高線性度絞線機張力控制器的製作方法
2023-05-28 02:22:56 1
本實用新型涉及絞線機的張力控制技術領域，尤其是涉及一種高線性度絞線機張力控制器。
背景技術：
絞線機是一種將多根細線絞製成一根粗線的機器，其產品廣泛應用於電力、通訊等現代化社會的各個角落。絞線機中，絞好的線需要纏繞在線棍上面，在絞線量不斷增加的過程中卷徑會不斷增大，這時線棍的轉動將會引起拉線張力發生較大變化，從而使得拉線發生斷裂現象。因此絞線機上必須使用張力控制器來控制拉線的張力，使拉線儘量保持不變，以防出現斷線等故障。
目前市面上已有通用型張力控制器系統，該通用型張力控制器系統由分立元件構成的模擬電路組成，其組成及體積都較龐大；同時其系統為模擬電路，其對噪聲很敏感，其對任何擾動或噪聲都會改變電流值的大小，工作不夠穩定；此外，其輸入、輸出轉換不夠線性化，存在較大誤差波動。
技術實現要素：
基於此，本實用新型在於克服現有技術的缺陷，提供一種高線性度絞線機張力控制器，其將輸入、輸出轉換為正比例線性關係，誤差波動較小，能夠達到理想的張力控制效果。
其技術方案如下：
一種高線性度絞線機張力控制器，包括控制信號輸入模塊、控制電壓輸出模塊、CPU(Central Processing Unit，中央處理器)和電源模塊，所述控制信號輸入模塊、所述控制電壓輸出模塊和所述電源模塊均與所述CPU電性連接；
所述控制信號輸入模塊用於接收絞線機的主控制器發出的控制信號，並將該控制信號模數轉換後發送給CPU；
所述CPU用於將採集到的數位訊號進行脈衝寬度調製編碼成控制電壓值；
所述控制電壓輸出模塊用於將所述控制電壓值輸出至絞線機的離合器，用以控制離合器的鬆緊；
所述電源模塊用於為該張力控制器提供工作電源。
在其中一個實施例中，還包括與所述CPU電性連接的復位信號輸入模塊和復位信號輸出模塊，所述復位信號輸入模塊用以接收所述主控制器發送的復位信號，所述復位信號輸出模塊用以將經CPU轉換後得出的復位電壓值輸出至絞線機的放線機構，用以啟動放線機構。
在其中一個實施例中，所述離合器為電磁離合器。
在其中一個實施例中，還包括輸出軟啟動模塊，所述輸出軟啟動模塊用以延遲所述控制電壓輸出模塊的通電時間。
在其中一個實施例中，所述控制信號輸入模塊和所述控制電壓輸出模塊內均經由光電耦合器與所述CPU電性連接。
在其中一個實施例中，還包括與所述CPU電性連接的掉電檢測模塊和存儲模塊，所述掉電檢測模塊用以檢測該控制器內掉電情況，並將掉電信號發送至所述CPU，所述CPU控制所述存儲模塊將系統數據存儲。
下面對前述技術方案的優點或原理進行說明：
本實用新型所述的張力控制器，其CPU採集數位訊號並運算得出控制量，再經PWM(Pulse Width Modulation，脈衝寬度調製)調製輸出給控制電壓輸出模塊。由於PWM脈寬調製具有數位化和可操作性強等特點，使得控制電壓輸出與控制信號輸入信號之間具有正比例線性關係，誤差波動較小，能夠達到理想的張力控制效果，可控性強。同時又由於該控制器系統從處理器到被控系統信號都是數字形式的，無需進行數模轉換，讓信號保持為數字形式可將噪聲影響降到最小，增強信號傳輸的穩定性和準確性。此外，由於本實用新型以數字式控制器代替傳統的模擬式控制器，有效地減輕了整個控制系統的體積與重量，便於安裝。綜上可知，本實用新型可將輸入、輸出轉換為正比例線性關係，張力控制效果理想；本實用新型組成完整、結構條理、成本低廉、抗幹擾能力強，且簡單實用。
本實用新型還包括復位信號輸入模塊和復位信號輸出模塊，用以控制絞線機的放線機構啟動，使得放線機構與離合器均可通過該張力控制器控制進行，實現多功能控制效果。
所述離合器為電磁離合器，電磁離合器具有高速響應、耐久性強、組裝維護容易、使用簡單等優點。
本實用新型還包括輸出軟啟動模塊，由於在張力控制器系統上電瞬間，CPU各管腳會出現引腳電平不穩定的情況，通過輸出軟啟動模塊可以延遲輸出模塊內輸出電路的通電時間，避免出現輸出誤動作。
所述控制信號輸入模塊和所述控制電壓輸出模塊內均經由光電耦合器與CPU連接，使外部電路與控制器內部電路之間沒有了電的直接聯繫，而是通過光電耦合進行信號的傳遞，這樣大大增加了控制器的抗幹擾能力。
本實用新型還包括掉電檢測模塊和存儲模塊，所述掉電檢測模塊用以檢測該控制器內掉電情況，當系統電壓降低到一定門限值時，掉電檢測模塊及時將掉電信號發送至CPU，當CPU檢測到掉電信號後，其將重要系統數據及時保存到存儲模塊中，以防重要數據丟失，同時當系統下次啟動時可從中讀取使用。
附圖說明
圖1為本實用新型實施例所述的高線性度絞線機張力控制器的原理框圖。
附圖標記說明：
