专利名称：卷绕物张力在线软检测电路的制作方法
技术领域：
本发明属于工业控制领域，涉及一种电路，特别涉及一种卷绕物张力在线软检测电路。适用于要求不用张力传感器而能在线检测卷绕物张力的场合。
背景技术：
卷绕物是诸如塑料薄膜、软包装材料、纺织物、纸品、胶带、胶片、金属箔带、各类线缆、可绕性管材等各类带材、线材、管材的统称。张力是卷绕物生产过中的重要参数，需实时检测与控制，目前的张力检测常用基于张力传感器的直接检测方法，即在一根浮动辊的两端安装两只张力传感器，将两只张力传感器的输出信号迭加以获得张力信号，此外，在浮动辊的前后还各需一根固定的、与浮动辊形成空间三角形安装的导辊以构成张力检测的导辊组。该方法能满足高精度测控的要求，但存在的主要问题是检测装置复杂及代价大，机械振动及材料在运行中跳动等对检测性能影响大，且张力传感器均存在着信号漂移及需定期校准、维护等。许多实际生产对张力测控的要求是稳定(相对稳定度要求高)、检测装置简单、可靠、维护量小、造价低，而对绝对精度的要求不是非常高。现有的直接检测法难以适应这种对性价比要求高的应用场合。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术存在的不足，在卷绕物生产线中，利用各生产单元中的前、后两驱动轴电机上已有的速度传感器信号，提出基于两轴相对线速度差的信号进行运算，以间接获取张力信号的一种张力在线软检测电路。本发明包括速度脉冲信号变换电路和张力信号运算电路。速度脉冲信号变换电路包括连接件CNl，CNl的脉冲信号1输入端FVl端与上微分电容Cl的一端、上输入电阻Rl的一端连接，CNl的脉冲信号2输入端FV2端与下微分电容 C4的一端、下输入电阻R8的一端连接，CNl的卷径信号输入端UR端与下分压电阻R24的一端连接，CNl的地端GND端接地，CNl的信号输出端OUT端与仪表运放IC8的输出端OUT端连接，CNl的正电源输入端+V端与电源模块PMl的正输入端+IN端连接，CNl的负电源输入端-V端与电源模块PMl的负输入端-IN端连接，电源模块PMl的正输出端+V端与上电解电容C9的正端、上高频电容Cll的一端、VCC端连接，上电解电容C9的负端、上高频电容 Cll的另一端接地，电源模块PMl的负输出端-V端与下电解电容ClO的负端、下高频电容 C12的一端、VSS端连接，下电解电容ClO的正端、下高频电容C12的另一端接地，电源模块 PMl的地端GND端接地；
上微分电容Cl的另一端与上微分电阻R2的一端、上F/V芯片ICl的输入端IN端连接，上微分电阻R2的另一端接VCC端，上输入电阻Rl的另一端接地，上F/V芯片ICl的比较端CO端与上限压电阻R3的一端、上比较电阻R4的一端连接，上限压电阻R3的另一端接 VCC端，上比较电阻R4的另一端接地，上F/V芯片ICl的参考端REF端与上参考电阻R5的一端连接，上参考电阻R5的另一端与上参考电位器RPl的一端连接，上参考电位器RPl的另一端及其中心端接地，上F/V芯片ICl的电源端+V端接VCC端，上F/V芯片ICl的接地端GND端与逻辑端LO端接地，上F/V芯片ICl的定时端RC端与上定时电阻R6的一端、上定时电容C2的一端连接，上定时电阻R6的另一端接VCC端，上定时电容C2的另一端接地， 上F/V芯片ICl的输出端OUT端与上负载电阻R7的一端、上负载电容C3的一端、上跟随器 IC3的正输入端+IN端连接，上负载电阻R7的另一端接地，上负载电容C3的另一端接地，上跟随器IC3的输出端OUT端与其负输入端-IN端、联动开关K2-1的一输入端1端、联动开关K2-2的另一输入端2端连接，上跟随器IC3的电源端+V端接VCC端，IC3的接地端GND 端接地；
