高精度傳感器在紙面測試行業(yè)的使用：為什么說紙面測試行業(yè)需要高精度傳感器來測量紙張抗力和耐壓力？因為對于紙面測試行業(yè)，例如造紙，卷煙工業(yè)，都需要高度精確地測量紙張的抗張和耐壓力。盡管有一些效果，但由于受電路結(jié)構(gòu)的影響，傳統(tǒng)方法只提高了測力精度和A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，許多因素如噪聲干擾的影響精度都難以達到一定程度的提高，而不能達到其行業(yè)標準(QB/T1670-92“微控電子式抗張強度測試儀”)中規(guī)定的0級(0.5%)。

現(xiàn)代智能微控電子式紙張抗張測試儀，不但解決了現(xiàn)有產(chǎn)品力值精度不高的問題，而且可抓住抗張試驗機與抗張試驗機機械與電子部分相似的特點，將兩者有機整合，為用戶和企業(yè)節(jié)省大量成本。電子型紙張抗張抗壓試驗機要達到的性能和精度要求符合以上標準的最精確等級：0級(0.5%)

體系結(jié)構(gòu)和原理體系結(jié)構(gòu)。

采用高性能DSP芯片作為核心，實現(xiàn)運動控制和檢測運算。兩個CPU之間采用串行方式通信，編制了與主機之間的三方通信協(xié)議，實踐證明該協(xié)議具有較高的實用性。也就是DSP通過USB接口和PC(PC)連接來實現(xiàn)上、下鍵盤切換控制，由上位機或DSP分別打印速據(jù)或曲線。

該系統(tǒng)的功能主要包括以下內(nèi)容：

控制運動系統(tǒng)和精確測量位移。

監(jiān)控部分，以DSP為核心，以DSP作為核心檢測控制芯片，揚棄了現(xiàn)有的單片機系統(tǒng)。它采用了硬件QEP,PWM等模塊，并采用了高精度光電編碼器(2500p/r)、由于交流伺服驅(qū)動器的調(diào)速范圍比現(xiàn)有的調(diào)速范圍大(0.1~200.0mm/min無級可調(diào))，位移精度更高(0.01mm)。

力敏傳感器檢測和采集弱信號。

使用精密拉壓傳感器。精確度：1.9585mv/v(抗壓),3.0025mv/v(抗張)，保證信號源的靈敏度。采用16位D/A轉(zhuǎn)換器為力傳感器提供16位動態(tài)分辨率、幅值可調(diào)的激勵電壓，減小電壓波動對傳感器的影響，從根本上提高系統(tǒng)精度。通過使用Σ-Δ24位A/D轉(zhuǎn)換器(CS5532)，保證將傳感器信號準確有效地轉(zhuǎn)換成精確的數(shù)字信號。而且它與雙積分結(jié)構(gòu)A/D相比較，它對系統(tǒng)的白噪聲抗干擾性更強，使得系統(tǒng)的高精度成為現(xiàn)實。綜合使用16位DSP2407A實現(xiàn)對標準C中各種數(shù)據(jù)類型的全面支持，在精度范圍內(nèi)避免計算誤差，并采用分段線性插值技術(shù)，進一步改善傳感器的線性。也就是說，系統(tǒng)力值的檢測精度進一步提高到0.2%。實際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)檢測方法明顯優(yōu)于現(xiàn)有市場產(chǎn)品的1%力值精度。

數(shù)據(jù)的通訊

該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信較多，也是軟件編制中工作量較大的一部分。提出一種完整、有效的三方通信協(xié)議。就是實現(xiàn)了上位機、DSP、DSP芯片間的數(shù)據(jù)共享、指令傳遞、切換控制。因為PC機不支持485通信，數(shù)據(jù)量適中，通信距離短，因此該數(shù)據(jù)采集DSP部分與上位機連接采用USB接口。DSP與DSP芯片的連接采用485通信方式。

人機交互

使用了分立模塊，即4×4列掃描鍵盤，以DSP芯片為核心，320×240圖形液晶顯示器。數(shù)據(jù)的實時顯示由DSP實現(xiàn)的串行通信。

上位機

主機采用USB與USB進行實時數(shù)據(jù)交換，可實現(xiàn)鍵盤顯示的全部功能，并且可以獨立控制。

體系結(jié)構(gòu)框圖及說明。

采用定速測量方法，將運動控制子系統(tǒng)、測量采集子系統(tǒng)、人機交互子系統(tǒng)、上位機等多個子系統(tǒng)有機組成。

動作控制子系統(tǒng)

