專利名稱：自動放卷張力控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種用于調整紙張、塑料薄膜等卷料在自動送進過程中的放卷張力大小，并使之保持穩(wěn)定的控制器，屬于自動放卷張力控制器的創(chuàng)新技術。
現有的放卷張力控制器，其存在的缺點是控制電路較復雜，調整麻煩，可靠性差，控制精度低，且在電源電壓，負載電流及卷料的送進速度發(fā)生波動時，難于控制其放卷張力保持穩(wěn)定，以致嚴重影響卷料的送進質量；另外，其體積也較大，且易發(fā)熱，使用性能欠佳。
本實用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種調整方便，可靠性高，控制精度高，且可確保放卷張力保持穩(wěn)定的一種雙給定雙閉環(huán)反饋的脈寬調制節(jié)能型自動放卷張力控制器。
本實用新型的原理框圖如附圖所示，包括有PI控制電路(1)、線性延遲放大電路(2)、比較電路(3)、調制電路(4)、三角波發(fā)生器(5)、功放電路(6)、張力檢測電路(7)、張力給定電路(8)，其中PI控制電路(1)的輸入端分別與張力給定電路(8)及張力檢測電路(7)的輸出端連接，PI控制電路(1)的輸出端與線性延遲放大電路(2)的輸入端連接，比較電路(3)的輸入端與線性延遲放大電路(2)的輸出端連接，調制電路(4)的輸入端分別與比較電路(3)的輸出端及三角波發(fā)生器(5)的輸出端連接，功放電路(6)的輸入端與調制電路(4)的輸出端連接，功放電路(6)的輸出端與負載PL連接，張力檢測電路(7)的輸端與檢測負載張力的傳感器連接。
下面結合實施例詳細說明本實用新型的具體結構


圖1為本實用新型的原理框圖；圖2為本實用新型的電路原理圖。
實施例本實用新型的原理框圖如
圖1所示，包括有PI控制電路(1)、線性延遲放大電路(2)、比較電路(3)、調制電路(4)、三角波發(fā)生器(5)、功放電路(6)、張力檢測電路(7)、張力給定電路(8)，其中PI控制電路(1)的輸入端分別與張力給定電路(8)及張力檢測電路(7)的輸出端連接，PI控制電路(1)的輸出端與線性延遲放大電路(2)的輸入端連接，比較電路(3)的輸入端與線性延遲放大電路(2)的輸出端連接，調制電路(4)的輸入端分別與比較電路(3)的輸出端及三角波發(fā)生器(5)的輸出端連接，功放電路(6)的輸入端與調制電路(4)的輸出端連接，功放電路(6)的輸出端與負載PL連接，張力檢測電路(7)的輸入端與檢測負載張力的傳感器連接。為進一步保證放卷張力的穩(wěn)定，上述比較電路(3)的輸入端還連接有電流反饋電路(9)，電流反饋電路(9)的輸入端與負載RL罪魁禍首。為實現根據卷料的送進速度進行自適應調整，上述PI控制電路(1)的輸入端還連接有速度自適應電路(10)。為方便放卷張力的調整，上述比較電路(3)的輸入端通過轉換開關還連接有手動放大電路(11)，手動放大電路(11)的輸入端與張力給定電路(8)連接。另外，為方便用戶直觀地看到卷料送進過程中的放卷張力變化情況，上述張力檢測電路(7)的輸出端還連接有張力顯示電路(12)；電流反饋電路(9)的輸入端與負載之間還連接有電流顯示電路(13)。上述PI控制電路(1)包括有運算放大器U1及其外圍元件電阻R16～R19、電容C5、E10，張力給定電路(8)為可調電阻WR1，線性延遲放大電路(2)包括有運算放大器U8、U7及其外圍元件電阻R20～R27、可調電阻W5、W8、二極管D1、D2、電容C6、C7、E2。其中U1的正輸入端通過電阻R17接地，負輸入端通過電阻R16與可調電阻WR1的調節(jié)端連接，電阻R18與電容C5組成的串聯電路與電阻R19并聯，且連接在U1的負輸入端與輸出端之間；U1的輸出端通過電阻R20、W8與U8的負輸入端連接，二極管D1、D2并接在U8的正輸入端與負輸入端之間，電阻R26與電容C7并接在U8的負輸入端與輸出端之間，U8的輸出端通過電阻R24、W5、R25與U7的負輸入端連接，U7的正輸入端通過電阻R27接地，電容E2連接在U7的負輸入端與輸出端之間，電阻R23與電容C6組成的并聯電路連接在U8的正輸入端與U7的輸出端之間；上述比較電路(3)包括有運算放大器U6及其外圍元件電阻R38～R43、電容C11；調制電路(4)包括有運算放大器U9及其外圍元件電阻R52；三角波發(fā)生器(5)包括有運算放大器U11、U12及其外圍元件電阻R44～R46、可調電阻W6、電容C12；功放電路(6)包括有三極管T1、T2及其外圍元件電阻R53～R55；電流反饋電路(9)包括有運算放大器U10及其外圍元件電阻R47～R51、電阻R56及電容E5。