ЕМКОСТНОЙ ДАТЧИК ШВА ТКАНИ

Полезная модель относится к средствам контроля технологических процессов обработки ткани в текстильной промышленности и может быть использовано для повышения чувствительности датчиков для обнаружения шва ткани на стригальных и других машинах.
Известны устройства (Авторское свидетельство СССР №1180423, МКИ D06C 13/02. Датчик шва ткани / А.К.Расторгуев, Е.А.Разумова, Д.В.Ветчинин, С.Ю.Павлычев, 1984 г.; Патент РФ №2038438, МКИ D06C 13/02. Устройство для обнаружения шва ткани на отделочных машинах текстильного производства / А.К.Расторгуев, А.В.Иванов, К.А.Расторгуев, И.А.Артемьев, опубл. 1996, Бюл. №22; и др.), которые содержат емкостные датчики либо с параллельно, либо с копланарно расположенными пластинами, преобразователи сигнала на основе цепей переменного и постоянного тока, включающие в себя элементы самонастройки.
Детектирование шва осуществляется, когда ткань проходит между электродами датчиков с параллельными электродами или по поверхности копланарно расположенных электродов.
За прототип принято устройство (Пат. 2202018 Российская Федерация D06C 13/02. Датчик шва ткани / Расторгуев А.К., Петров А.В.; заявитель и патентообладатель - Ивановская государственная текстильная академия. - №2001111451/12; заявл. 25.04.2001; опубл. 10.04.2003, Бюл. №10), содержащее блок с диэлектрическим основанием и размещенными на нем положительными и отрицательными электродами, установленными с рабочими зазорами между ними, содержащее дополнительные блоки, расположенные попарно друг за другом на расстоянии между парами не менее половины ширины машины, при этом рабочие зазоры между положительными и отрицательными электродами расположены параллельно основным нитям ткани.
Недостатками указанных устройств и прототипа является низкая чувствительность и помехоустойчивость.
Повысить чувствительность таких датчиков можно только уменьшением расстояния между электродами. Повышение чувствительности датчиков с параллельными пластинами ограничивается минимально допустимым расстоянием между электродами, обеспечивающим свободный проход шва ткани. Уменьшение расстояния между копланарно расположенными электродами приводит к повышению чувствительности датчика к случайным утолщениям ткани (узелки, утолщенные нити) и, следовательно, к увеличению уровня помех и соответствующему снижению уровня сигнал - шум, что увеличивает вероятность ложных срабатываний устройств управления рабочими органами машины.
Техническим результатом заявляемого способа является значительное повышение эффективности работы датчиков с параллельным и копланарным расположением электродов за счет повышения чувствительности, существенное повышение соотношения сигнал - шум, помехоустойчивости, а также упрощение схемы преобразования сигнала датчика в сигнал управления исполнительными органами технологической машины.
П
ТК
Указанный технический результат достигается за счет того, что в емкостном датчике шва ткани, содержащем один или несколько электродов, взаимодействующие с контролируемой тканью, согласно полезной модели, на рабочую область одного, либо нескольких электродов датчика нанесено покрытие из диэлектрика с относительной диэлектрической постоянной ε, превышающей относительную диэлектрическую постоянную контролируемой ткани ε.
Возможность достижения технического результата поясним на примере датчика шва ткани с параллельно расположенными электродами.
П
На фиг.1а изображена схема датчика шва ткани, используемого в известных устройствах. Здесь 1, 2 - электроды датчика, 3 - ткань, l - расстояние между электродами, b - толщина ткани. На фиг.1б показан заявляемый емкостной датчик шва ткани (на рабочую область электрода 2 датчика шва ткани нанесено покрытие из диэлектрика 4 толщиной δ).
Емкость датчика по фиг.1а определяется выражением
ТК
Здесь ε - диэлектрическая проницаемость ткани, мм;
2
S - площадь электродов, мм.
Чувствительность датчика фиг.1а к изменению толщины полотна ткани, вызванного прохождением шва, определим дифференцированием выражения (1) по толщине ткани.
Емкость датчика с введенным диэлектрическим покрытием (фиг.1б) определяется формулой
П
Здесь ε - диэлектрическая постоянная покрытия электрода.
Дифференцируя (3) по переменной b, получаем расчетное выражение для чувствительности датчика
Разделив (4) на (2), определим соотношение чувствительности датчиков по схемам фиг.1б и фиг.1а.
П
ТК
П
Принимая ε=10, ε=1,5, l=3 мм, b=1 мм, δ≈0,1 мм и подставляя эти значения в (4), получаем
Таким образом, покрытие электрода датчика диэлектриком существенно увеличивает чувствительность датчика шва ткани.
Емкостной датчик шва ткани содержит электроды 1, 2 между которыми размещена контролируемая ткань 3. На электрод 2 нанесено покрытие из диэлектрика 4.
П
ТК
Устройство работает следующим образом. При прохождении шва ткани 3 между электродами 1 и 2 происходит изменение емкости датчика, причем чувствительность датчика будет тем выше, чем больше относительная диэлектрическая постоянная ε покрытия из диэлектрика 4, нанесенного на электроды датчика, превышает относительную диэлектрическую постоянную контролируемой ткани ε (см. 5). Преобразованная информация о прохождении шва поступает на управляющее устройство, которое на выходе формирует сигнал для поднятия рабочих органов текстильной машины.