專(zhuān)利名稱(chēng):電子數(shù)字式織物張力測(cè)試儀的制作方法
本實(shí)用新型涉及一種電子數(shù)字式織物張力測(cè)試儀。
目前，國(guó)內(nèi)外使用的張力計(jì)主要有兩類(lèi)，即為機(jī)械指針式和電子指針式。機(jī)械指針式張力計(jì)比較原始，表盤(pán)為非均勻刻度，底盤(pán)與網(wǎng)布的接觸面積達(dá)140cm，測(cè)量運(yùn)動(dòng)織物時(shí)對(duì)織物磨損大，其精度低，只適于測(cè)量靜止或低速運(yùn)動(dòng)的織物。
電子指針式張力儀(如ELEMETRON牌)，使用了壓力傳感器，具有放大電路和磁電式表頭。它的前后導(dǎo)輥及中部受力輥皆可轉(zhuǎn)動(dòng)，使用時(shí)與運(yùn)動(dòng)網(wǎng)布無(wú)滑動(dòng)摩擦。可用于測(cè)試高速運(yùn)動(dòng)的織物。
以上兩種張力計(jì)皆為手持式，即使用時(shí)手握測(cè)試架的手柄，這很容易對(duì)網(wǎng)布造成一種“附加力”，而大大增加實(shí)際使用中的誤差，操作者也需要一定的使用技巧。
另外以上兩種張力計(jì)都沒(méi)有數(shù)據(jù)保持功能，其測(cè)試架離開(kāi)網(wǎng)布時(shí)指針立即回零，給讀數(shù)造成一定的困難。由于二者都為指針式，在較低照度的車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)不易看清讀數(shù)。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種具有恒定操作附加力自動(dòng)定值和數(shù)據(jù)保持功能的，測(cè)量精度高的電子數(shù)字式織物張力計(jì)。
本實(shí)用新型是用以下方式實(shí)現(xiàn)的，由前后導(dǎo)輥，張力采集輥，能線(xiàn)性地傳送和變換采集力的減力杠桿，定值固定操作附加力的定值機(jī)構(gòu)組成的力的采集傳遞和變換機(jī)構(gòu)，它把織物的張力“接受”下來(lái)，并經(jīng)減力杠桿傳遞至壓力傳感器進(jìn)行力／電轉(zhuǎn)換，壓力傳感器輸出的電信號(hào)送至直流放大器，經(jīng)放大的信號(hào)又送至模數(shù)轉(zhuǎn)換及譯碼和驅(qū)動(dòng)電路，最后由數(shù)碼顯示器顯示所測(cè)數(shù)據(jù)。
下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳述圖1為電子數(shù)字式織物張力測(cè)試儀的原理框圖。
圖2為電子數(shù)字式織物張力測(cè)試儀的測(cè)試架裝配簡(jiǎn)圖。
圖3為電子數(shù)字式織物張力測(cè)試儀的電原理圖。
在圖1中，本裝置由力的采集傳遞和變換機(jī)構(gòu)(a)，微型壓力傳感器(b)，直流放大器(c)，定值數(shù)據(jù)保持(e)。A／D轉(zhuǎn)換及譯碼和驅(qū)動(dòng)電路(d)，數(shù)碼顯示器，電源(f)組成。
由力的采集傳遞和變換機(jī)構(gòu)(a)把織物的張力“接受”下來(lái)，并經(jīng)減力杠桿傳至壓力傳感器(b)進(jìn)行力／電轉(zhuǎn)換，壓力傳感器的輸出電信號(hào)送至直流放大器(c)，經(jīng)放大的電信號(hào)又送到A／D轉(zhuǎn)換及譯碼和推動(dòng)電路，最后由數(shù)碼顯示器顯示所測(cè)數(shù)據(jù)。電源部分(f)由積層電池，專(zhuān)供壓力傳感器使用的恒流源和供給所有其它各部分的穩(wěn)壓電源組成。
在圖2測(cè)試架裝配簡(jiǎn)圖中，整個(gè)機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)架〔1〕上，包括前導(dǎo)輥組〔3〕，后導(dǎo)輥組〔4〕，每組導(dǎo)輥各有三個(gè)直徑為25mm的園柱的小輥，裝在前后兩平行軸上，兩平行軸之間的距離為190mm。張力采集輥〔5〕直徑為20mm，長(zhǎng)為20mm。其最下一條素線(xiàn)比兩組導(dǎo)輥?zhàn)钕露艘粭l素線(xiàn)決定的一個(gè)平面突出1.2－2.0mm，最佳值為1.5mm。
