CN102608077A - 一体化低成本pet/pvc检测传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一体化低成本PET/PVC检测传感器,它主要由感光头和信号调理电路相连组成;其中,所述感光头包括遮光筒、窄带红外滤光片和近红外探头,窄带红外滤光片和近红外探头依次固定在遮光筒的内壁上;感光头用于将光信号转化为电信号,以便于后续控制;信号调理电路用于提高检测灵敏度、减小不稳定误差;应用本发明,可以从PET和PVC混杂的塑料碎片中检测出PVC塑料片,本发明成本低、检测灵敏度高、检测效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于废旧塑料回收利用的传感器,尤其涉及一体化低成本PET/PVC检测传感器。
背景技术
近年来,随着塑料的生产和消费量的不断增长导致了废旧塑料的激增,这些塑料长期分散在自然界中已经造成了严重的生态污染,从保护环境、资源利用的综合角度考虑,回收利用是当前消除塑料废弃物环境污染的首要途径。但是由于各种塑料的物理、化学特性差别较大,具有不相容性,不能混合再生,而实际中废弃塑料是混杂在一起的。因此,为了更好地循环利用废旧塑料,必须对其进行分类回收。
PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)和PVC (聚氯乙烯)是两种通用的制瓶原料,但是在回收再生时由于PET和PVC的颜色很接近,人眼很难区分,而工业加工过程中PVC容易分解,这样很不利于PET塑料的回收。例如在纺织工业中,制约废旧PET塑料回收利用的瓶颈是回收料要求达到相当高的纯度,杂质不能超过0.017%,尤其是PVC杂质,必须严格控制在0.003%的范围内。因此,将PVC塑料从PET塑料中分捡出来,减少PET瓶片杂质含量,提高PET的纯度是现阶段制约PET废旧塑料回收利用的瓶颈环节。
PET/PVC鉴别分离方法有很多种,近红外光谱分析技术鉴别法是最吸引人的先进技术之一。近红外光谱分析技术是一种灵敏度高、成本低、设计简单、可靠性高的无损分析技术,在欧美国家已经应用于废旧塑料回收工业,但是在我国还没有类似的成熟产品,由于价格昂贵和技术封锁等限制,迫切需要研制出具有我们自主知识产权的废旧塑料回收分离装置,因此,本文利用近红外光谱技术鉴别废旧塑料的特性设计了一体化低成本PET/PVC检测传感器。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种一体化低成本PET/PVC检测传感器,本发明降低了废旧塑料回收企业的成本,提高生产效率,满足市场需求。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种一体化低成本PET/PVC检测传感器,它主要由感光头和信号调理电路相连组成;其中,所述感光头包括遮光筒、窄带红外滤光片和近红外探头,窄带红外滤光片和近红外探头依次固定在遮光筒的内壁上。
进一步地,所述窄带红外滤光片为1720nm的窄带红外滤光片,所述近红外探头为对1700-1740nm波段敏感的近红外探头。
进一步地,所述信号调理电路工作于5V电压,包括:运算放大器U1、5个电阻R1-R5、一个滑动变阻器RP1和一个电容C1等,电源正极分别接电阻R1的一端、滑动变阻器RP1的一端和运算放大器U1的VCC端;电阻R1的另一端分别接感光头的一个输出端、运算放大器U1的1IN+端和电容C1的一端,此处电压为V1;电容C1的另一端接感光头的另一个输出端,并接地;运算放大器U1的GND端接地,运算放大器U1的1OUT端分别与运算放大器U1的1IN-端和电阻R2的一端相连;运算放大器U1的3IN+端分别与电阻R2的另一端和电阻R4的一端相连;电阻R4的另一端接地,运算放大器U1的2IN+端接滑动变阻器RP1的可调节端,滑动变阻器RP1的另一端接地,运算放大器U1的2OUT端分别与运算放大器U1的2IN-端和电阻R3的一端相连,运算放大器U1的3IN-端分别与电阻R5的一端和电阻R3的另一端相连,运算放大器U1的3OUT端接电阻R5的另一端,此处电压是V2。
本发明的有益效果是,应用本发明,可以从PET和PVC混杂的塑料碎片中检测出PVC塑料片,本发明成本低、检测灵敏度高、检测效率高。
附图说明
图1是本发明的原理结构图。
图2是感光头的结构图。
图3是信号调理电路的电路原理图;
图中、光源1、感光头2、遮光筒3、窄带红外滤光片4、近红外探头5。
具体实施方式
如图1和2所示,本发明一体化低成本PET/PVC检测传感器主要由感光头2和信号调理电路相连组成。其中,感光头2包括遮光筒3、窄带红外滤光片4和近红外探头5,窄带红外滤光片4和近红外探头5依次固定在遮光筒3的内壁上。
图中,光源1是可发出平行全光谱的光源,在实际应用中可采用卤钨灯,卤钨灯发出的光经反射杯反射后产生平行光。感光头2可将光信号转化为可采集的模拟电信号,然后将模拟电信号输出到信号调理电路。由于感光头2检测PET/PVC两种塑料片得到的电压相差很小,因此,为了提高检测灵敏度,减小光源1、感光头2不稳定引起的检测误差,可采用信号调理电路实现对小信号的放大和滤波。模拟电信号经过调理电路后输出标准模拟信号,标准模拟信号可供外部控制器使用。
