專利名稱：線速度測量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型為用于測量線速度的儀表，主要應用于紡織印染行業以測量走布速度。
布運行的線速度是印染質量好壞的重要因素，在印染行業中，為了保證印染質量，每臺印染設備均需配備線速度顯示裝置。現有印染設備大量采用的是“測速發電機-電壓表”測速方式，如我廠所用MH773Y-140熱定型機，測速發電機型號為ZYS-3A，轉速2000轉/分，輸出電壓為110V，電壓表型號為85C1-V，滿量程100V，表面均分25小格，每小格表示線速度4米/分。該種方式屬間接測量，測速發電機線性度不好，成本高、維修不便，測量結果以機械表頭顯示，難以讀數，分辨率低，而且誤差也較大，在實際使用中測量誤差一般都大于4～5％。
本實用新型的目的在于提高測量精度，便于讀取數值，同時降低測速裝置成本，便于安裝維護。為此，令傳感器直接接觸布面或導布輥，避免傳動部分等中間環節帶來的測量誤差，將指針顯示改為數字顯示，使讀數直觀。
實現本實用新型技術目的的線速度測量儀，包括傳感器部分和接受其信號的速度轉換顯示部分，其特征為(1)傳感器部分由固定在基座上的槽形光電開關和滾輪組成，滾輪邊緣處于槽形光電開關凹槽部位，且具有均勻分布的鉆孔。
(2)速度轉換顯示部分為數字式顯示電路脈沖分配電路控制電子開關的導通狀態，振蕩分頻電路產生取樣脈沖送電子開關，傳感器部分輸入信號經整形電路送電子開關，電子開關向計數器發出鎖存和計數信號，并通過微分延時電路向計數器發出復位信號，計數器輸出經譯碼驅動電路后由顯示器顯示其測量值。
本實用新型的線速度測量儀，也可以具有如下特征(1)所述速度轉換顯示部分可包括60分頻電路，傳感器部分輸入信號經整形電路送電子開關同時送入60分頻電路；(2)所述的電子開關連接方式為第一開關一端接受振蕩分頻電路周期1秒的取樣信號，其二端經電容和電阻組成的微分電路，連接第三開關二端，
第二開關一端接受振蕩分頻電路周期為10秒的取樣信號，其二端與第一開關二端連接，第三開關二端經過電阻接地，第三開關一端與第四開關一端相連接，再經過反相器連接計數器鎖存輸入端和微分延時電路，第四開關二端接電源，第五開關一端與第六開關一端相連接，再連接計數器計數端，第五開關二端接收所述60分頻電路輸出的分頻信號，第六開關二端接受整形電路送來的傳感器信號；脈沖分配器輸出端1位連接第二開關控制端，并經過反相器連接第一開關控制端，脈沖分配器輸出端2位連接第四開關和第五開關控制端，并分別經過反相器連接第三開關控制端和第六開關控制端。
本實用新型，還可以設定所述滾輪周長和滾輪圓周均勻分布的鉆孔數目關系為周長/鉆孔數≈1.67cm。
本實用新型的線速度測量儀，傳感器的滾輪直接接觸布面或導布輥，且取樣周期信號的精度由振蕩電路予以保證，所以測量誤差主要來自于滾輪的加工精度。電路中將取樣周期分為1秒和10秒兩檔，起動階段速率變化大，為使響應快，采用1秒取樣。運行階段速度基本穩定，為避免顯示值頻繁閃動，采用10秒取樣。因為采用數字顯示，讀數直觀，分辨率大大提高，在1秒取樣時分辨為1米，10秒取樣時分辨率為0.1米，測量誤差≤0.5％。本儀表還增加了測長功能，起到一表多用的效果。本儀表去掉了測速發電機，便于維修安裝，且大大降低成本，所用元器件均采用通用器件，貨源充足，易于購買。
圖1為本實用新型速度轉換顯示部分電路框圖。
圖2A為本實用新型傳感器部分主視圖。
圖2B為傳感器部分俯視圖。
圖2C為傳感器部分側視圖。
圖3為本實用新型實施狀態的電路連接圖。
以下解釋本實用新型的實施狀態。
圖1中，電子開關1，可包括六個開關，即圖3的K1-K6，整形電路2對傳感器的輸入脈沖整形，脈沖分配電路3控制電子開關的導通狀態，選擇測量檔位，振蕩分頻電路4產生取樣信號，微分延時電路5產生計數器7的鎖存和復位脈沖，60分頻電路6用于測長檔，計數器7對輸入脈沖計數，譯碼驅動電路8對BCD碼譯碼，并驅動三位數碼管構成的顯示器9。
