Vorrichtung zur Überwachung des Fadens einer Textilmaschine
Es ist bekannt, dass der Faden einer Textilmaschine, z. B. einer Spulmaschine, daraufhin überwacht werden muss, ob sich in dem Faden Dickstellen befinden, ob beim Knotvorgang Doppel- oder Mehrfachfäden aufgetreten sind oder dergleichen. Zu diesem Zweck ist bereits eine Messvorrichtung vorgeschlagen worden, welche einem Grundwert überlagerte elektrische Impulse erzeugt, die zur Auslösung einer die Weiterverarbeitung des Fadens verhindernden Vorrichtung dienen. Dieser Grundwert, dem die elektrischen Impulse überlagert sind, kann beispielsweise eine elektrische Spannung, Stromstärke, Frequenz oder dergleichen sein. Der Grundwert selbst kann jede Grösse aufweisen. Er kann also z. B.,gleich Null sein, so dass praktisch von der Messvorrichtung lediglich Impulse erzeugt werden.
Er kann aber auch ein von Null abweichender Wert sein, so dass beispielsweise beim normalen Fadenlauf ein konstanter Wert von der Messvorrichtung erzeugt wird und diesem konstanten, sog. Grundwert beim Auftreten von Dickstellen, Mehrfachfäden oder dergleichen die zur Auslösung der die Weiterverarbeitung des Fadens verhindernden Vorrichtung dienenden grösseren oder kleineren Messimpulse überlagert werden.
Bei den bisher bekannten Vorrichtungen erfolgt die Überwachung des Fadens in der Weise, dass Unter schied des Fladellqluersciitts, des adendurclunessers oder des Fadenvolumens, welche durch eine Dickstelle oder durch Mehrfachfäden hervorgerufen werden, mit Hilfe einer Messvorrichtung erfasst werden, der der Fa, denänderung entsprechende Messwert über ein Differrentialglied verstärkt und beispielsweise der Fadentrennvorrichtung zugeführt wird. Bei diesen bekannten als Fadenreiniger ausgebildeten Messvorrichtungen macht sich mit der Erhöhung der Anforderungen in steigendem Masse eine mangelnde Selektivität bemerkbar.
Diese mangelnde Selektivität besteht darin, dass die Trennungslinie, oberhalb derer man alle Dickstellen ausscheidet, sehr breit gestreut ist. Es kommt also vor, dass Dickstellen oberhalb der vorgesehenen Trennungslinien nicht ausgeschieden werden, andererseits aber Dickstellen unterhalb der Trennungslinie noch herausgeschnitten werden. Der Grund hierfür liegt darin, dass durch die Differenzierung bei den bekannten Vorrichtungen die Messung zeitabhängig wird, da der der Fadentrennvorrichtung zugeführte Impuls abhängig ist von der Fadenänderung pro Zeiteinheit, also von der Form der Dickstelle.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine einwandfreie Überwachung des Fadens mit Hilfe der Differenzierung nicht möglich ist, sondern dass lediglich eine Differenzmessung eindeutige Ergebnisse liefern kann. Anhand der Fig. 1 sei dies näher erläutert. Dabei sind mit a, b, c, d, e verschiedene Formen einer Dickstelle in einem Faden schematisch dargestellt. Unterhalb der schematischen Dickstellendarstellung sind die diesen Dickstellen zugehörigen Querschnitte aufgetragen. Dabei sind die Dickstellen und die Querschnitte so gewählt worden, dass sämtliche Dickstellen die gleiche Querschnittsgrösse aufweisen. In der dritten Zeile sind die bei einer Differenzierung gewonnenen Spannungskurven dargestellt.
Da die Spannungskurven des Differenziervorganges abhängig sind von der Steilheit der Flanken, ist deutlich zu erkennen, dass man zwar in den Fällen a, b und c sehr starke Ausgangsspannungen erhält, in den Fällen der Dickstellen d und le jedoch erlhleblich kleinere Ausgangsspannungen. Da nun aber bekanntlich nicht sämtliche Dickstellen ausgeschieden werden sollen, sondern nur Dickstellen, die einen vorgegebenen Durchmesser bzw. Querschnitt überschreiten, kann nicht jede Abweichung von der Nullinie der dritten Zeile zur Auslösung des Fadentrenners herangezogen werden, sondern nur Abweichungen der Ausgangsspannung in solcher Grösse, die im allgemeinen einen maximal zulässigen Dickstellenquerschnitt nicht überschreiten.
Legt man nun die Grenze der Ansprechempfindlichkeit beispielsweise in die Höhe der strichpunktierten Linien f und g, so erkennt man, dass die Dickstellen a, b und c von dem Reiniger ausgeschieden werden, die Dickstellen d und e jedoch nicht, obwohl die Dickstellen d und e aufgrund ihres Querschnittes ebensogut ausgeschieden werden müssten. Wird dagegen gemäss dem Grundge danken vorliegender Erfindung statt der bekannten Dif ferenzierung eine echte Differenzmessung durchgeführt, so können sämtliche Abweichungen im Fadenquerschnitt, die beispielsweise oberhalb der Linie h liegen, einwandfrei erfasst werden. Es ist deutlich zu erkennen, dass mit Hilfe der Differenzmessung sämtliche Dickstellen a bis e ausgeschieden werden können, unabhängig von ihrer Form.