下微分电容C4的另一端与下微分电阻R9的一端、下F/V芯片IC2的输入端IN端连接，下微分电阻R9的另一端接VCC端，下输入电阻R8的另一端接地，下F/V芯片IC2的比较端CO端与下限压电阻RlO的一端、下比较电阻Rll的一端连接，下限压电阻RlO的另一端接VCC端，下比较电阻Rll的另一端接地，下F/V芯片IC2的参考端REF端与下参考电阻 R12的一端连接，下参考电阻R12的另一端与下参考电位器RP2的一端连接，下参考电位器 RP2的另一端及其中心端接地，下F/V芯片IC2的电源端+V端接VCC端，下F/V芯片IC2的接地端GND端与逻辑端LO端接地，下F/V芯片IC2的定时端RC端与下定时电阻R13的一端、下定时电容C5的一端连接，下定时电阻R13的另一端接VCC端，下定时电容C5的另一端接地，下F/V芯片IC2的输出端OUT端与下负载电阻R14的一端、下负载电容C6的一端、 下跟随器IC4的正输入端+IN端连接，下负载电阻R14的另一端接地，下负载电容C6的另一端接地，下跟随器IC4的输出端OUT端与其负输入端-IN端、轴选乘法器IC5的X正输入端Xl端连接，下跟随器IC4的电源端+V端接VCC端，IC4的接地端GND端接地。
张力信号运算电路包括轴选乘法器IC5，轴选乘法器IC5的X负输入端X2端、Y 负输入端Y2端、偏置端Z端接地，轴选乘法器IC5的正电源端+V端接VCC端，轴选乘法器 IC5的负电源端-V端接VSS端，轴选乘法器IC5的Y正输入端Yl端与轴选开关Kl的输出端3端连接，轴选开关Kl的定轴输入端1端与上偏置电阻R15的一端、下偏置电阻R16的一端连接，上偏置电阻R15的另一端接地，下偏置电阻R16的另一端接VCC端，轴选开关Kl 的变轴输入端2端与下分压电阻R24的另一端、上分压电阻R23的一端、输入电容C13的一端连接，上分压电阻R23的另一端、输入电容C13的另一端接地，轴选乘法器IC5的输出端 OUT端与联动开关K2-1的另一输入端2端、联动开关K2-2的一输入端1端连接，联动开关 K2-1的输出端3端与运算乘法器IC6的X正输入端Xl端、负端下电阻R18的一端连接，联动开关K2-2的输出端3端与正端下电阻R20的一端连接，运算乘法器IC6的X负输入端X2 端、Y负输入端Y2端、偏置端Z端接地，运算乘法器IC6的正电源端+V端接VCC端，运算乘法器IC6的负电源端-V端接VSS端，运算乘法器IC6的输出端OUT端与负端上电阻R17的一端连接，放大器IC7的正电源端+V端接VCC端、接地端GND端接地，放大器IC7的负输入端-IN端与负端上电阻R17的另一端、负端下电阻R18的另一端连接，放大器IC7的正输入端+IN端与正端上电阻R19的一端、正端下电阻R20的另一端连接，正端上电阻R19的另一端接地，放大器IC7的输出端OUT端与运算乘法器IC6的Y正输入端Yl端、滤波电阻R21的一端连接，滤波电阻R21的另一端与滤波电容C7的一端、仪表运放IC8的正输入端+IN端连接，滤波电容C7的另一端接地，仪表运放IC8的一增益端Gl端与增益电阻R22的一端连接，增益电阻R22的另一端与增益电位器RP3的一端及其中间端连接，增益电位器RP3的另一端与仪表运放IC8的另一增益端G2端连接，仪表运放IC8的负输入端-IN端、接地端GND 端接地，仪表运放IC8的电源端+V端与去耦电容C8的一端、VCC端连接，去耦电容C8的另
一端接地。本发明的有益效果是利用卷绕物各生产单元中的前、后两驱动轴电机上已有的速度传感器信号，对两轴线速度信号进行简单的电路运算，即可间接获取张力信号，该方法无需张力传感器，且不受机械振动的影响、可靠性高、成本低、通用性强。
图1为本发明的电路图2为本发明在牵出-收卷轴间实际应用状态示意图； 图3为本发明在放卷-进给轴间实际应用状态示意图； 图4为本发明在两固定轴间实际应用状态示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明包括速度脉冲信号变换电路和张力信号运算电路。