细纱机始纺位置信号采集系统研究

摘要：本文利用霍尔传感器设计了一种全新的细纱机始纺信号采集装置。经实验证明，与以前的行程开关始纺位置信号采集装置相比，使用该结构的细纱机始纺位置信号采集装置具有易调整、性能稳定、使用寿命长的优点，同时加工容易，制造成本低且便于推广。

一、引言

目前，细纱机始纺位置信号采集装置，是由安装在细纱机车头级升撑爪机构下、方蜗轮轴上的半圆形金属凸轮，以及半圆形金属凸轮相对应的、通过支架安装在车头底座上的行程开关组成，行程开关作为信号发出装置与细纱机的控制系统相连。在细纱机纺纱的过程中，半圆形金属凸轮与行程开关始终相接触，行程开关一直闭合并发出高电平信号，细纱机正常运行; 当细纱机纺纱结束时，行程开关与半圆形金属凸轮断开接触，细纱机完成纺纱控制过程。由于现有的行程开关为接触式的，而且在整个纺纱过程中始终与半圆形金属凸轮相接触，造成了该行程开关容易损坏，使用维护成本加大。针对以上问题，本文提供一种使用寿命长、使用维护方便并且成本低的细纱机始纺位置信号采集装置。

二、信号采集装置设计方案

细纱机始纺位置信号采集装置如图1 所示。本文采用如下技术方案:细纱机始纺位置信号采集装置，包括半圆形凸轮、信号采集传感器，半圆形凸轮安装在细纱机车头级升撑爪机构下方蜗轮轴上，信号采集传感器与半圆形凸轮的位置相对应，信号采集传感器与控制系统电连接， 半圆形凸轮由尼龙材料制成，在半圆形凸轮的圆弧上嵌装有若干个均匀分布的永磁体，信号采集传感器为霍尔传感器，在细纱机开始纺纱时，半圆形尼龙凸轮圆弧上永磁体感应霍尔传感器，霍尔传感器发出控制信号，由于两个永磁体之间的距离比较小， 霍尔传感器在两个永磁体之间移动时，能够保证霍尔传感器一直有信号输出， 通过控制系统实现细纱机正常开车。

同时对霍尔传感器做了优化处理。如图2 所示，霍尔传感器为一圆柱形器件，其表面具有螺纹和用来固定霍尔传感器的两个螺帽，其端部具有连接线和LED 指示灯。

霍尔传感器具体电路如图3 所示，霍尔传感器包括一脉冲开关管VT 、第一电阻R1 、第二电阻R2 、第三电阻R3 、发光二极管LED ， 霍尔元件ULN、脉冲开关管VT 的发射极接电源，集电极为输出端，基极经第二电阻R2和霍尔元件ULN 接地，第二电阻R2和霍尔元件ULN 的接点经第一电阻R1接电源，脉冲开关管VT 的集电极经发光二极管LED 、第二电阻R3 接地。

当永磁体与霍尔传感器接近时，低电平信号始终翻转为高电平信号输出，通过控制系统实现细纱机达到落纱位置停车的要求，同时串联在该端的发光二极管LED指示灯亮。

三、系统运行与分析

如图1所示，细纱机始纺位置信号采集装置，包括半径为86mm 的半圆形凸轮，半圆形凸轮由尼龙材料制成，半圆形凸轮通过轴套装在级升撑爪机构下方的蜗轮轴上，半圆形凸轮与轴套之间设有用来调节凸轮角度的调整螺丝，通过调整半圆形凸轮的角度，达到细纱机始纺位置信号时停车的目的，轴套由固定螺丝固定在级升撑爪机构下方的蜗轮轴上，在半圆形凸轮的圆弧上嵌装有19 个均匀分布的永磁体，永磁体的直径为8mm 两个永磁体之间的距离比较小，霍尔传感器在两个永磁体之间移动时，能够保证霍尔传感器一直有信号输出，在车头底座上安装有支架，支架上安装有与半圆形凸轮的永磁体位置相对应的霍尔传感器，霍尔传感器与控制系统电连接。当永磁体与霍尔传感器接近时，脉冲开关管K导通，输出端输出高电平，通过控制系统实现细纱机始纺位置停车的要求，发光二极管LED 指示灯同时点亮。

本文采用上述技术方案具有以下优点:在细纱机开始纺纱时，半圆形尼龙凸轮圆弧上均匀分布的19 个永磁体感应霍尔传感器，霍尔传感器发出控制信号，由于两个永磁体之间的距离比较小，霍尔传感器在两个永磁体之间移动时，能够保证霍尔传感器一直有信号输出，通过控制系统实现细纱机正常开车。由于霍尔传感器的调整距离大，因此在使用过程中很容易调整，同时霍尔传感器抗干扰性好、性能稳定、使用寿命长、价格低，便于推广:而半圆形尼龙凸轮仅起到支撑固定永磁体的作用，采用尼龙材料制作，加工容易，制造成本低。经过实验，使用该结构的细纱机始纺位置信号采集装置与以前行程开关式的始纺位置信号采集装置相比，每台细纱机降低成本100 多元。

四、结论

本文利用霍尔传感器设计了一种全新的细纱机始纺信号采集装置。经实验证明，使用该结构的细纱机始纺信号采集装置与以前的行程开关始纺位置信号采集装置相比，该装置具有易调整、性能稳定、使用寿命长的优点，同时加工容易，制造成本低而便于推广。

参考文献
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