Die Erfindung bezieht sich auf eine derartige, oben beschriebene Vorrichtung zur Überwachung des Fadens einer Textilmaschine mit einer Messvorrichtung, die beim Auftreten von Dickstellen, Mehrfachfäden oder dergleichen einem Grundwert überlagerte elektrische Impulse erzeugt, welche zur Auslösung einer in Weiterverarbeitung des Fadens verhindernden Vorrichtung dienen, wobei die elektrischen Impulse einem Gleichspannungsverstärker zugeführt sind, dessen Ausgangsspannung bei Änderung der Eingangsgrundspannung auf konstante Grösse geregelt wird.
Diese die Weiterverarbeitung des Fadens verhindernde Vorrichtung kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass der Spulvorgang einer Spulmaschine blokkiert, der Knoter an der Durchführung der Knotarbeit gehindert, der Faden getnemt, z. B. zerschnitten oder zerrissen, oder festgehalten wird. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass jede auf einer Änderung der Eingangsgrundspannung beruhende Schwankung der Ausgangsspannung über ein spannungsdifferenzbildendes Bauelement einem elektrischen Speicherglied zugeführt ist, dessen Spannung der Eingangsgrundspannung entgegengeschaltet ist.
Anstelle der bekannten Wechselstromverstärker mit ihren differenzierenden R-C-Gliedern wird ein Gleichstromverstärker benutzt, welcher eine echte Differenzbildung des Fadenquerschnittes, des Fadendurchmessers oder des Fadenvolumens bildet. Dabei ist diese Differenzbildung sowohl form- als auch zeitunabhängig, d. h. also, dass mit der Vorrichtung nach vorliegender Erfindung Messungen an Fäden unterschiedlicher Geschwindigkeit durchgeführt werden können. Bei den differenzierenden Messvorrichtungen besteht u. a. infolge der zeitabhängigen Messung der Querschnittsänderung die Schwierigkeit, eindeutig Messergebnisse auch dann zu erreichen, wenn die Fadengeschwindigkeit nur sehr gering ist. So ist es beispielsweise kaum möglich, eindeutige Messergebnisse während des Anlaufvorganges einer Spulstelle zu erreichen.
Mit der Vorrichtung nach vorliegender Erfindung können nicht nur während des allmählichen Anlaufes der Spulstelle einwan, dfreie Mess ergebnisse erzielt werden, sondern auch bereits Messungen am ruhenden Faden durchgeführt werden.
Ein Gleichstromverstärker, wie er gemäss der Erfindung zur Differenzbildung verwendet werden soll, hat jedoch im allgemeinen den Nachteil, dass nicht nur die dem Eingangsgrundwert überlagerten elektrischen Impulse gleichmässig verstärkt werden, sondern auch Schwankungen des Eingangsgrundwertes. Derartige Schwankungen des Eingangsgrundwertes können bei spielsweise bei elektrischen Sp'ann'ungsschwancungen oder bei Temperaturäderun4gen auftreten.
Besteht t die die elektrischen Lrnpulse erzeugeude Messvorrichtung aus einer lichtempfindlichen Zelle, so können auch unterschiedliche BeleuchtuXngs'stärken, die beispielsweise aus unterschiedlichen Helligkeiten der die lichtempfindlichen Zellen beaufschlagenden Lichtquellen, herrühren, den Einagangsgrundwent des Verstärkers verändern.
Werden die elektrischen Impulse von einer kaplazitiven Messvor richtung, beispielsweise einem Kondensator, erzeugt, so können bereits geriagfügige Änderungen des Feuchtig- keitsgehaltes des Fadens oder der den Faden umgeben den Luft Änderungen des Eingangsgrundwertes des Verstärkers hervorrufen.
Um alle diese Einflüsse auszuschalten, sollen die elektrischen Impulse gemäss der Erfindung einem
Gleichstromverstärker zugeführt sein, dessen Ausgangs wert bei Anderungen des Eingangsgrundwertes konstant ist. Um diese Konstanz des Ausgangswertes des Verstärkers bei Änderung des Eingangsgrundwertes zu errei chen, wird gemäss der Erfindung jede auf Änderung der
Eingangsgrundspannung beruhende Schwankung der Ausgangsspannung über ein spannungsdifferenzbildendes Bauelement einem elektrischen Speicherglied zugeführt, dessen Spannung der Eingangsgrundspannung entgegengeschaltet ist.
Anhand des in Fig. 2 dargestellten Regelverstärkers sei die Erfindung beispielsweise erläutert. Dabei sei angenommen, dass es sich um einen Verstärker handelt, welcher zur Steuerung eines eine nicht dargestellte Fadentrennvorrichtung auslösenden Relais 100 in Abhängigkeit von einer an den Eingangsklemmen K, L angeschlossenen Fotozelle 101 handelt. Der Verstärker besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus den Verstärkerstufen mit den Transistoren 102, 103, 104,
105 sowie der Regelstufe mit dem Transistor 106.
Der Transistor 102 ist in Emitterschaltung betrieben und weist somit einen hohen Eingangswiderstand auf.
Die nachfolgenden Transistoren 103 bis 105 sind galvanisch gekoppelt. Sämtliche Transistoren 102 bis 106 liegen zwischen den Polen A und B einer nicht eingezeichneten Gleichspannungsquelle, deren Pluspol B geerdet ist. In dem von dem Transistor 105 gesteuerten Stromkreis liegt weiterhin das Relais 100 sowie eine Diode 109, welche eine Schwellwertdiode darstellt und in bekannter Weise dem Transistorverstärker 105 ein besonderes Schaltverhalten gibt. Gleiche Schwellwertdioden 107 und 108 sind in den Stromkreisen der Transistoren 103 und 104 angeordnet, wobei die Schwellwertdiode 108 für den Transistor 104 zugleich noch zusätzlich für den Transistor 105 ausgenutzt wird. Ausserdem sind die Ströme der Transistoren 103 bis 105 über einen veränderbaren Widerstand 110 geführt, welcher sehr niederohmig ist.
