基于嵌入式微處理器的張力控制器

2.1 傳感器信號(hào)接口電路

若傳感器輸為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)形式，即為DC4-20mA, 或電壓信號(hào)DC0-10V/0-5V. 接口電路形式較為簡(jiǎn)單。在此主要對(duì)采用稱重法的應(yīng)變片傳感器電路進(jìn)行說明。

應(yīng)變片組成的橋路，有恒壓供電和恒流供電兩種形式。設(shè)計(jì)采用恒流供電形式，如圖2所示，恒流電路采用OP07運(yùn)算放大器完成。運(yùn)算放大器同相端接2V穩(wěn)壓管，這樣，加在運(yùn)算放大器H0U0反相端電阻H0R2（69Ω）上的電壓也為2V, 因此，流過電阻H0R2上的電流，不因負(fù)載變化而變化，從而形成恒流供電。在收放卷過程中，因張力變化引起橋路不平衡將有電壓信號(hào)輸出。輸出的電壓信號(hào)經(jīng)儀表放大器AD623放大后，傳送至MPU的A/D轉(zhuǎn)換器。圖2中H0W1為增益調(diào)整電位器，H0W0為零點(diǎn)電平調(diào)整電位器。

2.2 磁粉制動(dòng)器恒流控制電路

磁粉制動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩與激磁電流的大小基本成線性關(guān)系,改變激磁電流可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩大小。因此對(duì)磁粉制動(dòng)器的控制主要是根據(jù)張力大小輸出相應(yīng)的恒定電流。系統(tǒng)利用C8051F350可編程計(jì)數(shù)陣列（PCA）的脈寬調(diào)制（PWM）功能作為D/A信號(hào)輸出。如圖3所示, MPU將PWM信號(hào)送至7U1光藕隔離輸出，信號(hào)經(jīng)非門傳遞至由7R3和7C1組成的濾波電路，將PWM信號(hào)變?yōu)?-2V的直流信號(hào), 送至運(yùn)算放大器7U3A的同相端。由放大器性質(zhì)可知，取樣電阻7R4上所加的電壓為控制直流信號(hào)電壓0-2V, 從而形成恒流加在磁粉制動(dòng)器上。若取樣電阻7R4為1Ω，則最大可控電流范圍為0-2A(為避免過熱，取樣電

圖3 磁粉制動(dòng)器恒流控制電路

Fig. 3 Magnetic powder brake constant current control circuit

磁粉制動(dòng)器

阻的選擇應(yīng)考慮其散熱功率).

2.3 張力控制器電路原理

張力控制器除了兩路傳感器信號(hào)輸入電路和磁粉制動(dòng)器恒流控制輸出電路外，還采用三線串行接口DM12864M 圖形點(diǎn)陣液晶屏進(jìn)行控制參數(shù)、設(shè)置參數(shù)及出錯(cuò)報(bào)警信息的顯示。顯示內(nèi)容包括：設(shè)定張力值、實(shí)測(cè)張力值、磁粉制動(dòng)器控制電流大小及張力控制器運(yùn)行狀態(tài)（手動(dòng)、自動(dòng)及參數(shù)設(shè)置狀態(tài)）等內(nèi)容。設(shè)置參數(shù)包括：控制比例大小、積分大小、控制周期和相位等內(nèi)容。并通過5個(gè)按鍵進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和其它運(yùn)行操作等。其電路原理如圖4所示。

圖4 張力控制器電路原理