便携式链条动态张力测试仪的研制

　　获取输送链在一个工作循环内其链片所承受的张力变化参数,对于设计者和使用者都十分重要。受某输送机制造公司的委托,笔者研制了一台便携式链条动态张力在线测试仪。

　　1　测试仪的组成与工作原理

　　1.1　测试系统工作原理(见图1)

　　1.2　传感器设计

　　该测试仪采用了自制的电阻应变式专用传感器。图2为XT160链片传感器结构示意图。将通用链片在结构上进行适当的改进,然后贴上具有高灵敏度的电阻应变片,即可获得满足测试要求的专用传感器。测量时将该传感器串联于被测链条中,测量结果直接反映了该传送链中链片的张力变化情况。

　　将传感器上的8片电阻值为R的应变片连接成测量电桥[1](见图3)。输出电压

　　因为电阻应变式传感器是通过弹性元件受力产生变形,引起电阻的变化,且各桥臂的灵敏度系数相同,所以

　　ΔU=1/2U0kε(1 +μ)                                                        (2)

　　式中,k为电桥的灵敏度系数;ε为应变片的纵向应变量;μ为应变片材料的泊松比。

　　本传感器的设计注意了一机多用(即测试仪在结构尽可能简单的前提下,能适应多种传送链的测试),在应变片的布置与连接上,综合考虑了链片在弯道和直道上的受力情况,并尽可能使电路中各相对桥臂的电阻增量ΔR相等。

　　1.3　工作电源

　　仪器内置12 V可充电电池,能保证系统在不使用外接电源的情况下连续工作。变压器输出的15 V交流电压经整流、滤波后通过LM317输出13 V直流电压对电池充电。当电池电压超过13 V时,利用稳压管进行分流,以防止电池损坏。打开工作电源开关时,电池输出的12 V电压经DC/DC变换后得到不同直流电压,为各功能块提供工作电源。当电源电压降至0.2 V以下时,保护电路动作,切断工作电路,以防止电池电压过低损坏,同时“欠电压”指示灯亮,提示仪器需充电后才能正常工作。

1.4　信号放大电路

　　从传感器输出的信号经电桥进行补偿,通过零调整旋钮调整电桥的平衡,可以实现系统调零。补偿后的信号经滤波后经第一级放大器放大后再输入第二级放大器。通道灵敏度系数的标定通过调整第二次放大的增益实现。经过两级放大后的信号再由A/D转换器转换成数字信号。

　　1.5　通讯与数据处理

　　在开始新一轮测量前,原有测量数据可以长期保存在储存器中。通过RS232串行接口可以将数据传送至系统机中进行处理。专用软件具有数据处理、显示和打印功能。通过该软件对所测数据进行处理,可以得到全部或任一时段内数据的最大值、最小值、平均值及均方差值。