Mit ihm kann infolge der entstehenden Gegenkopplung die Verstärkung bzw. die Empfindlichkeit des Verstärkers geregelt werden. In den Kollektorzweigen der Transistoren 102 bis 104 erkennt man weiterhin die Widerstände 111 bis 113. Schliesslich ist ähnlich dem in den Emitterzweigen der Transistoren 103 bis 105 angeordneten Widerstand 110 auch in dem Emitterzweig des Transistors 102 ein Widerstand 114 und im Emitterzweig des Transistors 106 ein veränder barer Widerstand 115 angeordnet.
Wird die Fotozelle 101 durch eine Dickstelle, einen Doppelfaden oder dergleichen abgeschattet, so öffnet auf später noch ausführlicher zu beschreibende Weise der Transistor 102, so dass ein Stromfluss von der An schl, usskLemJne A über den Widlerstand 111, Iden Transistor 102, den Widerstand 114 zur Anschlussklemme B zustande kommt. Durch diesen Stromfluss steigt an dem Punkt E das negative Potential auf ein durch die Grösse der Widerstände 111 und 114 bestimmtes Potential an, so dass der Transistor 103 auf Durchlass geschaltet wird. Damit entsteht ein Stromfluss von der Klemme A über den Widerstand 112, Transistor 103, Schwellwert diode 107 und Widerstand 110 zur Klemme B.
Der An schlusspunkt F zwischen den Transistoren 103 und 104, welcher bei gesperrtem Transistor 103 annähernd das negative Potential der Anschlussklemme A aufwies, wird bei durchlässigem Transistor 103 nunmehr ein Potential annehmen, welches nahezu demjenigen der
Anschlussklemme B entspricht. Dadurch wird der Tran sistor 104 gesperrt. Der bei durchlässigem Transistor
104 fliessende Strom von der Anschlussklemme A über den Widerstand 113, Punkt G, Transistor 104, Schwell wertdiode 108 und Widerstand 110 zur Anschluss klemme B wird also unterbrochen. Damit steigt das negative Potential am Punkt G erheblich an, so dass der
Transistor 105 durchlässig wird und der Strom über das
Relais 110 fliessen kann. Insoweit handelt es sich um eine an sich bekannte Verstärkerschaltung.
Wesentlich ist nun, dass die im Normalfall an dem
Punkt D beim Transistor 105 auftretende Spannung, welche dem Ausgangswert des Verstärkers entspricht, auch dann konstant ist, wenn sich der an den Klemmen K, L anliegende, den Arbeits- bzw. Nullpunkt des Ver stärkers bestimmende Eingangsgrundwert verändert.
Wohl bemerkt, soll die Spannung am Punkt D nur bei Änderungen des Eingangsgrundwertes konstant sein, nicht jedoch, wenn die durch Dickstellen, Doppelfäden oder dergleichen hervorgerufen, dem Eingangsgrund- wert überlagerten Impulse den Eingangsklemmen K, L zugeführt werden.
Wie bereits erwähnt, können derartige Änderungen des Eingangsgrundwertes auf Temperatur- oder sonsti gen Einflüssen auf den Verstärker ebenso beruhen wie auf allmählichen EIeLligkeitsänderungen der das Fotoelement 101 be, au±slchlagenlden Uchtquelle bzw. Ver, dune kelung des Fotoelementes 101 durch allmählichen
Staubniederschlag. Alle diese Änderungen des Ein gangsgrundwertes unterscheiden sich von den durch
Dickstellen, Knoten oder dergleichen hervorgerufenen, dem Eingangslgnurldwet überlager, ten Impulsen dadurch, dass die Änderungen des Eingangsgrundwertes verhältnismässig langsam vor sich gehen.
Die Konstanz des Ausgangswertes des Verstärkers am Punkt D wird bei diesen langsamen Änderungen des Eingangsgrundwertes zwischen den Klemmen K und L erreicht durch eine Regelstrecke, die am Punkt D zwischen dem Relais 100 und dem Transistor 105 beginnt. Diese Regelstrecke hat die Aufgabe, eine dem Ausgangswert, also der Spannung des Punktes D proportionale Spannung der dem Eingangsgrundwert, also der an der Eingangsklemme L anliegenden Spannung, entgegenzuschalten. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn nicht eine der gesamten
Spannung des Punktes D proportionale Spannung dem Eingangsgrundwert entgegen gesch altet wird, sondern lediglich ein oberhalb einer einstellbaren Grösse liegen der Anteil der Spannung des Punktes D. Zur Bestimmung dieser einstellbaren Grösse ist in der Regelstrecke eine Zenerdiode 116 angeordnet.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die oberhalb der durch die Zenerdiode
116 bestimmten Grenzspannung liegende Spannung des Punktes D der Eingangsgrundspannung über ein elektrisches Speicherglied, beispielsweise einen Kondensator
118, zugeführt ist. Um hierbei eine hinreichend grosse Zeitkonstante zu erhalten, ohne dass der Kondensator
118 zu grosse Abmessungen aufweisen muss, kann die Regelspannung der Eingangsspannung über eine Ver stärkerstufe mit dem Transistor 106 und dem Widerstand 115 zugeführt werden.
Um die Wirkungsweise der Regelstrecke zu veranschaulichen, sei lediglich als eine von vielen Möglichkeiten angenommen, dass beispielsweise zwischen den Klemmen A und B eine Spannung von 20 Volt anliegen möge, wobei die Klemme B auf Null-Potential liegt und die Klemme A ein Potential von minus 20 Volt aufweist.
