專利名稱：卷繞物張力在線軟檢測電路的制作方法
技術領域：
本發明屬于工業控制領域，涉及一種電路，特別涉及一種卷繞物張力在線軟檢測電路。適用于要求不用張力傳感器而能在線檢測卷繞物張力的場合。
背景技術：
卷繞物是諸如塑料薄膜、軟包裝材料、紡織物、紙品、膠帶、膠片、金屬箔帶、各類線纜、可繞性管材等各類帶材、線材、管材的統稱。張力是卷繞物生產過中的重要參數，需實時檢測與控制，目前的張力檢測常用基于張力傳感器的直接檢測方法，即在一根浮動輥的兩端安裝兩只張力傳感器，將兩只張力傳感器的輸出信號迭加以獲得張力信號，此外，在浮動輥的前后還各需一根固定的、與浮動輥形成空間三角形安裝的導輥以構成張力檢測的導輥組。該方法能滿足高精度測控的要求，但存在的主要問題是檢測裝置復雜及代價大，機械振動及材料在運行中跳動等對檢測性能影響大，且張力傳感器均存在著信號漂移及需定期校準、維護等。許多實際生產對張力測控的要求是穩定(相對穩定度要求高)、檢測裝置簡單、可靠、維護量小、造價低，而對絕對精度的要求不是非常高。現有的直接檢測法難以適應這種對性價比要求高的應用場合。
發明內容
本發明的目的是為克服現有技術存在的不足，在卷繞物生產線中，利用各生產單元中的前、后兩驅動軸電機上已有的速度傳感器信號，提出基于兩軸相對線速度差的信號進行運算，以間接獲取張力信號的一種張力在線軟檢測電路。本發明包括速度脈沖信號變換電路和張力信號運算電路。速度脈沖信號變換電路包括連接件CNl，CNl的脈沖信號1輸入端FVl端與上微分電容Cl的一端、上輸入電阻Rl的一端連接，CNl的脈沖信號2輸入端FV2端與下微分電容 C4的一端、下輸入電阻R8的一端連接，CNl的卷徑信號輸入端UR端與下分壓電阻R24的一端連接，CNl的地端GND端接地，CNl的信號輸出端OUT端與儀表運放IC8的輸出端OUT端連接，CNl的正電源輸入端+V端與電源模塊PMl的正輸入端+IN端連接，CNl的負電源輸入端-V端與電源模塊PMl的負輸入端-IN端連接，電源模塊PMl的正輸出端+V端與上電解電容C9的正端、上高頻電容Cll的一端、VCC端連接，上電解電容C9的負端、上高頻電容 Cll的另一端接地，電源模塊PMl的負輸出端-V端與下電解電容ClO的負端、下高頻電容 C12的一端、VSS端連接，下電解電容ClO的正端、下高頻電容C12的另一端接地，電源模塊 PMl的地端GND端接地；
上微分電容Cl的另一端與上微分電阻R2的一端、上F/V芯片ICl的輸入端IN端連接，上微分電阻R2的另一端接VCC端，上輸入電阻Rl的另一端接地，上F/V芯片ICl的比較端CO端與上限壓電阻R3的一端、上比較電阻R4的一端連接，上限壓電阻R3的另一端接 VCC端，上比較電阻R4的另一端接地，上F/V芯片ICl的參考端REF端與上參考電阻R5的一端連接，上參考電阻R5的另一端與上參考電位器RPl的一端連接，上參考電位器RPl的另一端及其中心端接地，上F/V芯片ICl的電源端+V端接VCC端，上F/V芯片ICl的接地端GND端與邏輯端LO端接地，上F/V芯片ICl的定時端RC端與上定時電阻R6的一端、上定時電容C2的一端連接，上定時電阻R6的另一端接VCC端，上定時電容C2的另一端接地， 上F/V芯片ICl的輸出端OUT端與上負載電阻R7的一端、上負載電容C3的一端、上跟隨器 IC3的正輸入端+IN端連接，上負載電阻R7的另一端接地，上負載電容C3的另一端接地，上跟隨器IC3的輸出端OUT端與其負輸入端-IN端、聯動開關K2-1的一輸入端1端、聯動開關K2-2的另一輸入端2端連接，上跟隨器IC3的電源端+V端接VCC端，IC3的接地端GND 端接地；