減力杠桿〔6〕通過(guò)軸〔7〕固定在支持件〔8〕上，張力采集輥〔5〕通過(guò)軸〔18〕固定在杠桿〔6〕中部，在杠桿〔6〕一端裝有對(duì)傳感器敏感頭的作用螺釘〔9〕，旋此螺釘使杠桿〔6〕水平后用膠粘劑粘固。在靠近作用螺釘〔9〕處裝有對(duì)傳感器起著機(jī)械過(guò)載保護(hù)作用的螺釘〔10〕，經(jīng)調(diào)整使其頂端與傳感器邊緣部分保持0.1mm的空隙(不可接觸)后粘固在杠桿〔6〕上。在杠桿〔6〕的另一端裝有平衡彈簧〔11〕，調(diào)整它可使杠桿處于靜平衡狀態(tài)，這可使得測(cè)量非水平網(wǎng)布時(shí)不增加誤差。
張力采集輥〔5〕的軸〔18〕對(duì)杠桿支點(diǎn)軸的主動(dòng)力力臂與作用螺釘〔9〕對(duì)杠桿支點(diǎn)軸的被動(dòng)力力臂二者之比為1.3－1.6，最佳為1.5。一般上述主動(dòng)力力臂為12mm，被動(dòng)力力臂為60mm。
定值固定操作附加力的定值機(jī)構(gòu)由彈簧〔13〕。手柄外套〔14〕，及微動(dòng)開(kāi)關(guān)K4組成，彈簧〔13〕套在機(jī)架〔1〕上方的園柱形筒上，手柄外套〔14〕套在彈簧〔13〕上，手柄外套〔14〕下方對(duì)準(zhǔn)定值開(kāi)關(guān)K4的按鈕。
在手握手柄外套〔14〕向下用力時(shí)要克服彈簧〔13〕的彈力使手柄外套相對(duì)機(jī)架向下運(yùn)動(dòng)，直至手柄外套〔14〕接觸到微動(dòng)開(kāi)關(guān)K4，并使之動(dòng)作。顯然每次測(cè)試至開(kāi)關(guān)K4動(dòng)作時(shí)的按壓力是相等的，即起到定值固定操作附加力的作用。
圖2中，〔12〕為固定套，〔15〕為五芯電欄，〔16〕為五極插座。
圖3為本實(shí)用新型的電原理圖，圖中壓力傳感器采用固態(tài)壓阻荷重傳感器，它將其“敏感頭”上受到的集中力轉(zhuǎn)換為與之成正比的電信號(hào)。本裝置只使用到傳感器全量程的五分之一，傳感器滿(mǎn)載荷位移為0.1mm。
壓力傳感器輸出的電信號(hào)傳至直流放大器，直流放大器采用單源集成運(yùn)算放大器IC4。R20，R21，R22為輸入調(diào)零電阻，可針對(duì)不同“零位輸出”的傳感器疊加上由于“操作附加力”在傳感器上造成的附加電信號(hào)后總的調(diào)為平衡。
R16為量程調(diào)整電位器，要在整機(jī)裝好后，在具有準(zhǔn)確張力的織物上實(shí)地調(diào)整。
R18，R19在電源檢查開(kāi)關(guān)K2切換至K2－2位置時(shí)，數(shù)碼管顯示電池電壓，若低于4.5V時(shí)應(yīng)更換電池。
R23將低于零電位參考點(diǎn)的電壓分壓為0－數(shù)毫伏以抵消IC4運(yùn)放器“失調(diào)電壓”，使得放大器輸入為零時(shí)，最終數(shù)字顯示零值。
直流放大器的輸出送至A／D轉(zhuǎn)換及譯碼和推動(dòng)電路，它可采用大規(guī)模集成電路IC1，也可采用分立元件組成。本裝置是采用大規(guī)模集成電路IC1及集成電路IC2。電阻R2－R9，電容C1－C7，二極管D1，D2，穩(wěn)壓管D3，及場(chǎng)效應(yīng)管BG1組成。
IC1包含雙積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器，及BGD七段譯碼器和顯示驅(qū)動(dòng)器，時(shí)鐘和參考源，具有自動(dòng)調(diào)零和自動(dòng)定極性的性能。它把輸入的直流電壓變成數(shù)字輸出，經(jīng)譯碼直接驅(qū)動(dòng)顯示器。
IC2與D1，D2，C1，C2共同產(chǎn)生一個(gè)4V左右的負(fù)電壓供給IC1的26腳。
場(chǎng)效應(yīng)管BG1向穩(wěn)壓二極管D3提供一穩(wěn)定電流，以產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定電壓，此電壓通過(guò)R4降為100mv，供IC1的36腳作為參考電壓。
