CN2381624Y - 自动放卷张力控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种用于调整纸张、塑料薄膜等卷料在自动送进过程中的放卷张力大小,并使之保持稳定的控制器。包括有PI控制电路、线性延迟放大电路、比较电路、调制电路、三角波发生器、功放电路、张力检测电路、张力给定电路、电流反馈电路、速度自适应电路、手动放大电路等。本实用新型由于采用双给定、双闭环反馈的脉宽调制输出结构,因此其调整方便,可靠性高,控制精度高,且可确保放卷张力保持稳定,本实用新型是一种方便实用,性能优良的自动放卷张力控制器。
Description
本实用新型是一种用于调整纸张、塑料薄膜等卷料在自动送进过程中的放卷张力大小，并使之保持稳定的控制器，属于自动放卷张力控制器的创新技术。
现有的放卷张力控制器，其存在的缺点是控制电路较复杂，调整麻烦，可靠性差，控制精度低，且在电源电压，负载电流及卷料的送进速度发生波动时，难于控制其放卷张力保持稳定，以致严重影响卷料的送进质量；另外，其体积也较大，且易发热，使用性能欠佳。
本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种调整方便，可靠性高，控制精度高，且可确保放卷张力保持稳定的一种双给定双闭环反馈的脉宽调制节能型自动放卷张力控制器。
本实用新型的原理框图如附图所示，包括有PI控制电路(1)、线性延迟放大电路(2)、比较电路(3)、调制电路(4)、三角波发生器(5)、功放电路(6)、张力检测电路(7)、张力给定电路(8)，其中PI控制电路(1)的输入端分别与张力给定电路(8)及张力检测电路(7)的输出端连接，PI控制电路(1)的输出端与线性延迟放大电路(2)的输入端连接，比较电路(3)的输入端与线性延迟放大电路(2)的输出端连接，调制电路(4)的输入端分别与比较电路(3)的输出端及三角波发生器(5)的输出端连接，功放电路(6)的输入端与调制电路(4)的输出端连接，功放电路(6)的输出端与负载PL连接，张力检测电路(7)的输端与检测负载张力的传感器连接。
下面结合实施例详细说明本实用新型的具体结构：
图1为本实用新型的原理框图；
图2为本实用新型的电路原理图。
实施例：
本实用新型的原理框图如图1所示，包括有PI控制电路(1)、线性延迟放大电路(2)、比较电路(3)、调制电路(4)、三角波发生器(5)、功放电路(6)、张力检测电路(7)、张力给定电路(8)，其中PI控制电路(1)的输入端分别与张力给定电路(8)及张力检测电路(7)的输出端连接，PI控制电路(1)的输出端与线性延迟放大电路(2)的输入端连接，比较电路(3)的输入端与线性延迟放大电路(2)的输出端连接，调制电路(4)的输入端分别与比较电路(3)的输出端及三角波发生器(5)的输出端连接，功放电路(6)的输入端与调制电路(4)的输出端连接，功放电路(6)的输出端与负载PL连接，张力检测电路(7)的输入端与检测负载张力的传感器连接。为进一步保证放卷张力的稳定，上述比较电路(3)的输入端还连接有电流反馈电路(9)，电流反馈电路(9)的输入端与负载RL罪魁祸首。为实现根据卷料的送进速度进行自适应调整，上述PI控制电路(1)的输入端还连接有速度自适应电路(10)。为方便放卷张力的调整，上述比较电路(3)的输入端通过转换开关还连接有手动放大电路(11)，手动放大电路(11)的输入端与张力给定电路(8)连接。另外，为方便用户直观地看到卷料送进过程中的放卷张力变化情况，上述张力检测电路(7)的输出端还连接有张力显示电路(12)；电流反馈电路(9)的输入端与负载之间还连接有电流显示电路(13)。上述PI控制电路(1)包括有运算放大器U1及其外围元件电阻R16～R19、电容C5、E10，张力给定电路(8)为可调电阻WR1，线性延迟放大电路(2)包括有运算放大器U8、U7及其外围元件电阻R20～R27、可调电阻W5、W8、二极管D1、D2、电容C6、C7、E2。