專利名稱：集成電路光電探緯控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是織機(jī)光電探緯用的控制器，它和投光器、受光器及電磁鐵用導(dǎo)線連接后，裝配在織機(jī)上。當(dāng)梭內(nèi)緯線快用完時(shí)，能控制織機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換梭或自動(dòng)停機(jī)。
目前，在現(xiàn)有技術(shù)中，光電探緯器都是采用晶體管分立元件組成的電路制作控制器，用白熾燈泡作投光器，硅光電池作受光器。例如在《江蘇絲綢》1983年第4期和1984年第1期連載的《國內(nèi)光電探緯器現(xiàn)狀與發(fā)展方向》一文中，介紹了二十多種方案，這些晶體管光電探緯器控制電路中有的用前置放大電路來匹配高阻光電信號(hào)，有的用較復(fù)雜的射極耦合觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器來轉(zhuǎn)換處理輸入信號(hào)。電路的噪音容限只有0.8V，抗干擾能力差。有觸點(diǎn)的開關(guān)電路可靠性和穩(wěn)定性差，常影響整機(jī)工作。
本發(fā)明的任務(wù)是提出一種更簡(jiǎn)單，而且與現(xiàn)有技術(shù)相比成本更低，并且在電源電壓、環(huán)境溫度、電子元器件參數(shù)有所波動(dòng)變化時(shí)仍能穩(wěn)定可靠工作的光電探緯控制器。
本發(fā)明的集成電路光電探緯器，如


圖1所示。它是由電氣箱〔1〕、變壓器〔2〕、電路板〔3〕、插座〔4〕、接線板〔5〕電源開關(guān)〔6〕、熔斷器〔7〕、電源指示燈〔8〕組成，電子元器件焊接在印刷線路板上組成電路板〔3〕。電路板〔3〕上的電位器W1、W2也可裝在箱殼上。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方框原理圖，如圖2。其中(11)是變壓器電路(12)是整流穩(wěn)壓電路；(13)是光電轉(zhuǎn)換電路；(14)是脈沖整形電路；(15)是紆孔脈沖前沿觸發(fā)延時(shí)電路；(16)是紆孔脈沖后沿觸發(fā)延時(shí)電路；(17)是邏輯運(yùn)算電路；(18)是脈沖展寬電路；(19)是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路。電路(14)、(15)、(16)、(17)、(18)組成信號(hào)處理電路。電路(14)的輸出端接電路(15)和(16)的輸入端，電路(15)、(16)的輸出端分別接電路(17)的兩輸入端，電路(18)、(19)依次串接在電路(17)之后。
基于同一發(fā)明目的和一個(gè)總的發(fā)明構(gòu)思，上述方框原理圖可以用正邏輯電路實(shí)現(xiàn)。也可以用負(fù)邏輯電路實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)以正邏輯電路為例，采用一只或二只常用CMOS數(shù)字集成電路為主件。設(shè)計(jì)出下列五種電路來實(shí)現(xiàn)光電探緯控制。其使用效果一樣，成本略有差別。
圖3是本發(fā)明的光電探緯控制器電路之一；(在圖3中使用一只IC——六門施密特觸發(fā)器或六反相器)。
圖4是本發(fā)明的光電探緯控制器電路之二；(在圖4中使用一只IC——MC14572或CD4572)。
圖5是本發(fā)明的光電探緯控制器電路之三；(在圖5中使用二只IC——一只2輸入與非門電路和一只2輸入或非門電路)。
圖6是本發(fā)明的光電探緯控制器電路之四；(在圖6中使用二只IC——一只與非型施密特觸發(fā)器和一只2或3輸入或非門電路)。
圖7是本發(fā)明的光電探緯控制器電路之五；(在圖7中使用二只IC——一只與非型施密特觸發(fā)器和一只單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器)。
