DESIGN AND REALISATION OF A YARN TENSION SENSOR USING STRAIN GAUGE TYPE LOAD CELLS

Abstract

Yarn tension sensors are used extensively in industrial applications as well as in laboratories for research purpose. In many textile processes like warping, winding, unwinding and knitting, yarn is subjected to cyclic forcing due to motion of mechanisms and nature of the process. This causes a cyclic change in yarn tension and frequency of tension signal depends on process speed. Therefore, it is required that yarn tension sensor detects even small tension changes caused by the process and rejects higher frequency variations called noise. This paper examines the general techniques used in constructing yarn tension sensors and then explains the design and realisation of a yarn tension sensor using strain gauge type load cell. After constructing the sensor, tension measurements are carried out at different yarn speeds up to 800 m/min and tension signals are analysed. After comparing the measured tension signals with the tension signals recorded by a commercial tensiometer, some suggestions are given for improving the measurement precision of the developed yarn tension sensor at high speeds.

Keywords

• Tension,Tension Sensor,Tension Measurement,Load Cell,Strain Gauge

DİRENÇ TİPİ YÜK HÜCRELERİ KULLANILARAK İPLİK GERGİNLİK SENSÖRÜ TASARIMI VE ÜRETİMİ

Abstract

İplik gerginlik sensörleri laboratuvarlarda araştırma amaçlı olduğu gibi endüstriyel uygulamalarda da oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Örme, bobinden sağım, bobine sarım ve çözgü hazırlama gibi birçok tekstil prosesinde iplikler prosesin doğası ve mekanizmaların hareketinden dolayı tekrarlı zorlamalara maruz kalırlar. Bu durum iplik gerginliğinde tekrarlı değişimlere sebep olur ve gerginlik sinyali frekansı proses hızına bağlı olarak değişir. Bundan dolayı gerginlik sensörünün iplik gerginliğinde meydana gelen en küçük bir değişimi dahi algılaması ve gürültü olarak isimlendirilen daha yüksek frekanslı değişimleri sinyalden uzaklaştırması gerekmektedir. Bu makale iplik gerginlik sensörlerinde kullanılan genel teknikleri incelemekte ve daha sonra direnç esaslı yük hücreleri kullanarak gerginlik sensör tasarım ve geliştirilmesini açıklamaktadır. Sensör geliştirilip üretildikten sonra 800 m/dak’ya kadar iplik hızlarında gerginlik ölçümleri gerçekleştirilmekte ve ölçülen gerginlik sinyalleri analiz edilmektedir. Çalışma kapsamında geliştirilen sensör ile bir ticari iplik gerginlik sensörü ile eş zamanlı yapılan gerginlik ölçümleri karşılaştırılmakta ve geliştirilen gerginlik sensörünün yüksek hızlarda daha hassas bir gerginlik ölçümü yapabilmesi için yapılması gereken iyileştirmeler öneri olarak verilmektedir. 

Keywords

• Gerginlik,Gerginlik Sensörü,Gerginlik Ölçme,Yük Hücresi,Gerinim Ölçer

References

1. Bandara P. (2005). Tension Measurement. International Application Published Under the Patent Cooperation Treaty, International Publication Number: WO 2005/040746 A2.
2. Banitalebi, H., Rafeeyan, M. and Khodaei, E. (2012). A New Approach for Non Contact Measuring of Tension in Fixed and Moving Wires, International Journal of Advanced Design and Manufacturing Technology, 5(4), 51-57.
3. Barat, E. and Salles, A. (1996). Method and Contactless Measurement Device For The Tension of a Filament, Unites States Patent, US5493918A, Patent Number: 5,493,918, France.
4. Castellini, P., Montanini, R. And Revel G.M. (2002). New sensor for static and dynamic force measurement, Proceedings of SPIE -The International Society for Optical Engineering, 4753: 1020-1026.
5. Crescini, D. and Crescini, P. (2012). High precision Thick-Film load cell for dynamic force measurement, IEEE Sensors Applications Symposium Proceedings, 1020-1026.
6. Hartel, R., Hoehne, K., Hermanns, F., Henze, H., Knors, H., Engelhardt, D., Zitzen, W., Veyes, M., Merkens, H., Weissenfels, W., Ruetten, H., Jaegers, D., Pommer, B. (1994). Yarn tension for a textile machine. Unites States Patent, US5329822A, Patent Number: 5,329,822, Germany.
7. http://kisi.deu.edu.tr//asli.ergun/4-Basinc%20Transduserleri.pdf , Access Date: 07.02.2019, Subject: sensors.
8. http://www.kyowa-ei.com/eng/download/technical/strain_gages/pdf_index_001_eng.pdf, Access Date: 16.01.2019, Subject: strain gauge explanations.

9. http://www.unitta.co.jp/data/support/pdf/u507_manual_e.pdf, Access Date: 23.11.2018, Subject: Non contact tension measurement.
10. https://news.thomasnet.com/fullstory/tension-measurement-device-targets-pre-stressed-wire-cable-574147, Access Date: 23.11.2018, Subject: Non contact tension measurement.
11. https://www.electronics-tutorials.ws/electromagnetism/hall-effect.html, Access Date: 23.11.2018, Subject: Non contact tension measurement.
12. https://www.hans-schmidt.com/en/produkt-details/belt-tension-meter-rtm-400/, Access Date: 23.11.2018, Subject: Non contact tension measurement.
13. https://www.hitecsensors.com/technical/frequency-response-of-sensors/, Access Date: 23.11.2018, Subject: Frequency response.
14. Sanae, F. (2009). Determination of Yarn Tension Using Contactless Method, MSc. Thesis, Textile Engineering Department, Yazd University, Iran.
15. Shankam V.P., Oxenham W, Seyam A.M., Grant E. and Hodge G. (2009) Wireless yarn tension measurement and control in direct cabling process, The Journal of The Textile Institute, 100(5), 400-411.
16. Vanijvongse, P. (2003). The Evaluation Of A Novel NonContact Yarn Tension Measuring Instrument, MSc Thesis, University of Leeds, Leeds.
17. Wessolowski, B. and Mink, W. (1987). Yarn tension sensor. Unites States Patent, US4677860A, Patent Number: 4,677,860, Germany.