本文以編碼器、單片機、步進(jìn)電機為主要部件,設計了一種能自動(dòng)調速的繞線(xiàn)機,該繞線(xiàn)機結構簡(jiǎn)單、造價(jià)低、可靠性好,可應用于紡織、電氣等行業(yè)。系統的設計包括幾個(gè)方面的內容:①系統的總體設計;②主要元器件的選擇和系統電路的連接;③系統程序的編寫(xiě)。
1自動(dòng)調速繞線(xiàn)機總體設計及工作原理
圖1為自動(dòng)調速繞線(xiàn)機結構示意圖。
繞線(xiàn)機系統由移線(xiàn)子系統和調速子系統組成。移線(xiàn)系統由步進(jìn)電機1、絲杠2、右行程開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)3、螺母4、左行程開(kāi)關(guān)5組成,步進(jìn)電機1的主軸和絲杠2的軸連接在一起,螺母4安裝在絲杠2上,螺母4上安裝有編碼器10,編碼器10的轉軸上安裝有橡膠輪7,線(xiàn)6壓在橡膠輪7上,左行程開(kāi)關(guān)5和右行程開(kāi)關(guān)3分別安裝在螺母4的兩側。移線(xiàn)系統的步進(jìn)電機1可帶動(dòng)絲杠2轉動(dòng),絲杠2可帶動(dòng)螺母4移動(dòng),螺母4可帶動(dòng)編碼器10和橡膠輪7移動(dòng),當螺母4觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)5,單片機控制步進(jìn)電機1反向旋轉,當螺母4觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)3,單片機會(huì )控制步進(jìn)電機1反向旋轉。移線(xiàn)子系統可完成線(xiàn)6的橫向移動(dòng),使線(xiàn)6均勻地纏繞著(zhù)繞線(xiàn)輪8上。調速系統由橡膠輪7、繞線(xiàn)輪8、步進(jìn)電機9、編碼器10等主要部分組成,調速系統的步進(jìn)電機9帶動(dòng)繞線(xiàn)輪8旋轉時(shí),線(xiàn)6可繞在繞線(xiàn)輪8上,同時(shí)線(xiàn)6可帶動(dòng)橡膠輪7轉動(dòng),線(xiàn)6的線(xiàn)速度可通過(guò)編碼器10輸出的脈沖獲得。有些行業(yè)里輸入的線(xiàn)6線(xiàn)速度是恒定的,如步進(jìn)電機9轉速不變,繞線(xiàn)輪8隨著(zhù)纏繞的線(xiàn)的增加繞線(xiàn)的半徑會(huì )逐漸增大,線(xiàn)6的線(xiàn)速度會(huì )逐漸增大,這會(huì )造成無(wú)法正常繞線(xiàn),為了保證正常繞線(xiàn),必須實(shí)時(shí)調整步進(jìn)電機9的轉速。本文采取以下方法解決線(xiàn)6的線(xiàn)速度恒定問(wèn)題,絕對值編碼器10輸出的脈沖輸送給單片機,單片機定時(shí)采集絕對值編碼器10送來(lái)的脈沖數目,并和設計的值進(jìn)行比較,當輸入值大于設定值時(shí),單片機控制輸出脈沖數目,降低繞線(xiàn)輪8的轉速,維持線(xiàn)6的線(xiàn)速度恒定。
2主要元器件的選擇和系統電路的連接
2.1主要元器件的選擇
絕對值編碼器選用歐姆龍E6A2-CS3E,每轉10個(gè)脈沖輸出,供電電壓5V,脈沖輸出端可直連單片機接口。單片機選用STC89C52RC,它是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器,8kBFlash,512B的RAM,32位I/O口線(xiàn),看門(mén)狗定時(shí)器,內置4kBEEPROM,MAX810復位電路,3個(gè)16位定時(shí)器/計數器,4個(gè)外部中斷,一個(gè)7向量4級中斷結構(兼容傳統51的5向量2級中斷結構),全雙工串行口。選用TB6600型號步進(jìn)電機驅動(dòng)器,輸入直流電壓9V~42V,有過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、短路等保護。步進(jìn)電機選用57BYG250B,輸出力矩1.2Nm,二相四根引出線(xiàn)。
2.2系統的電路連接
調速子系統和移線(xiàn)子系統的電路圖分別如圖2、圖3所示。
3系統軟件設計
3.1控制系統流程
系統軟件分為兩部分,調速子系統控制程序和移線(xiàn)子系統控制程序。調速子系統控制程序流程如圖4所示,移線(xiàn)子系統控制程序流程如圖5所示。
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本文完成了一種能自動(dòng)調速的繞線(xiàn)機設計,包括了移線(xiàn)子系統和調速子系統的機械部分的原理性設計、移線(xiàn)子系統和調速子系統的控制系統設計,完成了主要部件的選型、電路的搭接、控制程序的編寫(xiě)。這種能自動(dòng)調速的繞線(xiàn)機為解決繞線(xiàn)機繞線(xiàn)問(wèn)題提出了一個(gè)新的解決方案,有很強的實(shí)用性和推廣價(jià)值。