速度脉冲信号变换电路包括连接件CNl，CNl的脉冲信号1输入端FVl端与上微分电容Cl的一端、上输入电阻Rl的一端连接，CNl的脉冲信号2输入端FV2端与下微分电容 C4的一端、下输入电阻R8的一端连接，CNl的卷径信号输入端UR端与下分压电阻R24的一端连接，CNl的地端GND端接地，CNl的信号输出端OUT端与仪表运放IC8的输出端OUT端连接，CNl的正电源输入端+V端与电源模块PMl的正输入端+IN端连接，CNl的负电源输入端-V端与电源模块PMl的负输入端-IN端连接，电源模块PMl的正输出端+V端与上电解电容C9的正端、上高频电容Cll的一端、VCC端连接，上电解电容C9的负端、上高频电容 Cll的另一端接地，电源模块PMl的负输出端-V端与下电解电容ClO的负端、下高频电容 C12的一端、VSS端连接，下电解电容ClO的正端、下高频电容C12的另一端接地，电源模块 PMl的地端GND端接地；上微分电容Cl的另一端与上微分电阻R2的一端、上F/V芯片ICl 的输入端IN端连接，上微分电阻R2的另一端接VCC端，上输入电阻Rl的另一端接地，上F/ V芯片ICl的比较端CO端与上限压电阻R3的一端、上比较电阻R4的一端连接，上限压电阻 R3的另一端接VCC端，上比较电阻R4的另一端接地，上F/V芯片ICl的参考端REF端与上参考电阻R5的一端连接，上参考电阻R5的另一端与上参考电位器RPl的一端连接，上参考电位器RPl的另一端及其中心端接地，上F/V芯片ICl的电源端+V端接VCC端，上F/V芯片ICl的接地端GND端与逻辑端LO端接地，上F/V芯片ICl的定时端RC端与上定时电阻 R6的一端、上定时电容C2的一端连接，上定时电阻R6的另一端接VCC端，上定时电容C2的另一端接地，上F/V芯片ICl的输出端OUT端与上负载电阻R7的一端、上负载电容C3的一端、上跟随器IC3的正输入端+IN端连接，上负载电阻R7的另一端接地，上负载电容C3的另一端接地，上跟随器IC3的输出端OUT端与其负输入端-IN端、联动开关K2-1的一输入端1端、联动开关K2-2的另一输入端2端连接，上跟随器IC3的电源端+V端接VCC端，IC3 的接地端GND端接地；下微分电容C4的另一端与下微分电阻R9的一端、下F/V芯片IC2的输入端IN端连接，下微分电阻R9的另一端接VCC端，下输入电阻R8的另一端接地，下F/V 芯片IC2的比较端CO端与下限压电阻RlO的一端、下比较电阻Rll的一端连接，下限压电阻RlO的另一端接VCC端，下比较电阻Rll的另一端接地，下F/V芯片IC2的参考端REF端与下参考电阻R12的一端连接，下参考电阻R12的另一端与下参考电位器RP2的一端连接， 下参考电位器RP2的另一端及其中心端接地，下F/V芯片IC2的电源端+V端接VCC端，下 F/V芯片IC2的接地端GND端与逻辑端LO端接地，下F/V芯片IC2的定时端RC端与下定时电阻R13的一端、下定时电容C5的一端连接，下定时电阻R13的另一端接VCC端，下定时电容C5的另一端接地，下F/V芯片IC2的输出端OUT端与下负载电阻R14的一端、下负载电容C6的一端、下跟随器IC4的正输入端+IN端连接，下负载电阻R14的另一端接地，下负载电容C6的另一端接地，下跟随器IC4的输出端OUT端与其负输入端-IN端、轴选乘法器 IC5的X正输入端Xl端连接，下跟随器IC4的电源端+V端接VCC端，IC4的接地端GND端接地。张力信号运算电路包括轴选乘法器IC5，轴选乘法器IC5的X负输入端X2端、Y 负输入端Y2端、偏置端Z端接地，轴选乘法器IC5的正电源端+V端接VCC端，轴选乘法器 IC5的负电源端-V端接VSS端，轴选乘法器IC5的Y正输入端Yl端与轴选开关Kl的输出端3端连接，轴选开关Kl的定轴输入端1端与上偏置电阻R15的一端、下偏置电阻R16的一端连接，上偏置电阻R15的另一端接地，下偏置电阻R16的另一端接VCC端，轴选开关Kl 的变轴输入端2端与下分压电阻R24的另一端、上分压电阻R23的一端、输入电容C13的一端连接，上分压电阻R23的另一端、输入电容C13的另一端接地，轴选乘法器IC5的输出端 OUT端与联动开关K2-1的另一输入端2端、联动开关K2-2的一输入端1端连接，联动开关 K2-1的输出端3端与运算乘法器IC6的X正输入端Xl端、负端下电阻R18的一端连接，联动开关K2-2的输出端3端与正端下电阻R20的一端连接，运算乘法器IC6的X负输入端X2 