CN103278280A - 一种张力自动调节和控制装置及其控制方法 - Google Patents

一种张力自动调节和控制装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种张力自动调节和控制装置，其特征在于：包括一张力控制器、一直流电机、一梯形丝杆螺母、一电位器式传感器和一拉力传感器，所述直流电机的输出轴与所述梯形丝杆螺母的螺母固定连接，所述梯形丝杆螺母的丝杆与所述拉力传感器固定连接，所述电位器式传感器的转轴与所述直流电机的输出轴啮合；所述张力控制器采集所述拉力传感器的实际拉力和所述电位器式传感器的实际角位移，并控制所述直流电机的转动，通过对角位移的控制间接实现对张力的控制。本发明通过电位器式传感器对直流电机进行定步长位置控制的方法实现张力的调节，当实际拉力达到目标张力时，靠梯形丝杆螺母的自锁作用保持和控制张力不变，而无需一直通电动态调节张力。

Description

一种张力自动调节和控制装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种张力自动调节和控制装置及其控制方法，适用于绳索类（只能承受拉力）张力自动调节与控制领域。
背景技术
在桥梁与船舶建造、纺织机械、输配电等领域，存在很多需要进行张力调节与控制的场合，如输电线路转弯或端头处的电杆，为了防止受力不对称，需要在电线拉力相反的方向布设拉线，并固定在地面上，并调节拉线的拉力，以确保受力平衡。这类应用的典型特征是，拉力一旦调节平衡，只要自锁在当前状态，在相对较长时间内都不需要对拉力进行二次调节。
在现存的张力控制方案中，大部分都是通过纯人工的办法对张力进行调节，费时费力，拉力调节的精度也不够高。还有的张力调节与控制装置尽管实现了自动化，但是需要不间断主动调整拉力，一旦系统程序出错或断电，拉力就被释放或者出现其他异常，不适合长期不间断工作。还有的张力调节与控制装置，只能利用交流电源供电，无法或不方便在户外使用。考虑到以上因素，本发明利用直流电机作为张力调节的动力源，整个装置采用直流供电，如利用汽车电源即可完成操作；采用梯形丝杆螺母副的相对运动实现张力的调节，由于丝杆螺母具有自锁作用，因此，张力调节到合适值后，系统断电张力仍能够长期保持；只要设定了目标张力后，本发明可以自动完成张力的调节，完全自动化。这使得本发明可以应用在诸多需要张力调节和控制的应用场合中。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种张力自动调节和控制装置。
本发明采用以下方案实现：一种张力自动调节和控制装置，其特征在于：包括一张力控制器、一直流电机、一梯形丝杆螺母、一电位器式传感器和一拉力传感器，所述直流电机的输出轴与所述梯形丝杆螺母的螺母固定连接，所述梯形丝杆螺母的丝杆与所述拉力传感器固定连接，所述电位器式传感器的转轴与所述直流电机的输出轴啮合；所述张力控制器采集所述拉力传感器的实际拉力和所述电位器式传感器的实际角位移，并控制所述直流电机的转动，通过对角位移的控制间接实现对张力的控制。
在本发明一实施例中，所述张力控制器包括一处理器、一人机界面、一AD转换器和一直流电机驱动电路，所述处理器连接所述人机界面、AD转换器和直流电机驱动电路。
在本发明一实施例中，所述张力控制器还包括一通讯单元，所述通讯单元与所述处理器连接。
本发明的另一目的是提供一种张力自动调节和控制装置的控制方法。
采用以下方案实现：一种张力自动调节和控制装置的控制方法，其特征在于：所述张力控制器采集所述拉力传感器的实际拉力并与一预设拉力值进行比较；若所述预设拉力值大于所述实际拉力，则所述张力控制器控制所述直流电机正向转动一预设角位移后停止转动并重新比较，若所述预设拉力值小于所述实际拉力，则所述张力控制器控制所述直流电机反向转动所述预设角位移后停止转动并重新比较，若所述预设拉力值等于所述实际拉力，则所述张力控制器控制所述直流电机停止转动；其中，所述张力控制器采集所述电位器式传感器的实际角位移并与所述预设角位移进行比较，当所述实际角位移等于所述预设角位移时，所述张力控制器控制所述直流电机停止转动。
在本发明一实施例中，所述预设拉力值通过人机界面进行设置。