其中U6的正輸入端通過電阻R43接地，負輸入端通過電阻R41、R42與線性延遲放大電路(2)的輸出端連接，電容C11連接在U6的負輸入端與輸出端之間；U6的輸出端與調制電路(4)中U9的正輸入端連接，U9的負輸入端與三角波發(fā)生器(5)中U11的輸出端連接，U9的輸出端與功放電路(6)中T1的基極連接；U11的正輸入端接地，負輸入端通過可調電阻W6、電阻R46與U12的輸出端連接，電容C12連接在U11的負輸入端與輸出端之間，U12的負輸入端接地，電阻R44連接在U12的正輸入端與輸出端之間，R45連接在U12的正輸入端與U11的輸出端之間；三極管T1的發(fā)射極接地，T1的集電極通過電阻R55與T2的基極連接，T2的集電極與負載RL連接，發(fā)射極與電源連接，電阻R53連接在T1的基極與發(fā)射極之間，電阻R54連接在T2的基極與發(fā)射極之間；U10的輸出端通過電阻R47與比較電路(3)中U6的負輸入端連接及通過電容E5接地，正輸入端通過電阻R50與負載RL連接及通過電阻R49接地，負輸入端通過電阻R51與電源連接，R48連接在U10的負輸入端與輸出端之間，電阻R56連接在負載RL與電源之間；電流反饋電路(9)的輸入端與負載之間還連接的電流顯示電路(13)為電流表A。上述張力檢測電路(7)包括有運算放大器U3及其外圍元件電阻R28～R33、電容C8、E3、可調電阻W2、WR2；張力顯示電路(12)包括有運算放大器U4及其外圍元件電阻R34～R36、可調電阻W9、電容C9、E4。其中U3的正輸入端通過電阻R32接地，負輸入端通過電阻R28與張力傳感器連接及通過電阻R30與的輸出端WR2連接，U3的輸出端通過電阻R34與U4的負輸入端連接，電阻R33與可調電阻W2組成的串聯電路與電容C8并聯，且連接在U3的負輸入端與輸出端之間，U4的正輸入端通過電阻R35接地，輸出端通過電容E4接地，電阻R36與W9組成的串聯電路與電容C9并接，且連接在U4的負輸入端與輸出端之間，電壓量顯示器V的一端連接在U4的輸出端，V的另一端接地；上述速度自適應電路(10)包括有集成塊IC1、運算放大器U2及其外圍元件電阻R1～R12、R57、可調電阻W1、W3、電容C1、C2、E1，其中IC1的接腳1通過電阻R9與U2的負輸入端連接，接腳2通過電阻R10接地，接腳3、4接地，接腳5與C2的一端及R2的一端連接，接腳6分別與R1、R4、C1的一端連接，接腳7分別與R3、R5的一端連接，接腳8分別與R1、R2、R3的另一端、R6的一端及電源連接，R4、R5、C2的另一端均接地，C1的另一端與速度信號連接，電阻R6的另一端通過W1與U2的負輸入端連接，U2的輸出端通過由R57、W3、R12組成的串聯電路與PI控制電路(1)中U1的負輸入端連接，R11與C3、E1組成的并聯電路連接在U2的負輸入端與輸出端之間；上述手動放大電路(11)包括有運算放大器U5及其外圍元件電阻R13～R15、可調電阻W7、電容C4，其中U5的正輸入端通過電阻R15接地，負輸入端通過電阻R13與張力給定電路(8)中WR1的調節(jié)端連接，輸出端通過開關與比較電路(3)中電阻R41的一端連接，由電阻R14與W7組成的串聯電路與電容C4并接，且連接在U5的負輸入端與輸出端之間。此外，本實用新型還包括有電源電路(14)，其包括有變壓器B1、B2、B3，整流電路BD1、BD2、D4～D7，穩(wěn)壓器7824、7815、7915及由電阻R58～R65、電容C13～C19、E6～E9等元件組成的濾波電路，電源電路(14)的輸入端與市政電網連接，輸出端分別與上述各電路的相應連接端連接，如圖2所示。上述負載RL可為電磁或磁粉式離合器或制動器。上述U1、U2分別為IC3A及IC3B，為LM358；U3、U4分別為IC2A，LM358；U5、U6、U7、U8分別為IC4A、IC4B，IC4C、IC4D，為LM324；U9、U10、U11、U12分別為IC5A、IC5B、IC5C、IC5D，為LM324。