10、CPU，20、控制信號輸入模塊，30、控制電壓輸出模塊，40、電源模塊，50、復位信號輸入模塊，60、復位信號輸出模塊，70、輸出軟啟動模塊，80、掉電檢測模塊，90、存儲模塊，100、輸出保護模塊。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及具體實施方式，對本實用新型進行進一步的詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用以解釋本實用新型，並不限定本實用新型的保護範圍。
如圖1所示，本實用新型所述的高線性度絞線機張力控制器，包括控制信號輸入模塊20、控制電壓輸出模塊30、CPU 10和電源模塊40，所述控制信號輸入模塊20、所述控制電壓輸出模塊30和所述電源模塊40均與所述CPU 10電性連接；所述控制信號輸入模塊20用於接收絞線機的主控制器發出的控制信號，並將該控制信號模數轉換後發送給CPU 10，所述控制信號輸入模塊20為DC0-5V控制信號輸入接口；所述CPU 10用於將採集到的數位訊號進行脈衝寬度調製編碼成控制電壓值；所述控制電壓輸出模塊30將所述控制電壓值輸出至絞線機的離合器，用以控制離合器的鬆緊，所述控制電壓輸出模塊30為DC0-24V控制電壓輸出接口；所述電源模塊40用以為該張力控制器提供工作電源，其為整個張力控制器提共DC5V和DC24V的工作電源。
本實用新型整體工作過程是：電源模塊40給整個系統供電，系統控制程序下載到CPU 10中，由CPU 10來控制整個系統的工作。主控制器發送DC0-5V的模擬信號給控制信號輸入模塊20，所述控制信號輸入模塊20將模擬信號轉換為數位訊號發送給CPU 10，CPU 10運算得出控制量，再經PWM脈寬調製輸出給控制電壓輸出模塊30，控制電壓輸出模塊30即輸出DC0-24V的控制電壓。
由於PWM脈寬調製具有數位化和可操作性強等特點，使得控制電壓輸出與控制信號輸入信號之間具有正比例線性關係，誤差波動較小，能夠達到理想的張力控制效果，可控性強。同時又由於該控制器系統從處理器到被控系統信號都是數字形式的，無需進行數模轉換，讓信號保持為數字形式可將噪聲影響降到最小，增強信號傳輸的穩定性和準確性。此外，由於本實用新型以數字式控制器代替傳統的模擬式控制器，有效地減輕了整個控制系統的體積與重量，便於安裝。綜上可知，本實用新型可將輸入、輸出轉換為正比例線性關係，張力控制效果理想；本實用新型組成完整、結構條理、成本低廉、抗幹擾能力強，且簡單實用。
在本實施例中，所述離合器為電磁離合器，電磁離合器具有高速響應、耐久性強、組裝維護容易、使用簡單等優點。
進一步地，本實用新型還包括與所述CPU 10電性連接的復位信號輸入模塊50和復位信號輸出模塊60，所述復位信號輸入模塊50用以接收主控制器發送的復位信號，所述復位信號輸出模塊60用以將經CPU 10轉換後得出的復位電壓值輸出至絞線機的放線機構，用以啟動放線機構。放線機構與離合器均可通過該張力控制器控制進行，實現多功能控制效果。
優選地，所述控制信號輸入模塊20和所述控制電壓輸出模塊30內均經由光電耦合器與所述CPU 10電性連接。同時，所述復位信號輸入模塊50和所述復位信號輸出模塊60內也均經由光電耦合器與所述CPU 10電性連接。光電耦合器的設置使外部電路與控制器內部電路之間沒有了電的直接聯繫，而是通過光電耦合進行信號的傳遞，這樣大大增加了控制器的抗幹擾能力。
本實用新型還包括輸出軟啟動模塊70，所述控制電壓輸出模塊30和所述復位信號輸出模塊60均通過所述輸出軟啟動模塊70與所述電源模塊40連接。由於在張力控制器系統上電瞬間，CPU 10各管腳會出現引腳電平不穩定的情況，通過輸出軟啟動模塊70可以延遲輸出模塊內輸出電路的通電時間，避免出現輸出誤動作。
本實用新型還包括掉電檢測模塊80和存儲模塊90，所述掉電檢測模塊80用以檢測該控制器內掉電情況，當系統電壓降低到一定門限值時，掉電檢測模塊80及時將掉電信號發送至CPU 10，當CPU 10檢測到掉電信號後，其將重要系統數據及時保存到存儲模塊90中，以防重要數據丟失，同時當系統下次啟動時可從中讀取使用。
在本實施例中，本實用新型還包括與所述CPU 10電性連接的輸出保護模塊100，所述輸出保護模塊100內設有短路檢測電路，當短路檢測電路檢測到輸出接線短路或控制對象(如電磁離合器)發生故障導致輸出短路時，輸出保護模塊100內短路檢測電路能及時感知電流異常並給CPU 10發出中斷信號；CPU 10接收到中斷信號後將立即停止輸出並點亮短路指示燈，從而保護系統本身不被燒壞。本實用新型具有較好的安全性。
以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。
以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。