SchuBapulfühler-Anordnung an Webstühlen Es sind photoelektrische Schussspulfühler angegeben worden, bei denen der Leerzustand der Spule durch Intensitätsmodulation eines Lichtstrahlenbündels charakterisiert ist. Diese Modulation kann folgendermassen zustande kommen a.) Der Spulenkörper weist. eine. Perfora- tion auf, die im vollen Zustand durch die Bewicklung abgedeckt ist.
Im leeren Zustand spricht die Photozelle auf die durchgehenden Lichtstrahlen an.
b) Der Sprtlenkörper trägt einen Spiegel, der im Leerzustand das einfallende Strahlen bündel auf die Photozelle zurückwirft.
Beiden angeführten Methoden haftet. der Nachteil an, dass die Lage der Spule durch die Perforation bzw. den Spiegel vorgegeben ist, so dass sie nur bei Sehützenweehselauto- maten angewendet werden können.
c) Die Spule weist rotat.ionssymmetrisehe. intensitätsmodulierende Muster auf (zum Bei spiel abwechslungsweise absorbierende und diffus reflektierende Ringe).
Durch die Rotationssymmetrie .ist der er wähnte Nachteil von a.) und b) eliminiert. Da gegen wird die Anordnung infolge der nun mehr diffusen Reflexion liehtsehwa.eh, so dass die Gefahr besteht, dass sie auf S,treulieht an spricht.
Denn das Schussmaterial kann unter Umständen ebenso wirksam reflektieren oder absorbieren wie das dazu bestimmte :Muster am Spulenschaft. d) Zur Verbesserung der Diskriminierung solcher durch Streulicht verursachten Fehl- impulse gegenüber von Nutzimpulsen ist an gegeben worden, eine ganze Folge von Rin gen anzubringen, die Einzelimpulse zu inte grieren und die Folgefrequenz durch ein elektrisches oder mechanisches Filter auszrt- sieben.
Damit, isst wohl die Wahrscheinlichkeit des Ansprechens auf Streulicht stark vermindert; im selben Masse sinkt aber die Empfindlich keit. Denn einmal wird durch die grosse Flächenausdehnung des modulierenden Mu sters die Charakterisierung des Leerzustandes schleifend; dann muss das stabile und betriebs sichere (besonders im Hinblick auf die grosse mechanische Beanspruchung am Webstuhl günstige) Flip;Flop-Prinzip (das heisst ein System mit nur zwei Zuständen, einem offe nen und einem geschlossenen.) in der nachfol genden Photoelektronik verlassen werden zu gunsten der labileren Methode mit.
Kennlinie und einstellbarem Anspreehniveau. Ausser dem ist das Ansprechendes Wächters von der Fluggeschwindigkeit des Schützens abhängig; soll das Polgefrequenzfilter wirksam (das heisst nur schwach gedämpft) sein, so muss die Sollgeschwindigkeit in ziemlich engen Schran ken eingehalten werden.
Eine Fühleranordnung, die in der Photo elektronik die Beibehaltung des Flip--Flop- Prinzips gestattet, die - geschwindigkeit8unab- hängig ist und die eine sehr kleine Ansprech- Wahrscheinlichkeit auf Streulichtimpulse be sitzt, wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der abtastende Lichtstrahl nicht in der Intensität, sondern in der Frequenz (das heisst in der Farbe) moduliert wird, indem der Spulenkörper einen oder mehrere Ringe aus Substanzen trägt, die Lumineszenz zeigen.
Die Wirkungsweise dies Fühlers sei im fol genden an Hand von drei Ausführungsbei spielen erklärt: Abb. 1. zeigt eine Anordnung mit. nur einem Ring aus einer solchen lumineszierenden Sub- stanz, bei der sich der Anregungs-'Spektral- bereieh Tva und der Emissionsbereich 1'v, nicht übersehneid,en. Aus quantenmechani schen Gründen muss (abgesehen von praktisch vernachlässigbaren statistischen Schwankun gen infolge der molekularenWärmebewegung)
va ve sein, wenn va die Frequenz des erregen den Lichtes und v, die des emittierten bezeich net. Erfahrungsgemäss gilt für die meisten der bekannten Lumineszenzstoffe sogarva>ve, so dass man sie hier ohne weiteres verwenden kann. Das Licht einer Quelle 1, die nur in einem beschränkten Spektralbereieh Fva strahlt (bzw. einer weissen Quelle mit. ent sprechendem Filter), fällt auf den lumineszie renden Ring '2, der auf dem Spulernhörper 3 angebracht ist.
