一种实现磁保持式电子多级选针器动作检测的压电黏合体制备方法及信号检测电路

技术领域

本发明涉及选针器技术领域，具体涉及一种实现磁保持式电子多级选针器动作检测的压电黏合体制备方法及信号检测电路。

背景技术

磁保持式电子多级选针器主要应用于针织圆纬机产业，作为电子高速提花的执行器，基于计算机花型设计系统的编译，可针对布匹进行高效编织，实现各类花型、肌理等效果，随着针织生产的高速化和织物产品的高档化，对针织设备，尤其是对电子选针器驱动控制电路的可靠性和高效性等指标提出了更高的要求。

磁保持式电子多级选针器作为针织圆纬机上的核心驱动部件，其机械结构精密，往复摆击行程微小，在布匹提花过程中易出现花型织错、乱等现象，影响布匹的次品率。

目前针对选针器的动作检测技术研究大部分通过设计外部系统来进行检测为主，且是在非圆纬机真实工况下针对选针器的动作状态进行识别、检测分析，由于磁保持式电子多级选针器的真实工作环境是内嵌于圆纬机机台，这种机械结构布局的固有限制使现有研究在实时检测选针刀头于真实工作实况下是否实现有效提花存在局限性。

综上所述，研发一种实现磁保持式电子多级选针器动作检测的压电黏合体制备方法及信号检测电路，是选针器技术领域中急需解决的关键问题。

发明内容

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明在于提供一种实现磁保持式电子多级选针器动作检测的压电黏合体制备方法及信号检测电路，本发明通过制备压电黏合体和设计信号检测放大电路，来感知金属挡板收到刀头部件撞击的微力应变，以实现对磁保持式电子多级选针器选针动作信号的实时监测，有效降低了针织圆纬机提花作业的布匹次品率。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种实现磁保持式电子多级选针器动作检测的压电黏合体制备方法，包括以下步骤：

(1)压电晶体定型：将压电晶体平放于高精度三维手动平移台上并进行位置固定，通过精密刻度尺辅以尖头铅笔在压电晶体表面绘制轮廓；

(2)金属挡板清洗：将拆卸下的金属挡板固定于高精度三维手动平移台，使用无尘布将金属挡板表面的附着物作初步擦拭，擦拭干净后用光纤棉签蘸取少量丙酮溶剂对进行金属挡板进行深度清洗；

(3)粘合前铰链状定位：待丙酮挥发后，控制高精度三维手动平移台将压电晶体移向金属挡板中心，定位于齿槽根部约0.1mm的位置，用胶带固定金属挡板和压电晶体的相对位置形成稳定的铰链结构，使得压电晶体可以绕胶带粘合点在一定幅度内翻转，再将金属挡板表面除铰链结构外的部分用teflon tape黏贴以覆盖；

(4)粘合过程：粘合前将压电陶瓷与金属挡板的粘合面按照步骤(2)中的步骤进行深度清洗，并于粘合面上均匀涂抹一层495胶水，盖上压电晶体后即刻用重钢板按压，使得压电晶体粘合受力均匀，按压约5s，用teflon tape黏贴覆盖压电晶体表面，并依序盖上泡沫和钢板，外部用金属夹扣于金属挡板中心位置完成夹紧固定，静置24小时后，取下teflontape黏贴完成拆卸；

(5)后续制备：teflon tape黏贴拆卸后按照步骤(2)中的步骤完成清洗工作，取一滴双氧水滴于粘合体左边侧表面，将电极线置于双氧水中配以专用焊锡丝完成电极制作，引出电极待焊点冷却完成粘合体制备。

本发明进一步的设置为：在步骤(1)中，所述轮廓的长、宽分别为30mm和5mm。

本发明进一步的设置为：在步骤(2)中，所述光纤棉签的型号为TEXWIPE的X759B型号。

本发明进一步的设置为：在步骤(4)中，所述泡沫和钢板的俯视与压电晶体的俯视投影重合。

本发明的第二方面：还提供了一种信号检测电路，包括压电黏合体等效模型电路、泄露电阻R2、等效电容C2、等效输入电容C3、等效输入电阻R3、反馈电C4、电荷放大器A、消除噪音电阻R5和稳压二极管D2，其中：

