基于單片機(jī)的卷取機(jī)張力控制系統(tǒng)設(shè)計

3 張力控制的執(zhí)行部件磁粉制動器

在張力控制系統(tǒng)中，磁粉制動器由于其體積小、重量輕、激磁功率小且具有良好的控制特性，因而得到了廣泛的應(yīng)用。磁粉制動器轉(zhuǎn)矩和激勵電流的關(guān)系一般都稱作為靜特性。它是磁粉制動器主動端轉(zhuǎn)速n恒定，從動端制動時，磁粉制動器的激勵電流和輸出轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。轉(zhuǎn)矩電流特性曲線如圖3所示。

由圖3可知，磁粉制動器的轉(zhuǎn)矩曲線可以分為三個部分：非線性段、線性段和飽和段。磁粉制動器具有良好的恒轉(zhuǎn)矩特性，并且磁粉制動器輸出轉(zhuǎn)矩與磁粉線圈激勵電流優(yōu)良的線性關(guān)系，只要線性調(diào)節(jié)激勵電流，便能實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場張力的動態(tài)控制，并且磁粉制動器在轉(zhuǎn)速很低的情況下性能也十分穩(wěn)定。磁粉制動器在卷取張力控制系統(tǒng)的應(yīng)用，如圖4所示用磁粉制動器控制張力的方案較以往的控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、執(zhí)行單元成本低、容易控制的特點(diǎn)，特別是實(shí)際張力的大小通過電流直接調(diào)節(jié)，改變了其他調(diào)節(jié)裝置的手工操作過程，使得操作簡單、準(zhǔn)確。增加動態(tài)電流補(bǔ)償環(huán)節(jié)有利于進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。

4 單片機(jī)張力控制系統(tǒng)

4.1 系統(tǒng)功能概述

(1)檢測放卷機(jī)的角速度和卷取機(jī)的角速度、線速度、半徑4個參數(shù)，用數(shù)碼管顯示各參數(shù)檢測結(jié)果。

(2)若參數(shù)檢測結(jié)果超過上下限，實(shí)現(xiàn)報警。

(3)根據(jù)檢測到的各參數(shù)，通過設(shè)計的控制算法運(yùn)算后，輸出控制值，作為晶閘管的觸發(fā)脈沖回路的輸入電壓，以控制執(zhí)行元件磁粉制動器的轉(zhuǎn)矩。

(4)建立實(shí)時時鐘，并用數(shù)碼管顯示時鐘。

(5)通過按不同的功能鍵，進(jìn)行人機(jī)對話，實(shí)現(xiàn)各種操作的功能。

4.2 系統(tǒng)硬件框圖

系統(tǒng)硬件框圖如圖5所示。