由于采用了定速測量方法，因此速度的平滑是關(guān)鍵，是力值采集的先決條件；是運動控制系統(tǒng)和測量采。

集合系統(tǒng)間的連接。

移動控制部分，對現(xiàn)有單片機系統(tǒng)進行揚棄，采用集成度較高的DSPTMS320LF2407A作為核心檢測控制芯片。通過DSP將PWM信號發(fā)送到交流伺服電機驅(qū)動器，交流伺服電機驅(qū)動器驅(qū)動電機，實現(xiàn)閉環(huán)控制，無需DSP處理。與此同時，伺服器將光電編碼器的正交碼脈沖信號發(fā)送到DSPQEP模塊觸發(fā)定時器進行脈沖計數(shù)，以實現(xiàn)夾頭位移的準確測量。并且，該編碼器ZERO系統(tǒng)由撲獲模塊監(jiān)測電機的異常轉(zhuǎn)動。

松下交流伺服電機驅(qū)動和電動機的使用，不僅使調(diào)速范圍更寬，速度也更精確(達到1%的精確度)，而且使轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)更容易控制，速度更平穩(wěn)。簡單的速度控制只會讓DSP有更多的時間來處理數(shù)據(jù)。

從系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新來看，現(xiàn)有小量程抗張、抗壓性測試儀產(chǎn)品都是獨立產(chǎn)品，很少集成成一機。因為抗張試驗裝置的力學(xué)部分類似，具有相似的電子部分，所以該產(chǎn)品不僅集成了機械部分即雙絲杠橫梁結(jié)構(gòu)，而且還包括檢測與控制部分。改用DSPTMS320LF2407A作為其核心，以DSPTMS320LF2407A為核心。因此，把兩種方法有機地結(jié)合起來，可以大大節(jié)約成本，提高系統(tǒng)精度。

使用大范圍、高精度(0.001mv)的力傳感器精度與現(xiàn)有產(chǎn)品測量力傳感器相同。盡管力傳感器能提供16位動態(tài)精度可調(diào)的激勵電壓，但該產(chǎn)品在使用傳感器時在傳感器的使用上做了有效的改進，減小激勵電壓波動對傳感器的影響，不僅可以從根本上提高系統(tǒng)的精度，還可以增強系統(tǒng)對各種傳感器的支持能力。

目前，該儀器多使用8位單片機+多雙積分式12位A/D轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換精度不能滿足共模干擾的要求，且由于單片機都是單字節(jié)計算，難以兼顧計算精度和速度。該系統(tǒng)采用DSP+Σ-Δ24位A/D轉(zhuǎn)換器(CS5532)。DSP不但保證準確的傳感器信號可以有效地轉(zhuǎn)換成精確的數(shù)字信號，而且DSP很好地支持高級語言(廣泛支持多種數(shù)據(jù)類型的標準C)，使得運算精度遠遠高于系統(tǒng)測量精度。從而使該產(chǎn)品大大提高系統(tǒng)測力的準確性。該產(chǎn)品利用DSP強大的指令處理能力，利用分段線性插值技術(shù)，進一步改善傳感器的線性度。也就是說，系統(tǒng)的精度進一步提高。就系統(tǒng)可靠性而言，本產(chǎn)品采用DSP體系結(jié)構(gòu)，較現(xiàn)有單片機體系結(jié)構(gòu)去除了大量外設(shè)，提高了系統(tǒng)的可靠性。實踐中，抗干擾能力明顯優(yōu)于常規(guī)的單片機系統(tǒng)。

深圳市力準傳感技術(shù)有限公司專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)高精度測力傳感器。主要產(chǎn)品有微型拉壓力傳感器、S型傳感器、稱重類傳感器、多軸力傳感器、扭矩傳感器、環(huán)形傳感器、拉桿式拉壓傳感器、柱式傳感器、軸銷類傳感器、微型位移傳感器、壓力變送器、液壓傳感器、變送器/放大器、控制儀表、以及手持儀等力控產(chǎn)品達千余種產(chǎn)品。

我們的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于多種新型和智能化高端領(lǐng)域，包括工業(yè)自動化生產(chǎn)線、醫(yī)療、紡織、汽車、3C、新能源、機器人、機械制造、冶金以及交通等領(lǐng)域；

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