其中U1的正输入端通过电阻R17接地，负输入端通过电阻R16与可调电阻WR1的调节端连接，电阻R18与电容C5组成的串联电路与电阻R19并联，且连接在U1的负输入端与输出端之间；U1的输出端通过电阻R20、W8与U8的负输入端连接，二极管D1、D2并接在U8的正输入端与负输入端之间，电阻R26与电容C7并接在U8的负输入端与输出端之间，U8的输出端通过电阻R24、W5、R25与U7的负输入端连接，U7的正输入端通过电阻R27接地，电容E2连接在U7的负输入端与输出端之间，电阻R23与电容C6组成的并联电路连接在U8的正输入端与U7的输出端之间；上述比较电路(3)包括有运算放大器U6及其外围元件电阻R38～R43、电容C11；调制电路(4)包括有运算放大器U9及其外围元件电阻R52；三角波发生器(5)包括有运算放大器U11、U12及其外围元件电阻R44～R46、可调电阻W6、电容C12；功放电路(6)包括有三极管T1、T2及其外围元件电阻R53～R55；电流反馈电路(9)包括有运算放大器U10及其外围元件电阻R47～R51、电阻R56及电容E5。其中U6的正输入端通过电阻R43接地，负输入端通过电阻R41、R42与线性延迟放大电路(2)的输出端连接，电容C11连接在U6的负输入端与输出端之间；U6的输出端与调制电路(4)中U9的正输入端连接，U9的负输入端与三角波发生器(5)中U11的输出端连接，U9的输出端与功放电路(6)中T1的基极连接；U11的正输入端接地，负输入端通过可调电阻W6、电阻R46与U12的输出端连接，电容C12连接在U11的负输入端与输出端之间，U12的负输入端接地，电阻R44连接在U12的正输入端与输出端之间，R45连接在U12的正输入端与U11的输出端之间；三极管T1的发射极接地，T1的集电极通过电阻R55与T2的基极连接，T2的集电极与负载RL连接，发射极与电源连接，电阻R53连接在T1的基极与发射极之间，电阻R54连接在T2的基极与发射极之间；U10的输出端通过电阻R47与比较电路(3)中U6的负输入端连接及通过电容E5接地，正输入端通过电阻R50与负载RL连接及通过电阻R49接地，负输入端通过电阻R51与电源连接，R48连接在U10的负输入端与输出端之间，电阻R56连接在负载RL与电源之间；电流反馈电路(9)的输入端与负载之间还连接的电流显示电路(13)为电流表A。上述张力检测电路(7)包括有运算放大器U3及其外围元件电阻R28～R33、电容C8、E3、可调电阻W2、WR2；张力显示电路(12)包括有运算放大器U4及其外围元件电阻R34～R36、可调电阻W9、电容C9、E4。其中U3的正输入端通过电阻R32接地，负输入端通过电阻R28与张力传感器连接及通过电阻R30与的输出端WR2连接，U3的输出端通过电阻R34与U4的负输入端连接，电阻R33与可调电阻W2组成的串联电路与电容C8并联，且连接在U3的负输入端与输出端之间，U4的正输入端通过电阻R35接地，输出端通过电容E4接地，电阻R36与W9组成的串联电路与电容C9并接，且连接在U4的负输入端与输出端之间，电压量显示器V的一端连接在U4的输出端，V的另一端接地；上述速度自适应电路(10)包括有集成块IC1、运算放大器U2及其外围元件电阻R1～R12、R57、可调电阻W1、W3、电容C1、C2、E1，其中IC1的接脚1通过电阻R9与U2的负输入端连接，接脚2通过电阻R10接地，接脚3、4接地，接脚5与C2的一端及R2的一端连接，接脚6分别与R1、R4、C1的一端连接，接脚7分别与R3、R5的一端连接，接脚8分别与R1、R2、R3的另一端、R6的一端及电源连接，R4、R5、C2的另一端均接地，C1的另一端与速度信号连接，电阻R6的另一端通过W1与U2的负输入端连接，U2的输出端通过由R57、W3、R12组成的串联电路与PI控制电路(1)中U1的负输入端连接，R11与C3、E1组成的并联电路连接在U2的负输入端与输出端之间；上述手动放大电路(11)包括有运算放大器U5及其外围元件电阻R13～R15、可调电阻W7、电容C4，其中U5的正输入端通过电阻R15接地，负输入端通过电阻R13与张力给定电路(8)中WR1的调节端连接，输出端通过开关与比较电路(3)中电阻R41的一端连接，由电阻R14与W7组成的串联电路与电容C4并接，且连接在U5的负输入端与输出端之间。此外，本实用新型还包括有电源电路(14)，其包括有变压器B1、B2、B3，整流电路BD1、BD2、D4～D7，稳压器7824、7815、7915及由电阻R58～R65、电容C13～C19、E6～E9等元件组成的滤波电路，电源电路(14)的输入端与市政电网连接，输出端分别与上述各电路的相应连接端连接，如图2所示。上述负载RL可为电磁或磁粉式离合器或制动器。上述U1、U2分别为IC3：A及IC3：B，为LM358；U3、U4分别为IC2：A，LM358；U5、U6、U7、U8分别为IC4：A、IC4：B，IC4：C、IC4：D，为LM324；U9、U10、U11、U12分别为IC5：A、IC5：B、IC5：C、IC5：D，为LM324。
