DE2707000A1

DE2707000A1 - Einrichtung zur fortlaufenden kapazitiven messung von charakteristischen groessen eines fadens

Info

Publication number: DE2707000A1
Application number: DE19772707000
Authority: DE
Inventors: John S Piso
Original assignee: MICRO SENSORS Inc
Current assignee: MICRO SENSORS Inc
Priority date: 1976-02-23
Filing date: 1977-02-18
Publication date: 1977-08-25
Also published as: NL7701890A; JPS52117154A; CH615997A5; GB1565276A

Description

PATENTANWALT DIPLiNG.

HHLMLST GÖRTZ

6 Frankfurt am iV.ain 70 *. 27 - Tel. 617079

17. Februar 1977 Gzw/Ra.

Micro-Sensors, Inc., Route 126, Holliston, Massachusetts 017^5

Einrichtung zur fortlaufenden kapazitiven Messung von charakteristischen Größen eines Fadens

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäß dem Gattungsbegriff des Hauptanspruchs.

Si3 bezieht sich somit auf Systeme und Verfahren zum kontinuierlichen Hessen und Erfassen der Charakteristiken eines bewegten Fadens, beispielsweise der Denier-Größe eines synthetischen Garnes, indem man den Faden durch einen kapazitiven Fühler laufen läßt und ein elektrisches Signal erzeugt, das eine Absolutmessung des Fadens, bezogen auf einen vorbestimmten Bezugspunkt,oder den Nullpunkt darstellt. Beispielsweise ist die Größe Denier eine Einheit zum Beschreiben der Feinheit eines Garnes entsprechend der Größe 1 Gramm pro 9000 Län^enmeter, bezogen auf Null. Daher wiegt ein 15-Denier-Faden 15 Gramm pro 9000 Meter. Im speziellen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Einrichtung und ein Verfahren zum Abstellen von Fehlern, die durch langsam verlaufende Änderungen in dem kapazitiven Fühler verursacht werden.

Einrichtungen und Verfahren zum kapazitiven Erfassen der Charakteristiken eines kontinuierlich bewegten Fadens sind bekannt. Bei einer solchen Einrichtung, die in der US-PS 3 879 660 beschrieben wird, wird ein Faden durch einen kapa-

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• r

zitiven Fühler hindurchbewegt, um eine Absolutmessung des Fadens in Bezug auf einen vorbestimmten Bezugspunkt oder den Nullpunkt zu erzeugen, um auf diese Weise die Charakteristiken, beispielsweise die Denier-Größe eines synthetischen Oarnfadens zu erfassen. Die Absolutmessung, z.B. der Denier-Größe, wird dazu verwendet, um z.B. ein Alarmsignal zu erzeugen, wenn die Denier-Meftgröße außerhalb eines vorbestimmten Bereiches akzeptabler Denier-Größen liegt.

Ein Beispiel für die Verwendung solch einer Fadcn-Erfassungseinrichtung ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Bei dieser Einrichtung wird ein Faden F aus dem Spritzkopf E herausgespritzt und auf eine Spule B aufgewickelt. Der Fader. F läuft durci den Spalt S in einem kapazitiven Fühlerkopf H, der so aufgebaut ist, daß er auf der Ausgangsleitung L ein elektrisches Signal erzeugt, das sich mit der Kapazität des Fadens F ändert und auf diese Weise eine Messung der Faden-Deniergröße gewährleistet. Die Erfahrung hat gezeigt, daß, wenn solche Fäden in Fühlerköpfen H erfaßt werden, Störgrößen aus verschiedenen Quellen zwischen den Kondensatorplatten in dem Fühlerkopf H auftreten, die bewirken, daß das Signal auf der Leitung L driftet» wodurch eine genaue Absolutniessung der Kapazität des Fadens F nicht mehr gewährleistet ist.

