基本信息
- 项目名称：
- 基于ARM与超声波测距的张力控制器
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 在工业的很多生产行业中，都需要精确的张力控制，使张力维持在期望值所允许的范围内，用以减少原材料的浪费及提高生产效率和生产质量。在造纸、印刷行业中，张力是一个重要的影响参数。张力过大可能使纸张撕裂或者过薄，而过小则可能引起纸张起皱和材质的不均匀，降低其品质。 本设计采用STM32作为主控制芯片，利用超声波测距间接推断张力大小，利用细致的PID算法达到控制张力的目的。
- 详细介绍：
- 采用的主控芯片为STM32系列ARM处理器。相对于出现较早也较为成熟的51系列单片机，ARM处理速度更高，抗干扰能力强，具有丰富的内部资源。首先用张力控制器上的按键选择工作模式和记录和设定相关的半径、电压数据的初始值，并将它们写入EEPROM，通过按键启动超声波测距模块，超声波模块开始工作，超声波模块的发射端垂直照射纸卷，当检测到纸卷的厚度有变化时（这个变化值可以自己设定），返回数据，通过我们自己设定的算法，来控制max504的输出，从而经过电压和功率放大用来控制磁粉控制器转矩的大小，达到稳定平衡的效果。并且，本设计加入了温度湿度传感器用来校正超声波传感器的参数。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 在工业的很多生产行业中，都需要精确的张力控制，使张力值维持在期望值所允许的范围内，用以减少原材料的浪费及提高生产效率和生产质量。在造纸、印刷行业中，张力是一个重要的影响参数（通常大小为恒定值）。张力过大可能使纸张撕裂或者过薄，而过小则可能引起纸张起皱和材质的不均匀，降低其品质。 1.采用STM32F103RBT6嵌入式ARM处理器做主控制器。 2.采用AD7705采集微弱的压力信号。 3.采用模糊PID算法处理信号。 4.运用磁粉制动器为主要执行部件 5.良好的显示和控制接口。 6.具有多通讯模式。 7.拥有友好的上位机界面。 8.在硬件设计中加入硬件抗干扰措施。 9.温度补偿使超声波传感器的检测更加准确。 技术指标： 1． 静态指标 静态率=|稳态张力值-给定张力值|/ 给定张力值*100% 静态率是检验系统稳态时能否达到最终给定张力，验证系统准确度的指标。 张力波动率=|最大张力值-最小张力值|/期望张力值*100% 2．动态指标 张力变换时间：指当系统张力发生变化，从原稳态张力值变为新稳态张力值所需要的时间。
科学性、先进性
- 本新型张力控制器具有速度快、准确度高、抗干扰能力强的特点，相对于国外产品又有价格低廉的优势。本设计采用了ARM处理器，增强了处理速度和稳定性；采用模糊PID算法处理信号，大大提高了张力控制器的性能，其方便使用与人性化的设计，再加上其他市场应用性强的功能。其实用性和应用前景值得期待。
获奖情况及鉴定结果
- 该作品在济南某印刷厂实地测试是可行的。 没有获奖经历。
作品所处阶段
- 正在进一步改进与完善。
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 照片，资料
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本新型张力控制器具有速度快、准确度高、抗干扰能力强的特点，相对于国外产品又有价格低廉的优势。本设计采用了ARM处理器，增强了处理速度和稳定性；采用模糊PID算法处理信号，大大提高了张力控制器的性能，其方便使用与人性化的设计，再加上其他市场应用性强的功能。其实用性和应用前景值得期待。
同类课题研究水平概述
- 中国的张力控制器行业已经经过了起步阶段、过渡阶段，正式进入成长阶段，一步步走向成熟。所以说在这特殊阶段，它还有很大的市场前景。站在前人的基础，开拓进取把技术做成熟，就可占得市场。2010年过节的宏观经济政策有利于本国的张力控制器的发展。