所述高反馈电阻R4、泄露电阻R2、等效电容C2、等效输入电阻R3、等效输入电容C3和稳压二极管D2相并联；

所述消除噪音电阻R5和反馈电C4并联后一端与电荷放大器A的负极连接，另一端与电荷放大器A的输出信号端U0连接；

所述电荷放大器A的负极和正极分别与稳压二极管D2的两端连接。

本发明进一步的设置为：还包括稳压二极管D1，所述稳压二极管D1的一端与稳压二极管D2连接，另一端接Vcc。

本发明进一步的设置为：还包括高反馈电阻R4，所述高反馈电阻R4与等效输入电容C3和稳压二极管D2连接。

本发明进一步的设置为：所述稳压二极管D2和电荷放大器A的正极均接地。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：

本发明提供了实现磁保持式电子多级选针器动作检测的压电黏合体制备方法及信号检测电路，通过制备压电黏合体和设计信号检测放大电路，来感知金属挡板收到刀头部件撞击的微力应变，以实现对磁保持式电子多级选针器选针动作信号的实时监测，为有效降低针织圆纬机提花作业的布匹次品率提供了技术解决方向。

附图说明

图1为本发明中铰链结构的示意图；

图2为本发明中压电晶体翻转的示意图；

图3为本发明中粘合过程分层的示意图；

图4为本发明中物理结构模型的示意图；

图5为本发明中压电黏合体的成品导纳曲线图；

图6为本发明中RLC电路模型的示意图；

图7为本发明中阻抗分析拟合所得等效电路模型下的电导特性曲线示意图；

图8为本发明中信号检测电路的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例：

如图1-4所示，本发明提供了本发明提供了一种实现磁保持式电子多级选针器动作检测的压电黏合体制备方法，包括以下步骤：

(1)压电晶体定型：将压电晶体平放于高精度三维手动平移台上并进行位置固定，通过精密刻度尺辅以尖头铅笔在压电晶体表面绘制轮廓。

其中，轮廓的长、宽分别为30mm和5mm。

在本步骤中，需要说明的是，由于压电晶体自身的刚性与脆性，在定型时对受力条件要求较高(受力不均匀易造成不规则断裂)，因此，利用金属尖头雕刻刀代替钻石线切割机完成切割塑形工作。

(2)金属挡板清洗：将拆卸下的金属挡板固定于高精度三维手动平移台，使用无尘布将金属挡板表面的附着物作初步擦拭，擦拭干净后用光纤棉签蘸取少量丙酮溶剂对进行金属挡板进行深度清洗。

其中，光纤棉签的型号为TEXWIPE的X759B型号。

在本步骤中，需要说明的是，所选用的光纤棉签，其具有与丙酮有较好的兼容性，通过丙酮溶剂可去金属表面油渍及部分有机物，此外，在本实施例中，金属挡板表面的附着物包括但不限于油渍、污垢、灰尘等。

(3)粘合前铰链状定位：待丙酮挥发后，控制高精度三维手动平移台将压电晶体移向金属挡板中心，定位于齿槽根部约0.1mm的位置，用胶带固定金属挡板和压电晶体的相对位置形成稳定的铰链结构，使得压电晶体可以绕胶带粘合点在一定幅度内翻转，再将金属挡板表面除铰链结构外的部分用teflon tape黏贴以覆盖。

在本步骤中，需要说明的是，通过将金属挡板表面除铰链结构外的部分用teflontape黏贴以覆盖，避免了压电晶体粘合过程中胶水溢出引起齿槽受迫振动的应力传递过程，作为一种实施方式，形成稳定的铰链结构，如图1所示，使得压电晶体可以绕胶带粘合点在一定幅度内翻转，如图2所示。

(4)粘合过程：粘合前将压电陶瓷与金属挡板的粘合面(两层表面)按照步骤(2)中的步骤进行深度清洗，并于粘合面上均匀涂抹一层495胶水，盖上压电晶体后即刻用重钢板按压，使得压电晶体粘合受力均匀，按压约5s，用teflon tape黏贴覆盖压电晶体表面，并依序盖上泡沫和钢板，外部用金属夹扣于金属挡板中心位置完成夹紧固定，静置24小时后，取下teflon tape黏贴完成拆卸。