Fehlern,die durch das Aufbauen von Störgrößen in den Fühlerköpfen H bedingt sind, wurde in bekannter Weise entgegengewirkt, indem periodisch die Fühlerköpfe gereinigt wurden. Gängige Fäden F verursachen jedoch eine schnelle Störgrößenbildung und bedingen somit ein häufiges Reinigen. Beispielsweise können Fäden mit einem niedrigen Denier-Wert Zusätze enthalten,

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die den Fühlerkopf verschmutzen, wodurch es notwendig ist, daß dieser Fühlorkopf zweimal die Y/oche untersucht und gereinigt werden muß. Fäden mit einem hohen Denier-Wert, beispielsweise wie sie bei Reifencords verwendet werden, sind einem Flecken bzw. Abblättern unterworfen und haben manchmal eine ölige Bedeckung, was zu einem sehr schnellen Aufbau der Verschmutzung führt und eine noch häufigere Reinigung erfordert.

Das Reinigen der Fühlerköpfe bedingt eine Unterbrechung der Erfassung und verhindert, wenn genaue Absolutmeßwerte erhalten werden sollen, eine volle Anwendung der kapazitiven Meßsysteme bei der Fadenerfassung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Nachteile dieser b·?- kanrrcen Systeme zu vermeiden. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches.

Es ist daher eine wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes kapazitives Meß- und Erfassungssystem zu schaffen, das in der Lage ist, genaue Absolutmeßwerte zu liefern. Im speziellen soll durch die Erfindung ein kapazitives Meß- und Erfassungssystem geschaffen werden, bei dem die Drift, bedingt durch die Veränderungen in dem kapazitiven Fühler, leicht und automatisch ausgeglichen werden kann, bei dem das Reinigen der Fühlerköpfe verringert oder ganz eliminiert wird, und bei dem keine neuen Meßungenauigkeiten eingeführt werden. Das kapazitive Meß- und Erfassungssystem nach der Erfindung ist daher für den kommerziellen Gebrauch geeigneter als die anderen Systeme.

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-H-

Λ-

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das unten im Detail beschrieben wird, wird ein bev/egter Faden kontinuierlich erfaßt, indem der Faden durch einen kapazitiven Fühler hindurchläuft und ein elektrisches Signal entwickelt, das einen absoluten Meßwert des Fadens in Bezug auf einen vor_ bestimmten Bezugspunkt oder den Nullpunkt darstellt. Es sind Einrichtungen vorgesehen, die ein Kompensationssignal erzeugen, das mit dem Faden-Meßwertsignal kombiniert wird, um die Meßwertsignal-Drift zu kompensieren, die von Veränderungen in dem kapazitiven Fühler herrührt. Das kompensierende Signal wird entwickelt, indem man ein in das kompensierende Signal zu konvertierendes Signal digital ausbildet und speichert, und dabei Fehler, die von der Drift des kompensierenden Signals selbst hei'rühren, verringert. Die Einrichtungen zum Erzeugen des kompensierenden Signals sind so aufgebaut, daß sie eine Taktimpulsfolge erzeugen, digital die Taktimpulse zählen und ein digitales Ausgangssignal erzeugen, das sich mit dem digitalen ZShlstand verändert, einen vorbeschriebenen Vergleich zwischen dem Analogsignal und dem Eingangs-Mcßsignal beim Fehlen des Fadens erfassen und daß sie die Taktimpulse anhalten, wenn der vorbeschriebene Vergleich erfaßt wird. Der digitale Zählstand und das zugeordnete analoge Ausgangssignal werden daher auf einem Pegel festgehalten, der mit dem Betrag der angesammelten Signaldrift in dem kapazitiven Fühler zusammenhängt, wodurch nachfolgend eine genaue Absolutmessung gewährleistet ist. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung empfangen die Einrichtungen zum Erzeugen des kompensierenden Signals kontinuierlich das Faden-Meßwertsignal und weisen Anordnungen auf zum Erfassen von Änderungen in dem Meßwertsignal entsprechend dem Entfernen des Fadens aus dem kapazitiven Fühler, so daß Jedesmal dann, wenn der Faden entfernt wird, automatisch ein neues Kompen-

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sationssignal erzeust wird. Die vorgehend beschriebene Anordnung gewährleistet, daß Signaldriften, die von Verschmutzungen in dem Fühlerkopf herrühren, sehr schnell und automatisch kompensiert werden, χχνΛ zwar ohne daß es notwendig ist, den Fühlerkopf für eine beachtliche Zeit außer Betrieb zu nehmen oder zu reinigen; v/enn überhaupt, dann nur in beachtlich langen Zeitintervallen.

