专利名称：集成电路光电探纬控制器的制作方法
技术领域：
本发明是织机光电探纬用的控制器，它和投光器、受光器及电磁铁用导线连接后，装配在织机上。当梭内纬线快用完时，能控制织机实现自动换梭或自动停机。
目前，在现有技术中，光电探纬器都是采用晶体管分立元件组成的电路制作控制器，用白炽灯泡作投光器，硅光电池作受光器。例如在《江苏丝绸》1983年第4期和1984年第1期连载的《国内光电探纬器现状与发展方向》一文中，介绍了二十多种方案，这些晶体管光电探纬器控制电路中有的用前置放大电路来匹配高阻光电信号，有的用较复杂的射极耦合触发器和单稳态多谐振荡器来转换处理输入信号。电路的噪音容限只有0.8V，抗干扰能力差。有触点的开关电路可靠性和稳定性差，常影响整机工作。
本发明的任务是提出一种更简单，而且与现有技术相比成本更低，并且在电源电压、环境温度、电子元器件参数有所波动变化时仍能稳定可靠工作的光电探纬控制器。
本发明的集成电路光电探纬器，如
图1所示。它是由电气箱〔1〕、变压器〔2〕、电路板〔3〕、插座〔4〕、接线板〔5〕电源开关〔6〕、熔断器〔7〕、电源指示灯〔8〕组成，电子元器件焊接在印刷线路板上组成电路板〔3〕。电路板〔3〕上的电位器W1、W2也可装在箱壳上。
实现本发明的方框原理图，如图2。其中(11)是变压器电路(12)是整流稳压电路；(13)是光电转换电路；(14)是脉冲整形电路；(15)是纡孔脉冲前沿触发延时电路；(16)是纡孔脉冲后沿触发延时电路；(17)是逻辑运算电路；(18)是脉冲展宽电路；(19)是驱动执行电路。电路(14)、(15)、(16)、(17)、(18)组成信号处理电路。电路(14)的输出端接电路(15)和(16)的输入端，电路(15)、(16)的输出端分别接电路(17)的两输入端，电路(18)、(19)依次串接在电路(17)之后。
基于同一发明目的和一个总的发明构思，上述方框原理图可以用正逻辑电路实现。也可以用负逻辑电路实现。现以正逻辑电路为例，采用一只或二只常用CMOS数字集成电路为主件。设计出下列五种电路来实现光电探纬控制。其使用效果一样，成本略有差别。
图3是本发明的光电探纬控制器电路之一；(在图3中使用一只IC——六门施密特触发器或六反相器)。
图4是本发明的光电探纬控制器电路之二；(在图4中使用一只IC——MC14572或CD4572)。
图5是本发明的光电探纬控制器电路之三；(在图5中使用二只IC——一只2输入与非门电路和一只2输入或非门电路)。
图6是本发明的光电探纬控制器电路之四；(在图6中使用二只IC——一只与非型施密特触发器和一只2或3输入或非门电路)。
图7是本发明的光电探纬控制器电路之五；(在图7中使用二只IC——一只与非型施密特触发器和一只单稳态触发器)。
图8是满梭时，电路中a、b、c、d、e、f各点的电压波形图。
图9是空梭时，电路中a、b、c、d、e、f各点的电压波形图。
图10是以图3所示的“集成电路光电探纬控制器电路之一”为例，所绘的整机元器件布线图，
图10中印刷电路板中虚线为板后连线。其余几种电路的布线图均可仿此绘出，在此从略。
在上述图中，变压器电路(11)是由变压器〔2〕、电源开关〔6〕、熔断器〔7〕、电源指示灯〔8〕组成。变压器〔2〕可以含有电磁铁电源。
其余的电路都制作在电路板〔3〕上，整流稳压电路(12)是由二极管全波桥式整流电路ZQ；电阻R1，电容C1、C2接成阻容滤波电路，稳压二极管WD共同组成的电源电路，稳压前是电压VZ稳压后是VDD，公共地是VSS。
