本發(fā)明屬于紡織過程自動化的檢測技術(shù)領域，涉及環(huán)錠細紗機中的一種斷紗檢測電路，主要用于設計環(huán)錠細紗機斷紗在線智能檢測傳感系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

一直以來，傳統(tǒng)環(huán)錠紡雖然不斷受到轉(zhuǎn)杯紡、噴氣紡、渦流紡等新型紡紗技術(shù)的挑戰(zhàn)，但由于環(huán)錠紡具有原料應用范圍廣、產(chǎn)品適紡性好、紡紗號數(shù)范圍大的特點，目前仍占世界紡紗生產(chǎn)總量的80%以上。環(huán)錠紡之所以受到新型紡紗技術(shù)的沖擊，主要原因在于單錠位產(chǎn)能低下，而環(huán)錠紡的產(chǎn)能主要受制于細紗機紡紗斷頭。細紗斷紗后若不能及時有效處理，斷紗產(chǎn)生的飛花不但造成原料浪費，還將影響相鄰錠位成紗質(zhì)量，亦有可能損壞紡紗器材，并增加能耗和用工量。

隨著我國生活水平不斷提高，人口紅利逐步減少，勞動密集型的傳統(tǒng)棉紡行業(yè)招工、用工困難，勞動力成本大幅上升，企業(yè)經(jīng)濟效益降低。因此，斷頭率是環(huán)錠細紗生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制的關鍵，其核心技術(shù)在于斷紗的準確檢測?，F(xiàn)有斷紗檢測手段主要包括：鋼絲圈運動光電掃描檢測、鋼絲圈電磁感應檢測、倒紗鉤摩擦熱敏傳感檢測以及導紗鉤紗條光路遮斷檢測等。光電掃描檢測方案可通過采用調(diào)制脈沖光束，有效消除環(huán)境光的影響和干擾，但在實際應用中光束通道有可能被飛花阻擋，產(chǎn)生誤報警；電磁感應檢測方案，結(jié)構(gòu)簡單，不受環(huán)境因素的影響，抗干擾性好，但響應速度較低，微型化設計較難；熱敏傳感檢測方案因熱惰性大，檢測靈敏度低，系統(tǒng)響應差，并受工況環(huán)境的影響較大；導紗鉤紗條光路遮斷檢測方案由于采用通用的光電器件，沒有專門設計光學系統(tǒng)，對于鋼絲圈、紗條這類細小目標，其光電檢測信號微弱，信噪比低，導致閾值比對電平小，影響了檢測靈敏度和可靠性，對紡紗范圍適應性差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)錠細紗機斷紗檢測電路。

本發(fā)明包括電源模塊、微處理器模塊、通訊模塊、報警模塊、信號檢測模塊和運算放大模塊。

所述電源模塊包括一個mp1584en芯片、一個lm1117-3.3芯片；其中，外部提供的24v電源輸入到mp1584en芯片的7腳，經(jīng)mp1584en芯片的1腳連到in5822二極管d1的一端，同時連接到功率電感l(wèi)1的一端，功率電感l(wèi)1的另一端再連接到電感l(wèi)2的一端，電感l(wèi)2的另一端和電容c5的一端連接，該連接點vcc_5v提供了由電感l(wèi)2和電容c5構(gòu)成的lc濾波器濾波后輸出的穩(wěn)定+5v電壓，作為通訊模塊、信號檢測模塊、運算放大模塊以及報警模塊的供電電源；vcc_5v又連接到lm1117-3.3芯片的1腳，經(jīng)lm1117-3.3芯片的3腳即通過vcc_3.3v與微處理器模塊連接，為微處理器模塊提供3.3v的工作電源。

所述微處理器模塊包括一個stm32f042芯片；stm32f042芯片的9腳、24腳、36腳以及48腳與電源模塊的vcc_3.3v輸出相連；stm32f042芯片的32腳和33腳分別連接通訊模塊的tja1050芯片的4腳和1腳，控制通訊模塊的收發(fā)操作及收發(fā)內(nèi)容；stm32f042芯片的10腳與運算放大模塊的信號輸出端ain相連，采樣并分析處理由運算放大模塊所獲取的信息；stm32f042芯片的21腳、22腳與報警模塊相連，當出現(xiàn)斷紗時，實現(xiàn)燈光閃爍報警。

所述通訊模塊包括一個tja1050芯片和一個電阻r9；tja1050芯片的1腳與4腳分別與微處理器模塊的33腳和32腳相連；tja1050芯片的6腳和7腳連接外部通訊總線，電阻r9連接在tja1050芯片的6腳與7腳之間。

所述報警模塊包括一個雙色發(fā)光二極管和兩個9013三極管；兩個9013三極管的基級分別與微處理器模塊的控制引腳22腳、23腳相連；微處理器模塊通過控制9013三極管的通斷來控制雙色發(fā)光二極管的工作狀態(tài)。

所述信號檢測模塊包括兩個磁敏電阻mr1和mr2；磁敏電阻mr1的一端接電源模塊的vcc_5v輸出，磁敏電阻mr1的另一端與磁敏電阻mr2的一端相連，磁敏電阻mr2的另一端接地；磁敏電阻mr1與磁敏電阻mr2連接處作為磁異信號的輸出端vout連接到運算放大模塊。

所述運算放大模塊包括一個lm358芯片；lm358芯片是一個雙運放芯片，包括第一個運放和第二個運放；信號檢測模塊的磁異信號輸出端vout連接到第一個運放的2腳，信號放大后，由第一個運放的輸出1腳經(jīng)電阻r20連接到第二個運放的6腳，由第二個運放的輸出7腳作為運算放大模塊的輸出端ain連接到微處理器模塊中stm32f042芯片的10腳。

本發(fā)明的工作原理：接通工作電源，信號檢測模塊與運算放大模塊將為微處理器提供一個穩(wěn)定的信號。當環(huán)錠細紗機細紗工作正常進行時，紗線將牽引鋼絲圈在鋼領上旋轉(zhuǎn)。當屬于鐵磁性物質(zhì)的鋼絲圈經(jīng)過信號檢測模塊時，信號檢測模塊會把鋼絲圈引起的磁場的矢量變化轉(zhuǎn)化為電信號傳輸給運算放大模塊，運算放大模塊對信號進行處理為易于微處理器模塊處理的信號，微處理器模塊對運算放大傳輸過來的信號進行解析得出鋼絲圈是否正常轉(zhuǎn)動。若紗線斷頭，則鋼絲圈會處于靜止狀態(tài)，進而無法形成固定的磁異脈沖信號，從而得出環(huán)錠細紗機的細紗工作是否正常進行。

本發(fā)明提出的基于磁阻的斷紗檢測電路具有更高的抗干擾能力強、響應速度快、穩(wěn)定性好、可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為電源模塊示意圖；

圖3為微處理器模塊示意圖；

圖4為通訊模塊示意圖；

圖5為報警模塊示意圖；

圖6為信號檢測模塊示意圖；

圖7為運算放大模塊示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1所示，環(huán)錠細紗機斷紗檢測電路包括互聯(lián)的電源模塊1、微處理器模塊2、通訊模塊3、報警模塊4、信號檢測模塊5、運算放大模塊6。電源模塊的24v輸入由外部電源提供，通訊模塊的can總線接口連接到外部總線。

如圖2所示，電源模塊1包括一個mp1584en芯片、一個lm1117-3.3芯片。其中，外部24v電源分別與mp1584en芯片的7腳、電容c3的一端和電阻r3的一端連接，電容c3的另一端和地線端連接，電阻r3的另一端與mp1584en芯片的2腳、電阻r4的一端連接，電阻r4的另一端和地線端連接。mp1584en芯片的6腳與電阻r6的一端連接，電阻r6的另一端與地線端連接。mp1584en芯片的5腳與地線端連接。mp1584en芯片的3腳與電容c6的一端連接，電容c6的另一端與電阻r7的一端連接，電阻r7的另一端與地線端連接。mp1584en芯片的8腳與電容c1的一端連接，電容c1的另一端與mp1584en芯片的1腳、二極管in5822的一端和電感l(wèi)1的一端連接，二極管in5822的另一端與接地端連接。電感l(wèi)1的另一端與電容c4的一端、電阻r5的一端和電感l(wèi)2的一端連接，電容c4的另一端與接地端連接，電阻r5的另一端與電阻r8的一端、mp1584en芯片的4腳連接，電阻r8的另一端與接地端連接。電感l(wèi)2的另一端與電容c5的一端、電源模塊1的vcc_5v輸出端和lm1117-3.3芯片的1腳連接，c5的另一端與接地端連接。lm1117-3.3v芯片的2腳與接地端連接。lm1117-3.3芯片的3腳是電源模塊1的vcc_3.3v輸出端。電源模塊1的vcc_3.3v輸出端為微處理器模塊2提供3.3v電源，電源模塊1的vcc_5v輸出端為通訊模塊3、報警模塊4、信號檢測模塊5和運算放大模塊6提供5v電源。

如圖3所示，微處理器模塊2包括1個stm32f042芯片。其中，stm32f042芯片的7腳與電容c8的一端連接，電容c8的另一端與接地端連接。stm32f042芯片的8腳分別與電容c9的一端、電容c10的一端和接地端連接，stm32f042芯片的9腳分別與電容c9的另一端、電容c10的另一端和電源模塊1的vcc_3.3v輸出端連接。stm32f042芯片的10腳與運算放大模塊6的輸出端ain連接。stm32f042芯片的21腳與報警模塊4的一個控制端led_r連接，stm32f042芯片的22腳與報警模塊4的另一個控制端led_g連接。stm32f042芯片的23腳分別與電容c13的一端、接地端連接，電容c13的另一端分別與stm32fo42芯片的24腳、電源模塊1的vcc_3.3v輸出端連接。stm32f042芯片的32腳與通訊模塊3的can_rxd端連接，stm32f042芯片的33腳與通訊模塊3的can_txd端連接。stm32f042芯片的35腳與電容c7的一端、接地端連接，電容c7的另一端分別與stm32f042芯片的36腳、電源模塊1的vcc_3.3v輸出端連接。stm32f042芯片的44腳分別與電阻r1的一端、電阻r2的一端相連，電阻r1的另一端與電源模塊1的vcc_3.3v輸出端連接，電阻r2的另一端與接地端連接。stm32f042芯片的47腳與電容c2的一端、接地端連接，stm32f042芯片的48腳與電容c2的另一端、電源模塊1的vcc_3.3v輸出端連接。

如圖4所示，通訊模塊3包括1個tja1050芯片和一個電阻r9。其中，tja1050芯片的1腳是通訊模塊3的can_txd端，連接微處理器模塊2中stm32f042芯片的33腳。tja1050芯片的4腳是通訊模塊3的can_rxd端，連接微處理器模塊2中stm32f042芯片的32腳。tja1050芯片的2腳與接地端連接，tja1050芯片的3腳與電源模塊1的vcc_5v端連接。tja1050芯片的6腳與電阻r9的一端、一個外部通訊端can_l連接，tja1050芯片的7腳與電阻r9的另一端、另一個外部通訊端can_h連接。通訊模塊3通過外部通訊端can_l、外部通訊端can_h連接到外部的通訊總線上。

