一种新型智能计长仪计长方式的研究

　　1　引言

　　在纺织系统,如织布机、织带机、钩边机、整经机等的计长装置中,采用单片机进行控制的智能计长仪已经得到广泛的应用。计长仪的计长原理多采用测量计长轴转过的转数来计长,转数与计长轴的周长的乘积即为所计长度,其几何关系式如下:

式中:L为所计长度值;n为计长轴转过的转数;D为计长轴的直径。

　　可以通过采用光电式传感器或霍尔传感器把转数转换为电脉冲信号,霍尔传感器与光电式传感器相比,具有更好的抗污染性,并且不受环境照度的影响,是目前计长装置前向通道电路中最为常用的传感器,它是由磁钢、开关集成型霍尔元件VGN3020和电平转换电路组成的。开关集成型霍尔元件将稳压电源、霍尔元件、放大器、施密特触发器、输出晶体管、温度补偿电路等集成在一起,提供了一个使用方便,精度高的霍尔器件,只需提供工作电压源,就可以将磁信号转换为电信号。开关型集成霍尔元件的典型电路如图1所示。因为输出晶体管是集电极开路的,可以输出电流,如果输出电压,必须在引脚3与电源之间接一个电阻。当磁场强度等于零时,开关集成型霍尔元件截止,输出端为高电平;当感受到一个上升的磁场,且磁场强度大于等于35mT时,霍尔元件导通,输出为低电平,相反,当磁场下降到1mT时,霍尔元件又截止。磁钢通常采用永磁性磁铁分割成的小磁块,粘接于转动部件的边缘。霍尔元件固定于距离小磁块1~3mm处,如图2所示。

　　当转动部件转动时,小磁块与霍尔元件的相对位置发生变化,当小磁块靠近霍尔元件时,磁场增强,霍尔元件导通,输出低电平;当小磁块远离霍尔元件时,输出高电平。因此,当转动部件转动时,霍尔元件就输出连续的脉冲信号。这样,式(1)中的计长轴所转过的转数n转换为脉冲数目N,(1)式可以写为:

　　在智能计长仪装置中,单片机系统接收到脉冲信号后,开始计数,计数单元对脉冲数目进行累加并随时进行πND的运算,结果送去显示并完成其他多种功能。

　　2　计长方式的描述

　　2·1　计长原理

　　通过对智能计长仪的原理分析可知,所计长度由(2)式表示,在纺织系统等行业中,计长仪计量长度通常为几万米,计量误差要求为±1 m,在计量长度很长时精度要求是很高的。因为在(2)式中存在圆周率π,直接按其计算比较复杂,若要达到要求的精度,计算时每米取用的小数位必须很多,否则计算误差积累将超过1m,单片机系统处理这类数据存在很大的不便,运算速度也较慢。所以提出一种新颖的数据处理方法———整数逼近循环计长法,避免单片机直接按(2)式计算。其原理如下:由(1)式可得