專利名稱：緯紗張力測量裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于緯紗給料流水線的緯紗張力測量裝置。
背景技術：
眾所周知，張力傳感器用于例如織布機、針織機、繞線機等現(xiàn)代緯紗加工機， 用以測量和控制緯紗張力以維持其基本恒定，尤其用以消除在成品中形成缺陷并降 低產(chǎn)量的張力波動。這類傳感器也包含在緯紗給料器中。
上述傳感器設有以正比于緯紗張力彎曲的方式與緯紗機械地相互作用的柔性 構件。通過已知裝置測量這種彎曲并將其轉換成電信號，例如利用通過厚膜技術包 含在柔性構件中的金屬合金或電阻器的應變計的測量電橋，或與霍爾傳感器配合的 永磁體。因此，所產(chǎn)生的電信號以定義傳感器的所謂"增益"的正比率正比于緯紗 張力。
由于傳感器所產(chǎn)生的電信號一般非常低，例如在具有電壓輸出的傳感器的情 形下為十分之幾毫伏，該測量裝置還設有電子放大級。
然而，由于機械和電氣公差，標稱相同的傳感器具有略為不同的增益，因此 需要增益調節(jié)步驟，所述增益調節(jié)步驟如今仍通過藉由調節(jié)螺釘手動改變調節(jié)器的 值來實現(xiàn)，從而獲得在傳感器由受到適用于該步驟的標稱張力的緯紗施加負載時具 有預定振幅的電信號。
上述手動操作的缺點在于再現(xiàn)性低并且相當困難和耗時。
此外，為了基于根據(jù)加工顯著改變的平均張力值優(yōu)化增益，即使在機器使用 時也要求改變增益，測量的分辨率取決于所述增益。尤其，當過程面對相對較高的
平均張力(例如50克)時，較低的分辨率(例如l克)是令人滿意的，而當過程 面對僅幾克(例如5克)的平均張力時，較高的分辨率(例如O. l克)是理想的。 如果在傳感器的整個檢測范圍(例如0-100克)使用高分辨率，則具有較大位數(shù)的 A/D轉換器是必需的，以提供各自與該量程特定的離散值對應的較大數(shù)目的不同組合，結果使成本提高。
發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種允許增益調節(jié)步驟部分甚至完全自動化 的緯紗張力測量裝置。
本發(fā)明的另一目的是關聯(lián)于測量精度以基本相等的成本提供比已知系統(tǒng)具有 更高性能的緯紗張力測量裝置。
在下文中更為明顯的上述目的和其它優(yōu)點是通過具有權利要求1所述特征的 裝置達成的，而從屬權利要求定義本發(fā)明的其它優(yōu)點，盡管是次要特征。
現(xiàn)在參照較佳的、非排他性實施例對本發(fā)明進行更為詳細的說明，這些實施 例在附圖中以非限定性實例的方式示出，在附圖中
圖1圖解地示出根據(jù)本發(fā)明的緯紗張力測量裝置；
圖2圖解地示出根據(jù)本發(fā)明的控制諱紗張力測量裝置的電路；
圖3圖解地示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的控制緯紗張力測量裝置的電路；
圖4圖解地示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的控制緯紗張力測量裝置的電路；
圖5圖解地示出根據(jù)本發(fā)明第四實施例的控制緯紗張力測量裝置的電路；
具體實施例方式
在圖1中，諱紗T從繞線軸R傳至例如織布機、針織機、繞線機、緯紗給料 器等通用機M(未示出)。
張力傳感器10沿緯紗T的路徑設置以測量后者的機械張力，為此其設有 咬合住瑋紗并偏離其路徑的柔性機械構件12。因此，柔性構件12受緯紗張力
橫向分量的作用，并作為緯紗張力的函數(shù)不同程度地彎曲。
以其本身已知的方式，張力傳感器10包括適于將柔性構件的彎曲轉換成 與緯紗張力成正比的電輸出信號Vout的測量電路(未示出)，該電路將在下 面更為詳細地予以說明。
電輸出信號Vout通過可調電子放大電路AMP放大到G倍。經(jīng)放大的信號Va即由采樣與保持電路S&H接收，并通過產(chǎn)生數(shù)字輸出信號VD的轉換器AD從 模擬信號轉換成數(shù)字信號。
數(shù)字輸出信號VD被傳送至控制單元CU，例如微處理器、微控制器、數(shù)字 信號處理器(DSP)或數(shù)字信號控制器(DSC)，控制單元CU被編程以通過能 藉由下文中更具體描述的步驟自動調整增益的命令信號DI控制電子放大電路 AMP?？刂茊卧狢U包括例如通過將其與特定位數(shù)相乘或將其平移特定位數(shù)而將 數(shù)字輸出信號VD平移到1/G倍的平移模塊R，用以防止由于控制單元所命令的 增益變化引起的失真。
在本發(fā)明的第一實施例中，如圖2所示，傳感器中的測量電路由恒壓源PS 供電的惠斯登電橋W構成，同時從惠斯登電橋接收差分信號的電子放大電路包 括前置放大級，它由具有取決于連接在放大器兩端的電阻器RG的值的固定 增益的儀表差分放大器INA構成；以及由具有可編程增益并驅動以基于由控制 單元CU產(chǎn)生的多個數(shù)字輸入DIl、 DI2、 DI3、 DI4的配置改變其增益值的電子 放大電路PGA構成的末級放大級。
在使用時，上述電路允許在第一次設定傳感器的過程中或者手動或者自動 地調整增益。通過該自動背部軸，傳感器由受預定標稱張力作用的緯紗施加負 載，而控制單元被編程以對所有可容許增益執(zhí)行連續(xù)掃描步驟，并選擇使所有 經(jīng)放大的信號和具有理想標定振幅的采樣信號之間的差最小的增益。
此外，根據(jù)本發(fā)明的裝置中的控制單元允許在傳感器工作時調整增益，以 基于檢測出的平均張力或由用戶設定的張力優(yōu)化分辨率。具體地說，控制單元 CU以這樣一種方法編程對于半量程和滿量程之間的范圍內的張力，選擇等于 標稱增益的增益；對于四分之一量程和半量程之間的范圍內的張力，選擇雙倍 增益；對于八分之一量程和四分之一量程之間的范圍內的張力，選擇四倍增益， 以此類推。因此，當過程面對相對較高的平均張力時，使用較低的分辨率，而 當過程面對幾克的平均張力時，使用較高的分辨率。當然，傳感器測量范圍的 其它分配也是可行的，而且不一定要使放大級的增益連續(xù)翻倍。
如本領域內技術人員馬上理解的那樣，由于能由控制單元自動管理，根據(jù) 本發(fā)明的緯紗張力測量裝置相比現(xiàn)有技術允許更快、更經(jīng)濟地實現(xiàn)調整并具有 更高程度的可再現(xiàn)性。圖3示出本發(fā)明另一實施例，其中儀表差分放大器INA'具有數(shù)字調節(jié)器TD， 數(shù)字調節(jié)器TD具有連接在端子兩旁的可變電阻值，而不是固定值的電阻。因 此，由于控制單元CU'通過直接將命令數(shù)字信號DI1'、 DI2'、 DI3'送至數(shù)字調節(jié) 器TD以改變其電阻值從而改變放大級的值，圖3的實施例不設有末級放大級 PGA。
電路的另一實施例如圖4所示，其中儀表差分放大器INA"是包括基于從控 制單元CU"接收的命令數(shù)字信號DI1"、 DI2"、 DI3"改變增益的電路的已知類型 的差分放大器。
電路的又一實施例如圖5所示，其中張力傳感器由模擬電子霍爾傳感器HS 構成，該霍爾傳感器與配有N/S磁化的永磁體PM配合工作?；魻杺鞲衅髋c柔 性機械構件形成一體并因此遵循緯紗張力的變化而移動。在圖5的實施例中， 通過可編程增益放大電子電路PGA提供放大，所述PGA由控制單元CU'"通過命 令數(shù)字信號DI1"，、 DI2"'、 DI3"，、 DI4'"驅動。
本文已對本發(fā)明若干較佳實施例進行了描述，當然本領域內技術人員可在 權利要求書的范圍內作出若干修改。例如，盡管在上述實施例中，緯紗張力傳 感器利用包含在微控制器或DSC中的采樣電路和模數(shù)轉換電路，然而也可釆用 包含放大裝置的可編程模擬電路，例如所謂的"PSoC"系統(tǒng)(芯片上的可編程 系統(tǒng))。當然，控制單元CU也可包括一種或多種上述功能塊，例如放大級、 采樣和保持級以及模數(shù)轉換級。
權利要求