光电转换电路(13)必须和投光器GD，受光器GT配合工作。电阻R2与投光器GD串联于电源VZ和VSS间，电阻R3、W1与受光器GD串联于稳压电源VDD－VSS间，R3或W1和GT的接点输出至脉冲整形电路(14)的输入端。
驱动执行电路(19)是由三极管T1、T2组成的功率放大电路，输入端的电阻R12接电路(18)输出端，集电极接执行继电器J和续流二极管D2至电源VZ，发射极接VSS。执行继电器J可选用超小型强功率直流继电器。
在附图3至附图7中列举了五种“信号处理电路”的不同方案。
在附图3中，其特征在于电路板〔3〕上以集成电路六门施密特触发器(或六门反相器)为主件组成的信号处理电路，其中门(1)作为脉冲整形电路14)，电路(14)的输出端接二极管D3正极和电容C4；门(2)的输入端接二极管D3、D4负极，电阻R13的一端(R13的另一端接VSS)；门(2)的输出端经过电容C3，电阻R5的一端(R5的另一端接VDD)接门(3)的输入端；门(3)的输出端接二极管D4正极，并作为电路(15)的输出端接二极管D5负极；门(4)的输入端接电容C4、电阻R7(R7另一端接VDD)；门(4)输出端作为电路(15)的输出接二极管D6的负极；门(5)的输入端接二极管D5、D6的正极，电阻R14(R14的另一端接VDD)；门(5)的输出作为电路(17)的输出端接二极管D1的负极；门(6)的输入端经电阻R10接二极管D1的正极，经电阻W2、R9接VDD，经电容C5接VSS；门(6)的输出作为电路(18)的输出端接电路(19)的输入端电阻R12。
在附图4中，其电路极〔3〕上的信号处理电路是用集成电路CD4572(或14572)为主件组成，其特征在于非门(1)作为脉冲整形电路(14)，电路(14)的输出端接或非门(2)的一个输入端及电容C4；或非门(2)的输出经电容C3、电阻R5的一端(R5另一端接VDD)接非门(3)输入端；非门(3)的输出接或非门(2)的另一输入端并作为电路(15)的输出端接与非门(5)的一个输入端；非门(4)的输入端接电容C4、电阻R7(R7的另一端接VDD)非门(4)的输出作为电路(16)的输出端接与非门(5)的另一输入端；与非门(5)即是电路(17)，其输出端接二极管D1的负极；非门(6)的输入端经电阻R10接二极管D1的正极，经电阻W2、R9接电源VDD，经电容C5接VSS；非门(6)的输出作为电路(18)的输出端接电路(19)的输入端电阻R12。
在附图5中，其电路板〔3〕上的信号处理电路是用四门二输入或非门集成电路和四门二输入与非门集成电路为主件组成，其特征在于或非门(1)、(2)、(3)接成施密特触发器电路作为脉冲整形电路(14)；电路(14)的输出接或非门(4)的一个输入端及电容C4；或非门(4)的输出经电容C3、电阻R5一端(R5另一端接VDD)接与非门(5)的两输入端；与非门(5)的输出端接或非门(4)的另一输入端并作为电路(15)的输出端接与非门(7)的一个输入端；与非门(6)的两输入端接电容C4，电阻R7(R7的另一端接VDD)；与非门(6)的输出作为电路(16)的输出端接与非门(7)的另一输入端；与非门(7)即是电路(17)其输出端接二极管D1的负极；与非门(8)的两输入端经电阻R10接二极管D1的正极，经电阻W2、R9接电源VDD，经电容C5接VSS；与非门(8)的输出作为电路(18)的输出端接电路(19)的输入端电阻R12。