Weitere Merkmale, Vorteile sowie Anwendungsrnöglichkeiten der Erfindung ergeben sich anhand der Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbsicpieles.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung von Teilen eines in Betrieb befindlichen kapazitiven Faden-Erfassungssystemes,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines kapazitiven Faden-Erfassungssystems entsprechend der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 eine Schaltung zum Erzeugen eines Signales zum Kompensieren der Meßsignaldrift entsprechend der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 . eine graphische Darstellung der Signalverläufe an ausgewählten Punkten der Schaltung nach Fig. 3, und

Fig. 5 eine Schaltung, die Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt.

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In Fig. 2 ist ein kapazitives Meß- und Erfassungssystem gemäß der Erfindung vorgesehen zwecks Kompensation der Meßsignaldrift, die von Änderungen in dem kapazitiven Fühler herrührt. Wie in der Schaltung daigestellt, verwendet das System 10 einen Fühlerkopf, der eine kapazitive Brücke 12 bildet, die durch einen Signalgenerator 14 betrieben v/ird und die zunächst Signale an einen Differenzverstärker 16 abgibt, dessen Ausgangssignale einem Demodulator 18 in einer Art und Weise zugeführt werden, wie es in der US-PS 3 879 660 beschrieben ist. Bei dieser Anordnung läuft der Faden F zwischen zwei entgegengesetzt gelegenen Kondensatoren C1 und C3 der Kondensatorbrücke 12 hindurch. Der Signalgensrator 14 legt sinusförmige Signale 0 1 und 0 2, die um 180° phasenverschoben sind, an die Brückeneingangsklemmen 12a und 12b an. An den Brückenausgan^sanschlüssen 12c und 12d erscheinen Signale, die um 180° phasenverschoben sind, und deren Amplituden proportional der Difierenz zwischen der Kapazität der Kondensatoren C1 und C3 und der Kapszität der Kondensatoren C2 und C4 sind. Die Signale an den Klemmen 12c und 12d werden an den Plus- und Minus-Eingang des Differenzverstärkers 16 angelegt, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, dessen Amplitude proportional der Differenz in den Kapazitätsv/erten ist, die den zwei Sätzen von Kondensatoren C1, C3 und C2, C4 zugeordnet sind (d.h. ein Signal, das durch die kapazitive Charakteristik des Fadens F moduliert ist). Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 16 wird zusammen mit dem Signal 0 2 des Generators 14 an den Demodulator 18 angelegt, um am Anschluß ¹8a ein demoduliertes Gleichspannungssignal zu erzielen, das proportional der Differenz der Kapazitätswerte der zugeordneten Kondensatorpaare C1, C3 und C2, C4 ist. Da die Kondensatoren C1 bis C4 physikalisch identisch sind, stellt das Signal am Anschluß 18a einen absoluten Meß-

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'40·

wert der Kapazität des Fadens F dar. Wenn jedoch Verschmutzungen in den Kondensatoren C1 bis C4 aufgebaut werden, verschiebt sich das Fadenmeßsignal am Demodulatorausgang 10a und repräsentiert daher nicht mehr genau die zu überwachende Charakteristik> beispielsweise die Denier-Größe, des Fadens F.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Fadenmeßsignal des Demodulators 18 an einen Selbst-Null-Schaltkreis 20 (auto-zerocircuit) angelegt, der, wie im folgenden beschrieben, ein Kompensationssignal erzeugt, das mit dem Fadenmeßsignal kombiniert wird, um die Meßsignalverschiebung zu kompensieren, die von der Schmutzansammlung in dsm kapazitiven Fühler herrührt. Das kompensierte Fadenmeßsignal am Ausgnngsanschluß 20a des Selbst-Null-Schaltkreises 20, das eine genaue absolute Messung darstellt, wird dann über einen Tiefpassfilter 22 an einen Anwendungskreis 24 angelegt, der beispielsweise, wie dargestellt, ein Bezugsvergleicher sein kann, der mit den Vergleichern26, 28 und Flip-Flops 30, 32 angeordnet ist,zwecks Erzeugung von Ausgangs signal en immer dann, wenn das kompensierte Fadenmeßsignal unterhalb einer unteren Grenze sinkt oder über eine vorbestimmte obere Grenze ansteigt, wobei diese Grenzen in Form von Signalen an den Vergleichern 26, 28 angelegt werden. Andere typische Anwendungs- bzw. Verbraucherkreise können Meßgeräte, Streifenschreiber, Aufzeichnungsgeräte oder Prozeßsteuereinrichtungen sein.

