基于單片機(jī)與旋轉(zhuǎn)編碼器的閉環(huán)線速度控制系統(tǒng)
工作時,當(dāng)收線電機(jī)帶動電纜運(yùn)動時,帶動旋轉(zhuǎn)編碼器的主動輪旋轉(zhuǎn),從而旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn),輸出脈沖。該脈沖送入光電耦合器,進(jìn)行隔離、整形、電平轉(zhuǎn)換,送給AT89C51的12腳,外部中斷INTO進(jìn)行脈沖計數(shù)。每接收到一個脈沖,單片機(jī)執(zhí)行外部中斷INT0子程序一次,脈沖計數(shù)存儲器加1。例如,每間隔1 s讀取一次,從而可以根據(jù)計數(shù)脈沖的個數(shù),與標(biāo)準(zhǔn)脈沖數(shù)比較,因此,可以判斷當(dāng)前線速度的大小。
線速度的計算方法如下:
例如,要求線速度V為0.1 m/s。
旋轉(zhuǎn)編碼器每秒輸出脈沖數(shù)=V·Np/C
其中:C為旋轉(zhuǎn)編碼器主動輪周長(單位:m)。所以,線速度為O.1 m/s時,旋轉(zhuǎn)編碼器每秒輸出標(biāo)準(zhǔn)脈沖數(shù)=0.1×1000/0.5=200個/s。
3 軟件設(shè)計
在定時器中斷中運(yùn)行,在計時子程序中,每秒執(zhí)行一次。即查詢每秒收到的脈沖數(shù)是否與標(biāo)準(zhǔn)脈沖相同。該線速度控制子程序如圖3所示。
首先,讀脈沖計數(shù)存儲器的數(shù)值,與標(biāo)準(zhǔn)脈沖數(shù)比較,等于標(biāo)準(zhǔn)脈沖,脈沖計數(shù)存儲器數(shù)值清零,說明此時走線速度等于標(biāo)準(zhǔn)速度;若大于標(biāo)準(zhǔn)脈沖數(shù),說明線速度大于標(biāo)準(zhǔn)線速度,因此,必須使調(diào)速器給定值減1,使得收線電機(jī)轉(zhuǎn)速減低;若小于標(biāo)準(zhǔn)脈沖數(shù),說明線速度小于標(biāo)準(zhǔn)線速度,必須使調(diào)速器給定值加1,使得收線電機(jī)轉(zhuǎn)速增加,從而形成閉環(huán)線速度控制反饋系統(tǒng),控制收線電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度,使得線速度保持恒定。
4 結(jié)語
根據(jù)電纜成纜機(jī)的工藝要求,設(shè)計了單片機(jī)與旋轉(zhuǎn)編碼器組成的閉環(huán)線速度控制系統(tǒng),并給出了主要控制程序的設(shè)計方法。還可以通過軟件實現(xiàn)線纜走線長度的檢測以及運(yùn)行時間的計算等功能,并通過顯示屏顯示出來。上述線速度控制系統(tǒng)已成功應(yīng)用在實際的技術(shù)改造中,為企業(yè)節(jié)約了近百萬元的技術(shù)改造資金。結(jié)果表明,該系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、電路簡單、測量精度較高、成本低等特點(diǎn),完全滿足電纜生產(chǎn)工藝要求,其簡潔的電路設(shè)計和典型的控制方法具有較高的參考價值。
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