圖2A、圖2B、圖2C中，槽形光電開關11和滾輪12均固定在基座10上，螺桿13將傳感器和印染設備相連接，傳感器部分和速度轉換顯示部分用導線連接，傳送脈沖信號。滾輪12圓周長為10cm，沿圓周均勻分布6個鉆孔，因而周長/孔數≈1.67厘米，這樣才能保證單位為“米/分”的讀數習慣，這是因為將每秒取樣的脈沖個數乘以(60×1.67)就是每分鐘的實際走布長度，其單位也正好是“米/分”。
圖3中所用集成電路塊功能如下IC1,IC6施密特觸發器、起整形、反相等作用IC2,IC5組成電子開關K1～K6IC3作60分頻器用IC4作脈沖分配器用IC7,IC8振蕩、分頻產生1秒和10秒取樣信號IC9計數器IC10 譯碼、驅動器本儀表有三種工作方式，即速度Ⅰ檔，速度Ⅱ檔及測長檔，其不同檔位的轉換是由脈沖分配器IC4控制各電子開關不同的開關狀態來實現的。有必要先講明脈沖分配器和電子開關的工作情況，列出開關狀態表。
上電時正電壓對C6充電，使IC4R端得到復位電平，于是其Q0端為高電平，其余各Q端均為低電平。按一下AN2就給CP端送入一個正脈沖，使Q1端變為高電平，其余各Q端均為低電平。再按一下AN2，則Q2端變為高電平，同樣其余各端均為低電平。由于Q3端通過二極管U20和R端相連，所以下一個正脈沖的送入，使得Q3的高電平直接作用于R端，又使IC4復位。故IC4輸入高電平依次在Q1、Q2、Q2端循環。又因為電子開關的閉合條件是在其控制端加高電平，那么根據IC4各Q端和各開關的控制端的連接情況，可得出在不同工作檔位時，各開關的開閉狀態如下表
0-閉合×-斷開電路中，IC7、晶振X、C7R30組成32768Hz振蕩器，經過IC714級2分頻，Q1A端輸出信號頻率為f=32768214=2Hz,]]>該信號送入IC8的CPEA端經過2分頻，其Q1A端輸出1Hz，即周期為1s的取樣信號，該1s取樣信號一方面送到開關K1，另一方面經IC8本身10分頻，其Q1B端輸出周期為10s的取樣信號，并送到開關K2，也就是說開關K1、K2上端已經分別有了1s和10s的取樣信號，至于是哪一信號能起作用，還得看具體的開關狀態。
由測速Ⅰ檔開關狀態可知，K1、K3、K6是閉合的，其余斷開。因此1s周期的取樣信號可通過K1，由C8、R9組成的微分電路對其上升沿微分后，通過K3，門IC6.1到達ICP的LE端，進一步通過C16、R12、門6.2、門6.3組成的微分延時電路到達IC9的R端，即在IC9的LE和R端分別得到1s為周期的鎖存和復位脈沖。另一方面，因K6閉合，由傳感器送來的計數脈沖經門IC1.1、門IC1.2整形，通過K6送到IC9計數器的CP端。這樣，計數器的計數值因每秒復位一次而得到每秒鐘的脈沖個數。計數值由IC10譯碼、驅動，三位共陰LED顯示。計數器的值輸出方式為分時輸出各位之值，其頻率由C9決定，只要頻率足夠高，就感覺不到各數位之間的數字閃動。T1、T2、T3分別為百、十、個位的位驅動管。
當按動AN2使儀表工作在測速Ⅱ檔時，開關狀態為K2、K3、K6閉合，其余斷開。由于K1斷開、K2閉合，1s周期取樣信號被阻隔，10s周期取樣信號可到達微分電路，并通過K3及后續電路，所以IC9的LE端和R端分別得到的鎖存、復位脈沖是以10s為周期的。此時，因K6仍閉合，傳感器送來的計數脈沖同樣可以到達IC9CP端。故此時IC9的計數值為每10s脈沖個數，但在電路上把小數點定在十位，讀數即為“××.×”。不僅讀數穩定時間較長，且將分辨率提高了一個數量級。具體措施是由二極管D12、D13及電阻R18組成或門，或門的兩個輸入端其一接至IC6.5的⑧腳，其二接至IC9的位掃描輸出端DS2。因為只有在測速Ⅱ檔IC4的Q1端才為高電平，經門IC6.5反相，其⑧腳輸出端才為低電平，且DS2端低有效時，T4的基極才可得到低電平而導通，經T4反相后，LED的小數點端即③腳為高電平，故十位上的小數點被點亮。
當按動AN2使儀表工作在測長檔時，開關狀態為K1、K4、K5閉合，其余斷開。由于K6斷開，K5閉合，整形后的計數脈沖不能經K6直接到達IC9的CP端，而只能到達IC3的CPEA端，因IC3和外圍元件組成的電路功能是一個60分頻電路，故先將計數脈沖60分頻，再通過K5送到IC9的CP端。前面已說過，每個脈沖代表1.67cm的長度，則1.67×60100cm=1米，所以傳感器輸出60個計數脈沖，儀表正好顯示1米。另一方面K3此時已斷開，故不管K1、K2是何狀態，1s和10s的取樣周期信號均不起作用。又因K4閉合，上拉電阻R11使門IC6.1的輸入端①腳保持為高電平，其輸出端②腳也即IC9的LE端保持為低電平，IC9的R端也因門IC6.2的⑧腳為低電平而保持為低電平，故IC9無鎖存、復位脈沖，計數器逐個累加60分頻后的計數脈沖。另外，在測長開始時，先按一下復位按鈕AN1、IC7的Q6端輸出約2ms的方波脈沖，共低電平階段經門IC6.1反相為高電平，一方面經延時電路到IC9R端對主計數器復位，另一方面經D15、門IC1.3、IC1.4到IC3的RA、RB端對60分頻電路復位。
電路中LD1為工作指示燈，測速Ⅰ檔每秒閃亮一次，測速Ⅱ檔每10s閃亮一次，測長檔只在接復位鈕時閃亮一下。
LD2-LD4為檔位指示燈，在對應的工作檔位亮。
權利要求1．一種線速度測量儀，包括傳感器部分和接受其信號的速度轉換顯示部分，其特征為(1)傳感器部分由固定在基座上的槽形光電開關和滾輪組成，滾輪邊緣處于槽形光電開關凹槽部位，且具有均勻分布的鉆孔。(2)速度轉換顯示部分為數字式顯示電路脈沖分配電路控制電子開關的導通狀態，振蕩分頻電路產生取樣脈沖送電子開關，傳感器部分輸入信號經整形電路送電子開關，電子開關向計數器發出鎖存和計數信號、并通過微分延時電路向計數器發出復位信號，計數器輸出經譯碼驅動電路后由顯示器顯示測量值。
2．如權利要求1所述的線速度測量儀，其特征在于(1)所述速度轉換顯示部分可包括60分頻電路，傳感器部分輸入信號經整形電路送電子開關同時送入60分頻電路，(2)所述電子開關連接方式為第一開關一端接受振蕩分頻電路周期為1秒的取樣信號，其二端經電容和電阻組成的微分電路，連接第三開關二端，第二開關一端接受振蕩分頻電路周期為10秒的取樣信號，其二端與第一開關二端連接，第三開關二端經過電阻接地，第三開關一端與第四開關一端相連接，再經過反相器連接計數器鎖存輸入端和微分延時電路，第四開關二端接電源，第五開關一端與第六開關一端相連接，再連接計數器計數端，第五開關二端接收所述60分頻電路輸出的分頻信號，第六開關二端接受整形電路送來的傳感器信號；脈沖分配器輸出端1位連接第二開關控制端，并經過反相器連接第一開關控制端，脈沖分配器輸出端2位連接第四開關和第五開關控制端，并分別經過反相器連接第三開關控制端和第六開關控制端。
3．如權利要求1或2所述的線速度測量儀，其特征在于所述滾輪周長和滾輪圓周均勻分布的鉆孔數目關系為周長/鉆孔數≈1.67cm。
專利摘要線速度測量儀,傳感器部分由固定在基座上的槽形光電開關和滾輪組成,速度轉換顯示部分為數字式顯示電路,包括脈沖分配電路、振蕩分頻電路、整形電路、電子開關、計數器、譯碼驅動電路和顯示器。本儀表滾輪直接接觸布面或導布輥,避免中間環節的測量誤差,采用數字顯示,讀數直觀、分辯率高,并具有測長功能,一表多用,測量誤差≤0.5%,由于去掉測速發電機,便于維修安裝,且降低了成本。
文檔編號G01P3/42GK2326959SQ9823538
公開日1999年6月30日 申請日期1998年3月9日 優先權日1998年3月9日
發明者饒惟忠, 徐勁松, 李偉 申請人:武漢市通達電氣開發公司