Der Selbst-Null-Schaltkreis bzw. Kompensationskreis 20 der Fig. 2 ist in größeren Einzelheiten in den Fig. 3 bis 5 dargestellt. Der Schaltkreis erhält an der Klemme 18a von dem Demodulator 18 ein Eingangssignal, das ein Gleichspannungsmeßsignal ist, das sich mit der erfaßten Kapazität ändert und

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- sf -

• 44.

das einer Verschiebung unterworfen ist, die von Verschmutzungen der kapazitiven Elemente herrührt. Das Eingangs-Fadenmcßsignal wird in einem Addierer 40 mit einem kompensierenden Signal Vc kombiniert, das auf eine Weise, wie weiter unten beschrieben wird, erzeugt wird, und sicherstellt, daß an dem Ausgangsanschluß 20a ein Meßsignal entsteht, das einen absoluten Meßwert des Fadens vorgibt, der genau auf einen vorbestimmten Bezugspunkt bezogen ist, ungeachtet der Änderungen in dem kapazitiven Fühler. Der Korapensat.ionskreis 70 ist so aufgebaut, daß er immer dann ein neues kompensierendes Signal Vc erzeugt, wenn der Faden aus dem Spalt S in dem Fühlerkopf H herausgehoben wird, entweder manuell oder mechanisch mit Hilfe einer Spule. Wie aus der nachfolgenden Erläuterung ersichtlich wird, wird das kompensierende Signal schnell erzeugt, so daß ^s für die Durchführung der Kompensation nicht notwendig ist, den Fadenspritzprozeß zu unterbrechen.

Das Eingangsmeßsignal am Anschluß 18a wird an einen Impulsdetektor 42 angelegt, der eine Änderung größeren Maßstabes in dem Meßsignal an dem Anschluß 18a, die dem Entfernen des Fadens aus dem kapazitiven Fühler entspricht, erfaßt. Das Erkennen des Auftretens eines solchen Impulses triggert einen monostabilen Multivibrator 44, der einen Ausgangs-Torimpuls erzeugt, der wiederum gleichzeitig einen Taktimpulsoszillator 46 einschaltet und einen digitalen Zähler 48 zurückstellt. Das Ausgangssignal des Taktimpulsoszillators, d.h. eine Folge von Taktimpulsen beginnend an der aufsteigenden Flanke des Torimpulses des Multivibrators 44, betätigt einen digitalen Zähler 48, der auf den Ausgangsleitungen 48a ein digitales Ausgangssignal erzeugt, das dem aufgelaufenen und angewachsenen Zählstand der Taktimpulse entspricht. Das digitale Zählstands-

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signal auf den Ausgc»ngsleitungen 48a wird an einen Digital-Analog-Umsetzer 50 angelegt, der so aufgebaut ist, daß er an den Klemmen 50a, 50b ein analoges Ausgangssignal erzeugt, das sich mit dem digital on Zählstand im Zähler 48 ändert. Den Ausgangskreis des dargestellten Digital/Analogumsetzers 50 bildet ein Widerstand Rr,_Ar·» dessen Wert sich mit fortschreitender Taktinipulsfolge erniedrigt. Der abnehmende Widerstand R_DAC liegt in ReJhe mit Widerständen R. und R_ß, wobei der Widerstand R. mit einer positiven Spannungsquelle, z.B. +15 Volt und der Widerstand Rg mit einer negativen Spannungsquelle, z.B. -15 Volt verbunden ist. Diese Widerstände und die Spannungsquellen bilden einen Spannungsteiler, der am Anschluß 5On das kompensierende Signal Vc erzeugt, das an den einen Eingang des Addierers 40 angelegt ist. Wem sich der Widerstand R_DAC erniedrigt, dann erniedrigt sich das kompensierende Signal Vc, das ein analoges Signal ist, ebenfalls.