端、Y负输入端Y2端、偏置端Z端接地，运算乘法器IC6的正电源端+V端接VCC端，运算乘法器IC6的负电源端-V端接VSS端，运算乘法器IC6的输出端OUT端与负端上电阻R17的一端连接，放大器IC7的正电源端+V端接VCC端、接地端GND端接地，放大器IC7的负输入端-IN端与负端上电阻R17的另一端、负端下电阻R18的另一端连接，放大器IC7的正输入端+IN端与正端上电阻R19的一端、正端下电阻R20的另一端连接，正端上电阻R19的另一端接地，放大器IC7的输出端OUT端与运算乘法器IC6的Y正输入端Yl端、滤波电阻R21的一端连接，滤波电阻R21的另一端与滤波电容C7的一端、仪表运放IC8的正输入端+IN端连接，滤波电容C7的另一端接地，仪表运放IC8的一增益端Gl端与增益电阻R22的一端连接，增益电阻R22的另一端与增益电位器RP3的一端及其中间端连接，增益电位器RP3的另一端与仪表运放IC8的另一增益端G2端连接，仪表运放IC8的负输入端-IN端、接地端GND 端接地，仪表运放IC8的电源端+V端与去耦电容C8的一端、VCC端连接，去耦电容C8的另一端接地。本发明所使用的包括F/V芯片ICl、IC2，跟随器IC3、IC4，乘法器IC5、IC6，放大器IC7、仪表运放IC8、电源模块PM1、连接件cm等在内的所有器件均采用现有的成熟产品， 可以通过市场取得。例如F/V芯片采用LM231、跟随器与放大器采用TLC2^4、乘法器采用 AD633、仪表运放采用AD623、电源模块采用E0512D-2W、连接件CNl采用CH2. 54-7连接器寸。本发明中的主要电路参数及输入输出关系如下 (一)张力软检测方法的依据
权利要求
1.卷绕物张力在线软检测电路，包括速度脉冲信号变换电路和张力信号运算电路，其特征在于速度脉冲信号变换电路包括连接件CNl，CNl的脉冲信号1输入端FVl端与上微分电容 Cl的一端、上输入电阻Rl的一端连接，CNl的脉冲信号2输入端FV2端与下微分电容C4的一端、下输入电阻R8的一端连接，CNl的卷径信号输入端UR端与下分压电阻R24的一端连接，CNl的地端GND端接地，CNl的信号输出端OUT端与仪表运放IC8的输出端OUT端连接， CNl的正电源输入端+V端与电源模块PMl的正输入端+IN端连接，CNl的负电源输入端-V 端与电源模块PMl的负输入端-IN端连接，电源模块PMl的正输出端+V端与上电解电容 C9的正端、上高频电容Cll的一端、VCC端连接，上电解电容C9的负端、上高频电容Cll的另一端接地，电源模块PMl的负输出端-V端与下电解电容ClO的负端、下高频电容C12的一端、VSS端连接，下电解电容ClO的正端、下高频电容C12的另一端接地，电源模块PMl的地端GND端接地；上微分电容Cl的另一端与上微分电阻R2的一端、上F/V芯片ICl的输入端IN端连接，上微分电阻R2的另一端接VCC端，上输入电阻Rl的另一端接地，上F/V芯片 ICl的比较端CO端与上限压电阻R3的一端、上比较电阻R4的一端连接，上限压电阻R3的另一端接VCC端，上比较电阻R4的另一端接地，上F/V芯片ICl的参考端REF端与上参考电阻R5的一端连接，上参考电阻R5的另一端与上参考电位器RPl的一端连接，上参考电位器RPl的另一端及其中心端接地，上F/V芯片ICl的电源端+V端接VCC端，上F/V芯片ICl 的接地端GND端与逻辑端LO端接地，上F/V芯片ICl的定时端RC端与上定时电阻R6的一端、上定时电容C2的一端连接，上定时电阻R6的另一端接VCC端，上定时电容C2的另一端接地，上F/V芯片ICl的输出端OUT端与上负载电阻R7的一端、上负载电容C3的一端、上跟随器IC3的正输入端+IN端连接，上负载电阻R7的另一端接地，上负载电容C3的另一端接地，上跟随器IC3的输出端OUT端与其负输入端-IN端、联动开关K2-1的一输入端1端、 联动开关K2-2的另一输入端2端连接，上跟随器IC3的电源端+V端接VCC端，IC3的接地端GND端接地；下微分电容C4的另一端与下微分电阻R9的一端、下F/V芯片IC2的输入端 IN端连接，下微分电阻R9的另一端接VCC端，下输入电阻R8的另一端接地，下F/V芯片IC2 