Bedingt durch Leckströme und dergleichen, fliesst dann durch das Relais 100 noch ein geringfügiger Strom, so dass an dem Punkt D eine Spannung von minus 18 Volt anliegen möge. Diese Spannung von minus 18 Volt wird durch die erwähnte, an sich bekannte Zenerdiode 116 um einen konstanten Wert von beispielsweise etwa 15 Volt herabgesetzt, so dass an dem Punkt H im Normalfall die restliche Spannung von etwa minus 3 Volt übrigbleiben möge. Diese verbleibende Spannung lädt über den Widerstand 117 den Kondensator 118 auf. Gleichzeitig fliesst ein Steuerstrom über den Transistor 106 und den Widerstand 115. Wie der Transistor 102 ist auch der Transistor 106 in Emitterschaltung betrieben, so dass er ebenfalls einen hohen Eingangswiderstand aufweist.
Ausserdem ist diese Stufe als Impedanzwand ler anzusehen, da der Arbeitswiderstand 115 an der Emitterleitung des Transistors 106 wieder niederohmig ist.
Je nach der Höhe der Spannung des Punktes H Iässt der Transistor 106 mehr oder weniger Strom von der Klemme A über den Kollektor und Emitter des Transistors 106 sowie den Widerstand 115 zur Klemme B durch. Dieser Strom ruft an dem Widerstand 115 einen Spannungsabfall hervor, von dem eine Teilspannung abgegriffen und der Spannung des Fotoelementes 101 im Punkt K entgegengeschaltet werden kann. Wie im folgenden erläutert wird, stellt sich die am Widerstand 115 abgegriffene negative Spannung immer automatisch so ein, dass am Punkt D die angenommene Spannung von minus 18 Volt erhalten bleibt.
Sinkt z. B. die Spannung des Fotoelementes 101 infolge Verstaubung langsam ab, so erhält die Basis des Transistors 102 eine grössere negative Vorspannung, und der Transistor Iässt einen höheren Strom über die Widerstände 111 und 114 fliessen. Damit wird auch der Durchlasstrom des Transistors 103 vergrössert, welcher seinerseits wiederum den Durchlasstrom des Transistors 104 verkleinert, so dass der Durchlasstrom des Transistors 105 vergrössert wird. Dies bewirkt aber ein allmähliches Absinken der Spannung am Punkt D. Eine langsame Abschattung des Widerstandes 101 bewirkt also eine allmähliche Absenkung der Spannung am Punkt D.
Da die Zenerdiode 116 stets eine konstante Spannungsverminderung zur Folge hat, wird beispielsweise bei einem Absinken der Spannung am Punkt D von minus 18 Volt auf minus 17 Volt auch die Spannung im Punkt H von minus 3 auf minus 2 Volt absinken. Diese verminderte Spannung des Punktes H ruft einen verminderten Steuerstrom über den Emitter des Transistors 106 hervor, so dass auch der Spannungsabfall am Widerstand 115 kleiner wird. Die mit dem kleineren Spannungsabfall am Widerstand 115 verbundene niedrigere Spannung im Punkt K steht nunmehr der niedrigeren Gegenspannung des leicht abgedunkelten Fotoelementes 101 entgegen, wobei die Regelstrecke so ausgelegt ist, dass die Spannung im Punkt K um den gleichen Betrag herabgesetzt worden ist, wie die Spannung des Fotoelementes 101 durch die leichte Abschattung vermindert worden ist.
Damit wird der Transistor 102 wieder in der gleichen Weise ausgesteuert wie vor der geringfügigen Abschattung des Widerstandes 101, so dass auch die übrigen Transistoren 103, 104 und 105 wieder die ursprünglichen Durchlassbedingungen erhalten und der Punkt D wieder auf den ursprünglichen Wert von minus 18 Volt eingeregelt wird.
Die vorbeschriebene, sehr wirksame Regelstrecke mit der Zenerdiode 116 wird durch den Kondensator
118 verzögert. Die Verzögerungszeit kann mit der Grösse dieses Kondensators bestimmt und auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden. Weiterhin erkennt man aus dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2, dass die Betriebsspannung der ersten Verstärkerstufe mit dem Transistor 102 durch eine weitere Zenerdiode
119 stabilisiert wird. Unabhängig davon, wie stark der Transistor 102 auf Durchlass geschaltet ist, d. h. unabhängig davon, wie gross der Stromfluss durch den Widerstand 111 ist, wird an dem Punkt M stets eine vorbestimmte Maximalspannung, in diesem Fall beispielsweise minus 10 Volt, aufrechterhalten. Würde diese Spannung, beispielsweise bei stärkerer Sperrung des Transistors 102, höher ansteigen, so würde die überschiessende Spannung über die Zenerdiode 119 abgeleitet.
Schliesslich erkennt man bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 noch zwei Kondensatoren 120 und 121, welche Ho chfrequenzschwingungen im Verstärker verhindern. Ein Widerstand 122 dient zur Bestimmung des Arbeitspunktes der Schwellwertdioden 108 und 109.
Weiterhin kann die Regelleitung im Punkt R durch einen Schalter 130 aufgetrennt werden, so dass die Verbindung von dem Widerstand 117 zu dem Kondensator 118 und dem Transistor 106 ebenso wie die Verbindung von dem Kondensator 118 zu dem Transistor 119 gelöst wird. Wenn der Schalter 130 geöffnet ist, kann weder der Kondensator 118 geladen werden, noch kann er sich über den Transistor 106 entladen. Ausserdem kann der Transistor 106 keinen Regelimpuls von dem Punkt D erhalten. Die Funktion des Schalters 130 ist wichtig, um bei einer Fadenunterbrechung sofort den ursprünglichen Regelzustand des Gleichstromverstärkers zu erhalten.