在本发明一实施例中，所述预设拉力值通过通讯单元由一上位机进行设置。
本发明通过电位器式传感器对直流电机进行定步长位置控制的方法实现张力的调节，当实际拉力达到目标张力时，靠梯形丝杆螺母副的自锁作用保持和控制张力不变，而无需一直通电动态调节张力；本装置采用直流电机驱动，供电均可通过直流电供给，可以用于户外，将该装置设置于需要张力调节与控制的两个端点之间，电机通过正反转即可实现张力调节。本发明的特色在于以位置控制作为内环、以张力控制作为外环，通过位置控制实现张力的调节和控制。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明一种张力自动调节和控制装置的结构图。
图2是本发明一种张力自动调节和控制装置的原理图。
图3是本发明中张力控制器的原理图。
图4是本发明一种张力自动调节和控制装置的控制方法流程图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明提供一种张力自动调节和控制装置，包括一张力控制器5、一直流电机1、一梯形丝杆螺母2、一电位器式传感器4和一拉力传感器3，所述直流电机1的输出轴1a与所述梯形丝杆螺母2的螺母2a固定连接，所述梯形丝杆螺母2的丝杆2b与所述拉力传感器3固定连接，所述电位器式传感器4的转轴4a与所述直流电机1的输出轴1a啮合；所述张力控制器5采集所述拉力传感器3的实际拉力和所述电位器式传感器4的实际角位移，并控制所述直流电机1的转动，通过对角位移的控制间接实现对张力的控制。
优选的，还包括一直流电源模块为所述张力自动调节和控制装置供电；还包括两条绳索、链条或杆件（图1中为61和62），其中一条绳索、链条或杆件61用于连接所述直流电机1的固定座1b与需要张紧的一端A，另一条绳索、链条或杆件62用于连接所述拉力传感器3与需要张紧的另一端B。
如图3所示，所述张力控制器包括一处理器、一人机界面、一AD转换器、一通讯单元和一直流电机驱动电路，所述处理器连接所述人机界面、AD转换器、通讯单元和直流电机驱动电路。优选的，所述处理器为单片机或ARM等。
本发明实现张力控制的核心是把控制器分为两个环，内环为位置控制，外环为张力控制。张力的调节是通过对位置的控制间接实现的，而不是直接进行张力控制，这样设计的原因是位置控制稳定性更好，精度更高。张力控制器负责对传感器信号进行处理，通过AD转换器把模拟量变成数字量送入控制核心单片机，单片机进行处理比较后，通过直流电机驱动电路输出适当的电压电流给直流电机。
本发明的另一目的是提供上述的一种张力自动调节和控制装置的控制方法。
本发明提供一种张力自动调节和控制装置的控制方法，包括：所述张力控制器采集所述拉力传感器的实际拉力并与一预设拉力值进行比较；若所述预设拉力值大于所述实际拉力，则所述张力控制器控制所述直流电机正向转动一预设角位移后停止转动并重新比较，若所述预设拉力值小于所述实际拉力，则所述张力控制器控制所述直流电机反向转动所述预设角位移后停止转动并重新比较，若所述预设拉力值等于所述实际拉力，则所述张力控制器控制所述直流电机停止转动；其中，所述张力控制器采集所述电位器式传感器的实际角位移并与所述预设角位移进行比较，当所述实际角位移等于所述预设角位移时，所述张力控制器控制所述直流电机停止转动。优选的，所述预设拉力值通过人机界面（如触控面板等）进行设置或者通过通讯单元由一上位机（如计算机等）进行设置。
如图4所示，通过人机界面或者通过通讯单元由一上位机进行设置一预设拉力值（目标张力T0）后，所述张力控制器采集所述拉力传感器的实际拉力Ts以及所述电位器式传感器的实际角位移，比较目标张力T0与拉力传感器的实际拉力Ts；若T0>Ts，则所述张力控制器控制直流电机正转，同时比较所述电位器式传感器的实际角位移与一预设角位移是否相等，若不相等则直流电机继续正转，若相等则直流电机停止转动并比较新采集的Ts与T0的大小，若T0<Ts，则所述张力控制器控制直流电机反转，同时比较所述电位器式传感器的实际角位移与预设角位移是否相等，若不相等则直流电机继续反转，若相等则直流电机停止转动并比较新采集的Ts与T0的大小，若T0=Ts，则所述张力控制器控制直流电机停止转动并切断电源，结束控制。等待需要重新校准张力时再进行上述控制步骤。关于T0与Ts大小的比较可以是在一定范围内的大小比较，取决于传感器的精度及AD转换器的精度等。
