张力传感器幻灯片

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1、第三章 张力传感器,第一节 概述一、印刷中保持恒定的纸带张力原因,卷筒纸印刷时，应保证纸带在印刷过程中张力大小恒定不变。因为：,1、张力太小会导致纸带松弛、皱褶、套印不准等弊病；2、张力过大，会增加机器的负荷和增加纸带的应力，且超过其强度极限就会断裂； 3、张力不稳定，纸带会发生跳动，以致于会出现套印不准、重影等问题。尤其是机器起动、停车时，张力不稳，会造成断纸、拥纸。,二、印刷中纸带张力不稳的原因,对于供纸机来说，使纸带向前运动的拉力一般由印刷滚筒产生。,(1)印刷过程中纸卷由大变小逐渐变化，其阻力矩也随之变化并影响纸张的张力。(2)纸卷不圆或纸张的不均匀，印刷滚筒的凹槽或其他因素都会引起纸

2、带张力的波动。(3)机器拖动不稳定 。,三、解决方法,在输纸装置中安装张力控制系统，对张力进行自动调节。,张力的恒定靠纸卷驱动和纸卷制动相互协调作用来实现。,电位器作传感器的张力控制系统,第二节 电位器传感器,变阻器式传感器,电位器传感器是把被测量（线位移或角位移）转换为电阻（或电压）变化的一种传感器,按工作的原理可分为:变阻器式、电阻应变式、热敏式、光敏式、电敏式.,按制作方式分：,线绕电位器,1、分类、特点,变阻器式传感器产品,变阻式传感器的优点是：(1)结构简单、尺寸小、重量轻、价格低廉且性能稳定；(2)受环境因素(如温度、湿度、电磁场干扰等)影响小；(3)可以实现输出输入间任意函数关系

3、；(4)输出信号大，一般不需放大。,它的缺点是： 因为存在电刷与线圈或电阻膜之间摩擦，因此需要较大的输入能量； 由于磨损不仅影响使用寿命和降低可靠性，而且会降低测量精度，所以分辨力较低； 动态响应较差，适合于测量变化较缓慢的量。,2、结构,3、工作原理,若作分压器用，则输出电压为：,若作变阻器用，则输出电阻为：,作变阻器用：,作为分压器用：,电位器式角度传感器,变阻器式传感器产品,4、应用：常用来测量位移、压力、加速度等参量。,举例：测量压力的电位器式压力传感器,1-弹簧管（敏感元件） 2-电位器（传感元件、测量转换电路） 3-电刷 4-传动机构（齿轮、齿条）,原理：压力-弹簧管-角位移 -电

4、位器-电阻-电压,压力传感器的外形及内部结构,案例：重量的自动检测-配料设备,原理：弹簧-力-位移 -电位器-电阻,案例：煤气包储量检测,原理：钢丝-收线圈数 -电位器 -电阻,案例：玩具机器人（广州中鸣数码 ）,原理：电机-转角 -电位器 -电阻,作变阻器使用, 则电阻与角度的关系为,作为分压器使用,则有,电位器式角度传感器,第三节 磁粉制动器,纸带张力自动调节系统中纸带张力的改变是靠制动器来调节的； 磁粉制动器是一种电磁离合器和制动器； 磁粉制动器在卷筒纸胶印机的纸张张力控制系统中用来对纸卷进行制动控制。,一、结构,二、工作原理,当磁粉制动器的励磁线圈未通入直流电流时，定子转子及磁粉间不存

5、在磁力相互作用，磁粉呈松散状态，因而不产生制动力矩。 当励磁线圈通入直流电流时，内、外定子、转子和磁粉间形成磁场，滋粉受磁化形成链条状。此磁粉链将内定子与转子进行连结，产生拉力即形成对转子的制动作用。励磁电流越大，制动器转子制动力矩也越大。,注意：制动力矩与转子转速无关。,三、特性,1、调整特性,改变励磁电流的大小，可使磁粉制动器的制动力矩得到改变。,励磁电流I与力矩M的关系,当励磁电流控制在I1与I2之间时，曲线为直线，M与I为线性关系。,在印刷中，随着纸卷半径的不断减小，纸卷阻力矩会变小，为了使纸带张力保持恒定，要求磁粉制动器的制动力矩M的大小作相应改变，即使励磁电流I实现自动跟踪控制,力