如圖5所示，報警模塊4包括1個雙色發(fā)光二極管d2、第一個9013三極管q1和第二個9013三極管q2。其中，報警模塊4的一個控制端led_r分別與電阻r12的一端、電阻r14的一端連接，電阻r14的另一端與接地端連接，電阻r12的另一端與第二個9013三極管q2的1腳連接，第二個9013三極管q2的2腳與接地端連接，第二個9013三極管q2的3腳與電阻r10的一端相連，電阻r10的另一端與雙色發(fā)光二極管d2的3腳連接，雙色發(fā)光二極管d2的2腳與電源模塊1的vcc_5v端連接，雙色發(fā)光二極管d2的1腳與電阻r11的一端連接，電阻r11的另一端與第一個9013三極管q1的3腳連接，第一個9013三極管q1的2腳與接地端連接，第一個9013三極管q1的1腳與電阻r13的一端連接，電阻r13的另一端分別與電阻r15的一端、報警模塊4的另一個控制端led_g連接，電阻r15的另一端與接地端連接。

如圖6所示，信號檢測模塊5包括第一個磁敏電阻mr1和第二個磁敏電阻mr2。其中，第一個磁敏電阻mr1的一端與電源模塊1的vcc_5v端連接，第一個磁敏電阻mr1的另一端分別與第二個磁敏電阻mr2的一端、信號檢測模塊5的輸出端vout連接。第二個磁敏電阻mr2的另一端與接地端連接。

如圖7所示，運算放大模塊6包括1個lm358芯片。芯片lm358是一個雙運放芯片，包括第一個運算放大器u1a和第二個運算放大器u1b。電源模塊1的vcc_5v端與電阻r15的一端連接，電阻r15的另一端分別與電阻r16的一端、電阻r18的一端、電阻r21的一端連接，電阻r16的另一端與接地端連接，電阻r18的另一端與第一個運算放大器u1a的3腳連接，電阻r21的另一端與第二個運算放大器u1b的5腳連接。信號檢測模塊5的輸出端vout與電容c10的一端連接，電容c10的另一端與電阻r17的一端連接，電阻r17的另一端分別與第一個運算放大器u1a的2腳、電容c11的一端、電阻r19的一端連接，電容c11的另一端分別與電阻r19的另一端、第一個運算放大器u1a的1腳、電容c13的一端連接，第一個運算放大器u1a的8腳分別與電源模塊1的vcc_5v端、電容c12的一端連接，電容c12的另一端與接地端連接。電容c13的另一端與電阻r20的一端連接，電阻r20的另一端分別與第二個運算放大器u1b的6腳、電阻r22的一端、電容c14的一端連接，第二個運算放大器u1b的7腳分別與電阻r22的另一端、電容c14的另一端、運算放大模塊6的輸出端ain連接，第二個運算放大器u1b的4腳與接地端連接。

本發(fā)明工作過程如下：接通工作電源，外部的24v電源輸入到電源模塊1，得到穩(wěn)定的5v與3.3v電源為其他各模塊供電。當環(huán)錠細紗機正常工作時，紗線將牽引鋼絲圈在鋼領上回轉(zhuǎn)。當鋼絲圈經(jīng)過信號檢測模塊5時，原有穩(wěn)定磁場發(fā)生變化，信號檢測模塊5將當前的磁場變化情況轉(zhuǎn)化成電信號傳送到運算放大模塊6。運算放大模塊6對信號進行放大，與微處理器模塊2中的stm32f042芯片內(nèi)置的ad采樣范圍相適配，微處理器模塊2對運算放大的輸出信號進行采樣、分析和處理，得出鋼絲圈是否正常轉(zhuǎn)動以及鋼絲圈的回轉(zhuǎn)速度。當細紗過程出現(xiàn)斷紗時，則鋼絲圈會處于靜止狀態(tài)，此時信號檢測模塊5無法檢出固定的磁異脈沖信號，微處理器模塊2據(jù)此判斷出環(huán)錠細紗機的細紗工作異常，即出現(xiàn)了斷頭。當環(huán)錠細紗機正常工作時，報警模塊會亮綠燈，提示此時設備工作正常。若斷紗發(fā)生，報警模塊會亮紅燈，并通過通訊模塊發(fā)動通訊上報斷頭事件。