農(nóng)用機械澆注機回轉(zhuǎn)速度控制系統(tǒng)設計

□趙文瑞

農(nóng)用機械澆注機回轉(zhuǎn)速度控制系統(tǒng)設計

□趙文瑞

采用單片機技術(shù)，通過電液比例閥的控制對液壓伺服系統(tǒng)進行改造，同時根據(jù)電壓值不同來控制農(nóng)用機械澆注機的傾轉(zhuǎn)速度，實現(xiàn)澆鑄過程的連續(xù)多工位變速、定時控制，同時達到復雜鋁合金鑄件高質(zhì)量、高效率生產(chǎn)的目的。

農(nóng)用機械澆注機；單片機；D/A轉(zhuǎn)換；電液比例閥

1　系統(tǒng)硬件設計

1.1輸入電路

用光電耦合電路作為外界與單片機間的絕緣，平時單片機的輸入引腳經(jīng)電阻器R接至5V;當所連接的按鈕開關(guān)SW閉合（導電）時，光電耦合器內(nèi)部的LED發(fā)光而使光敏晶體管TR導電，因此使單片機的輸入引腳為邏輯“0”。這種接法的優(yōu)點是萬一外界電路錯，也不會燒壞單片機。

1.2D/A芯片的選取及電路

DAC0832是采用CMOS工藝制成的單片直流輸出型8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。它由倒T型R-2R電阻網(wǎng)絡、模擬開關(guān)、運算放大器和參考電壓VREF四大部分組成。運算放大器輸出的模擬量V0為：輸出的模擬量與輸入的數(shù)字量成正比，這就實現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。

1.3輸出電路

光電耦合可以傳輸線性信號，也可以傳輸開關(guān)信號，在輸出級應用時主要用來傳遞開關(guān)信號。單片機輸出控制信號送入光耦，其中R1為光耦輸出晶體管的負載電阻，它必須保證：在光耦導通時，其輸出晶體管可靠飽和；而在光耦截止時，Q1可靠飽和。在本設計中一共有九個輸出單元模塊，它們分別于單片機的PC0~PC7和PB7連接，用來控制液壓伺服系統(tǒng)的電液比例閥的動作。

2　液壓系統(tǒng)改造

通過對該農(nóng)用機械澆注機的工藝以及鑄件鑄型結(jié)構(gòu)的分析，可將傾轉(zhuǎn)澆注過程分為六段（總行程為0毅耀90毅），同時各行程段角度范圍和運動時間可調(diào)，每段過程勻速回轉(zhuǎn)，且各段運動銜接時不出現(xiàn)沖擊現(xiàn)象。用電液比例控制閥來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電磁換向閥和調(diào)速閥，它既能控制液流流向，又能控制流量大小。再配合單片機控制技術(shù)，不僅提高了農(nóng)用機械澆注機工作過程的平穩(wěn)性，而且提高了澆鑄速度的控制精度，實現(xiàn)了農(nóng)用機械澆注機的無級調(diào)速，滿足了對復雜鋁合金鑄件高質(zhì)量、高效率生產(chǎn)的要求。實驗證明，電液比例方向閥在農(nóng)用機械澆注機液壓系統(tǒng)傾轉(zhuǎn)缸速度控制中能達到良好的效果，完全符合預期要求，提高了鑄件質(zhì)量。

3　系統(tǒng)軟件設計

當農(nóng)用機械澆注機開始澆鑄前，農(nóng)用機械澆注機處于直立狀態(tài)，根據(jù)上圖可以計算出初始狀態(tài)的各個位移量；當農(nóng)用機械澆注機每傾轉(zhuǎn)15毅時，分別在圖中畫出對應的線段，利用三角形的幾何關(guān)系可以分別計算出不同分段內(nèi)的液壓缸的位移量。

如初始位置和最終位置的計算可以列出下列等式：

通過測量可得到：BF=6.82BE=7.05

從上面的表格可以看出，當傾轉(zhuǎn)角度在0毅耀90毅內(nèi)時液壓缸內(nèi)的位移的變化呈現(xiàn)出一定的規(guī)律，同時在不同的角度段內(nèi)其電壓值成比例變化，從而實現(xiàn)了對傾轉(zhuǎn)速度的勻速控制。另外為了提高鑄件的質(zhì)量對不同段內(nèi)的速度進行控制，可以通過按鍵輸入來實現(xiàn)?？偟膩碇v，此農(nóng)用機械澆注機利用單片機控制系統(tǒng)計脈沖數(shù)對傾轉(zhuǎn)缸的角度進行判斷并反饋到單片機進行計算，輸出信號送至電液比例閥，從而控制液壓系統(tǒng)中傾轉(zhuǎn)缸的回轉(zhuǎn)角度，達到最終對澆鑄過程的連續(xù)多工位勻速控制。

4　程序調(diào)試及設計結(jié)果

在程序中默認計脈沖數(shù)，一個脈沖算1毅，每15毅為一段，0毅耀90毅分為六段，在每一段中可以通過按鍵設定一定的電壓值也可以選取默認的電壓值。當計數(shù)到十五個脈沖出現(xiàn)一個階梯波，這時進行判斷是不是達到單片機設置的電壓值，如果沒有達到則階梯波不跳轉(zhuǎn)，如果達到設定電壓值則跳轉(zhuǎn)進入下個計數(shù)脈沖中[7]；然后判斷脈沖數(shù)所表示的角度值是否大于90毅，當大于90毅時則中斷返回重新開始計脈沖，如果不大于90毅按一下回車之后將數(shù)據(jù)送入單片機的內(nèi)部存儲器內(nèi)。根據(jù)以上設計思路，在Proteus上畫出電路圖并仿真模擬出階梯波形。

（作者單位：河南省鶴壁汽車工程職業(yè)學院）

[1]任立民.基于單片機控制的復雜鋁合金澆鑄系統(tǒng)[J].機械工程與自動化.2007（5）:10

1004-7026（2015）03-0093-02中國圖書分類號：TF351.6

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