圖8是滿梭時(shí)，電路中a、b、c、d、e、f各點(diǎn)的電壓波形圖。
圖9是空梭時(shí)，電路中a、b、c、d、e、f各點(diǎn)的電壓波形圖。
圖10是以圖3所示的“集成電路光電探緯控制器電路之一”為例，所繪的整機(jī)元器件布線圖，
圖10中印刷電路板中虛線為板后連線。其余幾種電路的布線圖均可仿此繪出，在此從略。
在上述圖中，變壓器電路(11)是由變壓器〔2〕、電源開關(guān)〔6〕、熔斷器〔7〕、電源指示燈〔8〕組成。變壓器〔2〕可以含有電磁鐵電源。
其余的電路都制作在電路板〔3〕上，整流穩(wěn)壓電路(12)是由二極管全波橋式整流電路ZQ；電阻R1，電容C1、C2接成阻容濾波電路，穩(wěn)壓二極管WD共同組成的電源電路，穩(wěn)壓前是電壓VZ穩(wěn)壓后是VDD，公共地是VSS。
光電轉(zhuǎn)換電路(13)必須和投光器GD，受光器GT配合工作。電阻R2與投光器GD串聯(lián)于電源VZ和VSS間，電阻R3、W1與受光器GD串聯(lián)于穩(wěn)壓電源VDD－VSS間，R3或W1和GT的接點(diǎn)輸出至脈沖整形電路(14)的輸入端。
驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路(19)是由三極管T1、T2組成的功率放大電路，輸入端的電阻R12接電路(18)輸出端，集電極接執(zhí)行繼電器J和續(xù)流二極管D2至電源VZ，發(fā)射極接VSS。執(zhí)行繼電器J可選用超小型強(qiáng)功率直流繼電器。
在附圖3至附圖7中列舉了五種“信號(hào)處理電路”的不同方案。
在附圖3中，其特征在于電路板〔3〕上以集成電路六門施密特觸發(fā)器(或六門反相器)為主件組成的信號(hào)處理電路，其中門(1)作為脈沖整形電路14)，電路(14)的輸出端接二極管D3正極和電容C4；門(2)的輸入端接二極管D3、D4負(fù)極，電阻R13的一端(R13的另一端接VSS)；門(2)的輸出端經(jīng)過電容C3，電阻R5的一端(R5的另一端接VDD)接門(3)的輸入端；門(3)的輸出端接二極管D4正極，并作為電路(15)的輸出端接二極管D5負(fù)極；門(4)的輸入端接電容C4、電阻R7(R7另一端接VDD)；門(4)輸出端作為電路(15)的輸出接二極管D6的負(fù)極；門(5)的輸入端接二極管D5、D6的正極，電阻R14(R14的另一端接VDD)；門(5)的輸出作為電路(17)的輸出端接二極管D1的負(fù)極；門(6)的輸入端經(jīng)電阻R10接二極管D1的正極，經(jīng)電阻W2、R9接VDD，經(jīng)電容C5接VSS；門(6)的輸出作為電路(18)的輸出端接電路(19)的輸入端電阻R12。
在附圖4中，其電路極〔3〕上的信號(hào)處理電路是用集成電路CD4572(或14572)為主件組成，其特征在于非門(1)作為脈沖整形電路(14)，電路(14)的輸出端接或非門(2)的一個(gè)輸入端及電容C4；或非門(2)的輸出經(jīng)電容C3、電阻R5的一端(R5另一端接VDD)接非門(3)輸入端；非門(3)的輸出接或非門(2)的另一輸入端并作為電路(15)的輸出端接與非門(5)的一個(gè)輸入端；非門(4)的輸入端接電容C4、電阻R7(R7的另一端接VDD)非門(4)的輸出作為電路(16)的輸出端接與非門(5)的另一輸入端；與非門(5)即是電路(17)，其輸出端接二極管D1的負(fù)極；非門(6)的輸入端經(jīng)電阻R10接二極管D1的正極，經(jīng)電阻W2、R9接電源VDD，經(jīng)電容C5接VSS；非門(6)的輸出作為電路(18)的輸出端接電路(19)的輸入端電阻R12。