本发明可以非常方便地的对两个端点之间的张力大小进行调控，调控的速度快且稳定，张力调节与控制装置具有掉电自锁的功能，调控结束后，可以在断电的情况下继续保持原来的张力，系统采用直流电源供电，方便于户外使用。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1. 一种张力自动调节和控制装置，其特征在于：包括一张力控制器、一直流电机、一梯形丝杆螺母、一电位器式传感器和一拉力传感器，所述直流电机的输出轴与所述梯形丝杆螺母的螺母固定连接，所述梯形丝杆螺母的丝杆与所述拉力传感器固定连接，所述电位器式传感器的转轴与所述直流电机的输出轴啮合；所述张力控制器采集所述拉力传感器的实际拉力和所述电位器式传感器的实际角位移，并控制所述直流电机的转动，通过对角位移的控制间接实现对张力的控制。
2. 根据权利要求1所述的一种张力自动调节和控制装置，其特征在于：所述张力控制器包括一处理器、一人机界面、一AD转换器和一直流电机驱动电路，所述处理器连接所述人机界面、AD转换器和直流电机驱动电路。
3. 根据权利要求2所述的一种张力自动调节和控制装置，其特征在于：所述张力控制器还包括一通讯单元，所述通讯单元与所述处理器连接。
4. 一种如权利要求1-3任一项所述的张力自动调节和控制装置的控制方法，其特征在于：所述张力控制器采集所述拉力传感器的实际拉力并与一预设拉力值进行比较；若所述预设拉力值大于所述实际拉力，则所述张力控制器控制所述直流电机正向转动一预设角位移后停止转动并重新比较，若所述预设拉力值小于所述实际拉力，则所述张力控制器控制所述直流电机反向转动所述预设角位移后停止转动并重新比较，若所述预设拉力值等于所述实际拉力，则所述张力控制器控制所述直流电机停止转动；其中，所述张力控制器采集所述电位器式传感器的实际角位移并与所述预设角位移进行比较，当所述实际角位移等于所述预设角位移时，所述张力控制器控制所述直流电机停止转动。
5. 根据权利要求4所述的一种张力自动调节和控制装置的控制方法，其特征在于：所述预设拉力值通过人机界面进行设置。
6. 根据权利要求4所述的一种张力自动调节和控制装置的控制方法，其特征在于：所述预设拉力值通过通讯单元由一上位机进行设置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106356139A (zh) * 2016-09-12 2017-01-25 芜湖市旭辉电工新材料有限责任公司 一种电缆卷绕张力防干扰感应装置
CN106395501A (zh) * 2016-09-16 2017-02-15 芜湖市旭辉电工新材料有限责任公司 一种伴热带加工防干扰张力控制生产线
CN107131992A (zh) * 2017-06-07 2017-09-05 国网安徽省电力公司庐江县供电公司 一种特高压线张力监控及微调系统
CN109607315A (zh) * 2019-01-07 2019-04-12 烽火通信科技股份有限公司 一种可在线调节张力的光纤放线装置
CN112903166A (zh) * 2021-01-19 2021-06-04 浙江沪江线业有限公司 一种纺丝张力自动调节装置及调节方法
CN114468701A (zh) * 2021-12-27 2022-05-13 北京交通大学 一种基于栓绑法的拉力可自动调节及监测的文物固定装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3838846A (en) * 1970-12-18 1974-10-01 Cons Electric Corp Constant tension line-tensioning mechanism
JPH0775814A (ja) * 1993-06-17 1995-03-20 Nippon Steel Corp 制御装置
CN101089555A (zh) * 2007-07-17 2007-12-19 浙江大学 光纤陀螺绕线机的张力控制结构
CN201034762Y (zh) * 2006-12-27 2008-03-12 广州大学 钢索拉力检测装置
CN101387571A (zh) * 2007-09-14 2009-03-18 通光集团有限公司 海底光缆的动态力学性能试验方法及装置
CN102085975A (zh) * 2009-12-04 2011-06-08 徐晓光 卷布张力恒定的卷布机构及中央处理器
CN201935767U (zh) * 2010-12-06 2011-08-17 河南省电力公司濮阳供电公司 电力导线张力测试装置
CN202148090U (zh) * 2011-07-09 2012-02-22 上海亭顺丝绸科技发展有限公司 络筒机的卷绕成形机构及其控制装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3838846A (en) * 1970-12-18 1974-10-01 Cons Electric Corp Constant tension line-tensioning mechanism
JPH0775814A (ja) * 1993-06-17 1995-03-20 Nippon Steel Corp 制御装置
CN201034762Y (zh) * 2006-12-27 2008-03-12 广州大学 钢索拉力检测装置
CN101089555A (zh) * 2007-07-17 2007-12-19 浙江大学 光纤陀螺绕线机的张力控制结构
CN101387571A (zh) * 2007-09-14 2009-03-18 通光集团有限公司 海底光缆的动态力学性能试验方法及装置
CN102085975A (zh) * 2009-12-04 2011-06-08 徐晓光 卷布张力恒定的卷布机构及中央处理器
CN201935767U (zh) * 2010-12-06 2011-08-17 河南省电力公司濮阳供电公司 电力导线张力测试装置
CN202148090U (zh) * 2011-07-09 2012-02-22 上海亭顺丝绸科技发展有限公司 络筒机的卷绕成形机构及其控制装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106356139A (zh) * 2016-09-12 2017-01-25 芜湖市旭辉电工新材料有限责任公司 一种电缆卷绕张力防干扰感应装置
CN106356139B (zh) * 2016-09-12 2018-11-16 吉林大学 一种电缆卷绕张力防干扰感应装置
CN106395501A (zh) * 2016-09-16 2017-02-15 芜湖市旭辉电工新材料有限责任公司 一种伴热带加工防干扰张力控制生产线
CN107131992A (zh) * 2017-06-07 2017-09-05 国网安徽省电力公司庐江县供电公司 一种特高压线张力监控及微调系统
CN107131992B (zh) * 2017-06-07 2023-03-31 国网安徽省电力公司庐江县供电公司 一种特高压线张力监控及微调系统
CN109607315A (zh) * 2019-01-07 2019-04-12 烽火通信科技股份有限公司 一种可在线调节张力的光纤放线装置
CN112903166A (zh) * 2021-01-19 2021-06-04 浙江沪江线业有限公司 一种纺丝张力自动调节装置及调节方法
CN112903166B (zh) * 2021-01-19 2022-06-03 浙江沪江线业有限公司 一种纺丝张力自动调节装置及调节方法
CN114468701A (zh) * 2021-12-27 2022-05-13 北京交通大学 一种基于栓绑法的拉力可自动调节及监测的文物固定装置
CN114468701B (zh) * 2021-12-27 2023-08-15 北京交通大学 一种基于栓绑法的拉力可自动调节及监测的文物固定装置

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