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单片机与旋转编码器的闭环线速度控制系统

2013/6/16 17:45:04      点击:

 

在电缆出产线上,一般需求检测电缆的走线速度,用来操控收线电机的转速和核算线缆的长度。成缆技术参数的安稳,直接关系到
 
该项目中,选用的旋转编码器(编码器选型)的类型是TRDJ1000系列,旋转一周输出1 000个脉冲。因而,依据在必定时刻内检测到的脉冲数,就能够核算出电缆的走线速度。实践应用中,将其与一加工精度极高、周长为500 mm的旋转编码器丈量自动轮与旋转编码器同轴装置,自动轮与电缆触摸。在电缆出产运动过程中,依托摩擦力拉动丈量轮旋转,这样就把电缆的直线位移(长度)转化为旋转编码器的脉冲数字信号输出。
设旋转编码器每旋转一周,其计数脉冲个数为NP(脉冲个数/转),则旋转编码器角分辨率(单位:(°)/个)为:
P=360/NP
假定固定在旋转编码器转轴上的自动导向轮半径为r m,则旋转编码器位移分辨率(单位:m/个)为:
Ps=27πr/NP
这时,若计数脉冲个数为N(个),则由旋转编码器丈量的位移量S(单位:m)为:
S=Ps·N
线缆走线速度V(单位:m/s)为:
V=S/T
式中:T为接纳N个脉冲所用的时刻(单位:s)。
2 硬件电路描绘原理
该检测电路以AT89C51单片机为操控中心,如图2所示,旋转编码器(电子手轮)输出的脉冲,经过电平变换,成为O~5 V的TTL电平脉冲,送到AT89 C51单片机的外部中止INT0端。每收到一个脉冲,单片机中止一次,一起计数脉冲存储器加1,与规范脉冲值比拟后,单片机的P0口输出给定值数字量,再经过D/A变换成为给定值模拟量,送给收线电机调速器,操控电机转速。这里的D/A变换芯片选用8位数据输入,四路模拟量输出的TLC7226IDW。若是需求进步电机转速操控精度,能够选用其他10位、12位数据输入的D/A变换芯片。

  作业时,当收线电机股动电缆运动时,股动旋转编码器的自动轮旋转,然后旋转编码器旋转,输出脉冲。该脉冲送入光电耦合器,进行阻隔、整形、电平变换,送给AT89C51的12脚,外部中止INTO进行脉冲计数。每接纳到一个脉冲,单片机履行外部中止INT0子程序一次,脉冲计数存储器加1。例如,每距离1 s读取一次,然后能够依据计数脉冲的个数,与规范脉冲数比拟,因而,能够判别当时线速度的巨细。
线速度的核算办法如下:
例如,需求线速度V为0.1 m/s。
旋转编码器每秒输出脉冲数=V·Np/C
其间:C为旋转编码器自动轮周长(单位:m)。所以,线速度为O.1 m/s时,旋转编码器每秒输出规范脉冲数=0.1×1000/0.5=200个/s。
3 软件描绘
在定时器中止中运转,在计时子程序中,每秒履行一次。即查询每秒收到的脉冲数是不是与规范脉冲一样。该线速度操控子程序如图3所示。

 
首要,读脉冲计数存储器的数值,与规范脉冲数比拟,等于规范脉冲,脉冲计数存储器数值清零,阐明此刻走线速度等于规范速度;若大于规范脉冲数,阐明线速度大于规范线速度,因而,有必要使调速器给定值减1,使得收线电机转速减低;若小于规范脉冲数,阐明线速度小于规范线速度,有必要使调速器给定值加1,使得收线电机转速添加,然后构成闭环线速度操控反馈体系,操控收线电机旋转速度,使得线速度坚持安稳。
4 结语
依据电缆成缆机的技术需求,描绘了单片机与旋转编码器组成的闭环线速度操控体系,并给出了首要操控程序的描绘办法。还能够经过软件完成线缆走线长度的检测以及运转时刻的核算等功能,并经过显示屏显示出来。上述线速度操控体系已成功应用在实践的技术改造中,为公司节省了近百万元的技术改造资金。结果表明,该体系具有运转安稳牢靠、电路简略、丈量精度较高、本钱低一级特色,彻底满意电缆出产技术需求,其简练的电路描绘和典型的操控办法具有较高的参考价值。

 

出自:http://www.ccch.com.cn