Das Meßs.ignal am Eingang 18a, das in dem Fühlerkopf H in Abwesenheit des Fadens F erzeugt wird, wird in dem Addierer 40 mit dem abfallenden kompensierenden Signal Vc kombiniert. Das abfallende Addiererausgangssignal wird an einen Eingang eines Vergleichers 52 angelegt. Der andere Eingang dieses Vergleichers 52 ist mit einem Bezugs-Nullpunktkreis 54 verbunden, der den Bezugspunkt oder den Nullpunkt vorgibt, auf den das Ausgangssignal am Anschluß 20a bezogen wird. Wenn das Ausgangssignal des Addierers 40 das Bezugssignal erreicht, das von dem Bezugs-Nullpunktkreis 54 vorgageben wird, dann erzeugt der Vergleicher 52 ein Ausgangssignal, das den Taktimpulsoszillator 46 stopt, so daß keine weiteren Taktimpulse mehr abgegeben werden. Der Zähler 48 behält seinen digitalen Zählstand und entsprechend

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- κί-• η.

behält der Digital/Analcgumsetzer seinen Ausgangswidcrctand Rq._c, so daß das zutreffende Null-kompensierende Signal Vc weiterhin an dem Addierer 40 angelegt bleibe. Wenn der Faden F wieder in den Spalt S des kapazitiven Füblerkopfes H eingeführt ist, dann wird das Fadenmeßsignal am Eingang 18a durch das feste Kompensationssignal Vc entsprechend dem Betrag der angesammelten Signalverschiebung, herrührend von Verschmutzungen in dem kapazitiven Fühler, versetzt. Das Ausgangssignal am Anschluß 20a ist dann ein Meßsignal, das ir. geeigneter Weise wieder auf den Nullpunkt bezogen ist.

Die Arbeitsweise des kompensierenden Kreises 20 ist graphisch in Fig. 4 dargestellt. Wie aus dieser Figur 4 hervorgeht, wird ein Kompensationssignal V^, das vor der Zeit tQ existiert, mit der Spannung am Eingangsanschluß 18ε kombiniert. Zum Zeitpunkt t_Q wird der Faden F aus dem Fühlerkopf H entfernt. Die Meßspannung, die an den Eingangspnschluß 18a angelegt ist, mißt dann die angesammelte Verschiebung und hat den Wert V- _rif+· Wenn der Faden zum Zeitpunkt t_Q entfernt ist, erzeugt der Multivibrator 44 einen Torimpuls G, desson aufsteigende Flanke den Taktimpulsoszillator 46 anschaltet, der Taktimpulse erzeugt,, sowie den Zähler 48 anschaltet, der ausgehend von einem Rückstellzustand Impulse zählt. Das kompensierende Signal Vc springt auf einen Wert +V und beginnt ständig abzufallen. Das Ausgangssignal des Addierers ist gleich dem Wert Vc - V^ ..,, das bis zum Zeitpunkt t^ abfällt, wenn das kompensierende Signal einen Wert V₂ erreicht; an diesem Zeitpunkt erreicht das mit dem Signal V. .^. kombinierte Ausgangssignal das Null-Bezugssignal des Kreises 54 und der Vergleicher 52 stoppt den

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ORIGINAL INSPECTED

Taktimpulsoszillator 46. Das kompensierende Signal bleibt danach konstant auf dem Wert V ~ und zu einem Zeitpunkt ±,,> wenn der Faden wieder in den Fühlerkopf H eingeführt wird, stellt die Ausgangsspannung am Anschluß 20a das Eingangsmeßsignal (einschließlich der Verschiebung) -V ? dar, wobei dieses Ausgangssignal das in geeigneter Weise auf Null bezogene Meßsignal ist.