的比较端CO端与下限压电阻RlO的一端、下比较电阻Rll的一端连接，下限压电阻RlO的另一端接VCC端，下比较电阻Rll的另一端接地，下F/V芯片IC2的参考端REF端与下参考电阻R12的一端连接，下参考电阻R12的另一端与下参考电位器RP2的一端连接，下参考电位器RP2的另一端及其中心端接地，下F/V芯片IC2的电源端+V端接VCC端，下F/V芯片 IC2的接地端GND端与逻辑端LO端接地，下F/V芯片IC2的定时端RC端与下定时电阻R13 的一端、下定时电容C5的一端连接，下定时电阻R13的另一端接VCC端，下定时电容C5的另一端接地，下F/V芯片IC2的输出端OUT端与下负载电阻R14的一端、下负载电容C6的一端、下跟随器IC4的正输入端+IN端连接，下负载电阻R14的另一端接地，下负载电容C6 的另一端接地，下跟随器IC4的输出端OUT端与其负输入端-IN端、轴选乘法器IC5的X正输入端Xl端连接，下跟随器IC4的电源端+V端接VCC端，IC4的接地端GND端接地；张力信号运算电路包括轴选乘法器IC5，轴选乘法器IC5的X负输入端X2端、Y负输入端Y2端、偏置端Z端接地，轴选乘法器IC5的正电源端+V端接VCC端，轴选乘法器IC5的负电源端-V端接VSS端，轴选乘法器IC5的Y正输入端Yl端与轴选开关Kl的输出端3端连接，轴选开关Kl的定轴输入端1端与上偏置电阻R15的一端、下偏置电阻R16的一端连接，上偏置电阻R15的另一端接地，下偏置电阻R16的另一端接VCC端，轴选开关Kl的变轴输入端2端与下分压电阻RM的另一端、上分压电阻R23的一端、输入电容C13的一端连接，上分压电阻R23的另一端、输入电容C13的另一端接地，轴选乘法器IC5的输出端OUT端与联动开关K2-1的另一输入端2端、联动开关K2-2的一输入端1端连接，联动开关K2-1的输出端3端与运算乘法器IC6的X正输入端Xl端、负端下电阻R18的一端连接，联动开关K2-2 的输出端3端与正端下电阻R20的一端连接，运算乘法器IC6的X负输入端X2端、Y负输入端Y2端、偏置端Z端接地，运算乘法器IC6的正电源端+V端接VCC端，运算乘法器IC6的负电源端-V端接VSS端，运算乘法器IC6的输出端OUT端与负端上电阻R17的一端连接， 放大器IC7的正电源端+V端接VCC端、接地端GND端接地，放大器IC7的负输入端-IN端与负端上电阻R17的另一端、负端下电阻R18的另一端连接，放大器IC7的正输入端+IN端与正端上电阻R19的一端、正端下电阻R20的另一端连接，正端上电阻R19的另一端接地， 放大器IC7的输出端OUT端与运算乘法器IC6的Y正输入端Yl端、滤波电阻R21的一端连接，滤波电阻R21的另一端与滤波电容C7的一端、仪表运放IC8的正输入端+IN端连接，滤波电容C7的另一端接地，仪表运放IC8的一增益端Gl端与增益电阻R22的一端连接，增益电阻R22的另一端与增益电位器RP3的一端及其中间端连接，增益电位器RP3的另一端与仪表运放IC8的另一增益端G2端连接，仪表运放IC8的负输入端-IN端、接地端GND端接地，仪表运放IC8的电源端+V端与去耦电容C8的一端、VCC端连接，去耦电容C8的另一端接地。
全文摘要
本发明涉及一种卷绕物张力在线软检测电路。现有的检测装置复杂及代价大。本发明利用生产单元中的前、后两驱动轴电机上已有的速度传感器信号，提出对两轴相对线速度差的信号进行电路运算而获取张力信号，本发明包括速度脉冲信号变换电路和张力信号运算电路，速度脉冲信号变换电路包括连接件，连接件的脉冲信号1输入端FV1端与上微分电容的一端，上微分电容的另一端与上F/V芯片的输入端IN端连接，上F/V芯片的输出端OUT端与上跟随器的正输入端+IN端连接；张力信号运算电路包括轴选乘法器、运算乘法器、放大器和仪表运放等。本发明无需张力传感器、不受机械振动的影响、可靠性高。
文档编号G01L5/10GK102313620SQ20111017086
公开日2012年1月11日 申请日期2011年6月23日 优先权日2011年6月23日
发明者卢玲, 陈德传 申请人:杭州电子科技大学