在附图6中，其电路板〔3〕上的信号处理电路是用四门与非型施密特触发器和或非门集成电路为主件组成，其特征在于与非型门(1)作为脉冲整形电路(14)，电路(14)的输出端接或非门(2)的一个输入端及电容C4；或非门(2)的输出经电容C3、电阻R5的一端(R5的另一端接VDD)接或非门(3)的输入端；或非门(3)的输出接或非门(2)的另一端并作为电路(15)的输出端接与非型门(5)的一个输入端；与非型门(4)的输入端接电容C4、电阻R7(R7的另一端接VDD)；门(4)的输出端接与非型门(5)的另一输入端；与非型门(5)即是电路(17)，其输出端接二极管D1的负极；与非型门(6)的输入端经电阻R10接二极管D1正极，经电阻W2、R9接VDD，经电容C5接VSS；与非型门(6)的输出端作为电路(18)的输出端接电路(19)的输入端电阻R12。
在附图7中，其电路板〔3〕上的信号处理电路是用集成电路四门与非型施密特触发器和双单稳态触发器为主件组成。其特征在于与非型门(1)作为脉冲整形电路(14)，电路(14)的输出端接单稳态触发器(2)的输入端A及电容C4；单稳态触发器(2)和电容C3、电阻R5组成电路(15)，其Q端与B连接，其Q端作为电路(15)的输出端接与非型门(5)的一个输入端；与非型门(4)的输入端接电容C4、电阻R7(R7的另一端接VDD)；门(4)的输出端接与非型门(5)的另一输入端；与非型门(5)即是电路(17)，其输出端接单稳态触发器(6)的输入端A，单稳态触发器(6)和电容C5、电阻R9、W2组成电路(18)；单稳态触发器(2)与(6)的R端经电阻R10接电源VDD，经电容C6接VSS；电路(18)的输出端Q接电路(19)的输入端电阻R12。
在以上各电路图中，电阻R4、R6、R3、R11均作为CMOS集成电路的输入端保护电阻，不影响电路正常工作，在叙述中从略。
本发明的光电探纬控制器工作原理是当织机在梭道上飞快地作往复运动时，受光器时刻都在检测梭子的光信号。当空梭时，受光器能接受到通过纡管小孔射来的光信号。这样，当满梭时，光电转换电路(13)得到梭子信号如图8a，当梭内纡纱快用完时，其空梭信号如图9a，梭子信号经脉冲整形电路(14)后，得满梭脉冲信号(图8b)或空梭脉冲信号(图9b)，将此脉冲信号分为两路，一路经纡孔脉冲前沿触发延时电路(15)得前沿正脉冲信号(图8c或图9c)，其脉冲宽度要大于纡孔脉冲宽度，而小于此时刻至梭子信号前沿再次到来的时间。以2至3倍纡孔脉冲宽度较合适。延时电路(15)为一延时期再触发无效的单稳态电路，主要由C3、R5及其前后CMOS电路组成，另一路经纡孔脉冲后沿触发延时电路(16)得后沿正脉冲信号(图8d图9d)，该脉冲宽度大于2倍的CMOS电路传输延迟时间tp而小于整梭信号脉冲宽度，以基本等于纡孔信号脉冲宽度较合适。延时电路(16)是由C4、R7及其后的CMOS电路组成的简易单稳态电路，然后对延时电路(15)输出的脉冲信号(图8c或图9c)及延时电路(16)输出的脉冲信号(图8d或图9d)经门(17)进行逻辑与非运算，当满梭脉冲信号输入时门(17)绝对得不到正逻辑与非运算的输出信号，只有当空梭脉冲信号输入时，门(17)才有输出信号(图9e)，这就是纡孔脉冲信号。然后将此纡孔脉冲信号(图9e)经脉冲展宽电路(18)展宽到织机自动换梭或自动停机所需要的电磁铁吸合时间，如图9f所示，脉冲展宽电路(18)是由C5、R9、D1及其后的CMOS电路组成。其输出信号经驱动电路(19)使继电器J吸合至整定时间。这就是所要得到的换梭信号或停机信号，从而驱动电磁铁带动织机执行机构工作。