在附圖5中，其電路板〔3〕上的信號(hào)處理電路是用四門二輸入或非門集成電路和四門二輸入與非門集成電路為主件組成，其特征在于或非門(1)、(2)、(3)接成施密特觸發(fā)器電路作為脈沖整形電路(14)；電路(14)的輸出接或非門(4)的一個(gè)輸入端及電容C4；或非門(4)的輸出經(jīng)電容C3、電阻R5一端(R5另一端接VDD)接與非門(5)的兩輸入端；與非門(5)的輸出端接或非門(4)的另一輸入端并作為電路(15)的輸出端接與非門(7)的一個(gè)輸入端；與非門(6)的兩輸入端接電容C4，電阻R7(R7的另一端接VDD)；與非門(6)的輸出作為電路(16)的輸出端接與非門(7)的另一輸入端；與非門(7)即是電路(17)其輸出端接二極管D1的負(fù)極；與非門(8)的兩輸入端經(jīng)電阻R10接二極管D1的正極，經(jīng)電阻W2、R9接電源VDD，經(jīng)電容C5接VSS；與非門(8)的輸出作為電路(18)的輸出端接電路(19)的輸入端電阻R12。
在附圖6中，其電路板〔3〕上的信號(hào)處理電路是用四門與非型施密特觸發(fā)器和或非門集成電路為主件組成，其特征在于與非型門(1)作為脈沖整形電路(14)，電路(14)的輸出端接或非門(2)的一個(gè)輸入端及電容C4；或非門(2)的輸出經(jīng)電容C3、電阻R5的一端(R5的另一端接VDD)接或非門(3)的輸入端；或非門(3)的輸出接或非門(2)的另一端并作為電路(15)的輸出端接與非型門(5)的一個(gè)輸入端；與非型門(4)的輸入端接電容C4、電阻R7(R7的另一端接VDD)；門(4)的輸出端接與非型門(5)的另一輸入端；與非型門(5)即是電路(17)，其輸出端接二極管D1的負(fù)極；與非型門(6)的輸入端經(jīng)電阻R10接二極管D1正極，經(jīng)電阻W2、R9接VDD，經(jīng)電容C5接VSS；與非型門(6)的輸出端作為電路(18)的輸出端接電路(19)的輸入端電阻R12。
在附圖7中，其電路板〔3〕上的信號(hào)處理電路是用集成電路四門與非型施密特觸發(fā)器和雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為主件組成。其特征在于與非型門(1)作為脈沖整形電路(14)，電路(14)的輸出端接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(2)的輸入端A及電容C4；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(2)和電容C3、電阻R5組成電路(15)，其Q端與B連接，其Q端作為電路(15)的輸出端接與非型門(5)的一個(gè)輸入端；與非型門(4)的輸入端接電容C4、電阻R7(R7的另一端接VDD)；門(4)的輸出端接與非型門(5)的另一輸入端；與非型門(5)即是電路(17)，其輸出端接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(6)的輸入端A，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(6)和電容C5、電阻R9、W2組成電路(18)；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(2)與(6)的R端經(jīng)電阻R10接電源VDD，經(jīng)電容C6接VSS；電路(18)的輸出端Q接電路(19)的輸入端電阻R12。
在以上各電路圖中，電阻R4、R6、R3、R11均作為CMOS集成電路的輸入端保護(hù)電阻，不影響電路正常工作，在敘述中從略。
本發(fā)明的光電探緯控制器工作原理是當(dāng)織機(jī)在梭道上飛快地作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，受光器時(shí)刻都在檢測(cè)梭子的光信號(hào)。當(dāng)空梭時(shí)，受光器能接受到通過紆管小孔射來的光信號(hào)。這樣，當(dāng)滿梭時(shí)，光電轉(zhuǎn)換電路(13)得到梭子信號(hào)如圖8a，當(dāng)梭內(nèi)紆紗快用完時(shí)，其空梭信號(hào)如圖9a，梭子信號(hào)經(jīng)脈沖整形電路(14)后，得滿梭脈沖信號(hào)(圖8b)或空梭脈沖信號(hào)(圖9b)，將此脈沖信號(hào)分為兩路，一路經(jīng)紆孔脈沖前沿觸發(fā)延時(shí)電路(15)得前沿正脈沖信號(hào)(圖8c或圖9c)，其脈沖寬度要大于紆孔脈沖寬度，而小于此時(shí)刻至梭子信號(hào)前沿再次到來的時(shí)間。