Im Ausführungsbeispiel ist angenommen worden, dass die Messvorrichtung, welche beim Auftreten von Dickstellen, Mehrfachfäden oder dergleichen einem Grundwert überlagerte elektrische Impulse erzeugt, aus einer Fotozelle 101 besteht. Grundsätzlich ist es möglich, in der Vorrichtung nach der Erfindung auch eine andere Messvorrichtung, beispielsweise eine kapazitive Messvorrichtung, zu verwenden. Die Anordnung einer oder gegebenenfalls auch mehrerer lichtempfindlicher Zellen als Messvorrichtung hat gegenüber der Anordnung kapazitiver Messvorrichtungen jedoch erhebliche Vorteile. Wie bereits erwähnt, geht bei der kapazitiven Messung der Feuchtigkeitsgehalt des Fadens und der umgebenden Luft mit in die Messung ein. Die Dielektri zitätskonstante von Wasser ist 80 und die von Textilfäden etwa 2 bis 6.
Selbst bei geringen Feuchtigkeitsschwankungen wird also die kapazitive Messung stark vom Wasseranteil beeinflusst. Aus diesem Grunde sind optische Messungen vorteilhafter. Die nachteiligen Einflüsse der optischen Messungen, wie beispielsweise Verstaubung und Helligkeitsschwankungen durch unstabile Stromversorgung, können zwar den Eingangsgrundwert, also den Arbeits- bzw. Nullpunkt des Verstärkers, verschieben, jedoch werden diese Verschiebungen durch die vorerwähnte Regelstrecke kompensiert.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn als lichtempfindliche Zelle eine Siliziumdiode verwendet ist. Seit vielen Jahren ist es bekannt, dass der Kurzschlusstrom einer Siliziumdiode linear mit der Beleuchtung steigt und fällt.
Die Leerlaufspannung einer Siliziumdiode dagegen ver hält sich nicht linear, sondern logarithmisch. Dieses logarithmische Verhalten der Leerlaufspannung kann in vorteilhafter Weise für die Vorrichtung nach vorliegen der Erfindung ausgenutzt werden.
Fig. 3 zeigt den Verlauf der Leerladspiann, ung UL in Abhängigkeit von verschiedenen Beleuchtungsstärken
Lux. Man erkennt, dass beispielsweise eine Abschattung von 20 o/o unabhängig von der absoluten Beleuchtungs stärke stets eine gleiche Spannungsänderung UL zur
Folge hat, wobei lediglich die Spannungsgrundwerte in
Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke Lux verschie den sind. Da, wie bereits oben ausführlich dargelegt, diese unterschiedlichen Spannungsgrundwerte mit der
Regelautomatik ausgeglichen werden können, haben diese unterschiedlichen Grundwerte in bezug auf den
Regelvorgang keine Bedeutung. Wesentlich ist jedoch, dass zur Aussteuerung des in Fig. 2 dargestellten Ver stärkers die Leerlaufspannung der Siliziumdiode dient.
Dies wird dadurch erreicht, dass die erste Verstärker stufe mit dem Transistor 102 in Emitterschaltung betrie ben wird und demzufolge einen hohen Eingangswider stand aufweist. Dadurch wird das Siliziumfotoelement
101 fast nicht belastet, so dass praktisch auch die Leerlaufspannung dieses Siliziumfotoelementes 101 wirksam werden kann.
Unabhängig davon, ob der Gleichstromregelverstär ker, wie er beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist, fote elektrisch oder lelektronisch (kapazitiv) gesteuert wird, kann es vorteilhaft sein, statt der einen Messvorrich tung, also des einen Fotoelementes 101 in Fig. 2, zwei Messvorrichtungen zu verwenden, um beispielsweise die Fadendimensionen an zwei Stellen gleichzeitig miteinander vergleichen zu können. In Fig. 4 ist beispielsweise eine Anordnung von zwei Siliziumfotoelementen 101 a und 101b dargestellt, welche anstelle des Fotoelementes
101 in Fig. 2 zur Aussteuerung des dargestellten Gleich sitromregeiverstärkers dienen sollen.
Diese beiden Fotoelemente 101 a und lOl, b der Fig. 4 sind in einer Brükkenschaltung angeordnet, welche an den Punkten K und L des Verstärkers nach Fig. 2 angeschlossen werden kann.
Solange beide Fotoelemente gleichmässig beaufschlagt sind, d. h. solange beispielsweise der Querschnitt des das Fotoelement lOln abschattenden Fadenteiles gleich demjenigen ist, welcher das Fotoelement 101b abschaltet, entsteht an dem Brückenwiderstand
125 kein Spannungsabfall. Erst wenn eines der beiden Fotoelemente 10la oder l01b mehr oder weniger stark abgeschattet ist, fliesst entsprechend der eingezeichneten Polarität ein Strom durch den Brückenwiderstand 125, dessen Spannungsabfall den Klemmen K und L des Verstärkers zugeführt wird.
Mit dem verstellbaren Widerstand 126 kann der Nullpunkt der Brückenschaltung eingestellt werden. Ein weiterer verstellbarer Widerstand 127 dient dazu, die im allgemeinen geringfügig voneinander abweichenden Spannungskennlinien gemäss Fig. 3 der Fotoelemente aneinander anzugleichen, so dass bei gleicher Abschattung in beiden Fotoelementen der gleiche Spannungsabfall entsteht.
