現代糊付け機のオンライン検出と情報化におけるセンサの実際の応用

紡績はわが民の経済の重要な支柱と輸出外貨獲得の重要な源であり、現代的な製織設備は紡績生産の多収性の保障である。現代の製織設備は精密機械加工、電気電子、油圧、空気圧、計器、油浴、*潤滑、コンピュータ制御を体に集め、複合多学科科学技術の発展の成果を集めている。糊付け工程は紡績工場の心臓であり、「糊付けは分、布機は班」であり、外にも良い糊があり、布が半分編まれたという説に等しい。しかし、糊付け機は糊付け技術の目標を実現する基礎であり、糊付け機の中の「神経系」の各種センサーとして、自動検出と各種技術の目標制御を実現する要一環であり、電子技術が機電体化の現代紡績分野における具体的な体現であり、現代糊付け機が伝統糊付け機と区別する重要な標識である。現代の糊付け機の発展傾向は自動化（自動検出と制御）と情報化（根拠の適時、正確、全面、字化、図形化、ネットワーク化のフィードバックと処理）である。センサーの使用は現代の糊付け機の自動化と情報化建設の前提である。紡績工程の技術者は過去の「機械メンテナンスと電気メンテナンスの相互分離、管理者、技術者と設備メンテナンス者の分離」という理念を捨ててこそ、新しい「機電体化、技術と設備の相互浸透、相互融合」という新しい情勢に適応することができる。センサーを把握するというハイテク技術のスラリー機への具体的な応用は技術者が設備の総合性能を把握するのに役立ち、設備のメンテナンス、技術改造と製品の上昇のために基礎を築くことができる。したがって、センサ自己糊付け機への具体的な応用について検討する必要がある。

1、糊付け機に用いられるセンサの主なタイプ及び性能評価

1.1定義と主なタイプ

家標準GB 7665−87に従ってセンサを定義する：測定され、一定の規則に従って利用可能な信号に変換することができるデバイスまたは装置は、通常、感知素子と変換素子から構成される。センサは検出装置であり、情報の伝送、処理、記憶、表示、記録と制御などの要求を満たすため、検出と自動制御と情報化の前提である。新型スラリー機に用いられるセンサーは動作原理によって、抵抗（主にサーマル、ウェットなどがある）、インダクタンス、ホール、超音波、歪みシート、光電などのセンサーに分けられる。測定された物理量に応じて：有力、変位、速度、温度、湿度及び角度などのセンサー。

1.2性能評価

センサの性能はその静的特性と動的特性で測定され、静的特性の主なパラメータは：線形度、感度、分解能力とヒステリシスなどである。動的特性は、ステップ応答と周波数応答表現を一般的に使用する。

2、センサーの新型スラリー機への応用

センサは新型スラリー機において経軸巻戻し直径、戻り率、ドラムとスラリー槽温度、各区張力、各区伸び率、運転速度、検出などに用いられる。

2.1白金熱抵抗式温度センサの温度検出と制御

2.1.1センサの選択

工業応用において、温度の検出は、熱電対と熱抵抗の2種類の形式があり、熱電対は500℃以上の比較的高い温度を測定するのに一般的に適している。500℃以下の中・低温度に対して、熱電対の出力の熱電位は非常に小さく、これは二次計器の増幅器、耐干渉措置などに対する要求が高く、そうしないと測定を実現することができない、また、比較的低温域では、冷端温度の変化による相対誤差も非常に突出している。そのため、測定中、低温度のように熱抵抗温度測定器を使用するのが適切である。糊付け機の乾燥筒の乾燥温度は150℃未満、糊液温度は100℃以下であるため、熱抵抗式センサを採用することができる。

2.1.2熱抵抗センサの温度測定原理と選択

熱抵抗は抵抗の熱効果に基づいて温度測定を行うものであり、すなわち抵抗体の抵抗値が温度の変化に応じて変化する特性である。したがって、感温抵抗の抵抗値変化を測定すれば、温度を測定することができる。主に金属熱抵抗と半導体サーミスタの2種類がある。金属熱抵抗の特徴は測定が正確で、安定性がよく、性能が信頼でき、工事制御における応用が広いことである。

抵抗値と温度は一般的に以下の近似関係式を用いることができる：

Rt=Rt0〔1+α(tt0)〕

式中：Rtが温度tの場合の抵抗値、Rt 0が温度t 0（通常t 0=O℃）の場合の対応抵抗値、αは温度系である。

2.1.3白金熱抵抗センサのスラリー機への応用

糊付け機は主に金属白金熱抵抗センサを用いている。鄭紡機GA 308、SUCKER-S 432スラリー、等スラリー機はPt-100白金熱抵抗を採用し、測定範囲は0 ~ 200℃、zui大電流は20 mAで、銅抵抗に対して、白金抵抗精度が高く、中性と酸化性媒体に適用し、安定性がよく、一定の非線形性を持ち、温度が高いほど抵抗変化率が小さい。

白金熱抵抗温度センサは制御ユニットと結合してスラリー温度、乾燥温度をプロセス範囲内に制御する。このセンサはサーミスタセンサである。

2.1.4白金熱抵抗センサの温度検出方法

白金熱抵抗温度センサにより検出されたドラムまたはスラリー温度は、ブリッジを経て温度に比例する電圧信号を出力し、演算増幅器を通じてA／D変換器に入り、電圧アナログ信号をワード信号に変換し、光電アイソレータを経てマイクロプロセッサCPUに送り、実際の温度と所定の温度の差はCPUを経て一定の規則に演算出力し、光電アイソレータ、D／A変換器とドライバを経てアナログ電流信号を形成する、制御ユニットはオフ式またはビット式制御方式を採用し、オフ式制御方式は電磁弁によって薄膜弁の開閉を制御し、温度が設定値を下回ると蒸気を開放する。この方式は熱慣性量の多いオーブンにとって、検出精度が非常に悪く、現在ではPID調整機能を持つビット制御方式に取って代わっている。

GA308、カールマイヤー、津田駒HS 20、HS 40、祖克S 432糊付け機などはこの方式を採用して、その特徴は比例弁を通じてリニアにシリンダ弁の開度を調節することができて、蒸気流量を制御することができて、つまり設定値に近づくほど、蒸気弁は開くほど小さくなり、逆もまた、温度を制御する。

2.2超音波変位センサの経軸巻戻し直径検出への応用

解舒領域の各経軸間の経糸解舒張力が糊付けプロセス制御の重要な内容であることを保証する。従来の糊付け機は千メートルの紙挟みと経軸挟みを結合して制動力を調節して経軸の解舒張力を制御し、各経軸の解舒張力が均一になることを保証して、機白回糸を減少させ、祖克SUCKER-S 432新型糊付け機のAB張力調節器は機械張力検出装置を用いて解舒張力を検出し、フィードバック空気比例調節弁は設定値と比較した後、気圧信号を出力して解舒張力を調節し、依然として機械式フィードバック、制御装置である。

鄭紡機のGA 301スラリー機は超音波センサを用いて経軸の解舒直径を検出し、コンピュータは自動調整ブレーキシリンダの気圧を制御して解舒張力の一定を維持する。超音波センサは超音波の反射特性を利用して空間測定と位置決めを行う。試験距離が短いため、減衰性は無視できる。

2.3調湿センサの調湿率の検出、フィードバック

スラリー湿潤率はスラリーの品質を測定する重要な指標である。湿り戻し率はスラリー膜の弾性、スラリー耐摩耗性、製織開口の鮮明度、湿り戻し率が高すぎると、幅の狭い長コード布に直接影響する。したがって、戻り率の検出は制御具と関連して重要な意義がある。糊付け機は湿性抵抗センサを用いて糊の湿り戻し率を試験した。

2.3.1試験原理

紡績材料の導電性は含水量によって異なり、戻り率とスラリー抵抗は以下の関係に符合する：

W=a+blgr

式中：Wはスラリー湿潤率（%）、Rはスラリー抵抗（MΩ）、A，Bは通常であり、繊維の種類、糸密度によって決まる。

抵抗と戻り率の対比例関係のため、戻り率が小さく変化すると、抵抗値が大きく変化するため、この原理に基づいて設計された測定器は高い感度と精度を達成することができる。

2.3.2試験方法

測湿センサとしての測湿電気はスラリーに定量的な測定電圧を加え、返潮率の変化に伴いスラリー抵抗が変化し、スラリーを通過する電流もそれに応じて変化し、変化した電流は制御器で増幅されて電圧信号に変換され、予め設定された返潮率電圧と比較し、その後、制御回路からパルス信号が出され、スラリー昇降速度（ホール測速発電機と結合）を制御して返潮率を制御する。

GA 301糊付け機は米Strandberg社製M 601測湿器を用い、祖克SUCKER-S 432糊付け機はRMSR-7 K測湿器を採用するなど、すべて湿気抵抗センサーに属している。

2.4抵抗歪みシート式張力センサによるスラリー張力の検出

糊糸各区の張力は糊糸の重要な技術内容であり、一般糊糸各区の張力の制御原則は：小解舒張力、マイクロ糊溝張力、均質乾燥張力、中分撚張力、大巻取張力である。このプロセスの目的を達成するためには、プロセス調整制御の前提として、スラリーの各領域を検査する必要があります。

2.4.1ゲージ張力センサの応用

歪みシート式張力センサは糊付け機の各区（糊槽、乾燥、分撚及び巻取り）の張力の大きさを検出するために用いられ、そして双曲線鉄砲（祖克SUCKER-S 432糊付け機など）、双曲線鉄砲+XP 1（中国台湾大雅TAYA 500、鄭紡機GA 301糊付け機など）及び比較的各区の周波数変換調速機を用いてユニットモータ速度（鄭紡機GA 308、蘇州聖元ASGA 368など）を制御して各区の速度比を調節して張力を調節する。

カールマイヤー、津田駒糊糸機は歪みシート式圧力センサを用いて解舒張力を検出し、経糸張力の合力は検出ローラー軸受の底部に位置する圧力センサに作用し、センサからの電流または電圧信号は制御システムに入力され、制御システムは測定値と設定値を比較、計算し、電気制御比例弁に対する制御電流または電圧を変更し、比例弁の出力気圧を調整し、加圧シリンダに経軸に対する制動減衰を変更させ、直線測定値と設定値は等しい。これにより、検出ローラが固定されているため、揺動する必要があり、慣性の影響を減らすことができ、祖克スラリー機よりも感度が高い。

2.4.2抵抗ひずみ式センサの動作原理

抵抗ひずみ効果の原理に基づいて、金属抵抗線を用いて抵抗ひずみシートを作製し、これをエラストマーに貼り付ける。測定時、エラストマーが力を受けて変形すると、歪み板の敏感なゲートも変形し、その抵抗値は変化し、変換回路を通じて電圧または電流の変化に変換される。

抵抗歪計は機械歪を△R／Rに変換した後（△Rは抵抗値変化量、Rは抵抗値）。歪み抵抗の変化はほとんど微小であり、このような小さな抵抗変化は直接測定することが困難であり、直接処理することも困難である。そのため、歪計の△R／R変化を電圧や電流変化に変換する変換回路を採用しなければならない。この変換は通常、ホイートストンブリッジ回路を用いて実現される。

ホイートストンブリッジの利点は、温度変化の影響を抑制し、干渉を抑制し、補償が便利であることなどである。ブリッジは図2に示すように、U 0はブリッジ電源電圧、R 1、R 2、R 3、R 4はブリッジアーム、Uscはブリッジ出力電圧である。Usc=0の場合、ブリッジバランス条件は、R 1/R 2=R 4/R 3またはR 1 R 3=R 2 R 4である。これは、ブリッジバランスをとるために、隣接する両腕抵抗の比が等しいか、両腕抵抗の積が等しいことを示している。歪みシートをアーム抵抗としてブリッジ回路に接続する、弾性体力が変形すると歪みシートの抵抗値が変化してブリッジのバランスが崩れる、Usc≠0，ブリッジ出力電圧値はセンサの受力に比例する。

2.4抵抗歪みシート式張力センサによるスラリー張力の検出

糊糸各区の張力は糊糸の重要な技術内容であり、一般糊糸各区の張力の制御原則は：小解舒張力、マイクロ糊溝張力、均質乾燥張力、中分撚張力、大巻取張力である。このプロセスの目的を達成するためには、プロセス調整制御の前提として、スラリーの各領域を検査する必要があります。

2.4.1ゲージ張力センサの応用

歪みシート式張力センサは糊付け機の各区（糊槽、乾燥、分撚及び巻取り）の張力の大きさを検出するために用いられ、そして双曲線鉄砲（祖克SUCKER-S 432糊付け機など）、双曲線鉄砲+XP 1（中国台湾大雅TAYA 500、鄭紡機GA 301糊付け機など）及び比較的各区の周波数変換調速機を用いてユニットモータ速度（鄭紡機GA 308、蘇州聖元ASGA 368など）を制御して各区の速度比を調節して張力を調節する。

カールマイヤー、津田駒糊糸機は歪みシート式圧力センサを用いて解舒張力を検出し、経糸張力の合力は検出ローラー軸受の底部に位置する圧力センサに作用し、センサからの電流または電圧信号は制御システムに入力され、制御システムは測定値と設定値を比較、計算し、電気制御比例弁に対する制御電流または電圧を変更し、比例弁の出力気圧を調整し、加圧シリンダに経軸に対する制動減衰を変更させ、直線測定値と設定値は等しい。これにより、検出ローラが固定されているため、揺動する必要があり、慣性の影響を減らすことができ、祖克スラリー機よりも感度が高い。

2.4.2抵抗ひずみ式センサの動作原理

抵抗ひずみ効果の原理に基づいて、金属抵抗線を用いて抵抗ひずみシートを作製し、これをエラストマーに貼り付ける。測定時、エラストマーが力を受けて変形すると、歪み板の敏感なゲートも変形し、その抵抗値は変化し、変換回路を通じて電圧または電流の変化に変換される。

抵抗歪計は機械歪を△R／Rに変換した後（△Rは抵抗値変化量、Rは抵抗値）。歪み抵抗の変化はほとんど微小であり、このような小さな抵抗変化は直接測定することが困難であり、直接処理することも困難である。そのため、歪計の△R／R変化を電圧や電流変化に変換する変換回路を採用しなければならない。この変換は通常、ホイートストンブリッジ回路を用いて実現される。

ホイートストンブリッジの利点は、温度変化の影響を抑制し、干渉を抑制し、補償が便利であることなどである。ブリッジは図2に示すように、U 0はブリッジ電源電圧、R 1、R 2、R 3、R 4はブリッジアーム、Uscはブリッジ出力電圧である。Usc=0の場合、ブリッジバランス条件は、R 1/R 2=R 4/R 3またはR 1 R 3=R 2 R 4である。これは、ブリッジバランスをとるために、隣接する両腕抵抗の比が等しいか、両腕抵抗の積が等しいことを示している。歪みシートをアーム抵抗としてブリッジ回路に接続する、弾性体力が変形すると歪みシートの抵抗値が変化してブリッジのバランスが崩れる、Usc≠0，ブリッジ出力電圧値はセンサの受力に比例する。

2.5.2スラリー伸び率検出用光電エンコーダ

光電エンコーダは角度（角速度）検出装置であり、軸に入力された角度量を光電変換原理を利用して対応する電気パルスまたはワード量に変換する。典型的な光電エンコーダは、符号盤、検出格子（Mask）、光電変換回路（光源、感光デバイス、信号変換回路を含む）、機械部品などから構成される。

2.5.2スラリー伸び率検出用光電エンコーダ

光電エンコーダは角度（角速度）検出装置であり、軸に入力された角度量を光電変換原理を利用して対応する電気パルスまたはワード量に変換する。典型的な光電エンコーダは符号盤（Disk、図3参照）、検出格子（Mask）、光電変換回路（光源、感光デバイス、信号変換回路を含む）、機械部品などから構成される。

インナーループは電流リングであり、主にシステムの動的特性を改善し、起動時にzuiの大きな定電流を維持して高速起動を実現するなどのためである。外側リングは回転数リングであり、直流モータが直流速度測定フィードバックを持つ閉ループ調速システムを構成している。直流速度測定発電機は速度値を測定し、速度フィードバック環節と設定値の比較を通じて、負フィードバックを行って回転速度を補正する。

鄭紡機GA 301は、周波数変調された伝動システムを採用している。糊付け中、直流速度測定発電機はモータの実際の回転数を直流電圧信号に変換し、この実測値はフィードバックコンパレータによって設定値と比較され、その偏差はA／D変換を経てシングルチップに送られ、制御信号の周波数を断片的に調整し、モータの実際の回転数を設定上に安定させ、速度調整精度を高め、糊付け運転負荷の変化によるモータの回転数変化を除去する。

3、結語

各種電子センサは現代糊付け機の技術基準制御の前提条件であり、現代糊付け機の重要な標識である。

糊付け機の乾燥温度は白金熱抵抗式温度センサを用いて検出する、経軸解舒直径検出に超音波変位センサを採用する、湿気戻り率の検出には湿気抵抗センサを用い、スラリー張力測定には抵抗歪シート式センサを用いた、スラリー伸び率と車速は近接スイッチセンサと光電エンコーダを用いて検出することができ、ホール速度測定発電機はスラリー機の速度調整システムに応用されている。