专利名称：捻股机数字定长、断线自停控制仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于数字定长计量和断线或工字轮完线自动停机控制仪。
已有多种计量捻股机股绳长度的装置，它有传动装置和机械计数器组成。其原理根据牵引轮的直径及其转动速度算出股绳的长度，从机械计数器读得。一种园锥齿轮、链轮传动的长度计数装置，它在牵引轮的轴端装一链轮将运动输出，经链轮带动园锥齿轮转动，再带动机械计数器，读得股绳长度。另一种由牵引轮上的齿轮直接传动机械计数器，读得股绳的长度。
这类装置的主要缺点有以下三个方而1、捻股机启动时由于惯性的原因，牵引轮与股绳间可能产生打滑而误计数。
2、牵引轮由于受到股绳的磨损，致使其直径减小，造成计数误差。
3、机械计数器由齿轮系统组成，由于齿轮材料易磨损或机械故障等原因，致使其不计数或少计数。因此这类计数装置计量不准且易于损坏。
目前常用的断线或工字轮完线自停装置有园环式断线停机装置，它有一个铜制金属园环，其直径比股绳直径大，股绳从中穿过，当发生断线或工字轮完线时，断线头外翘碰到铜制园环上，接通控制电路，达到断电自动停机的目的；另一种光杠式断线自动停机装置，其原理与园环式断线自动停机装置相似，光杠装在护板处，断线头外甩打到光杠上，接通控制电路，从而达到自动停机的目的。由于断线的断头任意性，断线头未必每次都能碰到铜制园环上，或外甩打到光杠上，工作十分不可靠，得不到广泛的使用，常被用户拆除。
本实用新型的目的是设计一种高精度股绳长度数字计量、提高股绳质量和产量、降低损耗、便于管理和操作的捻股机数字定长和断线或工字轮完线自停控制仪。
本实用新型是这样实现的一种捻股机数字定长、断线自停控制仪，有一个股绳定长信号检测装置，其经信号检测电路与一个定长信号处理电路相连接，定长信号处理电路还与一个计数电路相接，计数电路经驱动电路与定长执行机构相连；另有一个断线或工字轮完线信号检测装置，其经另一个信号检测电路与断线或工字轮完线信号处理电路相连接，断线或工字轮完线信号处理电路经驱动电路与断线或工字轮完线执行机构相接。
计数电路经锁存器、译码器和驱动电路与一个数字显示电路相连接。
锁存器还接有计数内容停电保持电路。
信号处理电路接有自检信号电路。
计数电路接有加/减控制、手动清零电路。
计数电路接有数字预置电路、数字预置电路与控制门电路相接，控制门电路与计数电路间接有信号封锁电路。
股绳定长信号检测装置中有一个由股绳带动的计检轮，一个导轮与计检轮对应装配，股绳在计检轮与导轮间通过，计检轮端面上装有磁钢，计检轮侧与磁钢相对应处装有霍尔传感器。
断线及完线信号检测装置，它包括供股绳钢丝从中穿过并悬挂于股绳钢丝上的穿线子，与穿线子相连的甩杆穿过捻股机旋转筒体，甩杆另一端连接有挡块，挡块与筒体间装有弹簧、挡块侧下方装有红外发射与接收器。
本实用新型特点1、股绳长度计数显示清晰。
2、股绳长度计量准确，不会发生误计数、漏计数或不计数。
3、股绳长度定值范围1～9999米，在该范围内用户可以任意设定股绳长度的预置长度值。当预置计数器计到预置数值时，控制仪发生数控信号，捻股机失电自动停机，4、本实用新型具有可逆计数功能。
5、备有不间断电源，用来锁存计数器内容，避免数据丢失。
6、断线或工字轮完线信号经判别电路确认后，才能发出控制信号。因此对断线或工字轮完线信号的检测做到准确可靠。
7、本实用新型可以提高股绳的质量和产量，降低生产过程中的损耗。
8、本实用新型可方便用户对捻股机的操作和管理。
图1为股绳长度模数转化装置。
图2为定长信号处理电路。
图3为预置计数器、锁存及数字显示电路。
图4为定长控制与驱动电路。
图5为不间断电源电路。
图6为定长执行机构。
图7为断线信号检测装置。
图8为断线信号处理电路。
图9为断线执行机构。
图10电源变压器绕组图11电源电路介绍本实用新型实施例。
本实用新型针对目前常用的股绳长度计数装置以及断线自动停机装置的缺点，在设计上作了独到的考虑，现分别叙述如下。
一、数字定长自停控制在生产过程中，股绳在牵引轮的牵引力作用下，作水平直线运动，是一个连续变化的模拟量，将其转化成数字量后才能实现数字计数。长度信号检测装置就是用来实现模数转化的一个装置。
