专利名称:电子数字式织物张力测试仪的制作方法
本实用新型涉及一种电子数字式织物张力测试仪。
目前，国内外使用的张力计主要有两类，即为机械指针式和电子指针式。机械指针式张力计比较原始，表盘为非均匀刻度，底盘与网布的接触面积达140cm，测量运动织物时对织物磨损大，其精度低，只适于测量静止或低速运动的织物。
电子指针式张力仪(如ELEMETRON牌)，使用了压力传感器，具有放大电路和磁电式表头。它的前后导辊及中部受力辊皆可转动，使用时与运动网布无滑动摩擦。可用于测试高速运动的织物。
以上两种张力计皆为手持式，即使用时手握测试架的手柄，这很容易对网布造成一种“附加力”，而大大增加实际使用中的误差，操作者也需要一定的使用技巧。
另外以上两种张力计都没有数据保持功能，其测试架离开网布时指针立即回零，给读数造成一定的困难。由于二者都为指针式，在较低照度的车间现场使用时不易看清读数。
本实用新型的目的是设计一种具有恒定操作附加力自动定值和数据保持功能的，测量精度高的电子数字式织物张力计。
本实用新型是用以下方式实现的，由前后导辊，张力采集辊，能线性地传送和变换采集力的减力杠杆，定值固定操作附加力的定值机构组成的力的采集传递和变换机构，它把织物的张力“接受”下来，并经减力杠杆传递至压力传感器进行力／电转换，压力传感器输出的电信号送至直流放大器，经放大的信号又送至模数转换及译码和驱动电路，最后由数码显示器显示所测数据。
下面结合附图对本实用新型做进一步详述图1为电子数字式织物张力测试仪的原理框图。
图2为电子数字式织物张力测试仪的测试架装配简图。
图3为电子数字式织物张力测试仪的电原理图。
在图1中，本装置由力的采集传递和变换机构(a)，微型压力传感器(b)，直流放大器(c)，定值数据保持(e)。A／D转换及译码和驱动电路(d)，数码显示器，电源(f)组成。
由力的采集传递和变换机构(a)把织物的张力“接受”下来，并经减力杠杆传至压力传感器(b)进行力／电转换，压力传感器的输出电信号送至直流放大器(c)，经放大的电信号又送到A／D转换及译码和推动电路，最后由数码显示器显示所测数据。电源部分(f)由积层电池，专供压力传感器使用的恒流源和供给所有其它各部分的稳压电源组成。
在图2测试架装配简图中，整个机构安装在机架〔1〕上，包括前导辊组〔3〕，后导辊组〔4〕，每组导辊各有三个直径为25mm的园柱的小辊，装在前后两平行轴上，两平行轴之间的距离为190mm。张力采集辊〔5〕直径为20mm，长为20mm。其最下一条素线比两组导辊最下端一条素线决定的一个平面突出1.2－2.0mm，最佳值为1.5mm。
减力杠杆〔6〕通过轴〔7〕固定在支持件〔8〕上，张力采集辊〔5〕通过轴〔18〕固定在杠杆〔6〕中部，在杠杆〔6〕一端装有对传感器敏感头的作用螺钉〔9〕，旋此螺钉使杠杆〔6〕水平后用胶粘剂粘固。在靠近作用螺钉〔9〕处装有对传感器起着机械过载保护作用的螺钉〔10〕，经调整使其顶端与传感器边缘部分保持0.1mm的空隙(不可接触)后粘固在杠杆〔6〕上。在杠杆〔6〕的另一端装有平衡弹簧〔11〕，调整它可使杠杆处于静平衡状态，这可使得测量非水平网布时不增加误差。
张力采集辊〔5〕的轴〔18〕对杠杆支点轴的主动力力臂与作用螺钉〔9〕对杠杆支点轴的被动力力臂二者之比为1.3－1.6，最佳为1.5。一般上述主动力力臂为12mm，被动力力臂为60mm。
定值固定操作附加力的定值机构由弹簧〔13〕。手柄外套〔14〕，及微动开关K4组成，弹簧〔13〕套在机架〔1〕上方的园柱形筒上，手柄外套〔14〕套在弹簧〔13〕上，手柄外套〔14〕下方对准定值开关K4的按钮。
