专利名称：一种一体化低成本pet/pvc检测传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型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。
发明内容本实用新型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，本实用新型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。本实用新型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Ul、5个电阻R1-R5、一个滑动变阻器RPl和一个电容Cl等，电源正极分别接电阻Rl的一端、滑动变阻器RPl的一端和运算放大器Ul的VCC端；电阻Rl的另一端分别接感光头的一个输出端、运算放大器Ul的IIN+端和电容Cl的一端，此处电压为Vl ;电容Cl的另一端接感光头的另一个输出端，并接地；运算放大器Ul的GND端接地，运算放大器Ul的IOUT端分别与运算放大器Ul的IIN-端和电阻R2的一端相连；运算放大器Ul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Ul的2IN+端接滑动变阻器RPl的可调节端，滑动变阻器RPl的另一端接地，运算放大器Ul的20UT端分别与运算放大器Ul的2IN-端和电阻R3的一端相连，运算放大器Ul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Ul的30UT端接电阻R5的另一端，此处电压是V2。本实用新型的有益效果是，应用本实用新型，可以从PET和PVC混杂的塑料碎片中检测出PVC塑料片，本实用新型成本低、检测灵敏度高、检测效率高。

图I是本实用新型的原理结构图。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I、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I和2所示，本实用新型一体化低成本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I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I、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，本实用新型能够准确地区分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，可通过本实用新型可以从PET和PVC的混杂物中检测出PVC，提高PET的纯度。[0018]如图3所示信号调理电路工作于5V电压，包括运算放大器Ul、5个电阻R1-R5、一个滑动变阻器RPl和一个电容Cl，本实施例中，运算放大器Ul采用LM324型号的产品，但不限于此；电源正极分别接电阻Rl的一端、滑动变阻器RPl的一端和运算放大器Ul的VCC端(4脚);电阻Rl的另一端分别接感光头2的一个输出端、运算放大器Ul的IIN+端(3脚)和电容Cl的一端，此处电压为Vl ;电容Cl的另一端接感光头2的另一个输出端，并接地；运算放大器Ul的GND端(11脚)接地，运算放大器Ul的IOUT端(I脚)分别与运算放大器Ul的IIN-端(2脚)和电阻R2的一端相连；运算放大器Ul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Ul的2IN+端(5脚)接滑动变阻器RPl的可调节端，滑动变阻器RPl的另一端接地，运算放大器Ul的20UT端(7脚)分别与运算放大器Ul的2IN-端(6脚)和电阻R3的一端相连，运算放大器Ul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Ul的30UT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Ul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RPl设置运算放大器Ul的20UT (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。本系统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，本实用新型的工作过程如下将本实用新型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I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，透射光经过本实用新型后，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，可通过本实用新型可以从PET和PVC的混杂物中检测出PVC，提高PET的纯度。
权利要求1.ー种一体化低成本PET/PVC检测传感器，其特征在干，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),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I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。
专利摘要本实用新型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；应用本实用新型，可以从PET和PVC混杂的塑料碎片中检测出PVC塑料片，本实用新型成本低、检测灵敏度高、检测效率高。
文档编号G01N21/59GK202372442SQ201120533388
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者孙志锋, 王浩, 郑亚红 申请人:浙江大学