一、前言 
    探丝传感器是化纤牵伸设备中必不可少的断丝检测装置。传统的探丝传感器大多采用电荷感应式，其 检测灵敏度高，但受环境温度及湿度的影响较大，从而影响其可靠性和准确性。光电式探丝传感器可以弥补以上检测方法的不足，从而大大提高了断丝检测的准确性和可靠性。 
    二、光电式探丝传感器的原理 
    
    光电式探丝传感器能对纺织机械纺的纤维进行非接触断丝检测，并能配合切丝器及时切断断丝，以防止纤维缠绕机器部件。 
    
    光电式探丝传感器利用红外光电原理对纤维的运动状态进行检测，当纤维正常时，由于机器的牵伸或卷绕等动作，位于传感器u形槽中的纤维会有微小的抖动，此抖动会不断地遮挡u形槽中左右两边红外光的发射和接收，使其产生连续的红外脉冲；当纤维丝断开以后，该连续的红外脉冲减少或消失，探丝器通过检测和判断红外脉冲的频率即可判断纤维是否已断开。 
    
    三、电路设备及功能实现
    
    电路组成：红外发射电路、红外接收电路、放大电路、整形调制电路、解调电路、触摸感应延时电路 、过流保护电路及输出电路。
    
    1. 红外发射及接收电路
    
    为了使发光二极管的亮度始终保持一定，由 led1 、n1 、r0 、zd1 和r1构成恒流源红外发射电路，ic 2b,ph,r2～r4构成红外接收电路，信号通过c1耦合输出。当ph接受到的红外光能不变时，ic 2b的7脚输出电平不变，则c1无耦合信号输出。当由于丝线的摆动而不断重复地切割红外光束使ph所接收到的光能改变时，c1耦合输出相同频率的脉动信号。见图1。

图1 红外发射及接收电路
2. 前级放大及整形调制电路
    
    由r5～r9及ic 2a组成前级放大电路，由r5、r6输入偏置静态工作点，对c1耦合过来的微弱尖脉冲信号进行放大，其增益的大小取决于r8和r9的比值。整形调制电路由r11～r13、c3及ic 2d组成，将前级尖脉冲信号整形调制为等幅方波脉冲信号。见图2。

图2 前级放大及整形调制电路
    3. 解调电路
    
    由d1、r15～r18、c6及ic 2c组成，由r18引入正反馈。当前级信号频率低于一定值f1时，ic 2c的8脚输出低电平；当前级信号频率高于一定值f2时，ic 2c的8脚输出高电平。临界过渡区频率范围fw=f2-f1，适当的fw可以有效防止检测信号临界过渡区的输出振荡，使得检测动作可靠。
    
    4. 触摸感应延时电路、过流保护电路及输出电路
    
    ic 1d、c8、r24及d4构成触摸延时控制。当断丝或引丝 状态时，由于脉冲信号f小于f1值，图四的信号输入端为低电平，探丝器输出信号；当触摸延时感应端时， ic 1d的14脚输出高电平，对c8进行快速充电，输出截止。延时时间由c8及r24决定。通过这个触摸延时，可以进行伸头引丝操作。过流保护电路由ic 1c及r 27组成， r27可以限制峰值电流，同时将过流信号反馈至ic 1a的10脚，使输出快速截止。d5起续流作用，可以防止感性负载通断时损坏电路。
    
    四、结论 
    
    该红外光电式探丝传感器经过反复的设计和试验, 各项技术指标均达到较好的水平，其低电平输出小于0.1v，正常功耗小于0.3w，负载电流可达800ma，短路保护电流为1a，断丝响应时间小于0.5s，电源延迟时间为4s，触摸延时时间为15s，可以检测不同材质种类的断丝。