稱重傳感器在帶料的卷繞控制的應用

帶料的卷繞控制是工業生產的許多行業中經常遇到的問題之一。如在紙張﹑紡織品﹑塑料薄膜﹑電線﹑磁帶等的生產過程中，帶料的收放卷張力對產品的質量至關重要，為此，要求進行恒張力控制，即在卷繞的過程中使產品承受*張力，且自始至終保持不變。由于所選的檢測元件和轉矩調節元件不同，可以有各種不同的張力控制方案，用稱重傳感器直接測量張力來實現控制zui為方便。本文介紹一種用稱重傳感器測量放卷張力，磁粉制動器和磁粉離合器調節輸出轉矩，由單片機系統來進行張力控制的技術方案，經過精心調試，可以達到很高的精度 。

本系統選用雙孔平行梁結構的應變式稱重傳感器，其主要參數是輸出靈敏度，即傳感器在額定載荷作用下，供橋電壓為1V時的輸出電壓，本系統所選稱重傳感器的靈敏度為1.8mV/V。這種傳感器目前已比較成熟，并已在電子計價秤中得到了廣泛的應用[1]。測量電路如圖1所示。其中，R1﹑R2﹑R3﹑R4為4個應變電阻，組成了橋式測量電路，Rm為溫度補償電阻，e為激勵電壓，V為輸出電壓，若不考慮Rm,且有R1=R2=R3=R4=R，則公式（2）成立，也就是說，電橋的輸出電壓變化與各臂電阻變化率的代數和成正比。磁粉制動器（離合器）是一種新型的轉矩調節元件，在其公稱轉矩10%至120%的范圍內，轉矩和勵磁電流成正比，可以看作是一種線性調節元件。磁粉制動器有兩種使用方式：供制動用的制動器和在連續滑差狀態下作加載裝置使用的制動器。張力控制系統中使用的制動器，屬于后者使用工況的典型例子，在這種工況下，可以通過兩個原則來選用制動器規格。

輸入電路包括兩部分，即稱重傳感器測量放大電路和啟動信號電路。U14﹑U15和U16組成放大電路，這是一個典型的儀表放大器，其原理可參閱參考文獻[3]。橋路傳感器的毫伏輸出信號經放大器放大到伏級電壓，輸入到集成電路U10的模擬輸入端,U10是12位AD轉換器AD7572A，它將模擬量輸入轉換成12位數字量，其數據線連到U3的PA和PB口，U3是通用并行可編程接口芯片8255，單片機通過U3與AD轉換器接口，讀取數據。啟動信號經U17光電耦合器隔離，再經U8整形，經過U3接口，輸入到單片機，作為張力控制系統的啟動信號。

輸出電路也包括兩部分，這兩部分*相同，只不過一路用于驅動放帶磁粉制動器M1，一路用于驅動收帶磁粉離合器M2而已。U2是8255接口電路，數摸轉換電路U11和U12都通過U2與單片機接口，數摸轉換電路AD7541A是12位DA轉換電路，它將單片機輸出的數字量轉換成0-5V的電壓，經U13輸出到兩個驅動器，作為驅動器的給定電壓。直流驅動電源M1和M2是以輸出電壓作為取樣信號，采用了大功率三極管進行調整的一個典型的直流穩壓電源，其內部具有過流保護功能。

本系統實際上是一個單片機閉環控制系統，給定張力直接由按鍵數字輸入，傳感器反饋回來的張力與給定張力比較，所得張力差即為調節的依據。以放帶為例，隨著放帶的進行，料盤半徑減少，放帶張力增大，反饋量增大，單片機經過運算，其結果使DA轉換器的輸出電壓減少，驅動器的輸出電壓下降，即磁粉制動器的勵磁電流I跟著下降，磁粉制動器的轉矩M也隨著變小，從而實現了放卷張力的恒定控制。以上討論的是放料（開卷）端，同理，對于收卷（復卷）端的控制，則采用磁粉離合器，利用其輸入和輸出軸之間的滑差來恒定張力，其工作原理與磁粉制動器基本相同。該控制系統適合于生產線上要求恒張力控制的場合，經在某型玻璃帶纏帶機上長期實際使用證明，采用稱重傳感器構成的恒張力反饋系統其控制性能優于采用其它間接量反饋的系統，該系統實用可靠，成本低廉，信號拾取機構簡單，安裝使用方便。更多的傳感器知識及相關報價資訊盡在環貿奧美傳感器之家！