帶料的卷繞控制是工業(yè)生產(chǎn)的許多行業(yè)中經(jīng)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(chǎn)過程中，帶料的收放卷張力對產(chǎn)品的質(zhì)量至關(guān)重要，為此，要求進(jìn)行恒張力控制，即在卷繞的過程中使產(chǎn)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(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)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(shí)現(xiàn)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(dòng)器和磁粉離合器調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩，由單片機(jī)系統(tǒng)來進(jìn)行張力控制的技術(shù)方案，經(jīng)過精心調(diào)試，可以達(dá)到很高的精度 。

本系統(tǒng)選用雙孔平行梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)變式稱重傳感器，其主要參數(shù)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(shí)的輸出電壓，本系統(tǒng)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(jì)價(jià)秤中得到了廣泛的應(yīng)用[1]。測量電路如圖1所示。其中，R1﹑R2﹑R3﹑R4為4個(gè)應(yīng)變電阻，組成了橋式測量電路，Rm為溫度補(bǔ)償電阻，e為激勵(lì)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(shù)和成正比。磁粉制動(dòng)器（離合器）是一種新型的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)元件，在其公稱轉(zhuǎn)矩10%至120%的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁電流成正比，可以看作是一種線性調(diào)節(jié)元件。磁粉制動(dòng)器有兩種使用方式：供制動(dòng)用的制動(dòng)器和在連續(xù)滑差狀態(tài)下作加載裝置使用的制動(dòng)器。張力控制系統(tǒng)中使用的制動(dòng)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(gè)原則來選用制動(dòng)器規(guī)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(dòng)信號電路。U14﹑U15和U16組成放大電路，這是一個(gè)典型的儀表放大器，其原理可參閱參考文獻(xiàn)[3]。橋路傳感器的毫伏輸出信號經(jīng)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(zhuǎn)換器AD7572A，它將模擬量輸入轉(zhuǎn)換成12位數(shù)字量，其數(shù)據(jù)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(jī)通過U3與AD轉(zhuǎn)換器接口，讀取數(shù)據(jù)。啟動(dòng)信號經(jīng)U17光電耦合器隔離，再經(jīng)U8整形，經(jīng)過U3接口，輸入到單片機(jī)，作為張力控制系統(tǒng)的啟動(dòng)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(qū)動(dòng)放帶磁粉制動(dòng)器M1，一路用于驅(qū)動(dòng)收帶磁粉離合器M2而已。U2是8255接口電路，數(shù)摸轉(zhuǎn)換電路U11和U12都通過U2與單片機(jī)接口，數(shù)摸轉(zhuǎn)換電路AD7541A是12位DA轉(zhuǎn)換電路，它將單片機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成0-5V的電壓，經(jīng)U13輸出到兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器，作為驅(qū)動(dòng)器的給定電壓。直流驅(qū)動(dòng)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(jìn)行調(diào)整的一個(gè)典型的直流穩(wěn)壓電源，其內(nèi)部具有過流保護(hù)功能。

本系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)單片機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)，給定張力直接由按鍵數(shù)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(diào)節(jié)的依據(jù)。以放帶為例，隨著放帶的進(jìn)行，料盤半徑減少，放帶張力增大，反饋量增大，單片機(jī)經(jīng)過運(yùn)算，其結(jié)果使DA轉(zhuǎn)換器的輸出電壓減少，驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓下降，即磁粉制動(dòng)器的勵(lì)磁電流I跟著下降，磁粉制動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩M也隨著變小，從而實(shí)現(xiàn)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(fù)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(dòng)器基本相同。該控制系統(tǒng)適合于生產(chǎn)線上要求恒張力控制的場合，經(jīng)在某型玻璃帶纏帶機(jī)上長期實(shí)際使用證明，采用稱重傳感器構(gòu)成的恒張力反饋系統(tǒng)其控制性能優(yōu)于采用其它間接量反饋的系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)用可靠，成本低廉，信號拾取機(jī)構(gòu)簡單，安裝使用方便。更多的傳感器知識及相關(guān)報(bào)價(jià)資訊盡在環(huán)貿(mào)奧美傳感器之家！