下微分電容C4的另一端與下微分電阻R9的一端、下F/V芯片IC2的輸入端IN端連接，下微分電阻R9的另一端接VCC端，下輸入電阻R8的另一端接地，下F/V芯片IC2的比較端CO端與下限壓電阻RlO的一端、下比較電阻Rll的一端連接，下限壓電阻RlO的另一端接VCC端，下比較電阻Rll的另一端接地，下F/V芯片IC2的參考端REF端與下參考電阻 R12的一端連接，下參考電阻R12的另一端與下參考電位器RP2的一端連接，下參考電位器 RP2的另一端及其中心端接地，下F/V芯片IC2的電源端+V端接VCC端，下F/V芯片IC2的接地端GND端與邏輯端LO端接地，下F/V芯片IC2的定時端RC端與下定時電阻R13的一端、下定時電容C5的一端連接，下定時電阻R13的另一端接VCC端，下定時電容C5的另一端接地，下F/V芯片IC2的輸出端OUT端與下負載電阻R14的一端、下負載電容C6的一端、 下跟隨器IC4的正輸入端+IN端連接，下負載電阻R14的另一端接地，下負載電容C6的另一端接地，下跟隨器IC4的輸出端OUT端與其負輸入端-IN端、軸選乘法器IC5的X正輸入端Xl端連接，下跟隨器IC4的電源端+V端接VCC端，IC4的接地端GND端接地。
張力信號運算電路包括軸選乘法器IC5，軸選乘法器IC5的X負輸入端X2端、Y 負輸入端Y2端、偏置端Z端接地，軸選乘法器IC5的正電源端+V端接VCC端，軸選乘法器 IC5的負電源端-V端接VSS端，軸選乘法器IC5的Y正輸入端Yl端與軸選開關Kl的輸出端3端連接，軸選開關Kl的定軸輸入端1端與上偏置電阻R15的一端、下偏置電阻R16的一端連接，上偏置電阻R15的另一端接地，下偏置電阻R16的另一端接VCC端，軸選開關Kl 的變軸輸入端2端與下分壓電阻R24的另一端、上分壓電阻R23的一端、輸入電容C13的一端連接，上分壓電阻R23的另一端、輸入電容C13的另一端接地，軸選乘法器IC5的輸出端 OUT端與聯動開關K2-1的另一輸入端2端、聯動開關K2-2的一輸入端1端連接，聯動開關 K2-1的輸出端3端與運算乘法器IC6的X正輸入端Xl端、負端下電阻R18的一端連接，聯動開關K2-2的輸出端3端與正端下電阻R20的一端連接，運算乘法器IC6的X負輸入端X2 端、Y負輸入端Y2端、偏置端Z端接地，運算乘法器IC6的正電源端+V端接VCC端，運算乘法器IC6的負電源端-V端接VSS端，運算乘法器IC6的輸出端OUT端與負端上電阻R17的一端連接，放大器IC7的正電源端+V端接VCC端、接地端GND端接地，放大器IC7的負輸入端-IN端與負端上電阻R17的另一端、負端下電阻R18的另一端連接，放大器IC7的正輸入端+IN端與正端上電阻R19的一端、正端下電阻R20的另一端連接，正端上電阻R19的另一端接地，放大器IC7的輸出端OUT端與運算乘法器IC6的Y正輸入端Yl端、濾波電阻R21的一端連接，濾波電阻R21的另一端與濾波電容C7的一端、儀表運放IC8的正輸入端+IN端連接，濾波電容C7的另一端接地，儀表運放IC8的一增益端Gl端與增益電阻R22的一端連接，增益電阻R22的另一端與增益電位器RP3的一端及其中間端連接，增益電位器RP3的另一端與儀表運放IC8的另一增益端G2端連接，儀表運放IC8的負輸入端-IN端、接地端GND 端接地，儀表運放IC8的電源端+V端與去耦電容C8的一端、VCC端連接，去耦電容C8的另