IC1輸入變化±0.4mv時(shí)即織物張力值變化0.04kg／cm時(shí)，數(shù)字變化±1個(gè)字。
本裝置的數(shù)據(jù)保持電路由雙向集成模擬開(kāi)關(guān)IC3，定值開(kāi)關(guān)K4，復(fù)位開(kāi)關(guān)K3，發(fā)光二極管D5組成。
IC3的7腳接地，14腳接V＋。其余12個(gè)腳分成四路相同的開(kāi)關(guān)。13.5.6.12腳分別為1與2腳，3與4腳，8與9腳，10與11腳的控制端。當(dāng)13腳為高電平時(shí)，1與2腳導(dǎo)通，當(dāng)13腳為低電平時(shí)，1與2腳截止。其它三路開(kāi)關(guān)情況相同。
第一路開(kāi)關(guān)(13.1.2腳)接成自保持開(kāi)關(guān)。它的1腳接電源正，控制端13腳經(jīng)R28接至2端，再經(jīng)R26接地。當(dāng)剛剛接通電源開(kāi)關(guān)K1或按一下復(fù)位開(kāi)關(guān)K3時(shí)，13腳先出現(xiàn)低電位，使1與2腳呈高阻截止?fàn)顟B(tài)，R26中無(wú)電流通過(guò)，2腳呈低電位。該低電位又經(jīng)R28傳至13腳仍使1與2腳截止，并穩(wěn)定在截止?fàn)顟B(tài)。由于第二路(5，3，4腳)與第四路(12，10，11腳)開(kāi)關(guān)的控制端與5腳與12腳并聯(lián)并經(jīng)R27接至2腳，2腳的低電位同時(shí)使這兩路開(kāi)關(guān)截止，其中第四路開(kāi)關(guān)的11腳(與IC1的40腳相連接)與10腳(接地)不導(dǎo)通，于是A／D轉(zhuǎn)換照常進(jìn)行而處于復(fù)位測(cè)量狀態(tài)；與之相應(yīng)，發(fā)光二極管也因第二路開(kāi)關(guān)的截止(3與4腳截止)而不發(fā)光。
當(dāng)手柄外筒套〔14〕按下，按動(dòng)開(kāi)關(guān)K4時(shí)，第一路開(kāi)關(guān)的13腳直接接通高電位而使1與2腳導(dǎo)通，R26中產(chǎn)生電流。2腳變高電位并經(jīng)R28，使13腳保持高電位，從而1與2腳保持導(dǎo)通。2腳高電位又經(jīng)R27和C9組成的延遲電路，使第四，第二路開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，第四路開(kāi)關(guān)的10腳與11腳導(dǎo)通，將IC1的40腳與“地”接通，導(dǎo)致A／D轉(zhuǎn)換停止，保持原顯示數(shù)字；第二路開(kāi)關(guān)接通時(shí)3與4腳將發(fā)光二極管D5點(diǎn)亮，以表明在可讀數(shù)狀態(tài)。
圖3中R27與C9形成延時(shí)電路，使第二，四路開(kāi)關(guān)比第一路開(kāi)關(guān)晚動(dòng)作約1秒，以適應(yīng)傳感器及A／D轉(zhuǎn)換器的“遲滯”。
讀數(shù)后再行測(cè)量時(shí)，只需按一下復(fù)位開(kāi)關(guān)K3即可。
數(shù)碼顯示采用3 1/2 位數(shù)碼顯示器。
電源用9V積層電池，供傳感器用的恒流源由BG4，R10組成，BG4為場(chǎng)效應(yīng)管。
穩(wěn)壓電源由BG2、BG3，穩(wěn)壓管D4以及R29，R23組成。
本實(shí)用新型的整個(gè)電路部分(除傳感器及開(kāi)關(guān)K4外)裝在150×95×30mm的機(jī)殼內(nèi)，用電欄與五極插座〔16〕相連接。另外，也可以把上述電路部分與圖2的測(cè)試架裝在一起，成為一體型。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是具有恒定操作附加力 自動(dòng)定值和數(shù)據(jù)保持功能，能使操作附加力為一固定值，這一定值附加力可通過(guò)調(diào)整圖3中的電阻R20，R22的阻值來(lái)“扣除”由此固定附加力而產(chǎn)生的電信號(hào)，從而消除了附加力的影響，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確度。同時(shí)本裝置還可以由數(shù)據(jù)保持電路把所測(cè)的數(shù)據(jù)保持下來(lái)，便于讀數(shù)。又由于減力杠桿對(duì)力的傳遞和變換是線(xiàn)性的，以及本裝置只使用到傳感器全量程的五分之一，使得測(cè)量精度大大提高。它采用了數(shù)碼管顯示，這樣照度愈低愈清晰。它適用于各類(lèi)布匹以及在造紙成型網(wǎng)。乾網(wǎng)等所有織物的織造過(guò)程中和張緊狀態(tài)的使用過(guò)程中，測(cè)量織物單位寬度上的張力的大小。讀數(shù)單位是kg／cm。