Ein Filter 4, das nur für Fve transparent ist, absorbiert. das notwendiger weise im Spektralbereich Fva liegende Re flexionslieht von Spulenkörper und Umgebung und lässt, nur das vom. freiliegenden Ring 2 emittiere Licht durch. Dieses wird von der Optik 5 auf die Kathode der Photozelle G fokussiert.. Befindet sich somit. die Spule im bewickelten Zustand, das heisst, isst der Ring 2 noch abgedeckt, so fällt überhaupt kein Licht, auf die Photozelle.
Der freiliegende Ring dagegen strahlt. gerade in dem Bereich, für den das Filter 4 transparent ist, so da.ss die Photozelle anspricht; sie steuert auf be kannte Art über ein Thyratron das A:bstell- relais 7.
Das Streulicht von fremden Quellen wird durch das Filter 4 auf den Bruchteil redu ziert, den F" unter Berücksichtigung der be treffenden Intensität. gegenüber dem gesamten Spektra.lbereich des Streulichtes ausmacht. Ist daher Fve genügend schmal, so wird dieser additive Untergrund klein, was wesentlich ist zur Er reiehung einer sauberen Diskriminie rung zwischen Voll- und Leerzustand der Spule.
Lichtimpulse von reflektierenden, in den Strahlenkegel der Quelle 1 fallenden -Metall teilen und dergleichen, die bei der unter c) genannten Methode zu Störimpulsen inid da mit zu falschem Abschalten des Stuhls füh ren, sind durch die Verschiedenheit der bei den Frequenzintervalle FV., Fve unwirksam.
Abb. 2: Ist eine grössere Empfindlichkeit erwünscht, so können mehrere Ringe 8, 9 aus je verschiedenen lumineszierenden Substanzen auf dem Spulenkörper 18 angebracht werden. Bedingung ist, nur, dass keines der F"$ mit einem I'" Frequenzen gemeinsam hat. Für jedes F" muss ein entsprechendes Filter 10, 11, eine Optik 12, 13; und eine Photozelle 14, 15 vorhanden sein.
Die Ausgänge der Photo zellen werden in eine Koinzidenzanordnung 16 geführt, die ihrerseits nur dann einen Impuls an den Abseha.ltmeehanismus 17 weitergibt, wenn alle Photozellen gleichzeitig einen Im puls liefern. Die Anregung der verschiedenen Ringe kann mit. derselben Quelle 19 erfolgen, vorausgesetzt, dass sie alle erforderlichen Fre quenzen der Fva enthält.
Ist die Wahrscheinlichkeit für einen Fehl impuls schon bei der Einfachanordnung sehr klein, so resultiert hei der Mehrfach@Koinzi- denz-Anordnung das Produkt dieser kleinen Einzelwahrscheinlichkeiten. Daraus erfolgt, da.ss selbst in den kritischsten Fällen mit sehr viel Streulicht nicht. mehr als zwei Ringe nötig sind.
Wird für den Ring 20 eine himineszierende Substanz von genügender Nachleuchtdauer gewählt, so kann gemäss Abb. 3 die Anregung durch die Lichtquelle und die Abt.astung durch. die Photozelle nacheinander erfolgen. Das ermöglicht. die örtliche Trennung der Ge- sieh:t3feolder von Quelle 21 und Optik 9...-\ .
In Abb. 3 zeigt 2 3 die Spule in der Anregungs stellung und 24 in der Abtastestellung. Zwi schen Anregung und Abtastung bewegt sich der Schützen um die Streeke 25 weiter. Die Naehleuchtdauer des Lumineszenzstoffes muss so gross sein, da.ss die Leuchtintensität in der zum. Durchlaufen. dieser Strecke benötigten Zeit nicht wesentlich abhimmt.