电路中W1用来调整纡孔信号的强弱，从而可以调节余纱量的多少，W2可以调整执行继电器的吸合时间，以满足不同车速织机自动换梭或自动停机的要求。
本发明与现有光电探纬控制器相比较，其优点是1、本电路输入阻抗高，达10MΩ左右，可将采样到的“高阻光电信号”直接输入电路，省去了前置放大电路。
2、本电路用简单的方法组成纡孔脉冲前沿触发延时电路(15)后沿触发延时电路(16)及脉冲展宽电路(18)，省去了复杂的单稳态多谐振汤器电路。
3、本发明的逻辑运算判别电路在同一集成电路内，从而使电路更加简化。
4、本发明的控制器可配用半导体光敏器件(如光敏三极管)制作的受光器，比现有的光电探纬器所采用的硅光电池灵敏度高，寿命长。
5、本发明的控制器可配用半导体红外发光器件(如红外发光二极管)制作的投光器，和受光器一样装在梭道木上作随机检测。这不仅使投光器装置大大简化，而且使用寿命长(大于106小时)；比现有的光电探纬器普遍采用的白炽灯泡寿命(小于103小时)长千倍以上，且不发热，耗电少。
6、本发明的控制器输出采用最新超小型强功率继电器，比现有的光电探纬器所用的大继电器体积小、重量轻，通电容量大，抗电强度高，其最大优点是可以直接装在同一块印刷电路板上。
7、本发明的控制器适应电源电压范围宽，集成电路从3伏到18伏均可正常工作。采用简单低价的稳管电源即可。电路噪声容限范围大，达三分之一电源电压。抗干扰能力强，工作稳定，可靠性高，电路功耗低，体积小，重量轻，成本低。
本控制器电路也可以用在飞行反射式光电探纬器中作为探纬信号电路，与纡库同步信号电路配合使用。
本控制器电路选用不同的电阻，电容参数，还可以用在从宽度不同的各种信号脉冲串中分检出较窄脉冲信号的场合。
权利要求1.用于织机的光电探纬控制器，它是由装在电气箱[1]内的变压器[2]，电路板[3]、电源开关[6]等组成，其特征在于此光电探纬控制器的电路是由变压器电路(11)，整流稳压电路(12)，光电转换电路(13)，脉冲整形电路(14)，纡孔脉冲前沿触发延时电路(15)，纡孔脉冲后沿触发延时电路(16)，逻辑运算电路(17)，脉冲展宽电路(18)，驱动执行电路(19)组成，电路(14)的输出端接电路(15)、(16)的输入端，电路(15)、(16)的输出端分别接电路(17)的两输入端，电路(18)、(19)依次串接在电路(17)之后。
2.根据权利要求1所述的光电探纬控制器，其特征在于电路板〔3〕上以集成电路六门施密特触发器(或六门反相器)为主件组成的信号处理电路，其中门(1)作为脉冲整形电路(14)；门(1)的输出一路经二极管D3、D4、电阻R13、门(2)，电容C3、电阻R5，门(3)组成的电路(15)至二极管D5的负极；另一路经电容C4、电阻R7。门(4)组成的电路(16)至二极管D6的负极；二极管D5、D6、电阻R14和门(5)组成与非运算电路(17)，电路(17)的输出接二极管D1的负极。门(6)的输入端经电阻R10接D1的正极。经电阻W2、R9接VDD，经电容C5接VSS，门(6)的输出作为电路(18)的输出端接电路(19)的输入端电阻R12。