Der Kompensationskreis 20, wie er oben beschrieben wurde, gibt ein kompensierendes Signal Vc vor, das sehr schnell erzeugt werden kann, z.3. innerhalb des Bruchteiles einer Sekunde. Das kompensierende Signal ist seinerseits relativ frei von Drifteffekten, da sein Wert digital im Zähler 48 gespeichert wird und in einem Digital/Analogumsetzer umgesetzt wird, einer Einrichtung, die relativ frei von Drifteffekten ist. Der Impulsdetektor 42 erlaubt eine automatische Arbeitsweise, die auf einfache Weise durch Anheben des Fadens aus dem Fühlerkopf H in Gang gesetzt wird. Wenn alternativ der Faden mit einer Spule oder dergl. aus dem Spalt S entfernt wird, kann ein separates Startsignal vorgesehen werden, und zwar unter Verwendung des Torimpulses G zum Bestimmen der Zeitdauer, in der der Faden außerhalb des Spaltes S ist. Es sei weiterhin angemerkt, daß der Kompensationskreis 20 einen Vergleich des vorbestimmten Bezugspunktes mit dem Ausgangssignal des Addiererkreises bewirkt, wobei dieses Ausgangssignal die Kombination des Fadenmeßsignales mit dem kompensierenden Signal V darstellt, so daß auch automatisch irgendv/elche Drifteffekte, die in dem Addierer 40 auftreten könnten, kompensiert v/erden.

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- νί -

Die Fig. 5 zeigt Einzelheiten der Schaltung eines Kompensationskreises 2OA des oben beschriebenen Typs. Der Inipulsdetektor weist eingangsseitig ein Hochpassfilter auf, das durch einen Kondensator C₂ und eine Diode CR2 an dem Eingang des Verstärkers A1-A gebildet wird, der auf grobe Veränderungen in dem Eingangssignal anspricht, um den Multivibrator 44 zu triggern. Der dargestellte Anschluss ZRO an dem Eingang des Multivibrators 4-4 ist so ausgebildet, daß manuell ein Triggersignal angelegt verden kann. Der Multivibrator 44 preist einen Oszillatorteil U1-A auf, der monostabil ausgebildet ist und einen Ausgangstorimpuls zum Starten des Taktimpulsoszillators 46 abgeben kann. Der Toktimpulsosziilator 46 v/eist einen Oszillatorteil U1-B auf, der frei schwingt, z.B. mit 1 kHz. Der Zähler 48 wird durch zwei Vier-Bit-Zähler U3 und U4 gebildet, und weist acht Ausgangsleitungen 48a auf, die nut dem Digital/Analogumsetzer 50 verbunden sind. Die Ausgangsspannung am Anschluß 1 des Umsetzers 50, der dem Anschluß 50a des in Fig. 3 gezeigten Umsetzers entspricht, wird an den Eingang des Addierers 40 angelegt, der als Operationsverstärker A1-B ausgebildet ist. Der Vergleicher 52 besteht aus einem Verstärkerabschnitt A1-C, und einem Null-Bezugskreis 54, der mit dem positiven Eingangsanschluß des Verstärkerabschnittes verbunden ist. Dei* Null-Bezugskreis 54 weist ein Potentiometer R26 auf, das zwischen die positive und negative Spannungsquelle von +15 Volt und -15 Volt geschaltet ist, wobei der Potentiometerabgriff über einen Widerstand R22 mit dem. positiven Anschluß des Vergleichers 52 verbunden ist. Der Null-Bezugswert kann daher eingestellt werden, uni einen genauen Abgleich herzustellen.