窄带红外滤光片4为1720nm的窄带红外滤光片、近红外探头5为对1700-1740nm波段敏感的近红外探头。在平行光照射下,从PET和PVC塑料样片的NIR(近红外光谱)图谱中可知,1600nm和1800nm波段之间,透明PET塑料和PVC塑料各有一个特征峰,透明PET塑料的在1660nm时红外光透射率达到最低,而PVC塑料在1716nm时红外光透射率最低。因此,本发明能够准确地区分PET和PVC塑料。实际应用中,窄带红外滤光片可采用杭州麦乐克电子科技有限公司的红外滤光片,近红外探头可采用异质结构为In-GaAsSb的PD24-03探测器,但不限于此。
在平行光照射下,PET塑料片和PVC塑料片的红外光透射率不同,透射光经过1720nm的窄带红外滤光片滤波后,只剩下1700nm-1740nm之间的波段,此段光波由对1720nm附近敏感的近红外探头将光信号转换为电信号。由于感光头2检测PET/PVC两种塑料得到的电压相差很小,因此,为了提高检测灵敏度,减小光源、探测头不稳定引起的检测误差,需要信号调理电路对检测的电信号进行放大调理,最终将标准模拟信号发送给外部控制器。外部控制器根据标准模拟信号可判断此塑料片是否为PET。若是,则无动作,若否,则控制联动装置将其剔除。因此,在废旧塑料回收利用时,可通过本发明可以从PET和PVC的混杂物中检测出PVC,提高PET的纯度。
如图3所示:信号调理电路工作于5V电压,包括运算放大器U1、5个电阻R1-R5、一个滑动变阻器RP1和一个电容C1,本实施例中,运算放大器U1采用LM324型号的产品,但不限于此;电源正极分别接电阻R1的一端、滑动变阻器RP1的一端和运算放大器U1的VCC端(4脚);电阻R1的另一端分别接感光头2的一个输出端、运算放大器U1的1IN+端(3脚)和电容C1的一端,此处电压为V1;电容C1的另一端接感光头2的另一个输出端,并接地;运算放大器U1的GND端(11脚)接地,运算放大器U1的1OUT端(1脚)分别与运算放大器U1的1IN-端(2脚)和电阻R2的一端相连;运算放大器U1的3IN+端(10脚)分别与电阻R2的另一端和电阻R4的一端相连;电阻R4的另一端接地,运算放大器U1的2IN+端(5脚)接滑动变阻器RP1的可调节端,滑动变阻器RP1的另一端接地,运算放大器U1的2OUT端(7脚)分别与运算放大器U1的2IN-端(6脚)和电阻R3的一端相连,运算放大器U1的3IN-端(9脚)分别与电阻R5的一端和电阻R3的另一端相连,运算放大器U1的3OUT端(8脚)接电阻R5的另一端,此处电压是V2。
实际应用中,信号调理电路中的电阻R5和电阻R6可采用相等的阻值,电阻R7和电阻R8采用相等的阻值。运算放大器U1采用LM324,实现对感光头2检测的电信号进行放大、滤波。其中,可通过调节滑动变阻器RP1设置运算放大器U1的2OUT(7脚)的输出电压作为基准电压,例如设置没有塑料片遮挡时的检测电压为基准电压。R7/R5的比值为V2/V1的放大倍数。本***调试时可选择放大倍数为10,将采集的电信号放大至单片机可接受的范围后,可通过A/D(模/数)采样进入控制器。
实际工作中,本发明的工作过程如下:将本发明安装于倾斜的下料缓冲槽的下方、剔除联动装置的上方,与光源1的中心处于同一水平线上。使塑料片紧贴感光头2均匀通过。PET和PVC塑料瓶片混合物,在震动电机及下落缓冲槽的引导作用下,竖直、匀速地紧贴感光头下落。经过卤钨灯提供的平行光时,塑料碎片对红外光的透射率不同。之后,透射光经过本发明后,将光信号转换为标准模拟信号,标准模拟信号经控制器A/D采样得到数字信号,外部控制器将数字信号与标准数值进行比较,以此来判断此塑料片是否为PET。若是,则无动作,若否,则控制联动装置将其剔除。因此,在废旧塑料回收利用时,可通过本发明可以从PET和PVC的混杂物中检测出PVC,提高PET的纯度。
Claims (3)
1.一种一体化低成本PET/PVC检测传感器,其特征在于,它主要由感光头(2)和信号调理电路相连组成;其中,所述感光头(2)包括遮光筒(3)、窄带红外滤光片(4)和近红外探头(5)等,窄带红外滤光片(4)和近红外探头(5)依次固定在遮光筒(3)的内壁上。
2.根据权利要求1所述一体化低成本PET/PVC检测传感器,其特征在于,所述窄带红外滤光片(4)为1720nm的窄带红外滤光片,所述近红外探头(5)为对1700-1740nm波段敏感的近红外探头。
3.根据权利要求1所述一体化低成本PET/PVC检测传感器,其特征在于,所述信号调理电路工作于5V电压,包括:运算放大器U1、5个电阻R1-R5、一个滑动变阻器RP1和一个电容C1等,电源正极分别接电阻R1的一端、滑动变阻器RP1的一端和运算放大器U1的VCC端;电阻R1的另一端分别接感光头(2)的一个输出端、运算放大器U1的1IN+端和电容C1的一端;电容C1的另一端接感光头(2)的另一个输出端,并接地;运算放大器U1的GND端接地,运算放大器U1的1OUT端分别与运算放大器U1的1IN-端和电阻R2的一端相连;运算放大器U1的3IN+端分别与电阻R2的另一端和电阻R4的一端相连;电阻R4的另一端接地,运算放大器U1的2IN+端接滑动变阻器RP1的可调节端,滑动变阻器RP1的另一端接地,运算放大器U1的2OUT端分别与运算放大器U1的2IN-端和电阻R3的一端相连,运算放大器U1的3IN-端分别与电阻R5的一端和电阻R3的另一端相连,运算放大器U1的3OUT端接电阻R5的另一端。
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