由图1可知，长度信号检测装置它由计检轮1、导轮2、磁钢3和传感器4组成。股绳5从计检轮1与导轮2之间通过，在牵引轮6的牵引力作用下作匀速直线运动，由于股绳5与计检轮1之间相互摩擦，计检轮1随股绳5的移动而转动，若计检轮1的周长为1米，则每转动一周，即表示股绳5的长度移动了1米，只要把计检轮1的转动周数记录下来，就实现了对股绳5长度的测量。计检轮1的转动周数是通过霍尔传感器4(其型号为NJK-2050)与装在计检轮端面上的磁钢3检测得到。霍尔传感器4是一种高灵敏的磁电转换器件，能够实现非电量转化。当磁钢3到达霍尔传感器4的作用距离时，霍尔传感器4立即输出一个典型的开关量，波形前后沿陡直、无毛刺的脉冲信号，从而实现了模拟量与数字量的转化。
为达到精确计量股绳长度，计检轮的设计还须考虑以下几个问题。
(1)要确保计检轮与股绳同步运动不打滑，其关键在于它们之间的磨擦力，而磨擦力的大小取决于计检轮的自重和股绳表面的状态，既要有足够的磨擦力，又不使股绳变形而造成产品的质量问题，因此计检轮的自重应根据股绳的直径及捻距来设计。
(2)由于计检轮与股绳工作在磨擦状态，磨损是不可避免的，因此计检轮随磨损而减小，给股绳长度的精确计量带来误差，为此对计检轮的表面作调质处理，增加其硬度和耐磨性。
(3)计检轮的直径在允许误差范围内取最大值，目的延长使用寿命。
(4)在空间允许的情况下，计检轮的直径取值尽量大，在相同股绳长度情况下，可以减少计检轮转动周数，减少磨损延长使用寿命。
图2为定长信号处理及自检信号电路。由图2可知，计检轮的转动周数由霍尔传感器HL检测得到，其输出信号经开关K、R1、R2和非门1连到图3计数器CD4510-1的时钟信号输入端CL进行计数。图2中的自检信号电路由施密特触发器2、R3、C1组成的无稳态振荡电路，其振荡脉冲信号，作为模拟计数信号，通过开关K转换，经R1、R2非门1连接图3 CD4510-1的时钟输入端CL，检查定长自停部分电路工作是否正常，这对在线检查非常方便。
图3为预置计数器、锁存及显示电路。它由CD4510、CD4513、拨盘开关及数字显示器组成。预置计数器是用数字量进行自动控制的一种装置，与普通计数器不同处在于通过拨盘开关将预先设定的数置入计数电路。当计数器的计数状态与设定数相同时，发出数控信号，完成某种控制。
CD4510是一种单时钟型可预置4位BCD可逆计数器，它具有如下功能。
(1)时钟输入端CL。无论加/减计数，时钟脉冲均由CL端输入。
(2)加/减控制端U/D。当U/D为“1”电平时实现加计数；U/D为“0”电平时实现减计数。图3中的开关K用来控制U/D的二进制状态，实现可逆计数。
(3)允许进位端CIN。当CIN为“0”电平时，允许时钟脉冲输入计数，同时允许进位输出端Co输出。当CIN为“1”电平时，禁止时钟脉冲输入，Co不允许输出。
(4)复位清零端R。当R为“1”电平时，计数器清零；R为“0”电平时，正常计数。图3中的开关N、电阻R7用来实现计数器CD4510复位清零。
由图3可知，拨盘开关B(Ks-1)，它有四个输入端Q1～Q4，和一个共同端N。拨盘开关B1～B4的输出端Q1～Q4经二极管D1～D16连到相应的CD4510-1～CD4510-4的输出端Q1～Q4上；它们的共同端N经R3～R6接到电源VDD上。当拨盘开关设定的数与计数器状态相同时，N端输出高电平。例如当拨盘开关拨到数字“7”，若计数器状态为Q4=0,Q3=Q2=Q1=1时，N端输出高电平；类似地，当拨盘开关拨到“9”时，若计数状态为“1001”时，N端输出高电平。由此可见，拨盘开关、二极管、电阻等组成了一个输入端可以选择的“与”逻辑门；拨盘开关还起着二进制数和十进制数之间的转换作用。
拨盘开关的共同端N1～N4分别与图4中的CD4012的输入端A、B、C、D相连。而其输出端K与CD4510-1的CIN相连。显而易见，计数值未达到预置长度值时，四个拨盘开关的共同端N其中至少有一个为“0”电平，CD4012的输出端K也为“0”电平，无控制信号输出。CD4510-1的CIN端为“0”电平，允许时钟脉冲输入并计数。
