专利名称：一种卷绕线速度实时运算电路的制作方法
技术领域：
本发明属于工业测控领域，涉及一种电路，特别涉及一种卷绕线速度实时运算电路，适用于要求在线检测卷绕物生产过程中收卷或放卷线速度的场合。
背景技术：
在卷绕物生产过程中，其收卷或放卷过程中的卷绕线速度是重要的监测与控制参数，目前获取卷绕线速度的常用方法有:一是采用转轮接触式光电脉冲传感器，其基本原理是在转轮轴上安装增量式光电脉冲编码器，并使转轮压在卷绕物(如带材等)上，当卷绕物向前运动时，在摩擦力作用下带动转轮转动，通过其轴上光电脉冲编码器输出的脉冲信号经后续计算处理单元的信号处理及计算后获取卷绕线速度信号，该方法存在的问题是:转轮接触式光电脉冲传感器价格较高、还要配置后续的脉冲信号处理计算单元，且转轮与卷绕物间常因客观存在的打滑现象导致检测不准等问题；二是基于卷径传感器输出信号、卷绕轴光电编码器输出脉冲信号经以微处理器为核心的计算单元的信号处理与运算后获取卷绕线速度信号，其基本处理与运算过程是，首先对卷绕轴光电编码器输出的脉冲信号经数字测速算法求取转轴转速信号，然后根据线速度与转速、卷径间的函数关系求取卷绕线速度，该方法存在的问题是:对微处理器的运算速度要求高，且现有的数字测速方法在大范围测速时的实时性不够强。
发明内容
本发明的目的是为针对现有技术存在的不足，提出一种卷绕线速度实时运算电路。该电路通过利用卷绕控制系统中已有的卷径传感器信号与卷绕轴电机轴上的光电编码器信号，经电路实时运算以获取卷绕线速度。本发明包括卷绕轴转速脉冲宽度变换电路和线速度信号运算电路。卷绕轴转速脉冲宽度变换电路包括连接件CNl、定时器ICl、隔直电容Cl、定时电容C2、电源电容C5、隔直电阻R1、定时电阻R2 ;连接件CNl的电源端+V端与电路电源端VCC、电源电容C5的正极连接，连接件CNl的地端GND端、电源电容C5的负极均接地；连接件CNl的转速脉冲信号端PGA端与隔直电容Cl的一端连接，隔直电容Cl的另一端与隔直电阻Rl的一端、定时器ICl的输入端TR端连接，隔直电阻Rl的另一端接地；定时器ICl的电源端+V端和复位端R端、定时电阻R2的一端与电路电源端VCC连接,定时电阻R2的另一端与定时器ICl的放电端D端、触发端TH端、定时电容C2的一端连接,定时器ICl的地端GND端、定时电容C2的另一端均接地；定时器ICl的输出端OUT端与模拟开关IC2的控制端IN端连接；
线速度信号运算电路包括模拟开关IC2、放大器IC3、跟随器IC4、滤波电阻R3、反馈电阻R4、负端电阻R5、输入电阻R6、滤波电容C3、反馈电容C4、输入电容C6 ;模拟开关IC2的电源端+V端与电路电源端VCC连接，负电源端-V端、地端GND端、常闭端NC端均接地；模拟开关IC2的公共端COM端与滤波电阻R3的一端连接，滤波电阻R3的另一端与滤波电容C3的一端、放大器IC3的正输入端+IN端连接，滤波电容C3的另一端接地；放大器IC3的电源端+V端与电路电源端VCC连接，放大器IC3的地端GND端接地，放大器IC3的负输入端-1N端与负端电阻R5的一端、反馈电阻R4的一端、反馈电容C4的一端连接，负端电阻R5的另一端接地，反馈电阻R4的另一端、反馈电容C4的另一端均同时与放大器IC3的输出端OUT端、连接件CNl的输出端OUT端连接；模拟开关IC2的常开端NO端同时与跟随器IC4的输出端OUT端和负输入端-1N端连接，跟随器IC4的正输入端+IN端与输入电阻R6的一端、输入电容C6的一端连接,输入电容C6的另一端接地,输入电阻R6的另一端与连接件CNl的卷径信号端UR端连接；跟随器IC4的电源端+V端与电路电源端VCC连接，跟随器IC4的地端GND端接地。本发明的有益效果如下:
本发明利用卷绕控制系统中已有的卷径传感器信号与卷绕轴电机轴上的增量式光电编码器信号经电路实时运算以获取卷绕线速度，该方法电路简单、成本低、通用性强、可靠性高。
