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

Year 2019, Volume: 24 Issue: 2, 751 - 768, 30.08.2019

Recep Eren Hüseyin Nizam Mutlu Özge Çelik

https://doi.org/10.17482/uumfd.530461

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

• Bandara P. (2005). Tension Measurement. International Application Published Under the Patent Cooperation Treaty, International Publication Number: WO 2005/040746 A2.
• 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.
• 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.
• 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.
• Crescini, D. and Crescini, P. (2012). High precision Thick-Film load cell for dynamic force measurement, IEEE Sensors Applications Symposium Proceedings, 1020-1026.
• 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.
• http://kisi.deu.edu.tr//asli.ergun/4-Basinc%20Transduserleri.pdf , Access Date: 07.02.2019, Subject: sensors.
• http://www.kyowa-ei.com/eng/download/technical/strain_gages/pdf_index_001_eng.pdf, Access Date: 16.01.2019, Subject: strain gauge explanations.
• http://www.unitta.co.jp/data/support/pdf/u507_manual_e.pdf, Access Date: 23.11.2018, Subject: Non contact tension measurement.
• https://news.thomasnet.com/fullstory/tension-measurement-device-targets-pre-stressed-wire-cable-574147, Access Date: 23.11.2018, Subject: Non contact tension measurement.
• https://www.electronics-tutorials.ws/electromagnetism/hall-effect.html, Access Date: 23.11.2018, Subject: Non contact tension measurement.
• https://www.hans-schmidt.com/en/produkt-details/belt-tension-meter-rtm-400/, Access Date: 23.11.2018, Subject: Non contact tension measurement.
• https://www.hitecsensors.com/technical/frequency-response-of-sensors/, Access Date: 23.11.2018, Subject: Frequency response.
• Sanae, F. (2009). Determination of Yarn Tension Using Contactless Method, MSc. Thesis, Textile Engineering Department, Yazd University, Iran.
• 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.
• Vanijvongse, P. (2003). The Evaluation Of A Novel NonContact Yarn Tension Measuring Instrument, MSc Thesis, University of Leeds, Leeds.
• Wessolowski, B. and Mink, W. (1987). Yarn tension sensor. Unites States Patent, US4677860A, Patent Number: 4,677,860, Germany.