以2至3倍紆孔脈沖寬度較合適。延時(shí)電路(15)為一延時(shí)期再觸發(fā)無效的單穩(wěn)態(tài)電路，主要由C3、R5及其前后CMOS電路組成，另一路經(jīng)紆孔脈沖后沿觸發(fā)延時(shí)電路(16)得后沿正脈沖信號(hào)(圖8d圖9d)，該脈沖寬度大于2倍的CMOS電路傳輸延遲時(shí)間tp而小于整梭信號(hào)脈沖寬度，以基本等于紆孔信號(hào)脈沖寬度較合適。延時(shí)電路(16)是由C4、R7及其后的CMOS電路組成的簡(jiǎn)易單穩(wěn)態(tài)電路，然后對(duì)延時(shí)電路(15)輸出的脈沖信號(hào)(圖8c或圖9c)及延時(shí)電路(16)輸出的脈沖信號(hào)(圖8d或圖9d)經(jīng)門(17)進(jìn)行邏輯與非運(yùn)算，當(dāng)滿梭脈沖信號(hào)輸入時(shí)門(17)絕對(duì)得不到正邏輯與非運(yùn)算的輸出信號(hào)，只有當(dāng)空梭脈沖信號(hào)輸入時(shí)，門(17)才有輸出信號(hào)(圖9e)，這就是紆孔脈沖信號(hào)。然后將此紆孔脈沖信號(hào)(圖9e)經(jīng)脈沖展寬電路(18)展寬到織機(jī)自動(dòng)換梭或自動(dòng)停機(jī)所需要的電磁鐵吸合時(shí)間，如圖9f所示，脈沖展寬電路(18)是由C5、R9、D1及其后的CMOS電路組成。其輸出信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路(19)使繼電器J吸合至整定時(shí)間。這就是所要得到的換梭信號(hào)或停機(jī)信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)電磁鐵帶動(dòng)織機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。
電路中W1用來調(diào)整紆孔信號(hào)的強(qiáng)弱，從而可以調(diào)節(jié)余紗量的多少，W2可以調(diào)整執(zhí)行繼電器的吸合時(shí)間，以滿足不同車速織機(jī)自動(dòng)換梭或自動(dòng)停機(jī)的要求。
本發(fā)明與現(xiàn)有光電探緯控制器相比較，其優(yōu)點(diǎn)是1、本電路輸入阻抗高，達(dá)10MΩ左右，可將采樣到的“高阻光電信號(hào)”直接輸入電路，省去了前置放大電路。
2、本電路用簡(jiǎn)單的方法組成紆孔脈沖前沿觸發(fā)延時(shí)電路(15)后沿觸發(fā)延時(shí)電路(16)及脈沖展寬電路(18)，省去了復(fù)雜的單穩(wěn)態(tài)多諧振湯器電路。
3、本發(fā)明的邏輯運(yùn)算判別電路在同一集成電路內(nèi)，從而使電路更加簡(jiǎn)化。
4、本發(fā)明的控制器可配用半導(dǎo)體光敏器件(如光敏三極管)制作的受光器，比現(xiàn)有的光電探緯器所采用的硅光電池靈敏度高，壽命長。
5、本發(fā)明的控制器可配用半導(dǎo)體紅外發(fā)光器件(如紅外發(fā)光二極管)制作的投光器，和受光器一樣裝在梭道木上作隨機(jī)檢測(cè)。這不僅使投光器裝置大大簡(jiǎn)化，而且使用壽命長(大于106小時(shí))；比現(xiàn)有的光電探緯器普遍采用的白熾燈泡壽命(小于103小時(shí))長千倍以上，且不發(fā)熱，耗電少。
6、本發(fā)明的控制器輸出采用最新超小型強(qiáng)功率繼電器，比現(xiàn)有的光電探緯器所用的大繼電器體積小、重量輕，通電容量大，抗電強(qiáng)度高，其最大優(yōu)點(diǎn)是可以直接裝在同一塊印刷電路板上。