權(quán)利要求
1.一種電子數(shù)字式織物張力測(cè)試儀，它包括壓力傳感器。前后導(dǎo)輥。張力采集輥。直流放大器，其特征在于它還包括能線(xiàn)性地傳遞和變換采集力的減力杠桿[6]，定值固定操作附加力的定值機(jī)構(gòu)，數(shù)據(jù)保持電路。模數(shù)轉(zhuǎn)換及譯碼和驅(qū)動(dòng)電路，數(shù)碼顯示器。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的張力測(cè)試儀，其特征在于杠桿〔6〕通過(guò)軸〔7〕固定在支持件〔8〕上，張力采集輥〔5〕通過(guò)軸〔18〕固定在杠桿〔6〕中部，在杠桿一端裝有對(duì)傳感器敏感頭的作用螺釘〔9〕，在靠近作用螺釘〔9〕處裝有對(duì)傳感器起著機(jī)械過(guò)載保護(hù)作用的螺釘〔10〕，在杠桿〔6〕的另一端裝有平衡彈簧〔11〕，張力采集輥〔5〕的軸〔18〕對(duì)杠桿支點(diǎn)軸的主動(dòng)力力臂與作用螺釘〔9〕對(duì)杠桿支點(diǎn)軸的被動(dòng)力力臂二者之比為13－16，最佳為15。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的張力測(cè)試儀，其特征在于定值固定操作附加力的定值機(jī)構(gòu)由彈簧〔13〕，手柄外套〔14〕及微動(dòng)開(kāi)關(guān)K4組成，彈簧〔13〕套在機(jī)架〔1〕上方的園柱形筒上，手柄外套〔14〕套在彈簧〔13〕上，手柄外套〔14〕下方對(duì)準(zhǔn)定值開(kāi)關(guān)K4的按鈕。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的張力測(cè)試儀，其特征在于張力采集輥?zhàn)钕乱粭l素線(xiàn)比兩組導(dǎo)輥?zhàn)钕露艘粭l素線(xiàn)決定的一個(gè)平面突出1.2－2.0mm，最佳值為1.5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的張力測(cè)試儀，其特征在于數(shù)據(jù)保持電路由雙向集成模擬開(kāi)關(guān)IC3，定值開(kāi)關(guān)K4，復(fù)位開(kāi)關(guān)K3，發(fā)光二極管D5組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的張力測(cè)試儀，其特征在于模數(shù)轉(zhuǎn)換及譯碼和驅(qū)動(dòng)電路可采用大規(guī)模集成電路IC1，也可采用分立元件組成。
專(zhuān)利摘要
本實(shí)用新型涉及一種電子數(shù)字式張力測(cè)試儀，它具有定值固定操作附加力的定值機(jī)構(gòu)，減力杠桿。數(shù)據(jù)保持電路。模數(shù)轉(zhuǎn)換及譯碼和驅(qū)動(dòng)電路。數(shù)碼管顯示。它具有較高的測(cè)量準(zhǔn)確度和精度，設(shè)有數(shù)據(jù)保持功能，便于讀數(shù)和記錄。它適用于各類(lèi)布匹以及在造紙成型網(wǎng)。乾網(wǎng)等所有織物的織造過(guò)程中和工作緊張狀態(tài)下測(cè)量織物單位寬度上的張力的大小。
文檔編號(hào)G01L5/10GK87202104SQ87202104
公開(kāi)日1988年1月27日 申請(qǐng)日期1987年2月18日
發(fā)明者宋祥臣 申請(qǐng)人:宋祥臣導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan