ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЛИНЕЙНОЙ ПЛОТНОСТИ ХЛОПКОВЫХ ЛЕНТ С ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ РАЗВЕТКОЙ

АННОТАЦИЯ

Освещается актуальная на сегодняшний день проблемы автоматического контроля и стабилизации развеса хлопковых лент на прядильного производства. Приведены  структурные схемы и изложен принцип действие оптоэлектронного устройства для автоматического контроля и стабилизации развеса хлопковых лент. Изложен принцип оптоэлектронного метода для контроля линейной плотности хлопковых лент.

ABSTRACT

The current problem of automatic control and stabilization of the weight of cotton belts at the spinning mill is highlighted. Structural diagrams are given and the principle of operation of an optoelectronic device for automatic control and stabilization of the weight of cotton strips is described. The principle of the optoelectronic method for controlling the linear density of cotton tapes is stated.

Ключевые слова: автоматический контроль, стабилизация, развес, хлопковая лента, производства, блок схемы, оптоэлектроника, устройства, метод, линейная плотность, излучающий диод, фотоприёмник.

Keywords: automatic control, stabilization, weight, cotton tape, production, block circuit, optoelectronics, devices, method, linear density, emitting diode, photodetector.

Введение. На современном уровне технического развития все большее значение приобретает широкая автоматизация управления техноло­гическими процессами и контроля качества. Особенно значительный экономический эффект автоматизация дает в такой отрасли про­мышленности как текстильная, отличающейся (большим объемом выпускаемой продукции.

Одним из основных элементов любой автоматической системы контроля качества продукции и значительной части автоматических систем управления технологическими процессами является ее чув­ствительный орган – измерительный  первичный преобразователь.

В связи с развитием оптоэлектроники и ее элементной базы появление лазеров, светодиодов, фоторезисторов, фотодиодов, фо­тотранзисторов значительно расширились возможности со­вершенствования фотоэлектрических первичных преобразователей, а следовательно, и систем автоматического контроля и управления, основанных на их использовании.

Оптоэлектронные первичные преобразователи для систем автоматического контроля и регулирования раз веса лент в процессе их производства явля­ются весьма перспективными.

Основная часть. Одним из основных узлов оптоэлектронного первичного преобразователя линейной плотности хлопковой ленты является механический узел датчика, в котором устанавливается светодиод и фотоприемник.

Линейная плотность хлопковой ленты – это масса, приходящаяся на единицу объема, и определяется выражением [1].

                                                                       (1)

где: m₀ – масса хлопковой ленты с объемом V.

Отсюда видно, что для обеспечения измерения линейной плотности, хлопковая лента должна проходить через определенную калибровочную объема V.

Уравнение (1) через площадь сечения хлопковой ленты записывается в виде:

                                                                      (2)

где l_л – длина хлопковой ленты в измерительном канале.

Если светодиод и фотодиод устанавливается непосредственно в калибровочной воронке, то уравнение (2) можно переписать как

                                                                    (3)

где: D – диаметр калибровочного канала воронки.

Примем, что d – диаметр оптического канала, в котором установлен излучающий диод и фотоприемник. Тогда, если D = d и l постоянна, то уравнение (3) примет вид:

                                                               (4)

где:       –постоянная величина.

т. е. линейная плотность хлопковой ленты в канале калибровочной воронки пропорционально к массе хлопковой ленты.

Для перекрытия диаметра хлопковой ленты потоком излучения Ф, расстояние между хлопковой лентой и светодиодом должно быть

                                                     (5)

где: 2y – передний апертурный угол оптического канала датчика.

Оптоэлектронные методы измерения развеса – мас­сы  1  пог. м  ленты – относятся к интегральным методам измерения на просвет. Для таких измере­ний

прошедший поток излучения через контролируемый объект определяется по закону Бугера-Ламберта-Бера как [2,3].

                                                     (6)

где:   K₂ – коэффициент ослабления хлопковой ленты;

m – масса хлопковой ленты в канале калибровочной воронки.

На основе уравнения (4) можно написать

                                                      (7)

или

                                                           (8)

Где:  – постоянная величина.

Тогда оптическая плотность хлопковый ленты:

                                                                 (9)

Или

                                                                (10)

Отсюда имеем 

                                                           (11)

Из уравнения (11) видно, что прошедший поток излучения через хлопковую ленту пропорционально ее линейной плотности .

Согласно вышеизложенного нами разработано оптоэлектронное устройство для контроля и регулирования линейной плотности хлопковой ленты. Блок-схема этого устройства приведена на рис. 1.

Рисунок 1. Блок схема оптоэлектронного устройство для контроля и регулирования линейной плотности хлопковой ленты

Устройство работает следующим образом.

Сформированные экспоненциальные импульсы с выхода экспоненциального генератора ЭГ через эмиттерный повторитель ЭП подается на излучающий диод ИД, при воздействии которого ИД излучает поток излучения с амплитудой изменяющихся во времени по спадающему экспоненциальному закону. Этим потоком облучается контролируемый объект КО (хлопковая лента). Прошедший поток через КО падает на светочувствительную площадь фотоприемника ФП.

Известно, что напряжения фотоэлектрического сигнала на выходе фотоприемника определяется выражением [4,5,6]:

По этому выражение (11) можно написать как:

Где: ,-напряжение на выходе фотоприёмника соответствующем патоку излучение , соответственно. Фотоэлектрический сигнал с выхода фотоприемника ФП подается на инвертирующий вход компаратора К, а на не инвертирующий вход – опорное напряжение с выхода источника опорного напряжение ИОН.

В результате которого из-за использования инвертирующего режима компаратора К на его выходе формируется прямоугольный импульс длительность которого пропорционально линейной плотности хлопковых ленты. При воздействие этими импульсами на вход ждущего генератора ЖГ на его выходе формируется пачек прямоугольных импульсов количества, которого пропорционально к длительности импульса выходного сигнала компаратора К. 

Сформированные импульсы на выходе ждущего генератора ЖГ подаётся на вход счетчика СЧ и далее на вход индикатора ИН и по показаниям индикатора ИН определяется линейная плотность хлопковых лент.

Список литературы:

1. Мухитдинов М., Мусаев Э.С. Светоизлучающие диоды и их применение. – М.: Радио и связь, 1988. – 80 с.
2. Мусаев Э.С.  Оптоэлектронные  устройства  на  полупроводниковых  излучателях. – М.: Радио и связь, 2004. – 208 с.
3. Yu. Mamasadikov, E. J. Alixonov. Photoelectric methods for automatic linear density control cotton tapes //International Journal for Innovative Engineering and Management Research. Vol. 09, Issue 12, Pages: 82-87 DOI: 10.48047/IJIEMR/V09/I12/15
4. Ю. Мамасадиков, Э.Ж. Алихонов. Фотоэлектрические методы для автоматического контроля линейной плотности хлопковые ленты // НТЖ ФерПИ, 2020, T.24, спец.вып. №3. с. 80 – 85.
5. Obidov J. G., Alixonov E. J. Organization of the education process based on a credit system, advantages and prospects //Academicia: An International Multidisciplinary Research Journal. – 2021. – Т. 11. – №. 4. – с. 1149-1155.
6. Jamoldinovich A. E. The importance of metrology and standardization today. //International scientific and technical journal “Innovation technical and technology”. – 2020. – Т. 1. – №. 4. – с. 1-3.