本實用新型使用時，速度自適應電路(10)將卷料的送進速度頻率信號變?yōu)樨撾妷貉a償給定信號，張力傳感器反饋信號經張力檢測電路(7)亦為負電壓信號，張力給定與前面兩個負電壓信號相加，經PI控制電路(1)和線性延遲放大電路(2)調節(jié)校正，與電流負反饋電壓信號一起進入比較電路(3)，其輸出電壓信號與三角波發(fā)生器(5)的信號經調制電路(4)后，輸出脈寬調制的開關電壓信號到負載上，使功放級和負載上的電壓始終處于通斷狀態(tài)，通過對負載電流大小的控制，從而控制放卷張力大小與穩(wěn)定。手動放大電路(11)是作為自動工作前后單獨調整放卷張力用，通過開關與自動狀態(tài)切換。
本實用新型由于采用雙給定、雙閉環(huán)反饋的脈寬調制輸出結構，因此，其與現有張力控制器相比，具有如下特點1、調整方便，可靠性高，自動控制狀態(tài)下，只需一次設置張力即可；2、可配用多種傳感器，如線性接近開關、張力傳感器等。并可根據傳感器信號的大小，調整反饋電路放大倍數；3、采用延遲的PI控制和速度自適應控制，特別適應各種延展性類型材料和慣性環(huán)節(jié)的放卷張力控制；4、輸出為脈沖寬度調制電壓，使功放電路、制動裝置的功耗大為降低、可靠性提高；5、可以手動和自動控制。
權利要求1.一種自動放卷張力控制器，其特征在于包括有PI控制電路(1)、線性延遲放大電路(2)、比較電路(3)、調制電路(4)、三角波發(fā)生器(5)、功放電路(6)、張力檢測電路(7)、張力給定電路(8)，其中PI控制電路(1)的輸入端分別與張力給定電路(8)及張力檢測電路(7)的輸出端連接，PI控制電路(1)的輸出端與線性延遲放大電路(2)的輸入端連接，比較電路(3)的輸入端與線性延遲放大電路(2)的輸出端連接，調制電路(4)的輸入端分別與比較電路(3)的輸出端及三角波發(fā)生器(5)的輸出端連接，功放電路(6)的輸入端與調制電路(4)的輸出端連接，功放電路(6)的輸出端與負載PL連接，張力檢測電路(7)的輸入端與檢測負載張力的傳感器連接。
2.根據權利要求要求1所述自動放卷張力控制器，其特征在于上述比較電路(3)的輸入端還連接有電流反饋電路(9)，電流反饋電路(9)的輸入端與負載RL連接。
3.根據權利要求要求1或2所述自動放卷張力控制器，其特征在于上述PI控制電路(1)的輸入端還連接有速度自適應電路(10)。
4.根據權利要求要求3所述自動放卷張力控制器，其特征在于上述比較電路(3)的輸入端通過轉換開關還連接有手動放大電路(11)，手動放大電路(11)的輸入端與張力給定電路(8)連接。
5.根據權利要求要求4所述自動放卷張力控制器，其特征在于上述張力檢測電路(7)的輸出端還連接有張力顯示電路(12)；電流反饋電路(9)的輸入端與負載之間還連接有電流顯示電路(13)。
6.根據權利要求要求5所述自動放卷張力控制器，其特征在于上述PI控制電路(1)包括有運算放大器U1及其外圍元件電阻R16～R19、電容C5、E10，張力給定電路(8)為可調電阻WR1，線性延遲放大電路(2)包括有運算放大器U8、U7及其外圍元件電阻R20～R27、可調電阻W5、W8、二極管D1、D2、電容C6、C7、E2，其中U1的正輸入端通過電阻R17接地，負輸入端通過電阻R16與可調電阻WR1的調節(jié)端連接，電阻R18與電容C5組成的串聯電路與電阻R19并聯，且連接在U1的負輸入端與輸出端之間；U1的輸出端通過電阻R20、W8與U8的負輸入端連接，二極管D1、D2并接在U8的正輸入端與負輸入端之間，電阻R26與電容C7并接在U8的負輸入端與輸出端之間，U8的輸出端通過電阻R24、W5、R25與U7的負輸入端連接，U7的正輸入端通過電阻R27接地，電容E2連接在U7的負輸入端與輸出端之間，電阻R23與電容C6組成的并聯電路連接在U8的正輸入端與U7的輸出端之間。