图1为本发明的电路图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。如图1所示，一种卷绕线速度实时运算电路，包括卷绕轴转速脉冲宽度变换电路和线速度信号运算电路。本发明包括卷绕轴转速脉冲宽度变换电路和线速度信号运算电路。卷绕轴转速脉冲宽度变换电路包括连接件CNl、定时器ICl、隔直电容Cl、定时电容C2、电源电容C5、隔直电阻R1、定时电阻R2 ;连接件CNl的电源端+V端与电路电源端VCC、电源电容C5的正极连接，连接件CNl的地端GND端、电源电容C5的负极均接地；连接件CNl的转速脉冲信号端PGA端与隔直电容Cl的一端连接，隔直电容Cl的另一端与隔直电阻Rl的一端、定时器ICl的输入端TR端连接，隔直电阻Rl的另一端接地；定时器ICl的电源端+V端和复位端R端、定时电阻R2的一端与电路电源端VCC连接,定时电阻R2的另一端与定时器ICl的放电端D端、触发端TH端、定时电容C2的一端连接,定时器ICl的地端GND端、定时电容C2的另一端均接地；定时器ICl的输出端OUT端与模拟开关IC2的控制端IN端连接；
线速度信号运算电路包括模拟开关IC2、放大器IC3、跟随器IC4、滤波电阻R3、反馈电阻R4、负端电阻R5、输入电阻R6、滤波电容C3、反馈电容C4、输入电容C6 ;模拟开关IC2的电源端+V端与电路电源端VCC连接，负电源端-V端、地端GND端、常闭端NC端均接地；模拟开关IC2的公共端COM端与滤波电阻R3的一端连接，滤波电阻R3的另一端与滤波电容C3的一端、放大器IC3的正输入端+IN端连接，滤波电容C3的另一端接地；放大器IC3的电源端+V端与电路电源端VCC连接，放大器IC3的地端GND端接地，放大器IC3的负输入端-1N端与负端电阻R5的一端、反馈电阻R4的一端、反馈电容C4的一端连接，负端电阻R5的另一端接地，反馈电阻R4的另一端、反馈电容C4的另一端均同时与放大器IC3的输出端OUT端、连接件CNl的输出端OUT端连接；模拟开关IC2的常开端NO端同时与跟随器IC4的输出端OUT端和负输入端-1N端连接，跟随器IC4的正输入端+IN端与输入电阻R6的一端、输入电容C6的一端连接,输入电容C6的另一端接地,输入电阻R6的另一端与连接件CNl的卷径信号端UR端连接；跟随器IC4的电源端+V端与电路电源端VCC连接，跟随器IC4的地端GND端接地。本发明所使用的包括定时器IC1、模拟开关IC2、放大器IC3、跟随器IC4、连接件CNl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:定时器采用LM555，模拟开关采用TS12A12511，放大器与跟随器采用TLC2654，连接件采用CH2.54_5等。本发明中的主要电路参数及输入输出关系如下:
图1中的隔直电阻R1、隔直电容Cl的参数与由连接件CNl的转速脉冲信号端PGA端输
入的转速脉冲频车(单位:Hz)的最高值间的配合关系如式(I)所示；定时电阻R2、定
时电容C2的参数与JLsk间的配合关系如式(2)所示，其中的与卷绕轴转速《 (单位:r/
s)的最高值间的函数关系如式(3)所示，N为卷绕轴电机轴上增量式光电编码器的每
转脉冲数；而负端电阻R5、反馈电阻R4的参数配合关系如式(4)所示，其中的为本发
明从连接件CNl的输出端OUT端输出的电压信号洱(单位:V)的最大值，其与卷绕线速度
(单位:m/s)的最大值间的关系如式(5)所示，七为线速度-电压转换系数(单位:V.s/m)，从连接件CNl的卷径信号端UR 端输入的与卷绕半径r (单位:m)成正比的卷径电压信号1-K (单位:V)的最小值Umil与最小卷绕半径(g卩:卷绕轴半径间的关系如式(6)所示，
为卷径-电压转换系数(单位:V /m)。而本电路输出的与反映卷绕线速度f的电压信号
U。与卷绕半径;.、卷绕轴转速> 间的函数关系如式(7)所示。