Eine derartige, in Fig. 4 dargestellte Anordnung ist besonders vorteilhaft zur Ermittlung von Mehrfachfäden. Die von den beiden Fotodioden 101 a und 101 b vor und hinter einem I Knoten gleichzeitig ermittelten Mess- werte werden in der Brückenschaltung miteinander verglichen und ergeben bei einem Doppelfaden eine Abweichung, welche beispielsweise die Fadentrennvorrich tung über den Verstärker gemäss Fig. 2 betätigen kann.
Wird der Eingang des in Fig. 2 dargestellten Verstärkers beispielsweise in der Art nach Fig. 4 gesteuert, so ergibt sich in Abwandlung des bei Fig. 2 geschilderten Regelvorganges, dass dem Eingangsgrundwert an den Klemmen K und L des Verstärkers nicht nur Impulse gleicher Polarität überlagert werden, sondern Impulse unterschiedlicher Polarität. Nun ist aber aus den zur Veranschaulichung des Regelvorganges bei Fig. 2 genannten Zahlenwerten zu entnehmen, dass im normalen Regelfall, also ohne Zuführung von Störimpulsen an den Klemmen L und K, die an dem Relais bzw. dem Fadentrenner 100 anliegende Spannung lediglich 2 Volt beträgt, da das Relais zwischen der Spannung der Klemme A in Höhe von Minus 20 Volt und der ausgeregelten Spannung des Punktes D in Höhe von Minus 18 Volt liegt.
Würde ein Impuls statt einer Verminderung der negativen Spannung eine Vergrösserung der negativen Spannung von minus 18 Volt auf minus 19 oder minus 20 Volt zur Folge haben, so könnte das Relais nicht ansprechen.
In Fig. 5 ist deshalb ein Ausführungsbeispiel für den Verstärkerausgang dargestellt, welches zeigt, wie auch positive und negative dem Verstärkereingang an den Klemmen K und L zugeführte Messimpulse ein Ansprechen des Relais oder Fadentrenners 100 erreichen können. Zu dem Zweck dient zur Steuerung der die Weiterverarbeitung des Fadens verhindernden Vorrichtung ein Elektromagnet 100a, welcher entweder unmittelbar im Fadentrenner angeordnet sein kann oder die Wicklung eines Relais darstellt, welches den Steuerstromkreis des Fadentrenners betätigt.
Dieser Elektromagnet 100a weist zwei entgegengesetzt wirkende Wicklungen 100b und 100c auf. Die Wicklung 100c liegt unmittelbar an den Klemmen A und B, jedoch unter Zwischenschaltung eines veränderbaren Widerstandes 128, so dass diese Wicklung 100c an eine an sich konstante, jedoch mittels des Widerstandes 128 einstellbare Spannung angeschlossen ist. Die andere, entgegengesetzt wirkende Wicklung des Elektromagneten 100a ist mit der Endstufe 105 des in Fig. 2 dargestellten Verstärkers in einer Spannungsteilerschaltung angeordnet. Dabei erkennt man wiederum den Punkt D, von dem aus die Regelstrecke über die Zenerdiode 116 zur Verstärkerstufe 106 geführt ist.
Der Transistor 105 ist in diesem Fall derart ausgesteuert, dass die zwischen den Punkten C und D im Normalfall anstehende Spannung - bei den in Fig. 2 gewählten Zahlenwerten bei spielsweise minus 10 Volt - gleich derjenigen Spannung ist, welche zwischen den Punkten C und N an der zweiten zweiten Wicklung 100c anliegt. Die beiden von den Wicklungen 100;b und lOOc erzeugten, entgegenigesetzt gerichteten Magnetfelder heben sich kungen auf den Fadentrenner bzw. das Relais 100 der Fig. 2 ausüben. Dieser Startschalter ist auch in Fig. 2 mit 130 bezeichnet und trennt die Regelleitung im Punkt R in der beschriebenen Weise auf.
Da der Kondensator
118 seine Spannung über eine sehr lange Zeitspanne speichern kann, wird bei Betätigung des Startschalters
130, d. h. beim Schliessen der Verbindung am Knotenpunkt R, sofort die am Kondensator 118 anliegende Spannung über den Transistor 106 und den Widerstand 115 den vor der Unterbrechung vorhandenen Regelzustand wiederherstellen.
Anstelle des Relais oder des Fadentrenners 100 zwischen den Punkten C und D des Regelverstärkers nach Fig. 2 ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ein Widerstand 131 geschaltet. In Abhängigkeit von der Spannung des Punktes D wird in Ruhestellung über einen an sich allgemein bekannten monostabilen Multivibrator 138 der Transistor 132 eingeschaltet, so dass sich der Kondensator 133 über die Diode 134 aufladen kann. Sobald der Spannungsimpuls des Knotens kommt, wird dieser Spannungsimpuls in dem Resonanzglied mit den Kondensatoren 135 und 136 und dem Resonanzimpulstransformator 137 stark überhöht, anschliessend gleichgerichtet und dem monostabilen Multivibrator 138 zugeführt. Hierdurch werden beide Transistoren 132 und 139 so lange gesperrt, wie der Knotenimpuls anhält.
Beim Verschwinden des Knotenimpulses kippt der monostabile Multivibrator 138 um und schaltet den Transistor 139 ein, so dass sich nunmehr der Kondensator 140 über die Diode 141 auf den Wert der Fadenstrecke hinter dem Knoten auflädt.
Beim Umkippen des Multivibrators 138 wird auch ein Verzögerungsrelais 142 über den Widerstand 143 und den Konden ; sator 144 anigelassen. Die Verzögerungszeit entspricht der Zeit, die für die Messung der zweiten Fadenstrecke erforderlich ist. Sobald das Verzögerungsrelais 142 umschaltet, werden schlagartig die beiden Kondensatoren 133 und 140 mittels des Schalters 145 auf den Widerstand 146 geschaltet. Sind die Ladespannungen der Kondensatoren 133 und 140 gleich, Id. h. ist kein Doppeltaden vorhanden, so gleichen sich diese beiden Spannungen aus, und am Widerstand 146 entsteht kein Spannungsabfall.
