專利名稱：料箱自動進料光電檢測器的制作方法
技術領域：
本實用新型是為紡織廠開清棉聯合機組的棉箱自動進棉而設計的。屬于光電檢測類。本實用新型適合于紡織、化纖、化工、食品等行業對不規則物品及原料的檢測。
開清棉聯合機組自動給棉的傳統控制方法是采用水銀開關及搖柵機構來實現的。由于維修麻煩，水銀開關容易損壞且有污染等問題，取而代之的將是光電繼電器，就目前來說現行的各類光電繼電器均有可性低、維修困難、成本高，尤其是抗振性差，不適合在清花機棉箱上安裝使用的缺點(在清花機棉箱上方有只4.4KW的凝棉器電動機，開機后，棉箱振動較大)，這正是目前許多廠不愿采用光電繼電器的主要原因。
本實用新型的目的是為料箱提供一種抗針性強的光電繼電器，它能有效地對不規則物品及原料進行檢測。
本實用新型是這樣實現的運用復眼結構原理制成一種復合檢測頭，由檢測頭取得貯料量的位置信號，然后由雙向延時單元控制最大給料高度和最小存料量。
該實用新型以一體化的復眼合探頭取代常規的光學透鏡探頭系統來提高對不規則物質的檢測靈敏度和抗振性，采用高伐值的功率集成電路，以最大限度地減少元件數，降低故障率，方便維修，同時較普通的光電繼電器還增加了雙向延時環節，這使得最大給料高度和最小存料高度得以靈活調節，從而既能保證產品質量又能減少給料電機的起動次數，避免電機頻繁起動。這樣不但可以延長給料電機的壽命，而且還可以節能，因此該實用新型是一種低成本、高性能，適合推廣使用的料箱自動進料光電檢測器。
該實用新型
圖一復眼復合探頭圖二兩種探頭的比較圖三改進型復眼復合探頭圖四全封閉料箱光電檢測器電路原理圖五開口料箱光電檢測器電路原理圖六該實用新型外形圖圖七該實用新型后蓋板面圖
以下結合附圖對本實用新型的實現方式作進一步地描述圖一為復眼復合探頭，圖中(1)為探頭基礎，(2)為半導體發光器，(3)為光敏三極管組，當半導體發光器發出的光線被反射后，會在每只光敏三極管中產生不同的光電流變化。通過這些變化可以確定物體離探頭的距離，物體反射面與探頭面的夾角，以及運動物體的速度等。如果僅僅是判斷探頭前是否有物體存在，那么只要將所有光敏三極管作并聯即可。
圖二為兩種探頭的比較，并且都以平面鏡為被探測物，圖a為普通反射光電探頭原理，實驗表明在圖a中平面鏡只有位于探頭面法線成大約90°角的位置上，光敏管才有明顯反映，圖b、c為簡化的復眼探頭，并且二只光敏管以并聯方式連接，實驗表明，運用復眼探頭，平面鏡可置于探頭面法線成β角的位置如圖c所示，無論是位于a角還是β角的位置，均有明顯的光電流輸出，實驗還表明當平面鏡位于與探頭面平行的正對位置時，也能取得較強的光電流信號。由上述實驗可以看出，復眼復合探頭對反射面的位置要求較為靈活，復眼復合探頭在獲取不規則物體的反射光信號方面也優于普通反射光電探頭。
圖三為改進型復眼復合探頭，我們根據光路的可逆性，對圖一所示的復眼復合探頭作了如下的改進即將半導體器換成一只光敏三極管，并在其周圍排列數只發光二極管，這樣不僅降低了成本，而且還簡化了前級并行放大電路，實驗證明，這種光電探頭對不規則物品如棉花化纖、食鹽晶體、大米等反映十分敏感，僅用小功率器件，其作用距離可達1米。
