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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于ARM與超聲波測(cè)距的張力控制器
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 在工業(yè)的很多生產(chǎn)行業(yè)中，都需要精確的張力控制，使張力維持在期望值所允許的范圍內(nèi)，用以減少原材料的浪費(fèi)及提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。在造紙、印刷行業(yè)中，張力是一個(gè)重要的影響參數(shù)。張力過(guò)大可能使紙張撕裂或者過(guò)薄，而過(guò)小則可能引起紙張起皺和材質(zhì)的不均勻，降低其品質(zhì)。 本設(shè)計(jì)采用STM32作為主控制芯片，利用超聲波測(cè)距間接推斷張力大小，利用細(xì)致的PID算法達(dá)到控制張力的目的。
- 詳細(xì)介紹：
- 采用的主控芯片為STM32系列ARM處理器。相對(duì)于出現(xiàn)較早也較為成熟的51系列單片機(jī)，ARM處理速度更高，抗干擾能力強(qiáng)，具有豐富的內(nèi)部資源。首先用張力控制器上的按鍵選擇工作模式和記錄和設(shè)定相關(guān)的半徑、電壓數(shù)據(jù)的初始值，并將它們寫(xiě)入EEPROM，通過(guò)按鍵啟動(dòng)超聲波測(cè)距模塊，超聲波模塊開(kāi)始工作，超聲波模塊的發(fā)射端垂直照射紙卷，當(dāng)檢測(cè)到紙卷的厚度有變化時(shí)（這個(gè)變化值可以自己設(shè)定），返回?cái)?shù)據(jù)，通過(guò)我們自己設(shè)定的算法，來(lái)控制max504的輸出，從而經(jīng)過(guò)電壓和功率放大用來(lái)控制磁粉控制器轉(zhuǎn)矩的大小，達(dá)到穩(wěn)定平衡的效果。并且，本設(shè)計(jì)加入了溫度濕度傳感器用來(lái)校正超聲波傳感器的參數(shù)。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 在工業(yè)的很多生產(chǎn)行業(yè)中，都需要精確的張力控制，使張力值維持在期望值所允許的范圍內(nèi)，用以減少原材料的浪費(fèi)及提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。在造紙、印刷行業(yè)中，張力是一個(gè)重要的影響參數(shù)（通常大小為恒定值）。張力過(guò)大可能使紙張撕裂或者過(guò)薄，而過(guò)小則可能引起紙張起皺和材質(zhì)的不均勻，降低其品質(zhì)。 1.采用STM32F103RBT6嵌入式ARM處理器做主控制器。 2.采用AD7705采集微弱的壓力信號(hào)。 3.采用模糊PID算法處理信號(hào)。 4.運(yùn)用磁粉制動(dòng)器為主要執(zhí)行部件 5.良好的顯示和控制接口。 6.具有多通訊模式。 7.擁有友好的上位機(jī)界面。 8.在硬件設(shè)計(jì)中加入硬件抗干擾措施。 9.溫度補(bǔ)償使超聲波傳感器的檢測(cè)更加準(zhǔn)確。 技術(shù)指標(biāo)： 1． 靜態(tài)指標(biāo) 靜態(tài)率=|穩(wěn)態(tài)張力值-給定張力值|/ 給定張力值*100% 靜態(tài)率是檢驗(yàn)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)能否達(dá)到最終給定張力，驗(yàn)證系統(tǒng)準(zhǔn)確度的指標(biāo)。 張力波動(dòng)率=|最大張力值-最小張力值|/期望張力值*100% 2．動(dòng)態(tài)指標(biāo) 張力變換時(shí)間：指當(dāng)系統(tǒng)張力發(fā)生變化，從原穩(wěn)態(tài)張力值變?yōu)樾路€(wěn)態(tài)張力值所需要的時(shí)間。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本新型張力控制器具有速度快、準(zhǔn)確度高、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，相對(duì)于國(guó)外產(chǎn)品又有價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)。本設(shè)計(jì)采用了ARM處理器，增強(qiáng)了處理速度和穩(wěn)定性；采用模糊PID算法處理信號(hào)，大大提高了張力控制器的性能，其方便使用與人性化的設(shè)計(jì)，再加上其他市場(chǎng)應(yīng)用性強(qiáng)的功能。其實(shí)用性和應(yīng)用前景值得期待。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 該作品在濟(jì)南某印刷廠實(shí)地測(cè)試是可行的。 沒(méi)有獲獎(jiǎng)經(jīng)歷。
作品所處階段
- 正在進(jìn)一步改進(jìn)與完善。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 照片，資料
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本新型張力控制器具有速度快、準(zhǔn)確度高、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，相對(duì)于國(guó)外產(chǎn)品又有價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)。本設(shè)計(jì)采用了ARM處理器，增強(qiáng)了處理速度和穩(wěn)定性；采用模糊PID算法處理信號(hào)，大大提高了張力控制器的性能，其方便使用與人性化的設(shè)計(jì)，再加上其他市場(chǎng)應(yīng)用性強(qiáng)的功能。其實(shí)用性和應(yīng)用前景值得期待。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 中國(guó)的張力控制器行業(yè)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了起步階段、過(guò)渡階段，正式進(jìn)入成長(zhǎng)階段，一步步走向成熟。所以說(shuō)在這特殊階段，它還有很大的市場(chǎng)前景。站在前人的基礎(chǔ)，開(kāi)拓進(jìn)取把技術(shù)做成熟，就可占得市場(chǎng)。2010年過(guò)節(jié)的宏觀經(jīng)濟(jì)政策有利于本國(guó)的張力控制器的發(fā)展。