一端接地。本發明的有益效果是利用卷繞物各生產單元中的前、后兩驅動軸電機上已有的速度傳感器信號，對兩軸線速度信號進行簡單的電路運算，即可間接獲取張力信號，該方法無需張力傳感器，且不受機械振動的影響、可靠性高、成本低、通用性強。
圖1為本發明的電路圖2為本發明在牽出-收卷軸間實際應用狀態示意圖； 圖3為本發明在放卷-進給軸間實際應用狀態示意圖； 圖4為本發明在兩固定軸間實際應用狀態示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明包括速度脈沖信號變換電路和張力信號運算電路。速度脈沖信號變換電路包括連接件CNl，CNl的脈沖信號1輸入端FVl端與上微分電容Cl的一端、上輸入電阻Rl的一端連接，CNl的脈沖信號2輸入端FV2端與下微分電容 C4的一端、下輸入電阻R8的一端連接，CNl的卷徑信號輸入端UR端與下分壓電阻R24的一端連接，CNl的地端GND端接地，CNl的信號輸出端OUT端與儀表運放IC8的輸出端OUT端連接，CNl的正電源輸入端+V端與電源模塊PMl的正輸入端+IN端連接，CNl的負電源輸入端-V端與電源模塊PMl的負輸入端-IN端連接，電源模塊PMl的正輸出端+V端與上電解電容C9的正端、上高頻電容Cll的一端、VCC端連接，上電解電容C9的負端、上高頻電容 Cll的另一端接地，電源模塊PMl的負輸出端-V端與下電解電容ClO的負端、下高頻電容 C12的一端、VSS端連接，下電解電容ClO的正端、下高頻電容C12的另一端接地，電源模塊 PMl的地端GND端接地；上微分電容Cl的另一端與上微分電阻R2的一端、上F/V芯片ICl 的輸入端IN端連接，上微分電阻R2的另一端接VCC端，上輸入電阻Rl的另一端接地，上F/ V芯片ICl的比較端CO端與上限壓電阻R3的一端、上比較電阻R4的一端連接，上限壓電阻 R3的另一端接VCC端，上比較電阻R4的另一端接地，上F/V芯片ICl的參考端REF端與上參考電阻R5的一端連接，上參考電阻R5的另一端與上參考電位器RPl的一端連接，上參考電位器RPl的另一端及其中心端接地，上F/V芯片ICl的電源端+V端接VCC端，上F/V芯片ICl的接地端GND端與邏輯端LO端接地，上F/V芯片ICl的定時端RC端與上定時電阻 R6的一端、上定時電容C2的一端連接，上定時電阻R6的另一端接VCC端，上定時電容C2的另一端接地，上F/V芯片ICl的輸出端OUT端與上負載電阻R7的一端、上負載電容C3的一端、上跟隨器IC3的正輸入端+IN端連接，上負載電阻R7的另一端接地，上負載電容C3的另一端接地，上跟隨器IC3的輸出端OUT端與其負輸入端-IN端、聯動開關K2-1的一輸入端1端、聯動開關K2-2的另一輸入端2端連接，上跟隨器IC3的電源端+V端接VCC端，IC3 的接地端GND端接地；下微分電容C4的另一端與下微分電阻R9的一端、下F/V芯片IC2的輸入端IN端連接，下微分電阻R9的另一端接VCC端，下輸入電阻R8的另一端接地，下F/V 芯片IC2的比較端CO端與下限壓電阻RlO的一端、下比較電阻Rll的一端連接，下限壓電阻RlO的另一端接VCC端，下比較電阻Rll的另一端接地，下F/V芯片IC2的參考端REF端與下參考電阻R12的一端連接，下參考電阻R12的另一端與下參考電位器RP2的一端連接， 