6、矩与转速无关，只取决于纸带张力,2、机械特性,为了使纸带张力保持恒定，纸卷制动器必须能够根据纸带张力波动的情况自动进行调整，以保证纸带匀速、平稳地进入印刷装置。 在机器稳定运转期间，应保证纸带张力稳定在给定值上. 在启动和刹车期间防止纸带过载和随意松卷. 在生产过程中，随着纸卷尺寸的不断减小，为保持纸带的张力恒定，需对制动力矩进行相应地调整。,对张力系统的要求,第四节 电位器作传感器的张力控制,一、系统结构,二、各部分的作用,1、弹性缓冲辊（浮动辊）：吸收瞬时变化的能量，使张力变化得到缓冲减弱。,2、张力检测机构与阻尼机构： 张力发生变化时，摆动辊在纸带张力作用下产生偏移并使传感器动作。,不同

7、的张力控制系统，采用的控制电路、传感器及磁粉制动器也不同。,3、电气控制装置： 张力反馈信号经比例积分等控制电路的处理，使磁粉制动器的励磁电流、制动力矩发生变化，实现对纸卷张力的稳定调节。,三、控制原理,尽管张力控制系统结构各异，但其控制原理基本相同，都设有“手动”与“自动”两种控制状态。 开机前，将系统置“手动”位，此时系统为开环控制，磁粉制动器的励磁电流可进行手动调节，即进行纸张张力值预选。 开机时，置“自动”位，系统为闭环控制，即由摆动辊及传感器将检测出的张力变化信号反馈到控制电路输入端，与给定信号综合后的差值信号经比例积分，功率放大到可控整流电路，使磁粉制动器的励磁电流不断改变，其制动

8、力矩也随之变化，从而使纸张张力维持恒定。,动作过程：张力变化位移变化电压信号与给定信号综合后的差值信号经比例积分，功率放大到可控整流电路磁粉制动器的励磁电流改变制动力矩也随之变化从而使纸张张力维持恒定。,1、张力检测,张力正常摆动辊所受张力与弹簧力平衡。,张力发生变化摆动辊位移张力摆动辊、阻尼机构等驱动滑动臂滑动滑动臂带动电刷在电阻丝上滑动在电阻丝上取得一电压数值作为张力反馈信号。,系统控制作用可表示为：,2、张力自动调节系统方框图,张力反馈信号与给定信号综合其差值输入比例积分等控制电路使磁粉制动器的励磁电流、制动力矩发生变化纸卷张力稳定调节。,四、电路工作原理,1、给定、比例积分、比例放大与

9、反馈电路,给定元件、自动调节器、功率放大元件、执行元件和反馈元件,比例积分调节器（N1,R1,R3,C1),RP2给定电压信号,RP3电压反馈信号,比例积分调节器（N1,R1,R3,C1),RP2给定电压信号,RP3电压反馈信号,比例调节器(N2,R8,R9,R10,R13),手动-预选张力值调整-“给 定”信号的调整。自动系统的自动跟踪控制,-15V,比例调节器(N2,R8,R9,R10,R13),手动-预选张力值调整-“给 定”信号的调整。自动系统的自动跟踪控制,-15V,功率放大,可控硅VT1,VT2组成单相半控桥式整流电路,整流输出直流经过电阻R41通入励磁线圈，使制动器产生制动力矩。

10、,(1) 给定信号的调整与开机准备,开环与闭环工作状态:“手动”:开环状态，“自动”:闭环工作状态,-15V,(1) 给定信号的调整与开机准备,“手动”: 张力预选,调RP4 :负电压比例放大得正U02,-15V,U02,U02 V11 V12导通 晶闸管VT1、VT2导通励磁线圈得直流电流调整到张力 预选张力值,U02,“给 定”信号调整,NI及N2工作，积分电路不起作用,调RP2正电压放大负U01正U02励磁线圈得到电流,“给定”电位器RP2：调整RP2使电流表指向预选值,15V,U02,U01,(2) 系统的自动跟踪控制,N1为比例积分调节器,开关“自动”档，调RP2、RPl使张力为预选