3.根据权利要求1所述的光电探纬控制器，基于同一发明构思，其电路板〔3〕上的信号处理电路还可以用CD4572(或14572)集成电路为主件组成，其特征在于非门(1)作为脉冲整形电路(14)。非门(1)的输出一路经或非门(2)，电容C3，电阻R5，非门(3)组成的电路(15)至与非门(5)的一个输入端；另一路经电容C4、电阻R7，非门(4)组成的电路(16)接与非门(5)的另一个输入端；与非门(5)即是电路(17)，其输出端接二极管D1的负极；非门(6)的输入端经电阻R10接二极管D1的正极，经电阻W2、R9接VDD，经电容C5接VSS。非门(6)的输出作为电路(18)的输出端接电路(19)的输入端电阻R12。
4.根据权利要求1所述的光电探纬控制器，基于同一发明构思，其电路板〔3〕上的信号处理电路，还可以用四门二输入或非门集成电路和四门二输入与非门集成电路为主件组成，其特征在于或非门(1)、(2)、(3)接成施密特触发器电路作为脉冲整形电路(14)、电路(14)的输出一路经或非门(4)，电容C3、电阻R5与非门(5)组成的电路(15)接与非门(7)的一个输入端；另一路经电容C4、电阻R7与非门(6)组成的电路(16)接与非门(7)的另一输入端；与非门(7)即是电路(17)，其输出端接二极管D1的负极；与非门(8)的两输入端经电阻R10接二极管D1的正极，经电阻W2、R9接VDD，经电容C5接VSS，与非门(8)的输出作为电路(18)的输出端接电路(19)的输入端电阻R12。
5.根据权利要求1所述的光电探纬控制器，基于同一发明构思，其电路板〔3〕上的信号处理电路还可以用四门与非型施密特触发器和或非门集成电路为主件组成，其特征在于与非型门(1)作为脉冲整形电路(14)，电路(14)的输出一路经或非门(2)，电容C3电阻R5，或非门(3)组成的电路(15)接与非门(5)的一个输入端；另一路经电容C4、电阻R7、与非型门(4)组成的电路(16)接与非型门(5)的另一个输入端；与非型门(5)即是电路(17)。其输出端接二极管D1的负极；与非型门(6)的输入端经电阻R10接二极管D1正极，经电阻W2、R9接VDD，经电容C5接VSS，与非型门(6)的输出作为电路(18)的输出端接电路(19)的输入端电阻R12。
6.根据权利要求1所述的光电探纬控制器，基于同一发明构思，其电路板〔3〕上的信号处理电路还可以用集成电路四门与非型施密特触发器和双单稳态触发器为主件组成，其特征在于与非型门(1)作为脉冲整形电路(14)，电路(15)的输出一路经单稳态触发器(2)电容C3，电阻R5组成的电路(15)接与非型门(5)的一个输入端；另一路经电容C4、电阻R7，与非型门(4)组成的电路(16)接与非型门(5)的另一个输入端；与非型门(5)即是电路(17)。其输出端接单稳态触发器(6)的输入端A，单稳态触发器(6)和电容C5、电阻R9、W2组成电路(18)。单稳态触发器(2)与(6)的R端经电阻R10接VDD，经电容C6接VSS；电路(18)的输出端Q接电路(19)的输入端电阻R12。
专利摘要本实用新型是织机用的集成电路光电探纬控制器，它是用数字集成电路为主件组成信号处理电路，能够完成脉冲整形、纡孔脉冲前沿触发延时、纡孔脉冲后沿触发延时，逻辑运算、脉冲展宽等功能。它可配用工作寿命大于百万小时的半导体红外发光器件和光敏器件制作的投光器和受光器，对梭内纡孔信号作随机检测，当梭内纬线快用完时，及时输出换梭信号或停机信号。本光电探纬控制器具有电源电压范围宽，噪声容限大、抗干扰能力强，工作稳定可靠，且电路简单，成本低。
文档编号D03D45/00GK2034974SQ8820174
公开日1989年3月29日 申请日期1988年3月15日 优先权日1988年3月15日
发明者任长安 申请人:任长安