在手握手柄外套〔14〕向下用力时要克服弹簧〔13〕的弹力使手柄外套相对机架向下运动，直至手柄外套〔14〕接触到微动开关K4，并使之动作。显然每次测试至开关K4动作时的按压力是相等的，即起到定值固定操作附加力的作用。
图2中，〔12〕为固定套，〔15〕为五芯电栏，〔16〕为五极插座。
图3为本实用新型的电原理图，图中压力传感器采用固态压阻荷重传感器，它将其“敏感头”上受到的集中力转换为与之成正比的电信号。本装置只使用到传感器全量程的五分之一，传感器满载荷位移为0.1mm。
压力传感器输出的电信号传至直流放大器，直流放大器采用单源集成运算放大器IC4。R20，R21，R22为输入调零电阻，可针对不同“零位输出”的传感器叠加上由于“操作附加力”在传感器上造成的附加电信号后总的调为平衡。
R16为量程调整电位器，要在整机装好后，在具有准确张力的织物上实地调整。
R18，R19在电源检查开关K2切换至K2－2位置时，数码管显示电池电压，若低于4.5V时应更换电池。
R23将低于零电位参考点的电压分压为0－数毫伏以抵消IC4运放器“失调电压”，使得放大器输入为零时，最终数字显示零值。
直流放大器的输出送至A／D转换及译码和推动电路，它可采用大规模集成电路IC1，也可采用分立元件组成。本装置是采用大规模集成电路IC1及集成电路IC2。电阻R2－R9，电容C1－C7，二极管D1，D2，稳压管D3，及场效应管BG1组成。
IC1包含双积分模数转换器，及BGD七段译码器和显示驱动器，时钟和参考源，具有自动调零和自动定极性的性能。它把输入的直流电压变成数字输出，经译码直接驱动显示器。
IC2与D1，D2，C1，C2共同产生一个4V左右的负电压供给IC1的26脚。
场效应管BG1向稳压二极管D3提供一稳定电流，以产生一个稳定电压，此电压通过R4降为100mv，供IC1的36脚作为参考电压。
IC1输入变化±0.4mv时即织物张力值变化0.04kg／cm时，数字变化±1个字。
本装置的数据保持电路由双向集成模拟开关IC3，定值开关K4，复位开关K3，发光二极管D5组成。
IC3的7脚接地，14脚接V＋。其余12个脚分成四路相同的开关。13.5.6.12脚分别为1与2脚，3与4脚，8与9脚，10与11脚的控制端。当13脚为高电平时，1与2脚导通，当13脚为低电平时，1与2脚截止。其它三路开关情况相同。
第一路开关(13.1.2脚)接成自保持开关。它的1脚接电源正，控制端13脚经R28接至2端，再经R26接地。当刚刚接通电源开关K1或按一下复位开关K3时，13脚先出现低电位，使1与2脚呈高阻截止状态，R26中无电流通过，2脚呈低电位。该低电位又经R28传至13脚仍使1与2脚截止，并稳定在截止状态。由于第二路(5，3，4脚)与第四路(12，10，11脚)开关的控制端与5脚与12脚并联并经R27接至2脚，2脚的低电位同时使这两路开关截止，其中第四路开关的11脚(与IC1的40脚相连接)与10脚(接地)不导通，于是A／D转换照常进行而处于复位测量状态；与之相应，发光二极管也因第二路开关的截止(3与4脚截止)而不发光。
当手柄外筒套〔14〕按下，按动开关K4时，第一路开关的13脚直接接通高电位而使1与2脚导通，R26中产生电流。2脚变高电位并经R28，使13脚保持高电位，从而1与2脚保持导通。2脚高电位又经R27和C9组成的延迟电路，使第四，第二路开关导通，第四路开关的10脚与11脚导通，将IC1的40脚与“地”接通，导致A／D转换停止，保持原显示数字；第二路开关接通时3与4脚将发光二极管D5点亮，以表明在可读数状态。