本实用新型使用时，速度自适应电路(10)将卷料的送进速度频率信号变为负电压补偿给定信号，张力传感器反馈信号经张力检测电路(7)亦为负电压信号，张力给定与前面两个负电压信号相加，经PI控制电路(1)和线性延迟放大电路(2)调节校正，与电流负反馈电压信号一起进入比较电路(3)，其输出电压信号与三角波发生器(5)的信号经调制电路(4)后，输出脉宽调制的开关电压信号到负载上，使功放级和负载上的电压始终处于通断状态，通过对负载电流大小的控制，从而控制放卷张力大小与稳定。手动放大电路(11)是作为自动工作前后单独调整放卷张力用，通过开关与自动状态切换。
本实用新型由于采用双给定、双闭环反馈的脉宽调制输出结构，因此，其与现有张力控制器相比，具有如下特点：
1、调整方便，可靠性高，自动控制状态下，只需一次设置张力即可；
2、可配用多种传感器，如线性接近开关、张力传感器等。并可根据传感器信号的大小，调整反馈电路放大倍数；
3、采用延迟的PI控制和速度自适应控制，特别适应各种延展性类型材料和惯性环节的放卷张力控制；
4、输出为脉冲宽度调制电压，使功放电路、制动装置的功耗大为降低、可靠性提高；
5、可以手动和自动控制。
Claims (10)
1、一种自动放卷张力控制器，其特征在于包括有PI控制电路(1)、线性延迟放大电路(2)、比较电路(3)、调制电路(4)、三角波发生器(5)、功放电路(6)、张力检测电路(7)、张力给定电路(8)，其中PI控制电路(1)的输入端分别与张力给定电路(8)及张力检测电路(7)的输出端连接，PI控制电路(1)的输出端与线性延迟放大电路(2)的输入端连接，比较电路(3)的输入端与线性延迟放大电路(2)的输出端连接，调制电路(4)的输入端分别与比较电路(3)的输出端及三角波发生器(5)的输出端连接，功放电路(6)的输入端与调制电路(4)的输出端连接，功放电路(6)的输出端与负载PL连接，张力检测电路(7)的输入端与检测负载张力的传感器连接。
2、根据权利要求要求1所述自动放卷张力控制器，其特征在于上述比较电路(3)的输入端还连接有电流反馈电路(9)，电流反馈电路(9)的输入端与负载RL连接。
3、根据权利要求要求1或2所述自动放卷张力控制器，其特征在于上述PI控制电路(1)的输入端还连接有速度自适应电路(10)。
4、根据权利要求要求3所述自动放卷张力控制器，其特征在于上述比较电路(3)的输入端通过转换开关还连接有手动放大电路(11)，手动放大电路(11)的输入端与张力给定电路(8)连接。
5、根据权利要求要求4所述自动放卷张力控制器，其特征在于上述张力检测电路(7)的输出端还连接有张力显示电路(12)；电流反馈电路(9)的输入端与负载之间还连接有电流显示电路(13)。
6、根据权利要求要求5所述自动放卷张力控制器，其特征在于上述PI控制电路(1)包括有运算放大器U1及其外围元件电阻R16～R19、电容C5、E10，张力给定电路(8)为可调电阻WR1，线性延迟放大电路(2)包括有运算放大器U8、U7及其外围元件电阻R20～R27、可调电阻W5、W8、二极管D1、D2、电容C6、C7、E2，其中U1的正输入端通过电阻R17接地，负输入端通过电阻R16与可调电阻WR1的调节端连接，电阻R18与电容C5组成的串联电路与电阻R19并联，且连接在U1的负输入端与输出端之间；U1的输出端通过电阻R20、W8与U8的负输入端连接，二极管D1、D2并接在U8的正输入端与负输入端之间，电阻R26与电容C7并接在U8的负输入端与输出端之间，U8的输出端通过电阻R24、W5、R25与U7的负输入端连接，U7的正输入端通过电阻R27接地，电容E2连接在U7的负输入端与输出端之间，电阻R23与电容C6组成的并联电路连接在U8的正输入端与U7的输出端之间。