Von der Quelle 21 wird hier nur gefordert, dass sie die zur Anregung des Lumineszenz- stoffes nötigen Frequenzen in genügender In tensität enthält; daneben kann sie in beliebi gen andern Bereichen strahlen. Eine Aus filterung ist. nicht nötig.
Das Filter 26 hat wiederum dieselbe Auf gabe wie die Filter 4, 1<B>0</B>, 11 (Abb. 1,2). Wird das Streulicht von fremden Quellen durch geeignete Abschirmung vom. Gesiehtsfeld der Optik 2'2; ferngehalten, so erübrigt sich auch das Filter 26; denn von der Quelle 2;1 kann hier kein Lieht mehr in die Photozelle 2'7 ge langen, die den Abstellinechanismus 32 be tätigt.
Analog der Abb. 2, lässt sieh auch in diesem Fall eine Mehrfa.ch-Koinzidenzanordnung zu sammenstellen. Bedingung ist, da.ss sieh die F v, untereinander nicht überschneiden.
Im Gegensatz zu den bekannten, unter a.) bis d) erwähnten Anordnurngen braucht in der hier beschriebenen der anregende: Lichtstrahl nicht. scharf gebündelt zu sein, so da.ss ein ein facherer und unpräziserer Aufbau toleriert werden kann.
Wie scharf die Fokussierung im einzelnen Fall sein muss, .ist lediglich eine Intensitätsfrage und hängt von der verwen deten Beleuchtungseinrichtung und von der Quantenausbeute der Liunineszenzenstoffe ab. Im weiteren erübrigt sich, falls die lichtelek- trische Zelle eine genügend grosse Kathode aufweist, die Optik '5; 12, 13, 22.
Weft bobbin sensor arrangement on looms Photoelectric weft bobbin sensors have been specified in which the empty state of the bobbin is characterized by the intensity modulation of a light beam. This modulation can come about as follows a.) The coil body has. a. Perforation, which is covered in the full state by the wrapping.
When empty, the photocell responds to the light rays passing through.
b) The body of the splitter carries a mirror which, when empty, reflects the incident beam onto the photocell.
Both methods are liable. the disadvantage is that the position of the coil is predetermined by the perforation or the mirror, so that it can only be used with automatic wearers.
c) The coil has rotational symmetry. Intensity-modulating patterns on (for example alternately absorbing and diffuse reflecting rings).
Due to the rotational symmetry, the disadvantage of a.) And b) mentioned is eliminated. On the other hand, as a result of the more diffuse reflection, the arrangement becomes lean, so that there is a risk that it will respond to S, loyal.
Because the weft material can reflect or absorb just as effectively as what is intended for it: pattern on the spool shaft. d) To improve the discrimination of such false pulses caused by scattered light compared to useful pulses, it has been stated to attach a whole series of rings, to integrate the individual pulses and to screen out the repetition frequency using an electrical or mechanical filter.
With that, the likelihood of responding to stray light is probably greatly reduced; but sensitivity decreases to the same extent. Because on the one hand, the large area of the modulating pattern makes the characterization of the empty state dragging; then the stable and operationally safe (particularly favorable in view of the high mechanical stress on the loom) flip; flop principle (i.e. a system with only two states, one open and one closed) must be abandoned in the subsequent photoelectronics in favor of the more unstable method.
Characteristic curve and adjustable response level. In addition, the response of the guard depends on the speed of the shooter; If the pole frequency filter is to be effective (that is, only weakly damped), the target speed must be kept within fairly narrow limits.
A sensor arrangement which allows the flip-flop principle to be maintained in photo electronics, which is independent of speed and which has a very low response probability to stray light pulses, is achieved according to the invention in that the scanning light beam is not in the Intensity, but rather in frequency (i.e. in color) is modulated in that the coil body carries one or more rings made of substances that show luminescence.
