□趙文瑞

農(nóng)用機械澆注機回轉(zhuǎn)速度控制系統(tǒng)設(shè)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(fù)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(shè)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(dāng)所連接的按鈕開關(guān)SW閉合（導(dǎo)電）時，光電耦合器內(nèi)部的LED發(fā)光而使光敏晶體管TR導(dǎo)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(luò)、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(yīng)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(dǎo)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(shè)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(fù)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(yù)期要求，提高了鑄件質(zhì)量。

3　系統(tǒng)軟件設(shè)計

當(dāng)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(dāng)農(nóng)用機械澆注機每傾轉(zhuǎn)15毅時，分別在圖中畫出對應(yīng)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(dāng)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(shè)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(shè)定一定的電壓值也可以選取默認的電壓值。當(dāng)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(shè)置的電壓值，如果沒有達到則階梯波不跳轉(zhuǎn)，如果達到設(shè)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(dāng)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(shè)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(xué)院）

[1]任立民.基于單片機控制的復(fù)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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