11、值。电位器调好后，在整个印刷过程不要再调节。,15V,U02,U01,(2) 系统的自动跟踪控制,A、B点固定不动,U,U g,U f,U：D点电位U g：给定电压U f：反馈电压,U U g U f,张力变化c点产生位移U f变化U改变,U,U改变电路运算控制励磁电流改变制动力矩变化张力稳定。,例如：张力C向右移动UfU 励磁电流制动力矩张力回到原值。,张力 C向左移动Uf U 励磁电流 制动力矩张力回到原值,2、宽脉冲触发与功率放大电路,U02,宽脉冲触发电路,U02,U0时：U020时：U020 V11导通V12导通IC2向C6充电单结管导通R38上产生脉冲电压。,IC2 ,功率放大电路

12、,R38上产生脉冲电压VT1、VT2导通R41上输出直流电流制动力拒,3、直流稳压电源,电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。,分类:,电感式传感器,第五节 电感式传感器,电感式接近传感器（金属）,一、自感式传感器,F,220V,准备工作,基本工作原理演示,电感传感器的基本工作原理演示,F,气隙电感电流,N：线圈匝数；A：气隙的有效截面积；0 ：真空磁导率； ：气隙厚度。,1 气隙厚度变化型,2 气隙面积变化型,3 螺管型,二、差动变压器式传感器,一次线圈N1，二次线圈N21、N2等。当N1上加Ui后，将在N2上产生UO。,在全波整流电路中，两个二次线圈串联，总电

13、压等于两个二次线圈的电压之和。,差动变压器式传感器的等效电路,结构特点： 两个二次线圈反向串联，组成差动输出形式。,请将二次线圈N21、N22的有关端点正确地连接起来，并指出哪两个为输出端点。,差动变压器式传感器的工作原理,差动变压器位移传感器,案例：板的厚度测量,案例：张力测量,差动变压器位移传感器,液位测量原理,电感式传感器的应用,位移测量,轴向式电感 测微器的外形,航空插头,红宝石测头,其他电感测微头,模拟式及数字式电感测微仪,机械及气动元件,电感测微器,汽缸,气水分离器（供气三联件）,储气罐,导气管,气压表（0.4MPa左右）,电感式不圆度计原理,该圆度计采用旁向式电感测微头,电感式不

14、圆度测试系统,旁向式电感测微头,电感式不圆度测量系统外形（参考洛阳汇智测控技术有限公司资料）,旋转盘,测量头,不圆度测量打印,电感式轮廓仪,旁向式电感 测微头,电感式滚柱直径分选装置,图3-14 滚柱直径分选装置 1气缸 2活塞 3推杆 4被测滚柱 5落料管 6电感测微器 7钨钢测头 8限位挡板 9电磁翻板 10容器（料斗）,电感式滚柱直径分选装置,测微仪,圆柱滚子,电感式滚柱直径分选装置（外形）,滑道,分选仓位,轴承滚子外形,（参考中原量仪股份有限公司资料）,电感式滚柱直径分选装置外形,落料振动台,滑道,11个分选仓位,（参考无锡市通达滚子有限公司资料）,废料仓,电感式滚柱直径分选装置（机械

15、结构放大）,汽缸,控制键盘,直径测微装置,长度测微装置,滑道,电感传感器在粗糙度测量中的应用 手持式粗糙度仪,触针: 金刚石圆锥；针尖圆弧半径：5m；可存储500个粗糙度参数值及4组轮廓数据；可进行粗糙度参数的打印；可对外圆、内孔、轴肩、圆锥面等各种复杂表面进行测试；,五、压力测量,1压力输入接头 2波纹膜盒 3电缆 4印制线路板 5差动线圈 6衔铁 7电源变压器 8罩壳 9指示灯 10密封隔板 11安装底座,电感式压力传感器,压力测量用的膜盒,膜盒由两片波纹膜片焊接而成。所谓波纹膜片是一种压有同心波纹的圆形薄膜。当膜片四周固定，两侧面存在压差时，膜片将弯向压力低的一侧，因此能够将压力变换为直线位移。,粗糙度仪外形,金刚石测头,粗糙度测量结果打印（1）,