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In Fig. 5 stellen die Zahlen, benachbart den verschiedenen Verstärkern ., Oszillatoren, Zählern und Umsetzern die Anschlußnummern von beispielweise vorgesehenen Einrichtungen dar, wie sie von den Herstellern dieser Einrichtungen vorgegeben v/erden. Beispielsweise sind die dargestellten Verstärkerteile A1-A bis A1-C Teile einer National Semiconductor model 324 Komponente; die Oszillatorabschnitte U1-A und U1-B sind National Semiconductor Modell 556 Komponenten, die Zählerabschnitte U3 und U4 sind Texas Instruments Modell 74L93 Komponenten, und der Digital/Analogurasetzer U2 ist eine Komponente der Firma Analog Devices, Inc., Modell AD 7520KN. Die Masseverbindungen, mit A und D be zeichne-f., v/erden auf eine V/eise erzeugt, v;jο es in der linken unteren Ecke der Fig. 5 dargestellt ist.

Die Werte der Widerstände und der Kondensatoren, die in dem Kompensationskreis 2OA nach Fig. 5 verwendet werden, haben zweckmäßig die folgenden Werte:

RI , R2	30,9K
R6	100K
R7	1OK
R8	56K
P-9	4,7K
R1O	1OK
R11	1M
R15, R16	22K
R17	47K
R18	150
RA	180K
RB	80,6k
R22	1M

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R23 4

R26 5M

C 2 3,3 Mikrofarad

C6 4,7 "

C7 0,1 "

C8 0,22 »

Aus dem Vorstehenden ist es ersichtlich, daß durch die Erfindung ein kapazitives Meß- und Erfassungssystem geschaffen v/ird. das der Meßsignaldrift, herrührend von der Verschmutzung dec kapazitiven Fühlers, entgegenwirkt, das in der Schaltung nur Standardkomponenten und Einrichtungen veri/cndet, und leicht aufgetaut wenden kann, und zwar mit erheblich geringeren Kosten im Vergleich mit den Kosten, die aufgewendet werden müssen, um durch ein häufiges Reinigen eines Fühlerkopfes die Verschmutzungen zu entfernen.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel, die alle diese Vorteile bereits erfüllt, beschränkt, sondern es ist verständlich, daß auch andere Schaltungen, andere Komponenten, andere Elementwerte und andere Modelle von integrierten Schaltkreisen verwendet werden können, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Im Vorstehenden wurde eine Einrichtung zum kontinuierlichen Erfassen der Charakteristiken eines bewegten Fadens, beispielsweise die Erfassung der Denier-Größe eines ausgedehnten synthetischen Garnes, beschrieben, indem man den Faden durch einen kapazitiven Fühler laufen läßt, der ein elektrisches Signal erzeugt, das den Absolutmeßwert des Fadens in Bezug auf

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einen vorbestimmten Bezugspunkt darstellt, wobei das Problem der Meßsignaldrift, verursacht durch eine Verschmutzung des kapazitiver- Fühlers, gelöst wird durch Einrichtungen zum Erzeugen eines kompensierenden Signales, das mit dem Fadenmeßsignal kombiniert wird. Die das kompensierende Signal erzeugenden Einrichtungen bilden digital ein Signal und speichern dieses Signal, das dann in ein kompensierendes Signal lungewandelt wird, wobei bei dieser Umwandlung eine Drift in dem Kompensationssignal selbst vermieden wird. Das kompensierende Signal wird in einem Schaltkreis erzeugt, der so angeordnet ist, daß er das Meßsignal von dem kapazitiven Fühler empfängt und, während der Fühler leer ist, eine Taktimpulsfolge abgibt, wobei die Taktimpulse digital gezählt werdsn und ein digitales Avisg-.'.ngssigm.1 erzeugen, das in ein analoges Signal umgesetzt wird, das sich mit dem digitalen Zählstand ändert; die Schaltung erfaßt weiterhin einen vorbestimmten Vergleich zwischen dem analogen Signal und dem Eingangsmeßsignal und stoppt die Taktimpulsfolge, wenn der vortestimiate Vergleich erfaßt wird. Entsprechend wird das analoge Ausgangssignal konstant fixiert,und zwar auf einem Pegel, der dem Betrag der angesammelten Signaldrift in dem kapazitiven Fühler entspricht, wobei das analoge Ausgangssignal dazu verwendet werden kann, ein stabiles kompensierendes Signal zu bilden, das mit dem Fadenmeßsignal kombiniert wird zwecks Erzeugung eines genauen absoluten Meßwertes.