圖四為全封閉料箱光電檢測器電路原理，如圖四所示，LED1－6是六只按一定位置尺寸及角度排列的發光二極管，BU是經抗雜散光處理的光敏三極管，當反射光進入BU時A點電位變低，電容C1經W2放電，當B點電位低于翻轉電壓時，集成電路IC輸出高電平，繼電器J吸合，并發出停止給棉信號，當棉層降低到沒有反射光進入B時，A點電位變高，電容C1經W3充電，當B點電位高于翻轉電壓時，集成電路IC輸出低電平，繼電器J釋放，發出給棉信號，電位W1可調整靈敏度，電位器W2可調節棉層進入的最大高度，并能有效地防止棉塊下落時產生的誤動作，電位器W3可調節棉箱中棉層的最小存貯量，適當地調節W2和W3可以使混棉的均勻度增加，提高產品質量，同時可以減少給棉電機的起動次數，節約電能，延長電機壽命。
由于清花機貯棉箱呈全封閉狀態，箱內的自然光通量很低，因而該檢測器的光源無需調制，依然能取得很高的抗干擾性，同時由于電路極為簡單，因而在振動強烈的環境中工作，其故障率極低，由于發光二極管組在電路中還具有穩壓特性，因而省略了穩壓集成塊，電路的穩定性、可靠性沒變。
為了進一步提高裝置的抗振性和可靠性，本實用新型除采用復眼復合探頭和最大限度簡單電路外，還采用了如下的防振措施，首先在固定印刷電路板的螺絲上加安了防振彈性墊，然后在探測器與棉箱的固定螺絲上安裝了防振彈性墊。
圖五為開口料箱光電檢測器原理，該電路與圖四電路相比主要是增加了檢測器抗光干擾能力，適用于自然光通量比較大的料箱對進料的自動檢測和控制。
圖五電路中使用了一只孿生集成電路，其中一半與C4、R4組成振蕩電路，發光二極管發出調制脈沖光。
BU將反射調制信號，經L和C5送到D4于BG1組成的倍壓檢波電路上，經BG2倒相，放大后的信號送到W2、W3和D1、D2、C1組成的雙向延時環節，其它控制過程與圖四相同。
圖五電路中BG1除檢波作用外也具有放大作用，整個接收部分增益較高，所用發光二極管的數目也可減少，整個電路依然具有結構簡單、抗振性好、維修方便，便于推廣等特點。
圖六為該實用新型外形圖，圖中(1)為復眼復合探頭，(2)為航空插頭。
圖七為該實用新型后蓋板面圖，圖中(1)為電源指示燈，(2)為動作指示燈，(3)為靈敏度調節旋鈕，(4)為最大進料高度調節旋鈕，(5)為最小存料高度調節旋鈕。
權利要求1.用于對不規則原材，特別是用于對有振動的料箱中的原料量檢測裝置，該裝置由發光二極管LED、光電三極管BU和集成電路1C組成，其特征為在光電三極管BU周圍排列著數只發光二極管LED，光電三極管BU與集成電路1C之間有個雙向延時環節。彈性緩沖墊。
2.根據權利要求1所述裝置，其特征是數只發光二極管LED以不同角度發出光信號，經雙向延時環節，由集成電路輸出控制信號。
3.根據權利要求1、2所述裝置其特征是3～9只光電二極管LED的光軸與光電三極管BU的光軸有0°～10°的傾角。
4.根據權利要求1、2所述裝置，其特征是在電路板與機殼與設備之間的安裝固定螺絲上均有彈性緩沖墊。
專利摘要料箱自動進料光電檢測器是一種新型多角反射式光電檢測裝置。它既能對不規則原材料進行檢測，又具有強抗振性，能免除目前各類光電檢測器在生產線上表現出的抗振性差，故障率高等問題。該裝置由在光電三極管周圍排列數只發光二極管及集成電路組成。發光二極管以不同位置，不同角度發出光信號，經原料反射后由光電三極管取得光電信號，經集成電路輸出控制信號。該裝置結構簡單，靈敏度高，適用于對有振動的料箱中的不規則原料進行檢測。
文檔編號G01F23/22GK2099959SQ9020504
公開日1992年3月25日 申請日期1990年4月20日 優先權日1990年4月20日
發明者丁躍軍, 吳清榮 申請人:丁躍軍, 吳清榮