7、本發(fā)明的控制器適應(yīng)電源電壓范圍寬，集成電路從3伏到18伏均可正常工作。采用簡(jiǎn)單低價(jià)的穩(wěn)管電源即可。電路噪聲容限范圍大，達(dá)三分之一電源電壓?？垢蓴_能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，可靠性高，電路功耗低，體積小，重量輕，成本低。
本控制器電路也可以用在飛行反射式光電探緯器中作為探緯信號(hào)電路，與紆庫同步信號(hào)電路配合使用。
本控制器電路選用不同的電阻，電容參數(shù)，還可以用在從寬度不同的各種信號(hào)脈沖串中分檢出較窄脈沖信號(hào)的場(chǎng)合。
權(quán)利要求1.用于織機(jī)的光電探緯控制器，它是由裝在電氣箱[1]內(nèi)的變壓器[2]，電路板[3]、電源開關(guān)[6]等組成，其特征在于此光電探緯控制器的電路是由變壓器電路(11)，整流穩(wěn)壓電路(12)，光電轉(zhuǎn)換電路(13)，脈沖整形電路(14)，紆孔脈沖前沿觸發(fā)延時(shí)電路(15)，紆孔脈沖后沿觸發(fā)延時(shí)電路(16)，邏輯運(yùn)算電路(17)，脈沖展寬電路(18)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路(19)組成，電路(14)的輸出端接電路(15)、(16)的輸入端，電路(15)、(16)的輸出端分別接電路(17)的兩輸入端，電路(18)、(19)依次串接在電路(17)之后。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電探緯控制器，其特征在于電路板〔3〕上以集成電路六門施密特觸發(fā)器(或六門反相器)為主件組成的信號(hào)處理電路，其中門(1)作為脈沖整形電路(14)；門(1)的輸出一路經(jīng)二極管D3、D4、電阻R13、門(2)，電容C3、電阻R5，門(3)組成的電路(15)至二極管D5的負(fù)極；另一路經(jīng)電容C4、電阻R7。門(4)組成的電路(16)至二極管D6的負(fù)極；二極管D5、D6、電阻R14和門(5)組成與非運(yùn)算電路(17)，電路(17)的輸出接二極管D1的負(fù)極。門(6)的輸入端經(jīng)電阻R10接D1的正極。經(jīng)電阻W2、R9接VDD，經(jīng)電容C5接VSS，門(6)的輸出作為電路(18)的輸出端接電路(19)的輸入端電阻R12。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電探緯控制器，基于同一發(fā)明構(gòu)思，其電路板〔3〕上的信號(hào)處理電路還可以用CD4572(或14572)集成電路為主件組成，其特征在于非門(1)作為脈沖整形電路(14)。非門(1)的輸出一路經(jīng)或非門(2)，電容C3，電阻R5，非門(3)組成的電路(15)至與非門(5)的一個(gè)輸入端；另一路經(jīng)電容C4、電阻R7，非門(4)組成的電路(16)接與非門(5)的另一個(gè)輸入端；與非門(5)即是電路(17)，其輸出端接二極管D1的負(fù)極；非門(6)的輸入端經(jīng)電阻R10接二極管D1的正極，經(jīng)電阻W2、R9接VDD，經(jīng)電容C5接VSS。非門(6)的輸出作為電路(18)的輸出端接電路(19)的輸入端電阻R12。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電探緯控制器，基于同一發(fā)明構(gòu)思，其電路板〔3〕上的信號(hào)處理電路，還可以用四門二輸入或非門集成電路和四門二輸入與非門集成電路為主件組成，其特征在于或非門(1)、(2)、(3)接成施密特觸發(fā)器電路作為脈沖整形電路(14)、電路(14)的輸出一路經(jīng)或非門(4)，電容C3、電阻R5與非門(5)組成的電路(15)接與非門(7)的一個(gè)輸入端；另一路經(jīng)電容C4、電阻R7與非門(6)組成的電路(16)接與非門(7)的另一輸入端；與非門(7)即是電路(17)，其輸出端接二極管D1的負(fù)極；與非門(8)的兩輸入端經(jīng)電阻R10接二極管D1的正極，經(jīng)電阻W2、R9接VDD，經(jīng)電容C5接VSS，與非門(8)的輸出作為電路(18)的輸出端接電路(19)的輸入端電阻R12。