高精度傳感器在紙面測試行業的使用：為什么說紙面測試行業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，例如造紙，卷煙工業，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，但由于受電路結構的影響，傳統方法只提高了測力精度和A/D轉換器的位數，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，而不能達到其行業標準(QB/T1670-92“微控電子式抗張強度測試儀”)中規定的0級(0.5%)。

現代智能微控電子式紙張抗張測試儀，不但解決了現有產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，為用戶和企業節省大量成本。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%)

體系結構和原理體系結構。

采用高性能DSP芯片作為核心，實現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議，實踐證明該協議具有較高的實用性。也就是DSP通過USB接口和PC(PC)連接來實現上、下鍵盤切換控制，由上位機或DSP分別打印速據或曲線。

該系統的功能主要包括以下內容：

控制運動系統和精確測量位移。

監控部分，以DSP為核心，以DSP作為核心檢測控制芯片，揚棄了現有的單片機系統。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)、由于交流伺服驅動器的調速范圍比現有的調速范圍大(0.1~200.0mm/min無級可調)，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轉換器為力傳感器提供16位動態分辨率、幅值可調的激勵電壓，減小電壓波動對傳感器的影響，從根本上提高系統精度。通過使用Σ-Δ24位A/D轉換器(CS5532)，保證將傳感器信號準確有效地轉換成精確的數字信號。而且它與雙積分結構A/D相比較，它對系統的白噪聲抗干擾性更強，使得系統的高精度成為現實。綜合使用16位DSP2407A實現對標準C中各種數據類型的全面支持，在精度范圍內避免計算誤差，并采用分段線性插值技術，進一步改善傳感器的線性。也就是說，系統力值的檢測精度進一步提高到0.2%。實際應用表明，該系統檢測方法明顯優于現有市場產品的1%力值精度。

數據的通訊

該系統的數據通信較多，也是軟件編制中工作量較大的一部分。提出一種完整、有效的三方通信協議。就是實現了上位機、DSP、DSP芯片間的數據共享、指令傳遞、切換控制。因為PC機不支持485通信，數據量適中，通信距離短，因此該數據采集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。數據的實時顯示由DSP實現的串行通信。

上位機

主機采用USB與USB進行實時數據交換，可實現鍵盤顯示的全部功能，并且可以獨立控制。

體系結構框圖及說明。

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

動作控制子系統

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

集合系統間的連接。

移動控制部分，對現有單片機系統進行揚棄，采用集成度較高的DSPTMS320LF2407A作為核心檢測控制芯片。通過DSP將PWM信號發送到交流伺服電機驅動器，交流伺服電機驅動器驅動電機，實現閉環控制，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送到DSPQEP模塊觸發定時器進行脈沖計數，以實現夾頭位移的準確測量。并且，該編碼器ZERO系統由撲獲模塊監測電機的異常轉動。

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

從系統的關鍵技術創新來看，現有小量程抗張、抗壓性測試儀產品都是獨立產品，很少集成成一機。因為抗張試驗裝置的力學部分類似，具有相似的電子部分，所以該產品不僅集成了機械部分即雙絲杠橫梁結構，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合起來，可以大大節約成本，提高系統精度。

使用大范圍、高精度(0.001mv)的力傳感器精度與現有產品測量力傳感器相同。盡管力傳感器能提供16位動態精度可調的激勵電壓，但該產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的精度，還可以增強系統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轉換器，其轉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計算，難以兼顧計算精度和速度。該系統采用DSP+Σ-Δ24位A/D轉換器(CS5532)。DSP不但保證準確的傳感器信號可以有效地轉換成精確的數字信號，而且DSP很好地支持高級語言(廣泛支持多種數據類型的標準C)，使得運算精度遠遠高于系統測量精度。從而使該產品大大提高系統測力的準確性。該產品利用DSP強大的指令處理能力，利用分段線性插值技術，進一步改善傳感器的線性度。也就是說，系統的精度進一步提高。就系統可靠性而言，本產品采用DSP體系結構，較現有單片機體系結構去除了大量外設，提高了系統的可靠性。實踐中，抗干擾能力明顯優于常規的單片機系統。

深圳市力準傳感技術有限公司專業研發生產高精度測力傳感器。主要產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品達千余種產品。

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