下參考電位器RP2的另一端及其中心端接地，下F/V芯片IC2的電源端+V端接VCC端，下 F/V芯片IC2的接地端GND端與邏輯端LO端接地，下F/V芯片IC2的定時端RC端與下定時電阻R13的一端、下定時電容C5的一端連接，下定時電阻R13的另一端接VCC端，下定時電容C5的另一端接地，下F/V芯片IC2的輸出端OUT端與下負載電阻R14的一端、下負載電容C6的一端、下跟隨器IC4的正輸入端+IN端連接，下負載電阻R14的另一端接地，下負載電容C6的另一端接地，下跟隨器IC4的輸出端OUT端與其負輸入端-IN端、軸選乘法器 IC5的X正輸入端Xl端連接，下跟隨器IC4的電源端+V端接VCC端，IC4的接地端GND端接地。張力信號運算電路包括軸選乘法器IC5，軸選乘法器IC5的X負輸入端X2端、Y 負輸入端Y2端、偏置端Z端接地，軸選乘法器IC5的正電源端+V端接VCC端，軸選乘法器 IC5的負電源端-V端接VSS端，軸選乘法器IC5的Y正輸入端Yl端與軸選開關Kl的輸出端3端連接，軸選開關Kl的定軸輸入端1端與上偏置電阻R15的一端、下偏置電阻R16的一端連接，上偏置電阻R15的另一端接地，下偏置電阻R16的另一端接VCC端，軸選開關Kl 的變軸輸入端2端與下分壓電阻R24的另一端、上分壓電阻R23的一端、輸入電容C13的一端連接，上分壓電阻R23的另一端、輸入電容C13的另一端接地，軸選乘法器IC5的輸出端 OUT端與聯動開關K2-1的另一輸入端2端、聯動開關K2-2的一輸入端1端連接，聯動開關 K2-1的輸出端3端與運算乘法器IC6的X正輸入端Xl端、負端下電阻R18的一端連接，聯動開關K2-2的輸出端3端與正端下電阻R20的一端連接，運算乘法器IC6的X負輸入端X2 端、Y負輸入端Y2端、偏置端Z端接地，運算乘法器IC6的正電源端+V端接VCC端，運算乘法器IC6的負電源端-V端接VSS端，運算乘法器IC6的輸出端OUT端與負端上電阻R17的一端連接，放大器IC7的正電源端+V端接VCC端、接地端GND端接地，放大器IC7的負輸入端-IN端與負端上電阻R17的另一端、負端下電阻R18的另一端連接，放大器IC7的正輸入端+IN端與正端上電阻R19的一端、正端下電阻R20的另一端連接，正端上電阻R19的另一端接地，放大器IC7的輸出端OUT端與運算乘法器IC6的Y正輸入端Yl端、濾波電阻R21的一端連接，濾波電阻R21的另一端與濾波電容C7的一端、儀表運放IC8的正輸入端+IN端連接，濾波電容C7的另一端接地，儀表運放IC8的一增益端Gl端與增益電阻R22的一端連接，增益電阻R22的另一端與增益電位器RP3的一端及其中間端連接，增益電位器RP3的另一端與儀表運放IC8的另一增益端G2端連接，儀表運放IC8的負輸入端-IN端、接地端GND 端接地，儀表運放IC8的電源端+V端與去耦電容C8的一端、VCC端連接，去耦電容C8的另一端接地。本發明所使用的包括F/V芯片ICl、IC2，跟隨器IC3、IC4，乘法器IC5、IC6，放大器IC7、儀表運放IC8、電源模塊PM1、連接件cm等在內的所有器件均采用現有的成熟產品， 可以通過市場取得。例如F/V芯片采用LM231、跟隨器與放大器采用TLC2^4、乘法器采用 AD633、儀表運放采用AD623、電源模塊采用E0512D-2W、連接件CNl采用CH2. 54-7連接器寸。本發明中的主要電路參數及輸入輸出關系如下 (一)張力軟檢測方法的依據