7.根據權利要求要求6所述自動放卷張力控制器，其特征在于上述比較電路(3)包括有運算放大器U6及其外圍元件電阻R38～R43、電容C11；調制電路(4)包括有運算放大器U9及其外圍元件電阻R52；三角波發(fā)生器(5)包括有運算放大器U11、U12及其外圍元件電阻R44～R46、可調電阻W6、電容C12；功放電路(6)包括有三極管T1、T2及其外圍元件電阻R53～R55；電流反饋電路(9)包括有運算放大器U10及其外圍元件電阻R47～R51、電阻R56及電容E5，其中U6的正輸入端通過電阻R43接地，負輸入端通過電阻R41、R42與線性延遲放大電路(2)的輸出端連接，電容C11連接在U6的負輸入端與輸出端之間；U6的輸出端與調制電路(4)中U9的正輸入端連接，U9的負輸入端與三角波發(fā)生器(5)中U11的輸出端連接，U9的輸出端與功放電路(6)中T1的基極連接；U11的正輸入端接地，負輸入端通過可調電阻W6、電阻R46與U12的輸出端連接，電容C12連接在U11的負輸入端與輸出端之間，U12的負輸入端接地，電阻R44連接在U12的正輸入端與輸出端之間，R45連接在U12的正輸入端與U11的輸出端之間；三極管T1的發(fā)射極接地，T1的集電極通過電阻R55與T2的基極連接，T2的集電極與負載RL連接，發(fā)射極與電源連接，電阻R53連接在T1的基極與發(fā)射極之間，電阻R54連接在T2的基極與發(fā)射極之間；U10的輸出端通過電阻R47與比較電路(3)中U6的負輸入端連接及通過電容E5接地，正輸入端通過電阻R50與負載RL連接及通過電阻R49接地，負輸入端通過電阻R51與電源連接，電阻R48連接在U10的負輸入端與輸出端之間，電阻R56連接在負載RL與電源之間。
8.根據權利要求要求7所述自動放卷張力控制器，其特征在于上述張力檢測電路(7)包括有運算放大器U3及其外圍元件電阻R28～R33、電容C8、E3、可調電阻W2、WR2；張力顯示電路(12)包括有運算放大器U4及其外圍元件電阻R34～R36、可調電阻W9、電容C9、E4，其中U3的正輸入端通過電阻R32接地，負輸入端通過電阻R28與張力傳感器輸出端連接及通過電阻R30與WR2連接，U3的輸出端通過電阻R34與U4的負輸入端連接，電阻R33與可調電阻W2組成的串聯電路與電容C8并聯，且連接在U3的負輸入端與輸出端之間，U4的正輸入端通過電阻R35接地，輸出端通過電容E4接地，電阻R36與W9組成的串聯電路與電容C9并接，且連接在U4的負輸入端與輸出端之間，電壓量顯示器V的一端連接在U4的輸出端，V的另一端接地。
9.根據權利要求要求8所述自動放卷張力控制器，其特征在于上述速度自適應電路(10)包括有集成塊IC1、運算放大器U2及其外圍元件電阻R1～R12、R57、可調電阻W1、W3、電容C1、C2、E1，其中IC1的接腳1通過電阻R9與U2的負輸入端連接，接腳2通過電阻R10接地，接腳3、4接地，接腳5與C2的一端及R2的一端連接，接腳6分別與R1、R4、C1的一端連接，接腳7分別與R3、R5的一端連接，接腳8分別與R1、R2、R3的另一端、R6的一端及電源連接，R4、R5、C2的另一端均接地，C1的另一端與速度信號連接，電阻R6的另一端通過W1與U2的負輸入端連接，U2的輸出端通過由R57、W3、R12組成的串聯電路與PI控制電路(1)中U1的負輸入端連接，R11與C3、E1組成的并聯電路連接在U2的負輸入端與輸出端之間。
10.根據權利要求要求9所述自動放卷張力控制器，其特征在于上述手動放大電路(11)包括有運算放大器U5及其外圍元件電阻R13～R15、可調電阻W7、電容C4，其中U5的正輸入端通過電阻R15接地，負輸入端通過電阻R13與張力給定電路(8)中WR1的調節(jié)端連接，輸出端通過開關與比較電路(3)中電阻R41的一端連接，由電阻R14與W7組成的串聯電路與電容C4并接，且連接在U5的負輸入端與輸出端之間。
專利摘要本實用新型是一種用于調整紙張、塑料薄膜等卷料在自動送進過程中的放卷張力大小,并使之保持穩(wěn)定的控制器。包括有PI控制電路、線性延遲放大電路、比較電路、調制電路、三角波發(fā)生器、功放電路、張力檢測電路、張力給定電路、電流反饋電路、速度自適應電路、手動放大電路等。本實用新型由于采用雙給定、雙閉環(huán)反饋的脈寬調制輸出結構,因此其調整方便,可靠性高,控制精度高,且可確保放卷張力保持穩(wěn)定,本實用新型是一種方便實用,性能優(yōu)良的自動放卷張力控制器。
文檔編號B65H47/00GK2381624SQ9923691
公開日2000年6月7日 申請日期1999年8月20日 優(yōu)先權日1999年8月20日
發(fā)明者唐露新, 吳黎明 申請人:廣東工業(yè)大學