图3中R27与C9形成延时电路，使第二，四路开关比第一路开关晚动作约1秒，以适应传感器及A／D转换器的“迟滞”。
读数后再行测量时，只需按一下复位开关K3即可。
数码显示采用3 1/2 位数码显示器。
电源用9V积层电池，供传感器用的恒流源由BG4，R10组成，BG4为场效应管。
稳压电源由BG2、BG3，稳压管D4以及R29，R23组成。
本实用新型的整个电路部分(除传感器及开关K4外)装在150×95×30mm的机壳内，用电栏与五极插座〔16〕相连接。另外，也可以把上述电路部分与图2的测试架装在一起，成为一体型。
本实用新型的优点是具有恒定操作附加力 自动定值和数据保持功能，能使操作附加力为一固定值，这一定值附加力可通过调整图3中的电阻R20，R22的阻值来“扣除”由此固定附加力而产生的电信号，从而消除了附加力的影响，提高了测量的准确度。同时本装置还可以由数据保持电路把所测的数据保持下来，便于读数。又由于减力杠杆对力的传递和变换是线性的，以及本装置只使用到传感器全量程的五分之一，使得测量精度大大提高。它采用了数码管显示，这样照度愈低愈清晰。它适用于各类布匹以及在造纸成型网。乾网等所有织物的织造过程中和张紧状态的使用过程中，测量织物单位宽度上的张力的大小。读数单位是kg／cm。
权利要求
1.一种电子数字式织物张力测试仪，它包括压力传感器。前后导辊。张力采集辊。直流放大器，其特征在于它还包括能线性地传递和变换采集力的减力杠杆[6]，定值固定操作附加力的定值机构，数据保持电路。模数转换及译码和驱动电路，数码显示器。
2.根据权利要求
1所述的张力测试仪，其特征在于杠杆〔6〕通过轴〔7〕固定在支持件〔8〕上，张力采集辊〔5〕通过轴〔18〕固定在杠杆〔6〕中部，在杠杆一端装有对传感器敏感头的作用螺钉〔9〕，在靠近作用螺钉〔9〕处装有对传感器起着机械过载保护作用的螺钉〔10〕，在杠杆〔6〕的另一端装有平衡弹簧〔11〕，张力采集辊〔5〕的轴〔18〕对杠杆支点轴的主动力力臂与作用螺钉〔9〕对杠杆支点轴的被动力力臂二者之比为13－16，最佳为15。
3.根据权利要求
1所述的张力测试仪，其特征在于定值固定操作附加力的定值机构由弹簧〔13〕，手柄外套〔14〕及微动开关K4组成，弹簧〔13〕套在机架〔1〕上方的园柱形筒上，手柄外套〔14〕套在弹簧〔13〕上，手柄外套〔14〕下方对准定值开关K4的按钮。
4.根据权利要求
1所述的张力测试仪，其特征在于张力采集辊最下一条素线比两组导辊最下端一条素线决定的一个平面突出1.2－2.0mm，最佳值为1.5mm。
5.根据权利要求
1所述的张力测试仪，其特征在于数据保持电路由双向集成模拟开关IC3，定值开关K4，复位开关K3，发光二极管D5组成。
6.根据权利要求
1所述的张力测试仪，其特征在于模数转换及译码和驱动电路可采用大规模集成电路IC1，也可采用分立元件组成。
专利摘要
本实用新型涉及一种电子数字式张力测试仪，它具有定值固定操作附加力的定值机构，减力杠杆。数据保持电路。模数转换及译码和驱动电路。数码管显示。它具有较高的测量准确度和精度，设有数据保持功能，便于读数和记录。它适用于各类布匹以及在造纸成型网。乾网等所有织物的织造过程中和工作紧张状态下测量织物单位宽度上的张力的大小。
文档编号G01L5/10GK87202104SQ87202104
公开日1988年1月27日 申请日期1987年2月18日
发明者宋祥臣 申请人:宋祥臣导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan