第5年
無錫盛賽 SC2018B1 高性能陶瓷壓力
微張力傳感器在無人機(jī)、機(jī)器人、工業(yè)自動化領(lǐng)域里核心部件，并在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。下面就微張力傳感器在工業(yè)自動化和機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用作簡要介紹。
在工業(yè)自動化領(lǐng)域里，隨著卷取機(jī)械的高速化和智能化，如紡織工業(yè)化纖、絲綢、毛棉等卷筒系統(tǒng)隨著設(shè)備盤卷過程中直徑變化，卷材的張力也產(chǎn)生變化，如果不對高速運(yùn)轉(zhuǎn)的卷盤張力即動態(tài)張力進(jìn)行有效控制，表面就會出現(xiàn)皺折、厚薄不均現(xiàn)象；如用于紙張、薄膜、橡膠、光纖等材料解卷或上卷，如果不對盤卷動態(tài)張力進(jìn)行控制，同樣會出現(xiàn)彎曲、厚度變化乃至斷裂。
張力控制器的核心控制部件是張力傳感器。它是直接將盤卷高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動態(tài)張力信號線性轉(zhuǎn)換成電信號（如I2C輸出），再由MCU或PLC控制盤卷電機(jī)轉(zhuǎn)速和張力，從而實(shí)現(xiàn)動態(tài)張力進(jìn)行控制。
目前，國內(nèi)外張力傳感器分接觸式和非接觸式二種。接觸式張力傳感器是指傳感器的測力桿直接檢測盤卷載體張力，因而檢測精度高反應(yīng)靈敏度高，目前它是國內(nèi)外盤卷系統(tǒng)主流動態(tài)張力傳感器。此類傳感器有應(yīng)變片式和壓電陶瓷式兩種；非接觸式張力傳感器有霍爾傳感器，實(shí)際上它是檢測盤卷載體線速度再轉(zhuǎn)換成張力信號，控制精度低和抗干攏能力低是它的致命缺點(diǎn)。然而接觸式張力傳感器目前國外僅有少數(shù)廠家有生產(chǎn)，由于國外這種接觸式張力傳感器本身都不帶溫度補(bǔ)償，存在工作溫度適應(yīng)性差缺點(diǎn)。且高昂的價格使國內(nèi)工業(yè)自動化卷取機(jī)械只有采用非接觸式霍爾傳感器替代。
接觸式張力傳感器雖然在信號采樣方式上有優(yōu)勢，但還存在著很大缺陷。如應(yīng)變片式張力傳感器它必須將應(yīng)變片用有機(jī)粘結(jié)劑粘到不銹鋼或聚酯膜片上，此類傳感器遲滯性差，且由于只能用單片應(yīng)變片粘結(jié)，輸出靈敏度低且應(yīng)變片的溫飄大，不能用于高精度高可靠卷取機(jī)械；而壓電陶瓷式張力傳感器由于是非線性電壓輸出，因而目前國內(nèi)外尚未有實(shí)際應(yīng)用。
近年來國內(nèi)有多家大專院校和科研院所如西北工業(yè)大學(xué)、江南大學(xué)、中國電子科技集團(tuán)以及中恒集團(tuán)對我國張力傳感器的發(fā)展與我們多次進(jìn)行了探討，一致認(rèn)為必須發(fā)展新型的微張力壓阻式陶瓷張力傳感器，以改變目前卷取機(jī)械自動化被動局面勢在必行。
新型微張力壓阻式陶瓷張力傳感器，采用了國際領(lǐng)先的三級溫補(bǔ)技術(shù)和高精度Hybrid工藝技術(shù)，在性能指標(biāo)上大大領(lǐng)先國外微張力傳感器，能實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，成本較國外有強(qiáng)大優(yōu)勢，是國外微張力傳感器的升級換代產(chǎn)品。圖1是微張力傳感器外形圖。
圖1
表1為微張力傳感器線性精度實(shí)測數(shù)據(jù)，圖2為量程范圍內(nèi)線性曲線。
| Newton |
0 |
0.01 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
|
mV |
0.59 |
2.41 |
22.5 |
44.7 |
65.05 |
84.53 |
105.4 |
表1
經(jīng)測試，微張力傳感器主要技術(shù)性能如表2。
| 張力范圍(牛頓力） |
工作溫度范圍 |
零 位 |
零 位 |
精 度 (%FS) |
過 載 |
工 作 |
輸 入 |
輸 出 |
|
0.03-0.3 |
0-45 |
0±0.5 |
≤0.02 |
0.1 |
200 |
9-30 |
11k±2kΩ |
9.5±2kΩ |
表2
圖2 為微張力傳感器激光修調(diào)系統(tǒng)。圖3為微張力傳感器的線性曲線。
圖2
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