權利要求
1.卷繞物張力在線軟檢測電路，包括速度脈沖信號變換電路和張力信號運算電路，其特征在于速度脈沖信號變換電路包括連接件CNl，CNl的脈沖信號1輸入端FVl端與上微分電容 Cl的一端、上輸入電阻Rl的一端連接，CNl的脈沖信號2輸入端FV2端與下微分電容C4的一端、下輸入電阻R8的一端連接，CNl的卷徑信號輸入端UR端與下分壓電阻R24的一端連接，CNl的地端GND端接地，CNl的信號輸出端OUT端與儀表運放IC8的輸出端OUT端連接， CNl的正電源輸入端+V端與電源模塊PMl的正輸入端+IN端連接，CNl的負電源輸入端-V 端與電源模塊PMl的負輸入端-IN端連接，電源模塊PMl的正輸出端+V端與上電解電容 C9的正端、上高頻電容Cll的一端、VCC端連接，上電解電容C9的負端、上高頻電容Cll的另一端接地，電源模塊PMl的負輸出端-V端與下電解電容ClO的負端、下高頻電容C12的一端、VSS端連接，下電解電容ClO的正端、下高頻電容C12的另一端接地，電源模塊PMl的地端GND端接地；上微分電容Cl的另一端與上微分電阻R2的一端、上F/V芯片ICl的輸入端IN端連接，上微分電阻R2的另一端接VCC端，上輸入電阻Rl的另一端接地，上F/V芯片 ICl的比較端CO端與上限壓電阻R3的一端、上比較電阻R4的一端連接，上限壓電阻R3的另一端接VCC端，上比較電阻R4的另一端接地，上F/V芯片ICl的參考端REF端與上參考電阻R5的一端連接，上參考電阻R5的另一端與上參考電位器RPl的一端連接，上參考電位器RPl的另一端及其中心端接地，上F/V芯片ICl的電源端+V端接VCC端，上F/V芯片ICl 的接地端GND端與邏輯端LO端接地，上F/V芯片ICl的定時端RC端與上定時電阻R6的一端、上定時電容C2的一端連接，上定時電阻R6的另一端接VCC端，上定時電容C2的另一端接地，上F/V芯片ICl的輸出端OUT端與上負載電阻R7的一端、上負載電容C3的一端、上跟隨器IC3的正輸入端+IN端連接，上負載電阻R7的另一端接地，上負載電容C3的另一端接地，上跟隨器IC3的輸出端OUT端與其負輸入端-IN端、聯動開關K2-1的一輸入端1端、 聯動開關K2-2的另一輸入端2端連接，上跟隨器IC3的電源端+V端接VCC端，IC3的接地端GND端接地；下微分電容C4的另一端與下微分電阻R9的一端、下F/V芯片IC2的輸入端 IN端連接，下微分電阻R9的另一端接VCC端，下輸入電阻R8的另一端接地，下F/V芯片IC2 的比較端CO端與下限壓電阻RlO的一端、下比較電阻Rll的一端連接，下限壓電阻RlO的另一端接VCC端，下比較電阻Rll的另一端接地，下F/V芯片IC2的參考端REF端與下參考電阻R12的一端連接，下參考電阻R12的另一端與下參考電位器RP2的一端連接，下參考電位器RP2的另一端及其中心端接地，下F/V芯片IC2的電源端+V端接VCC端，下F/V芯片 IC2的接地端GND端與邏輯端LO端接地，下F/V芯片IC2的定時端RC端與下定時電阻R13 的一端、下定時電容C5的一端連接，下定時電阻R13的另一端接VCC端，下定時電容C5的另一端接地，下F/V芯片IC2的輸出端OUT端與下負載電阻R14的一端、下負載電容C6的一端、下跟隨器IC4的正輸入端+IN端連接，下負載電阻R14的另一端接地，下負載電容C6 