Ist jedoch einer der beiden Kondensatoren 133 und 140 stärker aufgeladen, da sich entweder vor oder hinter dem Knoten ein Doppelfaden befand, so entsteht auch an dem Widerstand 146 ein Spannungsabfall, welcher einem beliebigen, an sich bekannten Schaltverstärker 147 zugeführt wird.
Der Schaltverstärker kann seine Energie über die Anschlussklemmen P und Q erhalten, welche an eine Spannungsquelle angeschlossen sind. Die Endstufe des Schaltverstärkers 147 kann wieder in der Form aufgebaut sein, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, so dass er sowohl auf positive als auch auf negative Impulse anspricht. Wie bereits erwähnt, wird die Polarität dabei von demjenigen Kondensator 133 bzw. 140 bestimmt, der am höchsten aufgeladen ist.
Nachdem der Schaltverstärker 147 über sein Relais 100a den Fadentrenner betätigt hat, kippt der Multivibrator 138 wieder in seine stabile Ausgangsstellung zurück. Bis dahin haben sich die Kondensatoren 133 und 140 über den Widerstand 146 entladen. Die Anordnung nach Fig. 6 ist damit wieder bereit für eine neue Messung. Die beiden Dioden 134 und 141 können beispielsweise Siliziumdioden mit einem sehr hohen Sperrwiderstand sein und haben die Aufgabe zu verhindern, dass sich die Kondensatoren 133 und 140 vorzeitig entladen.
Vorstehend ist bereits geschildert worden, wie zur
Ermittlung von Mehrfachfäden die vor und hinter einem
Knoten gleichzeitig oder nacheinander ermittelten Mess werte in einer Brückenschaltung miteinander vergleich bar sind. Es hat sich nun herausgestellt, dass die Faden dimensionen auch ohne Dickstellen oder Knoten erheblichen Schwankungen unterliegen können. Damit diese
Schwankungen des Normalfadens bei einer Vergleichsmessung keine Störungen Ides Gleichgewichtes hervorru fen können, ist es vorteilhaft, wenn die Messstrecke der Messvorrichtung eine vorgegebene Mindestlänge nicht unterschreitet, um einen Mittelwert des zu messenden Fadens zu ermitteln. Bei einer kapazitiven Messung der Fadendimension ist es z. B. möglich, die Kondensatoren entsprechend lang auszubilden.
Eine andere Möglichkeit der Verlängerung der Messstrecke besteht darin, dass der Faden während der Messung eine entsprechende Länge durch die Messglieder, also die Kondensatoren oider die Fotoelemente, hindurchgezogen wird. Wird bei spielsiweise zur Ermittlung von Doppelfäden eine Mess anordnung gemäss derjenigen nach Fig. 4 verwendet, so können die beiden Fotoelemente 101a und 101b räumlich um die gewünschte Länge der Messstrecke vonein wander entfernt werden.
Da jedoch, die oben erwähnten Schwankungen in den Fadendimensionen unterschiedlich sein können, d. h. in manchen Fällen bereits in sehr kurzen Abständen, in anderen Fällen erst in grösseren Abständen auftreten, kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die Länge der Messstrecke veränderbar ist. Zwar ermöglichte bereits eine Ausführungsform gemäss derjenigen nach Fig. 6 die Bildung des Mittelwertes eines Fadenquerschnitts, eines Fadendurchmessers oder eines Fadenvolumens mittels des beschriebenen Speichersystems, welches die Mittelwerte des einfachen und des doppelten Fadens nacheinander ermittelte, weil die Messwerte in den Kondensatoren 133 und 140 gespeichert wurden. Bei einer gleichzeitigen Mittelwertmessung am einfachen und doppelten Faden wird jedoch das Speichersystem überflüssig, so dass sich ein einfacherer Aufbau ergibt.
Die elektrische Schaltung kann dann gemäss Fig. 2 lediglich in Verbindung mit den Fig. 4 und 5 erfolgen.
Anhand des in den Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispieles sei dieser Teil der Vorrichtung näher erläutert. Dabei erkennt man in Fig. 7 den Knoten 150 einer Spulmaschine, in welchem während des Knotvorganges mit dem Knoten X an den Oberfaden ein Doppelfaden angeknüpft worden ist. Weiterhin erkennt man die beiden Messstellen 151 und 152, welche beispielsweise von den beiden Fotodioden 101 a und 101b der Fig. 4 gebildet sein können. Es ist natürlich auch möglich, an jeder Messstelle statt einer Fotodiode jeweils deren zwei anzuordnen, wie es bereits bei den beiden Fotodiode 101c und 101d nach Fig. 6 erläutert worden ist, wobei diese beiden Fotodioden von zwei gekreuzten Lichtstrahlen beeinflusst werden, in deren Kreuzungspunkt sich der zu überwachende Faden befindet.
Man erkennt, das sich die Messstelle oberhalb des Knoters 150 im Fadenlauf befindet, wie es beispielsweise in dem Patent Nr. 421 778 beschrieben ist. Damit die beiden Messfühler 151 und 152 entsprechend den obigen Ausführungen in einem hinreichend grossen Abstand von beispielsweise 10 bis 15 cm angeordnet werden können, müsste oberhalb des Knoters 150 ein entsprechend grosser Raum vorhanden sein. Im allgemeinen reicht aber der zur Verfügung stehende Platz oberhalb des Knoters nicht für derartig lange Messstrecken aus. Um trotzdem die lange Fadenführung zu erreichen, wird vorgeschlagen, den Faden aus dem verhältnismässig kurzen zur Verfügung stehenden freien Raum oberhalb des Knoters in einer Schleife seitwärts herauszuführen, wie es in Fig. 7 sehr deutlich zu erkennen ist.