其中，泡沫和钢板的俯视与压电晶体的俯视投影重合。

在本步骤中，作为本步骤的一种实施方式，其粘合过程分层示意图，如图3所示。

(5)后续制备：teflon tape黏贴拆卸后按照步骤(2)中的步骤完成清洗工作，取一滴双氧水滴于粘合体左边侧表面，将电极线置于双氧水中配以专用焊锡丝完成电极制作，引出电极待焊点冷却完成粘合体制备。

在本步骤中，需要说明的是，焊接时间<2s，所制备的粘合体，其物理结构模型如图4所示。

本发明选取WK6500B系列(深圳市稳科电子仪器有限公司)的高精度阻抗分析仪，将压电黏合体上的正负电极引出至阻抗分析仪的端口，对其进行阻抗特性测量、分析，测试电压设置为1V，偏置电流为0A，扫频区间设为0Hz-105KHz，可得压电黏合体的成品导纳曲线图，如图5所示，由于所得前四阶自振频率远高于实际磁保持式电子多级选针器的工频(100Hz以内)，据此将其一阶自振频率作为压电黏合体在选针器真实工况下的特征频率，选用RLC电路模型(如图6所示)，并拟合该特征频率下压电黏合体的等效电路模型如图7所示，虚线为阻抗分析拟合所得等效电路模型下的电导特性曲线示意图，其RLC参数分别为R1＝401.43Ω，C1＝29.796pF，L1＝649.13mH，C0＝4.7497nF，L1为压电黏合体的等效电感，R1、C1和C0分别为其动态电阻、电容和静态电容。其中L1、R1、C1实际与压电黏合体的质量、内摩擦系数以及弹性系数相关，为简易化处理将其模拟为电学量处理。

据此可将其等效电路模型应用于实际信号检测，所设计的信号检测电路模型如图8所示。通过设计电压信号检测电路实现压电黏合体的电压信号采集，以进一步实现磁保持式电子多级选针器的选针动作信号检测。

本发明还提供了一种信号检测电路，包括压电黏合体等效模型电路、泄露电阻R2、等效电容C2、等效输入电容C3、等效输入电阻R3、反馈电C4、电荷放大器A、消除噪音电阻R5和稳压二极管D2，其中：高反馈电阻R4、泄露电阻R2、等效电容C2、等效输入电阻R3、等效输入电容C3和稳压二极管D2相并联；消除噪音电阻R5和反馈电C4并联后一端与电荷放大器A的负极连接，另一端与电荷放大器A的输出信号端U0连接；电荷放大器A的负极和正极分别与稳压二极管D2的两端连接。

在本实施例中，泄露电阻R2可以优化压电黏合体存在的电荷泄露问题，C2为压电黏合体引出的正负电极线间的等效电容，C3和R3分别为电荷放大器A的等效输入电容及输入电阻，压电黏合体的输出信号需经信号放大后再将信号输入给主控芯片，C4为电荷放大器A的反馈电容，在本实施例中选用容值较高的聚苯乙烯电容，消除噪音电阻R5的作用是消除正负电极线间的噪声干扰。

进一步的，还包括稳压二极管D1，稳压二极管D1的一端与稳压二极管D2连接，另一端接Vcc。

在本实施例中，稳压二极管D1和稳压二极管D2组合成稳压电路，为防止正负电极线传输的电压不稳定影响电荷放大器A的正常工作。

进一步的，还包括高反馈电阻R4，高反馈电阻R4与等效输入电容C3和稳压二极管D2连接。

在本实施例中，由于选针器工频在100Hz以下为低频段，因此，通过高反馈电阻R4来保证下限截至频率低。

进一步的，稳压二极管D2和电荷放大器A的正极均接地。

在本实施例中，电荷放大器A选用高增益、输入阻抗及低偏置电流等特性的电荷放大器(由于压电黏合体输出的电压微小)。

本发明所提供的信号检测电路，实现了磁保持式电子多级选针器在真实工况下，即选针器内嵌装配于圆纬机后，在圆纬机正常提花工作时能基于压电黏合体反馈的实时电压信号，通过信号检测放大电路将信号传输给主控芯片，通过两次有效电压信号的间隔时间设定阈值及容错区间，来判断磁保持式电子多级选针器的动作信号是否有效。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。