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電探緯控制器，基于同一發(fā)明構(gòu)思，其電路板〔3〕上的信號(hào)處理電路還可以用四門與非型施密特觸發(fā)器和或非門集成電路為主件組成，其特征在于與非型門(1)作為脈沖整形電路(14)，電路(14)的輸出一路經(jīng)或非門(2)，電容C3電阻R5，或非門(3)組成的電路(15)接與非門(5)的一個(gè)輸入端；另一路經(jīng)電容C4、電阻R7、與非型門(4)組成的電路(16)接與非型門(5)的另一個(gè)輸入端；與非型門(5)即是電路(17)。其輸出端接二極管D1的負(fù)極；與非型門(6)的輸入端經(jīng)電阻R10接二極管D1正極，經(jīng)電阻W2、R9接VDD，經(jīng)電容C5接VSS，與非型門(6)的輸出作為電路(18)的輸出端接電路(19)的輸入端電阻R12。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電探緯控制器，基于同一發(fā)明構(gòu)思，其電路板〔3〕上的信號(hào)處理電路還可以用集成電路四門與非型施密特觸發(fā)器和雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為主件組成，其特征在于與非型門(1)作為脈沖整形電路(14)，電路(15)的輸出一路經(jīng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(2)電容C3，電阻R5組成的電路(15)接與非型門(5)的一個(gè)輸入端；另一路經(jīng)電容C4、電阻R7，與非型門(4)組成的電路(16)接與非型門(5)的另一個(gè)輸入端；與非型門(5)即是電路(17)。其輸出端接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(6)的輸入端A，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(6)和電容C5、電阻R9、W2組成電路(18)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(2)與(6)的R端經(jīng)電阻R10接VDD，經(jīng)電容C6接VSS；電路(18)的輸出端Q接電路(19)的輸入端電阻R12。
專利摘要本實(shí)用新型是織機(jī)用的集成電路光電探緯控制器，它是用數(shù)字集成電路為主件組成信號(hào)處理電路，能夠完成脈沖整形、紆孔脈沖前沿觸發(fā)延時(shí)、紆孔脈沖后沿觸發(fā)延時(shí)，邏輯運(yùn)算、脈沖展寬等功能。它可配用工作壽命大于百萬小時(shí)的半導(dǎo)體紅外發(fā)光器件和光敏器件制作的投光器和受光器，對(duì)梭內(nèi)紆孔信號(hào)作隨機(jī)檢測(cè)，當(dāng)梭內(nèi)緯線快用完時(shí)，及時(shí)輸出換梭信號(hào)或停機(jī)信號(hào)。本光電探緯控制器具有電源電壓范圍寬，噪聲容限大、抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定可靠，且電路簡(jiǎn)單，成本低。
文檔編號(hào)D03D45/00GK2034974SQ8820174
公開日1989年3月29日 申請(qǐng)日期1988年3月15日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月15日
發(fā)明者任長安 申請(qǐng)人:任長安