张力传感器的作用

来源：南京天光电气科技有限公司 2025年04月22日 07:46

1 张力传感器的适用

在近代的工业自动化中怎样有规律的将半成品与成品绕成卷装从而实现控制提高生产效率一直是在应用当中遇到的比较常见的问题。比如在造纸行业中纸张的收放怎样达到恒定张力，纺织行业内，农业运用最多的塑料薄膜，电缆行业电线等这些运用带料的收放卷张力的使用对产品的质量相当重要，所以需要进行恒定张力的控制，简单说就是在动态运行中对卷绕的产品承受张力，且自始至终保持不变。检测元件和转矩调节元件的不同所能提供的张力解决方案也各不相同，目前基于称重传感器在自动化中的普及使用，用传感器来直接测量张力实现控制简单而且操作方便，通过测量放卷的张力，经过精心的调试，从而达到较高的精确度。

2 张力传感器的基本控制原理

2.1恒张力控制原理

物理上对刚体的转动，有公式M=Fd，其中M代表力矩；d代表转轴的力竹；F代表刚体所受的作用力，显然还可以写成F==M/d。

对于动态运行中的放卷来说，d则表示带动产品的的半径，随着设备机器的运行，带料逐渐减少，则半径越来越小，如果保持张力F的运行不会随着改变，根据公式，那么转矩M也会根据相同的比例进行减少。而收卷的状况则正好相反，随着收卷的运行，带料会增加，因此半径也会随着增加，如果F保持不变的原理的话，则转矩M也应该按照相同比例逐渐增加。

3 张力传感器数据

卷绕中的测量张力是参照力学参数，而张力信号的采集和怎么进行处理是影响张力信号大小的主要因素。目前，张力信号的采集主要是根据各种结构的传感器利用张力信号的物理量通过传感器转换为电量，也就是电压信号，以达到测量，计算，数据转换的自动化应用。张力信号的数据处理是基于各类电子计算机，便于计算机控制过程和分析结果。

4 张力传感器测试装置的原理

由于必须保证带料的正常运行, 也就是说要保证带料的完整性, 所以在这种情况下要测试带料的张力采用直接的方法是不可行的, 必须通过合理的装置, 得到压力滚筒竖直方向的受力值, 然后通过力的分解, 得到带料的张力。通过测称重传感器的受力值, 就可以计算出胶带的张力值。

5 张力传感器的数据转换

由于称重传感器直接得到的是毫伏级的模拟信号, 所以在信号输入到单片机AD转换器前要进行信号处理。张力测试模块的硬件电路主要包括集成运算放大器、低失调运算放大器和单片机内部的模数转换器。

由于称重传感器输出信号很小, 仅为毫伏级, 与普通运算放大器的失调电压在同一个量级上, 所以在设计放大电路的同时必须考虑运算放大器失调电压的影响。称重传感器输出的信号首行级放大, 采用的放大器为高精度运算放大器。信号经过级放大后, 普通运算放大器失调电压的影响已经不足为患, 因此第二级放大采用普通运算放大器。

传感器输出的是连续的模拟信号，而单片机输出的信号则是数字信号，所以只能在一段瞬间对模拟信号进行采样，然后在把这些信号转换为输出的数字量。在此利用内部的模块转换功能AD。单片机程序包括测力模块和通信模块, 前者实现称重传感器力的测量; 后者响应计算机软件的请求, 将测力结果数据发送到计算机。计算机软件实现计算机同单片机的串行通信, 实时读取单片机测得的张力值。

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