数据锁存电路由CD4513和不间断电源组成。CD4513是一种BCD7段锁存/行波消稳译码器电路。它具有锁存功能，根据锁存选通端LE的二进制状态决定锁存与否。LE为“1”电平时，锁存器锁存，禁止BCD码输入锁存器；LE为“0”电平时，允许BCD码输入锁存器。
由图3可知，每块CD4513的锁存选通端LE连在一起，经降压电阻R1、R2接到电源VDD上；还连到图5不间断电源LE上。调节R1、R2的分压比，使锁存选通端LE工作在“0”电平状态，允许BCD码输入锁存器。一旦停止供电，电源VDD为“0”电平，由于图5不间断电源供电，LE工作在“1”电平状态，将现行数据锁存在锁存器中，达到掉电锁存的目的。
电阻R8～R35为计数显示器LTS547R的限流电阻。
图4为控制与驱动电路。由图4可知，CD4012的输入端A、B、C、D连到拨盘开关共同端N1～N4上，其输出端K与E、F、G、H输入端相连，输出端K分成两路，一路连到CD4510-1的CIN端，控制计数器CD4510的时钟输入端CL，允许计数或封锁计数。另一路经延时电路R1、D1、C1连到NE555的输入端2、6脚。当输出端K为“0”电平时，NE555的输出端3脚为“1”电平，继电器JTX不工作。经电阻R3将绿色指示灯点亮，表示处在计数状态。
当计数值与预置长度值相同时，输出端K由“0”电平变“1”电平，输出控制信号，此时CIN为“1”电平，计数器CD4510-1被封锁禁止计数，计数状态保持在预置数值上。与此同时，NE555的2、6脚经延时后也由“0”电平变为“1”电平，而其输出端3脚由“1”电平变为“0”电平，继电器JTX,D2工作。由图6可知，JTX的常闭触点J变常开，切断电动机1电源，捻股机停止转动，达到定长自动停机的目的。经限流电阻R2将红色指示灯L1点亮，表示计数值已到达预置数值。至此一次定值长度检测结束。
图5为不间断电源。蓄电池E的电压为6V,NE555为电压比较电路。R7、PR1、R8为分压电路，PR1的中心头接到NE555的置位触发端VTR，调节PR1的滑臂可改变VTR端的电位；R5、R6为分压电路，接NE555的阀值端VTH，且VTH的电位始终≥2/3VDD,NE555的输出端U0为“0”电平，三极管BG截止，继电器J、D7不工作，常开触点J不吸合，蓄电池E不充电。当电池E的输出电压为5.5V时，VTR≤1/3VDD,U0为“1”电平，经R9、BG导通，J、D7工作，常开触点J吸合，经R3、D5给蓄电池E充电，当蓄电池E的电压充至6.5V时，VTR≥1/3VDD,VTH≥2/3VDD,BG截止，触点J常开，充电结束。在充电时，经电阻R1限流，将红色指示灯L1点亮，表示正在充电；电阻R2为提高输出电压而设；C1、C2为滤波电容；D1～D4为整流电路。R4与稳压二极管DW接到NE555的电压控制端VC上。LE接到CD4513的锁存控制端LE上，VA接到CD4513的VA上，起到掉电保护数据的目的。
二、断线或工字轮完线自停控制图7为断线信号检测装置。它由穿线子1、甩杆2、弹簧3、挡块4、红外发射器5和红外接收器6组成。
由图7可知，组成股绳的钢丝7从相应的穿线子1中穿过，并随捻股机筒体8旋转，股绳在牵引力的作用下，每根钢丝都被拉紧具有一定的张力，将穿线子1悬挂在钢丝1上，阻止挡块4下滑，红外发射器5与红外接受器6的光路不被阻断，无信号输出。一旦某根钢丝断线或工字轮完线，钢丝失去张力，穿线子1在弹簧3和离心力作用下，甩杆2沿经向滑向捻股机的旋转筒体壁8，挡块4阻断了光路畅通，每阻断一次光路，红外接收器6便发出一脉冲信号，实现了对断线或工字轮完线信号的检测。电路由R1、VD1组成；红外接收电路由R2、VD2、BG1、BG2、R3、R4组成。在未发生断线时，光路畅通，BG2的集电极输出为“1”电平。一旦断线，光路受阻，每阻断一次光路，BG2的集电极由“1”电平变为“0”电平，发出一个脉冲信号，实现了断线信号检测。
CD4017既是十进制计数器，又是0～9译码器，利用CD4017的这个特点，用作断线信号判别电路。断线信号经转换开关K、非门1连到CD4017的时钟输入端CL上；时钟允许端EN连到“9”上，再经R6接地。在未发生断线或工字轮完线故障时，时钟输入端CL没有信号输入，CD4017“9”为“0”电平，EN为“0”电平，允许断线信号输入；NE555的输入端2、6脚为“0”电平，其输出端3脚为“1”电平，经延时电路R8、D1、C2、门3和R7连到CD4017的复位端R上，R为“0”电平，使CD4017处在计数状态。由于NE555的输出端3脚为“1”电平，继电器J、D4不工作；经限流电阻R10将绿色指示灯L2点亮，表示未发生断线或工字轮完线故障。
当发生断线或工字轮完线时，钢丝失去张力，穿线子在弹簧力和离心力的作用下，甩杆沿经向甩至旋转筒体壁，致使挡块阻断光路并随筒体旋转，红外接受器便输出断线信号，输入CD4017的CL端，待筒体旋转10次，CD4017的译码“9”由“0”电平变为“1”电平，此时时钟允许端EN为“1”电平，封锁时钟信号的输入，译码“9”保持在“1”电平上，由于NE555的输入端2、6脚为“1”电平，其输出端3为“0”电平，继电器J、D4工作。图9为断线的执行机构，由图9可知，继电器的常闭触点J变常开，切断电动机1电源，捻股机停止转动，实现断线或工字轮完线的自动停机目的。
红色指示灯L1经R9被点亮，表示发生了断线故障。
由于NE555输出3脚为“0”电平，经延时电路和非门反相后，使CD4017的复位端R由“0”电平变“1”电平，迫使译码“9”由“1”电平变“0”电平，恢复到发生断线前的状态，为下次检测断线信号作好准备。
三、电源图10为电源变压器。原边电压为380VAC；付边有两个绕组，电压分别为14VAC，10VAC。
图11为本实用新型的直流电源电路，其原理与常用的电源电路相似，勿赘述。
权利要求1.一种捻股机数字定长、断线自停控制仪，其特征在于有一个定长信号检测装置，其经信号检测电路与一个定长信号处理电路相连接，定长信号处理电路还与一个计数电路相接，计数电路经驱动电路与定长执行机构相连；另有一个断线及工字轮完线信号检测装置，其经另一个信号检测电路与断线及工字轮完线信号处理电路相连接，断线及工字轮完线信号处理电路经驱动电路与断线及工字轮完线执行机构相接。
2.根据权利要求1所述的捻股机数字定长、断线自停控制仪，其特征在于计数电路经锁存器、译码器和驱动电路与一个数字显示电路相连接。
3.根据权利要求2所述的捻股机数字定长、断线自停控制仪，其特征在于锁存器还接有计数内容停电保持电路。
4.根据权利要求1或2、3所述的捻股机数字定长、断线自停控制仪，其特征在于信号处理电路接有自检信号电路。
5.根据权利要求1或2、3所述的捻股机数字定长、断线自停控制仪，其特征在于计数电路接有加/减控制、手动清零电路。
6.根据权利要求1或2、3所述的捻股机数字定长、断线自停控制仪，其特征在于计数电路接有数字预置电路，数字预置电路与控制门电路相接，控制门电路与计数电路间接有信号封锁电路。
7.根据权利要求1或2、3所述的捻股机数字定长、断线自停控制仪，其特征在于股绳定长信号检测装置中有一个由股绳带动的计检轮，一个导轮与计检轮对应装配，股绳在计检轮与导轮间通过，计检轮端面上装有磁钢，计检轮侧与磁钢相对应处装有霍尔传感器。
8.根据权利要求1或2、3所述的捻股机数字定长、断线自停控制仪，其特征在于断线及工字轮完线信号检测装置，它包括供股绳钢丝从中穿过并悬挂于股绳钢丝上的穿线子，与穿线子相连的甩杆穿过捻股机旋转筒体，甩杆另一端连接有挡块，挡块与筒体间装有弹簧，挡块侧下方装有红外发射与接受器。
专利摘要本实用新型是一种捻股机数字定长、断线自停控制仪。有股绳定长信号检测装置,其经信号检测电路与定长信号处理电路相连接,定长信号处理电路还与计数电路相接,计数电路经驱动器与定长执行机构相连;另有断线及工字轮完线信号检测装置,其经信号检测电路与断线及工字轮完线信号处理电路相连接,断线及完线信号处理电路经驱动电路与断线及工字轮完线执行机构相接。优点:计量准确,显示清晰、提高股绳的质量和产量,降低损耗,便于用户管理和操作。
文档编号G05D5/00GK2319845SQ9724332
公开日1999年5月19日 申请日期1997年12月24日 优先权日1997年12月24日
发明者樊坚 申请人:樊坚