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Claims

Patentansprüche

1J Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung eines Kennwertes eines bewegten langgestreckten Fadens, wobei der Faden durch einen kapazitiven Fühler hindurchgeführt wird, der eine Anordnung aufweist, die ein Fühlersignal entsprechend den Änderungen in der Kapazität des Fülllers erzeugt, und wotei dor Nullpunkt-Pe2-31 des Füblerslgnals sich zeitlich ändern kann mit der Tendenz, Fehler in die Genauigkeit der Messung einzuführen, gekennzeichnet durch eine Kompensationsanordnung zum Erzeugen eines Mull-Kompensationssignaleü sovie zum Kombinieren dieses Signals mit dem Fühlersigna.. zu einem zusammengesetzten Meßsignal und durch eine Hullstellung-Steueranordnung, die im Betrieb der Überwachungseinrichtung normalerweise inaktiv ist, die jedoch aktivierbar ist, um den Nullpegel des zusammengesetzten Meßsignals auf dem Nullounktpegel zu halten, wobei diese

eine

Nullstellung/bteueranordnung aufweist: einen Signaleinstellkreis zum Einstellen des Wertes des Mull-kompensiererden Signals auf einen vorbestimmten Pegel, der, wenn der Faden vorübergehend aus dem Fühler entfernt wird, sich in dem zusammengesetzten Meßsignal als eine wesentliche Versetzung von dem Nullpunktpegel auswirkt; ein Signalveränderungskreis, der so aufgebaut ist, daß er das Null-Kompensationssignal von dem vorbestimmten Pegel durch einen Wertebereich ändert, und dieses Signal in eine Richtung bewegt, in der das zusammengesetzte Signal in Richtung des Nullpunkt-Pegels geändert wird;

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eine Vergleichseinrichtung, die auf das zusammengesetzte Me3signal anspricht und die derart aufgebaut ist, daß sie ein AusgargGsignal erzeugt, das anzeigt, wenn das zusammengesetzte Meßsignal den Nullpunkt-Pegel erreicht hat; eine Anordnung, die auf das Vergleichersignal anspricht zwecks Anhalten der Veränderung des Null-Kompensationssignales auf dem speziellen Wert,der sich in ein Signal mit dem Nullpunkt-Pegel ausv/irkt, und eine Speichereinrichtung zuni Aufrechterhalten des NuIl-Kompensationssignales auf dem speziellen Viert, nachdem die Nullsteilungs-Steueranordnung abgeschaltet worden ist und die Einrichtung zxxv normalen Arbeitsweise zurückgegangen ist, bei der der Kennwert dss bewegten Fadens überwacht wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung aus einem digitalen Register besteht, das ein digitales Signal repräsentierend das Null-Kompensationssignal speichert.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das. digitale Register ein Zähler ist, und der Signalveränderungskreis einen Impulsgenerator aufweist, der an den Zähler angekoppalt ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3»mit einem analogen FUhlersignal, dadurch gekennzeichnet, daß ein Digital/Analogumsetzer vorgesehen ist zum Umsetzen des digitalen Signals des Registers in ein analoges Signal, das als Null-Kompensationssignal dient.

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5. Einrichtung nach Anspruch 4, mit einem Gleichspannungc-FUhlersignal, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromstärke- proportional dem Fadenkennwert ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche

2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlersignal und das Null-Kompcnsationssignal beide Gleichstromsignale sind, der Signalejnstellkreis eine Anordnung aufweist, um des Kompensationssignal in einer Polarität auf einen Wert zu bringen, der sich wesentlich von demjenigen unterscheidet, der normalerweise für eine geeignete Kompensation vorgegeben vird, und daß der Signaländerungskreis so aufgebaut ist, daß er das Koniper^ationssisnal mit einer vorber,ti!?n-ton konstanten Ändorungsrate ändert.

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