7、根据权利要求要求6所述自动放卷张力控制器，其特征在于上述比较电路(3)包括有运算放大器U6及其外围元件电阻R38～R43、电容C11；调制电路(4)包括有运算放大器U9及其外围元件电阻R52；三角波发生器(5)包括有运算放大器U11、U12及其外围元件电阻R44～R46、可调电阻W6、电容C12；功放电路(6)包括有三极管T1、T2及其外围元件电阻R53～R55；电流反馈电路(9)包括有运算放大器U10及其外围元件电阻R47～R51、电阻R56及电容E5，其中U6的正输入端通过电阻R43接地，负输入端通过电阻R41、R42与线性延迟放大电路(2)的输出端连接，电容C11连接在U6的负输入端与输出端之间；U6的输出端与调制电路(4)中U9的正输入端连接，U9的负输入端与三角波发生器(5)中U11的输出端连接，U9的输出端与功放电路(6)中T1的基极连接；U11的正输入端接地，负输入端通过可调电阻W6、电阻R46与U12的输出端连接，电容C12连接在U11的负输入端与输出端之间，U12的负输入端接地，电阻R44连接在U12的正输入端与输出端之间，R45连接在U12的正输入端与U11的输出端之间；三极管T1的发射极接地，T1的集电极通过电阻R55与T2的基极连接，T2的集电极与负载RL连接，发射极与电源连接，电阻R53连接在T1的基极与发射极之间，电阻R54连接在T2的基极与发射极之间；U10的输出端通过电阻R47与比较电路(3)中U6的负输入端连接及通过电容E5接地，正输入端通过电阻R50与负载RL连接及通过电阻R49接地，负输入端通过电阻R51与电源连接，电阻R48连接在U10的负输入端与输出端之间，电阻R56连接在负载RL与电源之间。
8、根据权利要求要求7所述自动放卷张力控制器，其特征在于上述张力检测电路(7)包括有运算放大器U3及其外围元件电阻R28～R33、电容C8、E3、可调电阻W2、WR2；张力显示电路(12)包括有运算放大器U4及其外围元件电阻R34～R36、可调电阻W9、电容C9、E4，其中U3的正输入端通过电阻R32接地，负输入端通过电阻R28与张力传感器输出端连接及通过电阻R30与WR2连接，U3的输出端通过电阻R34与U4的负输入端连接，电阻R33与可调电阻W2组成的串联电路与电容C8并联，且连接在U3的负输入端与输出端之间，U4的正输入端通过电阻R35接地，输出端通过电容E4接地，电阻R36与W9组成的串联电路与电容C9并接，且连接在U4的负输入端与输出端之间，电压量显示器V的一端连接在U4的输出端，V的另一端接地。
9、根据权利要求要求8所述自动放卷张力控制器，其特征在于上述速度自适应电路(10)包括有集成块IC1、运算放大器U2及其外围元件电阻R1～R12、R57、可调电阻W1、W3、电容C1、C2、E1，其中IC1的接脚1通过电阻R9与U2的负输入端连接，接脚2通过电阻R10接地，接脚3、4接地，接脚5与C2的一端及R2的一端连接，接脚6分别与R1、R4、C1的一端连接，接脚7分别与R3、R5的一端连接，接脚8分别与R1、R2、R3的另一端、R6的一端及电源连接，R4、R5、C2的另一端均接地，C1的另一端与速度信号连接，电阻R6的另一端通过W1与U2的负输入端连接，U2的输出端通过由R57、W3、R12组成的串联电路与PI控制电路(1)中U1的负输入端连接，R11与C3、E1组成的并联电路连接在U2的负输入端与输出端之间。
10、根据权利要求要求9所述自动放卷张力控制器，其特征在于上述手动放大电路(11)包括有运算放大器U5及其外围元件电阻R13～R15、可调电阻W7、电容C4，其中U5的正输入端通过电阻R15接地，负输入端通过电阻R13与张力给定电路(8)中WR1的调节端连接，输出端通过开关与比较电路(3)中电阻R41的一端连接，由电阻R14与W7组成的串联电路与电容C4并接，且连接在U5的负输入端与输出端之间。
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1999
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