The mode of operation of this sensor is explained below using three examples: Fig. 1 shows an arrangement with. only a ring made of such a luminescent substance in which the excitation spectral range Tva and the emission range 1'v do not overlap. For quantum mechanical reasons (apart from practically negligible statistical fluctuations due to the molecular heat movement)
va ve be, if va denotes the frequency of the exciting light and v, that of the emitted light. Experience has shown that most of the known luminescent substances even va> ve, so that they can be used here without further ado. The light from a source 1, which radiates only in a restricted spectral range Fva (or a white source with a corresponding filter), falls on the luminescent ring 2, which is attached to the coil head 3.
A filter 4 that is only transparent to Fve absorbs. which necessarily lies in the spectral range Fva Re flexionslieht of the coil body and the environment and leaves only that of the. exposed ring 2 emit light. This is focused by the optics 5 on the cathode of the photocell G .. It is thus located. the coil in the wound state, that is, if the ring 2 is still covered, no light at all falls on the photocell.
The exposed ring, on the other hand, shines. precisely in the area for which the filter 4 is transparent, so that the photocell responds; it controls the A: b setting relay 7 in a known manner via a thyratron.
The scattered light from external sources is reduced by the filter 4 to the fraction that F ", taking into account the relevant intensity, makes up in relation to the entire spectral range of the scattered light. If Fve is therefore sufficiently narrow, this additive background becomes small, which It is essential to achieve a clean discrimination between the full and empty state of the coil.
Light pulses from reflective metal falling into the beam cone of source 1 and the like, which in the method mentioned under c) lead to interference pulses and lead to incorrect shutdown of the chair, are due to the difference in the frequency intervals FV., Fve ineffective.
Fig. 2: If greater sensitivity is desired, several rings 8, 9, each made of different luminescent substances, can be attached to the coil body 18. The only condition is that none of the F "$" has frequencies in common with an I '". A corresponding filter 10, 11, optics 12, 13 and a photocell 14, 15 must be available for each F ″.
The outputs of the photo cells are fed into a coincidence arrangement 16, which in turn only passes on a pulse to the Abseha.ltmeehanismus 17 when all photo cells deliver a pulse simultaneously. The stimulation of the various rings can be done with. the same source 19 provided that it contains all the required frequencies of the Fva.
If the probability of a false impulse is already very small with the single arrangement, then the multiple @ coincidence arrangement results in the product of these small individual probabilities. This means that even in the most critical cases with a great deal of scattered light, there is no. more than two rings are required.
If a himinescent substance of sufficient afterglow duration is selected for the ring 20, the excitation by the light source and the scanning can be carried out according to FIG. the photocell take place one after the other. This allows. the spatial separation of the Ge: t3feolder from source 21 and optics 9 ...- \.
In Fig. 3, 2 3 shows the coil in the excitation position and 24 in the scanning position. Between excitation and scanning, the shooter moves around the street 25. The close-up time of the luminescent substance must be so long that the light intensity in the Run through. the time required for this distance does not decrease significantly.
The only requirement here is that the source 21 contains the frequencies required to excite the luminescent substance with sufficient intensity; in addition, it can shine in any other area. A filtering out is. not necessary.
The filter 26 in turn has the same task as the filters 4, 1 <B> 0 </B>, 11 (Fig. 1,2). If the scattered light from external sources is shielded from the. Field of view of the optics 2'2; kept away, the filter 26 is also unnecessary; because from the source 2; 1 no more light can reach the photocell 2'7, which activates the shutdown mechanism 32.
Analogous to Fig. 2, a Mehrfa.ch coincidence arrangement can also be put together in this case. The condition is that the F v do not overlap.
In contrast to the known arrangements mentioned under a.) To d), in the one described here the stimulating light beam does not need. to be sharply bundled so that a more technical and imprecise structure can be tolerated.
How sharp the focus must be in the individual case is only a question of intensity and depends on the lighting device used and on the quantum yield of the liuninescence substances. Furthermore, if the light-electric cell has a sufficiently large cathode, the optics' 5 are unnecessary; 12, 13, 22.