CN101285794A

CN101285794A - 应用高压静电感应电荷识别塑料的装置

Info

Publication number: CN101285794A
Application number: CNA2008100474638A
Authority: CN
Inventors: 张玄; 李�浩; 张海宁; 史晏君; 高新; 彭颖灵; 柳舒逸
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2008-10-15

Abstract

应用高压静电感应电荷识别塑料的装置，属于检测设备，目的在于能够准确、连续地将塑料废弃物同其他废弃物区别开，且可不受塑料废弃物表面附着的水分或灰尘的影响。本发明包括高压静电场产生单元、感应电压检测单元、传送机构、控制电路和支架；高压静电场产生单元由电极和高压产生电路构成，高压产生电路为直流输出1千伏～10万伏的电路；感应电荷检测单元由感应探头和检测电路构成，检测电路输出信号至控制电路；控制电路包括微处理器、存储器、接口电路和开关元件，控制高压静电场产生单元产生高压静电场；判断感应电荷量是否达到判定标准。本发明对环境条件要求低，成本低，能够准确、连续识别塑料废弃物，可广泛应用于塑料材料分类的场合。

Description

应用高压静电感应电荷识别塑料的装置

技术领域

本发明属于检测设备，具体涉及一种应用高压静电感应电荷识别塑料的装置。

背景技术

人们在生活中丢弃的废塑料或类似物通常是通过如焚烧或掩埋的方法来处理的。但是，由于塑料是一种含有高能量的可再生资源，焚烧或掩埋的后果是不仅是可再生资源的浪费，而且是对环境的进一步破坏，并伴随着垃圾掩埋面积的缺少和其它社会问题。近几年，塑料材料的回收利用逐渐得到社会重视，其工作的进展集中在对废弃塑料的分类/回收和再生上，因此，识别废弃塑料的类型就变得额外重要。同时，为了尽可能多地处理废弃塑料，还需要提供一种能准确和连续地进行识别的方法。

目前，识别废弃塑料类型的装置包括比较比重的装置和使用荧光、X射线和近红外光线的装置。然而，这些装置多应用于大型塑料废弃物处理厂，识别设备复杂且成本高，不利于广泛使用。同时，这些装置仍然很难准确和连续地识别塑料类，例如，当塑料的比重几乎没有区别时，使用包括重量比较的装置就不适用。而使用近红外光线的识别装置，在识别如黑色塑料时就很困难。实际上，人们在生活中丢弃的废塑料大多是塑料包装材料，例如塑料袋、农膜、塑料瓶等，由于这些废塑料材料量大、成本低，需要广泛地分类回收，于是有人发明了组合垃圾箱，每个箱子投放一种可回收垃圾，其中包括了塑料袋箱和塑料瓶箱，如专利申请号为01205354.6的“组合型分类垃圾箱”，但由于过于依赖于人们的自觉性，且缺乏必要的、简单廉价的识别装置，难以确保人们所投入的废弃物为所指定回收的种类，因此这类垃圾箱无法达到理想的分类效果。同时，这些垃圾箱由于数量多、分布广、缺乏足够安全保障，不适用成本高且复杂的识别设备。

发明內容

本发明提供一种应用高压静电感应电荷识别塑料的装置，目的在于能够准确、连续地将塑料废弃物同其他废弃物区别开，且可不受塑料废弃物表面附着的水分或灰尘的影响。

本发明的一种应用高压静电感应电荷识别塑料的装置，包括：高压静电场产生单元、感应电压检测单元、传送机构、控制电路和支架，其特征在于：

所述高压静电场产生单元安装在支架上，由电极和高压产生电路构成，电极为金属探针或者金属薄板，高压产生电路为直流输出1千伏～10万伏的电路；

所述感应电荷检测单元由感应探头和检测电路构成，感应探头为柔性的金属排刷，与检测电路相连，检测电路安装在支架上，位置靠近高压静电场产生单元的电极且不受到电场影响，检测电路输出信号至控制电路；

所述控制电路包括微处理器、存储器、接口电路和开关元件，接口电路读取感应电压检测单元的检测信号，送给微处理器；微处理器控制开关元件的开关状态，从而控制高压静电场产生单元是否产生高压静电场；同时，判断感应电荷量是否达到判定标准，是则判定为塑料材料，否则判定为非塑料材料；

传送机构为接地良好的传送带或滚轮，安装在所述高压静电场产生单元和感应电压检测单元下方，用于连续传送待识别物。

所述的应用高压静电感应电荷识别塑料的装置，其特征在于：所述高压产生电路由顺序电信号连接的震荡信号产生单元，放大单元，变压器和整流输出单元构成，震荡信号产生单元产生震荡信号送到放大单元，放大单元将震荡信号放大后送至变压器，整流输出单元将变压器输出的交流电压变为直流电压，所述变压器的变比为1∶500～1∶7000。