1. 一種緯紗張力測量裝置，其特征在于，包括張力傳感器(10)，所述張力傳感器設置成測量緯紗張力(T)并產(chǎn)生作為所述緯紗張力函數(shù)而變化的電輸出信號(Vout)；針對所述輸出信號(Vout)的放大裝置(AMP、INA、PGA)，所述放大裝置具有在數(shù)字脈沖控制下可變的增益值(G)；針對所述電輸出信號(Vout)的模數(shù)轉換裝置，所述模數(shù)轉換裝置產(chǎn)生數(shù)字輸出信號(VD)；控制單元(CU)，所述控制單元連接成接收所述數(shù)字輸出信號(VD)并編程以通過定義適于選擇一理想增益的命令信號(DI)的數(shù)字脈沖控制所述放大裝置(AMP、INA、PGA)。
2. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述放大裝置包括具有固定 增益的前置放大級(INA)以及連接以從所述控制單元(CU)接收所述命令信 號(DIl、 DI2、 DI3、 DI4)并具有可編程增益的末級放大級(PGA)。
3. 如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述前置放大級(INA)由儀 表差分放大器(INA)構成。
4. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述放大裝置包括具有帶連 接在所述放大器兩端的可變電阻值的數(shù)字調節(jié)器(TD)的儀表差分放大器(INA，)，所述TD連接以從所述控制單元(CU')接收所述命令信號(Dir、 DI2'、 DI3，)。
5. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述放大裝置包括儀表差分 放大器(INA")，所述儀表差分放大器(INA")包括基于數(shù)字信號值改變其增 益值并連接以從所述控制單元(CU")接收所述命令信號(DI1"、 DI2"、 DI3")的電路。
6. 如權利要求1 —5任何一項所述的裝置，其特征在于，所述張力傳感器 包括受緯紗張力橫向分量作用的柔性機械構件(12)并包括適于產(chǎn)生以所述柔 性機械構件(12)的彎曲為函數(shù)變化的電輸出信號(Vout)的電路(W)。
7. 如權利要求l一5任何一項所述的裝置，其特征在于，所述張力傳感器包括受緯紗張力橫向分量作用的柔性機械構件(12)以及與所述柔性機械構件形成一體并與帶N/S磁化的永磁體(PM)配合作用的模擬電子霍爾傳感器 (HS)。
8. 如權利要求1一7任何一項所述的裝置，其特征在于，所述控制單元(CU) 被編程以執(zhí)行包括下列步驟的自動調整步驟-對所有可容許增益執(zhí)行連續(xù)掃描；以及當所述傳感器由受預定張力作用的緯紗施加負載時，選擇使所有經(jīng)放大的 信號和振幅等于所要求標稱振幅的采樣信號之間的差最小的增益。
9. 如權利要求l一8任何一項所述的裝置，其特征在于，隨著操作中檢測 出的平均張力減小，所述控制單元(CU)被編程以自動增大增益(G)。
10. 如權利要求l一8任何一項所述的裝置，其特征在于，隨著用戶設定 的平均張力減小，所述控制單元(CU)被編程以自動增大增益(G)。
11. 如權利要求9或IO所述的裝置，其特征在于，所述控制單元(CU) 被編程以在每個包含逐漸減小值的連續(xù)平均張力范圍內使用加倍的增益。
全文摘要
一種緯紗張力測量裝置，其特征在于，包括張力傳感器(10)，用于測量緯紗張力(T)并產(chǎn)生作為緯紗張力函數(shù)而變化的電輸出信號(Vout)。該裝置設有針對輸出信號(Vout)的放大裝置(AMP、INA、PGA)，所述放大裝置具有在數(shù)字脈沖控制下可變的增益值(G)，以及針對電輸出信號(Vout)的模數(shù)轉換裝置，所述模數(shù)轉換裝置產(chǎn)生數(shù)字輸出信號(VD)?？刂茊卧?CU)接收數(shù)字輸出信號(VD)并編程以通過定義適于選擇一理想增益的命令信號(DI)的數(shù)字脈沖控制所述放大裝置(AMP、INA、PGA)。
文檔編號G01L5/04GK101470033SQ20081018973
公開日2009年7月1日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權日2007年12月28日
發(fā)明者G·安得里亞, R·莫克, V·A·雷蒙多 申請人:愛吉爾電子股份公司