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本发明工作过程如下:
根据卷径传感器参数I与卷绕轴电机轴上增量式光电编码器参数N、被测的最高卷绕线速度P； =、最小卷绕半径& (即:卷绕轴半径)、及要求输出的最大电压信号Uqim3=,按上
述配合公式整定电路参数，然后将卷径传感器与卷绕轴电机轴上增量式光电编码器的输出信号分别接到本电路连接件CNl的卷径信号端子与转速脉冲信号端，并给连接件CNl的电源端施加电源，则定时器ICl将卷绕轴电机轴上增量式光电编码器的输出脉冲频率信号转换脉冲宽度信号，由此控制模拟开关IC2对跟随器IC4输出的卷径模拟电压信号进行调制，并经滤波与放大器IC3的放大处理后，从连接件CNl的输出端输出与卷绕线速度成正比的模拟电压信号。`
权利要求
1.一种卷绕线速度实时运算电路，包括卷绕轴转速脉冲宽度变换电路和线速度信号运算电路，其特征在于: 卷绕轴转速脉冲宽度变换电路包括连接件CNl、定时器ICl、隔直电容Cl、定时电容C2、电源电容C5、隔直电阻R1、定时电阻R2 ;连接件CNl的电源端+V端与电路电源端VCC、电源电容C5的正极连接，连接件CNl的地端GND端、电源电容C5的负极均接地；连接件CNl的转速脉冲信号端PGA端与隔直电容Cl的一端连接，隔直电容Cl的另一端与隔直电阻Rl的一端、定时器ICl的输入端TR端连接，隔直电阻Rl的另一端接地；定时器ICl的电源端+V端和复位端R端、定时电阻R2的一端与电路电源端VCC连接,定时电阻R2的另一端与定时器ICl的放电端D端、触发端TH端、定时电容C2的一端连接,定时器ICl的地端GND端、定时电容C2的另一端均接地；定时器ICl的输出端OUT端与模拟开关IC2的控制端IN端连接； 线速度信号运算电路包括模拟开关IC2、放大器IC3、跟随器IC4、滤波电阻R3、反馈电阻R4、负端电阻R5、输入电阻R6、滤波电容C3、反馈电容C4、输入电容C6 ;模拟开关IC2的电源端+V端与电路电源端VCC连接，负电源端-V端、地端GND端、常闭端NC端均接地；模拟开关IC2的公共端COM端与滤波电阻R3的一端连接，滤波电阻R3的另一端与滤波电容C3的一端、放大器IC3的正输入端+IN端连接，滤波电容C3的另一端接地；放大器IC3的电源端+V端与电路电源端VCC连接，放大器IC3的地端GND端接地，放大器IC3的负输入端-1N端与负端电阻R5的一端、反馈电阻R4的一端、反馈电容C4的一端连接，负端电阻R5的另一端接地，反馈电阻R4的另一端、反馈电容C4的另一端均同时与放大器IC3的输出端OUT端、连接件CNl的输出端OUT端连接；模拟开关IC2的常开端NO端同时与跟随器IC4的输出端OUT端和负输入端-1N端连接，跟随器IC4的正输入端+IN端与输入电阻R6的一端、输入电容C6的一端连接,输入电容C6的另一端接地,输入电阻R6的另一端与连接件CNl的卷径信号端UR端连接；跟随器IC4的电源端+V端与电路电源端VCC连接，跟随器IC4的地端GND端接地。
全文摘要
本发明涉及一种卷绕线速度实时运算电路。本发明包括卷绕轴转速脉冲宽度变换电路和线速度信号运算电路，连接件CN1的转速脉冲信号端PGA与隔直电容C1连接，隔直电容C1与定时器IC1的输入端连接，定时器IC1的输出端与模拟开关IC2的控制端连接，连接件CN1的卷径信号端与输入滤波电阻R6连接，跟随器IC4的输出端与模拟开关IC2的常开端连接，模拟开关IC2的输出端与滤波电阻R3连接，放大器IC3的输出端与连接件CN1的输出端连接。本发明通用性强、性价比高。
文档编号G01P3/36GK103149378SQ20131004276
公开日2013年6月12日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者陈德传, 郑忠杰, 李江波, 尚冬冬 申请人:杭州电子科技大学