所述的应用高压静电感应电荷识别塑料的装置，其特征在于：所述检测电路包括采样电阻、接地电阻和比较器，采样电阻一端接感应探头，另一端连接接地电阻，接地电阻另一端接地；比较器两输入端接采样电阻两端，比较器输出信号至控制电路。

在高压静电场，即1千伏以上的恒定电场中，塑料材料将在表面感应电荷并维持一定时间，这一特性与其它尺寸、形状相仿的废弃材料，例如木材、金属、纸等有很大区别，故可以利用塑料材料的这一特性将塑料废弃物与其他废弃物区别开来。

高压静电场产生单元产生高压静电场，例如20kv静电场，传送机构使固体垃圾连续地、不接触地通过高压静电场；在高压静电场之外，由感应电压检测单元检测经过了高压静电场的待测固体垃圾表面感应电压残留量。若检测到足够量残留感应电压，可判断为塑料材料；若检测无足够量的残留感应电压，则可判断为非塑料材料。

本发明对环境条件要求低，成本较低，能够准确、连续的识别塑料废弃物，可广泛应用于需要自动识别塑料材料分类的场合。

附图说明

图1为本发明的基本结构示意图；

图2为高压静电场产生单元的高压发生电路原理图；

图3为感应电荷检测单元的检测电路原理图；

具体实施方式

如图1所示，本发明的基本结构包括高压静电场产生单元1、传送机构2、感应电荷检测单元3、控制电路4和支架5。

其中，高压静电场产生单元1安装在支架5上，包括电极10、高压产生电路，其中，电极10为可导电的金属探针或者薄板，高压产生电路为直流输出为高压(1千伏～10万伏)的电路，可采用高压电警棍中的高压发生电路，或图2所示的将低压(2～15伏)电路原理图如。

传送机构2为接地良好的传送带或滚轮，安装在支架5上，用于连续的传送带识别物，将其传送入高压静电场，然后传送至高压电场外的感应电压检测单元3处进行检测。

感应电荷检测单元3包括感应探头和检测电路，其中，感应探头为具有柔性的可导电的金属排刷，与检测电路相连，安装在支架5上，处于电极之外，靠近电极且不受到电场影响的位置，用于检测感应电荷在电阻上产生的分压值并输出信号至控制电路4。

控制电路4包括微处理器、存储器、接口电路和开关元件。其中，微处理器控制开关元件的开关状态，从而控制高压静电场产生单元1是否产生高压静电场，同时，接口电路读取感应电压检测单元3的检测信号，经过微处理器判断感应电荷量是否达到判定标准，当达到预定标准时，判定待测物为塑料材料；若未达到预定标准时，判定待测物非塑料材料。

如图2所示，高压发生电路为将低压(2～15伏)直流输出为高压(1千伏～10万伏)的电路，由震荡信号产生单元6，放大单元7，变压器8和整流输出单元9构成；震荡信号产生单元6可采用NE555芯片构成的震荡信号电路，放大单元采用放大器件，如型号为9013的三极管，变压器的变比为1∶5000，将电压升高，整流输出单元9采用二极管1N4007，用于将输出的交流电压变为直流电压，送至电极10。

如图3所示，检测电路包括采样电阻R5、接地电阻R6和比较器11，比较器11可采用LM311；采样电阻R5一端接感应探头，另一端连接接地电阻R6，接地电阻R6另一端接地，比较器11两输入端接采样电阻R5两端，感应探头上的感应电荷经过采样电阻R5流向地时，比较器11比较采样电阻R5两端电压，并输出信号至控制电路4。

Claims

1.一种应用高压静电感应电荷识别塑料的装置，包括高压静电场产生单元、感应电压检测单元、传送机构、控制电路和支架，其特征在于：

2.如权利要求1所述的应用高压静电感应电荷识别塑料的装置，其特征在于：所述高压产生电路由顺序电信号连接的震荡信号产生单元，放大单元，变压器和整流输出单元构成，震荡信号产生单元产生震荡信号送到放大单元，放大单元将震荡信号放大后送至变压器，整流输出单元将变压器输出的交流电压变为直流电压，所述变压器的变比为1∶500～1∶7000。

3.如权利要求1或2所述的应用高压静电感应电荷识别塑料的装置，其特征在于：所述检测电路包括采样电阻、接地电阻和比较器，采样电阻一端接感应探头，另一端连接接地电阻，接地电阻另一端接地；比较器两输入端接采样电阻两端，比较器输出信号至控制电路。