翻轉啟動電磁鐵［3］吸合，帶動換梭裝置動作換梭的功能，就是本實用新型的目的。
接通電源時，C1C2充足了電荷，電路為穩態。當有紗存在時，與非門開［16］輸出LHHH、LHHH的周期性邏輯信號，電路為單穩態。當紗管［11］上繞的紗還剩下幾圈時，這剩下的幾圈紗的下面露出黑色的紗管［11］，使紅外光束的接收受阻，反射光減弱。只要電壓預置得當，比較器的工作狀態翻轉，輸出高電平。結果因梭道［12］的同步信號也是H，與非門開關［16］翻轉輸出L低電平，重新觸發使觸發器［18］的第(2)組C2快速放電電路為暫態，觸發器［18］輸出H高電平，使電磁鐵［3］吸合，帶動交叉錠可調彎頭［9］，及連接的交叉錠杆［10］發動換梭裝置動作換梭。換梭後，新換的紗管［11］的反射光信號又使電路恢復單穩態。調製電位器［4］可方便地控制預留紗的長度。
當採用本實用新型實施例結構時，因採用集成電路，使用壽命可達1萬小時，大大降低棉紗損耗，變廢紗為產品，也提高了產品質量。
本實用新型投產也因零件少，焊點少，不用設備，是一種投資少的用途廣泛的電子產品。
表一
權利要求1.一種光探測器，由機盒[6]、光阻斷器[1、2]電磁鐵[3]、電位器[4]、集成電路[14]、比較器[15]、與非門開關[16]、觸發器[18]等組成，其特徵是電磁鐵[3]；連接觸發器[18]的輸出端，比較器[15]的反相輸入端連接電位器[4]的可調端，同相輸入端連接光阻斷器[1]的光敏三極體[21]的發射極，輸出端連接與非門開關[16]的A輸入端，與非門開關[16]的B輸入端連接光阻斷器[2]的光敏三極體[21]的發射極，輸出端連接觸發器[18]的輸入端。
2.根據權利要求1所述的一種光探測器，其特徵是機盒［6］的蓋子是半圓弧形。
3.根據對利要求1所述的一種光探測器，其特徵是電磁鐵［3］鐵芯上的環是套在固定於交叉錠杆［10］上的交叉錠可調彎頭［9］上。
4.根據權利要求1所述的一種光探測器，其特徵是光阻斷器［1、2］的窗口在機盒［6］的下面，這個窗口距被探測物表面為10至20MM。
5.根據權利要求1所述的一種光探測器，其特徵是紗管［11］的表面是黑色，梭道［12］反射光的位置是白色。
專利摘要一種光探測器用光探測識別物體的存在。採用集成電路，使用壽命達1萬小時，可用於各種自動控制，流水生產線的檢測和報警，在用於織機換梭探測時，準確精度高，可大大降低棉紗的浪費和提高產品的質量。
文檔編號D03D45/00GK2111297SQ9220331
公開日1992年7月29日 申請日期1992年2月23日 優先權日1992年2月23日
發明者雷慶福 申請人:雷慶福