Durch die Schleifenführung, die insgesamt einen Umschlingungswinkel von 3600 ergibt, würde bei den üblichen Fadenführungsmitteln die Fadenspannung so hoch ansteigen, dass der Faden reisst. Es ist deshalb erforderlich, die Fadenführungsmittel so auszubilden, dass durch sie nur eine praktisch vernachlässigbare Spannungssteigerung des Fadens hervorgerufen wird. Dies kann beispielsweise in der Art erfolgen, dass die zur Fadenumlenkung dienenden Rollen 153, 154 und 155 mit Kugellagern versehen sind, so dass der Reibwert von 0,3 bis 0,5 auf 0,001 bis 0,003 herabgesetzt werden kann. Derartige kleine, staubgeschützte Kugellager sind handelsüblich erhältlich.
Die Fadenspannung kann also trotz der Umlenkung in tragbaren Grenzen gehalten werden, zumal die Umlenkung nicht während des ganzen Fadenlaufes zu erfolgen braucht, sondern nur kurzzeitig nach der Knotung, beispielsweise für eine Zeitdauer von etwa 1 bis 2 Sekunden. Zwar ist es bei einer kurzzeitigen Umlenkung des Fadens erforderlich, dass die drei Rollen 153 bis 155 beschleunigt werden, jedoch kann die durch das Beschleunigen auftretende Fadenspannungserhöhung in tragbaren Grenzen gehalten werden, wenn die Rollen mit den winzigen, staubdichten Kugellagern nicht erheblich schwerer als beispielsweise 5 Gramm sind und die Aussendurchmesser nicht viel grösser als 7 mm sind.
Wie bereits erwähnt, kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die Länge der Messstrecke veränderbar ist.
Die Länge der Messstrecke ergibt sich vom Einlauf des Knotens in die Messstelle 151 bis zum Einlauf des Knotens in die Messstelle 152. Da die Umlenkrolle 154 aus der Stellung 154' heraus verschwenkt werden kann, ist es möglich, durch entsprechend weites oder kürzeres Verschwenken die Länge der Messstrecke zu verändern.
In Fig. 8 sind einzelne Phasen dargestellt, in denen der Faden in den beiden Messstellen 151 und 152 verglichen wird. Der Fall a möge den in Fig. 7 dargestellten Fall betreffen, in welchem zwar der Knoten X soeben geschürzt, der Oberfaden jedoch erst in die Messstrecke eingelegt worden ist. Es liegt also in beiden Messstellen 151 und 152 nur ein Faden, so dass kein Vergleich durchgeführt wird.
Im Fall b ist der Knoten X soeben an der Messstelle 151 angekommen. Die Strecke, die der Knoten X nunmehr durchläuft, bis er die Stellung entsprechend des Falles c erreicht hat, stellt nun die Länge der Messstrecke 1 dar. In der Zeit, in welcher der Knoten X die Messstrecke 1 durchläuft, wird von der Messstelle 151 ein Doppelfaden registriert, während von der Messstelle 152 nur ein Einfachfaden registriert wird. Der Unterschied der beiden Registrierungen wird in der oben beschriebenen Weise zum Vergleich und zur Fadentrennung ausgenutzt. In dem Fall d ist angenommen, dass mit dem Knoten ein doppelter Oberfaden gebildet worden ist. In diesem Fall liegen also zunächst zwei Fäden in beiden Messstellen 151 und 152. Auch hier herrscht also zunächst Gleichgewicht.
Erst wenn der Knoten X die Messstelle 151 passiert hat, wird lediglich von der Messstelle 152 ein Doppelfaden registriert, während die Messstelle 151 einen Einfachfaden registriert. Die Messstrecke 1 erstreckt sich in diesem Fall also von dem Ausgang der Messstelle 151 bis zum Ausgang der Messstelle 152, wie es in der Figur dargestellt worden ist.
Die in den Fig. 7 und 8 dargestellte Vorrichtung, bei der die Messstrecke der Messvorrichtung eine vorgegebene Mindestlänge nicht unterschreitet, um einen Mittelwert des zu messenden Fadens zu ermitteln, und bei der gegebenenfalls auch noch die Länge der Messstrecke veränderbar sein kann, ist zwar besonders vorteilhaft, wenn die Schaltimpulse der Messstellen 151 und 152 über einen Gleichstromregelverstärker gemäss Fig. 2 in Verbindung mit den Ergänzungen der Fig. 4 und 5 die Steuerung beispielsweise der Fadentrennvorrichtung einleiten. Grundsätzlich erforderlich ist die Verwendung eines Schaltverstärkers gemäss Fig. 2 jedoch nicht. Es ist möglich, auch andere Brückenverstärker, die für statische Messungen geeignet sind, zu verwenden.
Der besondere Vorteil der Vorrichtung nach den Fig. 7 und 8 besteht darin, dass der Faden in den beiden Messstellen 151 und 152 gleichzeitig verglichen wird, so dass es sich hierbei um eine vergleichende, relative Messung handelt und die absoluten Fadenquerschnitte nicht kritisch sind.
Es ist daher auch nicht unbedingt erforderlich, die Einstellung bei Änderung der Fadenstärke sehr sorgfältig vorzunehmen.