的另一端接地，下跟隨器IC4的輸出端OUT端與其負輸入端-IN端、軸選乘法器IC5的X正輸入端Xl端連接，下跟隨器IC4的電源端+V端接VCC端，IC4的接地端GND端接地；張力信號運算電路包括軸選乘法器IC5，軸選乘法器IC5的X負輸入端X2端、Y負輸入端Y2端、偏置端Z端接地，軸選乘法器IC5的正電源端+V端接VCC端，軸選乘法器IC5的負電源端-V端接VSS端，軸選乘法器IC5的Y正輸入端Yl端與軸選開關Kl的輸出端3端連接，軸選開關Kl的定軸輸入端1端與上偏置電阻R15的一端、下偏置電阻R16的一端連接，上偏置電阻R15的另一端接地，下偏置電阻R16的另一端接VCC端，軸選開關Kl的變軸輸入端2端與下分壓電阻RM的另一端、上分壓電阻R23的一端、輸入電容C13的一端連接，上分壓電阻R23的另一端、輸入電容C13的另一端接地，軸選乘法器IC5的輸出端OUT端與聯動開關K2-1的另一輸入端2端、聯動開關K2-2的一輸入端1端連接，聯動開關K2-1的輸出端3端與運算乘法器IC6的X正輸入端Xl端、負端下電阻R18的一端連接，聯動開關K2-2 的輸出端3端與正端下電阻R20的一端連接，運算乘法器IC6的X負輸入端X2端、Y負輸入端Y2端、偏置端Z端接地，運算乘法器IC6的正電源端+V端接VCC端，運算乘法器IC6的負電源端-V端接VSS端，運算乘法器IC6的輸出端OUT端與負端上電阻R17的一端連接， 放大器IC7的正電源端+V端接VCC端、接地端GND端接地，放大器IC7的負輸入端-IN端與負端上電阻R17的另一端、負端下電阻R18的另一端連接，放大器IC7的正輸入端+IN端與正端上電阻R19的一端、正端下電阻R20的另一端連接，正端上電阻R19的另一端接地， 放大器IC7的輸出端OUT端與運算乘法器IC6的Y正輸入端Yl端、濾波電阻R21的一端連接，濾波電阻R21的另一端與濾波電容C7的一端、儀表運放IC8的正輸入端+IN端連接，濾波電容C7的另一端接地，儀表運放IC8的一增益端Gl端與增益電阻R22的一端連接，增益電阻R22的另一端與增益電位器RP3的一端及其中間端連接，增益電位器RP3的另一端與儀表運放IC8的另一增益端G2端連接，儀表運放IC8的負輸入端-IN端、接地端GND端接地，儀表運放IC8的電源端+V端與去耦電容C8的一端、VCC端連接，去耦電容C8的另一端接地。
全文摘要
本發明涉及一種卷繞物張力在線軟檢測電路。現有的檢測裝置復雜及代價大。本發明利用生產單元中的前、后兩驅動軸電機上已有的速度傳感器信號，提出對兩軸相對線速度差的信號進行電路運算而獲取張力信號，本發明包括速度脈沖信號變換電路和張力信號運算電路，速度脈沖信號變換電路包括連接件，連接件的脈沖信號1輸入端FV1端與上微分電容的一端，上微分電容的另一端與上F/V芯片的輸入端IN端連接，上F/V芯片的輸出端OUT端與上跟隨器的正輸入端+IN端連接；張力信號運算電路包括軸選乘法器、運算乘法器、放大器和儀表運放等。本發明無需張力傳感器、不受機械振動的影響、可靠性高。
文檔編號G01L5/10GK102313620SQ20111017086
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月23日 優先權日2011年6月23日
發明者盧玲, 陳德傳 申請人:杭州電子科技大學