張力控制器技術參數

電源輸入DC 24V~27V 50HZ
 

電源輸出DC 0~24V  DC 0~3A

張力控制器特點 

●體積小，節省電源配置，減少安裝空間；
●恒流輸出，張力更穩定；
●數字顯示，易于記憶；編碼器旋鈕，精度高。
  

外形尺寸：長 x 寬 x 深=98 x 50 x 93mm

開孔尺寸：長 x 寬=91 x 44mm

摘要: 紗線張力是紡紗中的重要工藝參數之一, 它在很大程上決定了紗線花 型變換的規律及大小 , 對紗線產品的工藝和質量影響非常大。到目前為止, 還沒有一種既能測量又能控制紗線張力的控制器, 在紡紗行業中大規模地應用。本文對紡紗 過程中紗線張力的控制器進行了較全面的研究。系統在設計了硬件電路的基礎上, 編制了紗線張力控制器的軟件模塊。軟件功能較全, 人機交互友好。 
引言
    經過五十多年的紡織工業建設, 特別是經過改革開放二十年的飛速發展, 我國已經發展成為世界上紡織品總產量最大的 國家, 但與此同時, 我國的紡織工業也存在著總體設備水平落 后, 產品質量不穩定、檔次低、勞動生產率低等困境。隨著全球 經濟一體化速度加快, 國內外市場競爭己經日趨激烈。在這樣 的宏觀背景下, 本文開展了對紗線張力控制器的研究。 2 系統體系結構設計 本紗線張力控制器采用嵌入式系統架構, 如圖 1 所示。

     本系統最終選用了 SST 公司用于工業控制領域的工業級 SST89 系列新型單片機 SST 89E564RD, 它是 8 位集成 SUPER- FLASH 存儲器的 51 兼容 MCU, 1K 字節片內 RAM、片內兩塊 SUPERFLASH EEPROM- 64K 字節主塊(primary block)+8K 字節 次塊 (secondary block)、3 通道 16 位 計數 器/定 時器 、32 個 I/O 口、可編程計數陣列(PCA- Counter Array)、可 編程 看 門 狗定 時 器、低 EMI 模式(Inhibit ALE)、工作頻率可達到 40MHz。最終選 SST 89E564RD 單片機另一重要原因是它支持在應用可編程 (IAP- In- Application Programming), 這樣可以不使用傳統意義的 仿真器, 利用 SST 89E564RD 的在線編程功能, 配合 Keil μVi- sion2 IDE 的 Moniter- 51, 就能將仿真機、編程器和實驗板三者 功能結合, 實現單片機的在線調試。
     3 硬件電路設計 本系統硬件電路可劃分為以下四個部分: 驅動電路、A/D 轉換、人機交互、存儲器其中, A/D 轉換電路用于紗線張力測量 模塊中, 主要功能是將霍爾傳感器輸出的模擬電壓轉換成數字 信號, 輸入單片機。驅動電路用于紗線張力調節模塊中, 、主要 功能是驅動直流電機, 實現紗線張力的調節。人機交互包括兩大部分:鍵盤輸入和液晶顯示。由于單片機片內 RAM 掉電后數 據丟失, 所以需要擴展一片 E2PROM,來永久保存張力設定值、 張力標定值和張力測量值等數據。 3.1 直流電機驅動電路設計 本系統中直流電機的驅動電路接口電路如圖 2 所示。

     器件 U1 為 L298N, 其 IN1(引 腳 5)接 單片 機 的 引腳 P 1.7 (CEX4), 即單片機 PWM 波形的輸出端口。因為本直流電機只有一個轉動方向, 所以 L298N 的 IN2(引腳 7)直接連到高電平。器 件 U2A 為比較器 LM393, 主要作用限制過流和保護 L298 的作 用。LM393 的同相端 (引腳 3) 直接連到了一個可變電位計 R4 上, 電位計的參考電壓是可調的, 調節電位計的參考電壓能調 節 L298 的限流電壓。LM393 的反相端 (引腳 2) 接到 L298 的 SEN A 檢測端。
    3.2 A/D 轉換接口 早期的 A/D 轉換器與 CPU 接口一般采用并行總線方式, 現在一些采用 I2C, SPI 總線的新型 A/D 轉換器相繼被國外公 司(如 MAXIM, TI 公司等)推出, 極大地豐富了 A/D 轉換器的種 類。系統在選擇 A/D 轉換器時, 主要從以下幾個方面考慮:A/D 轉換器的位數選擇、A/D 轉換器的轉換速度、A/D 轉換器抗干 擾性能。本系統紗線測量模塊使用線性霍爾傳感器 KW3503, 電壓 的輸出范圍在 0- +5V, 實際需要分辨的電壓為 0.1V, 即分辨率 為 0.115=2%。選擇 8 位的 A/D 轉換器便可滿足要求, 8 位 A/D 轉換器的分辨率為 1/28 = 1 /256=0.4%。ADC 數字編碼的位數 越多, 其分辨率越高, 但成本也越高。綜合考慮本系統的實際需 求、系統擴展、性能指標及成本因素, 本系統最終采用 NS 公司 出品的 ADC0809 作為 A/D 轉換器件。ADC0809 對于本系統具 有較高的性價比, 它是逐次比較型 8 位 8 通道 A/D 轉換器。
      3.3 液晶顯示接口設計 在嵌入式系統中, 常用的顯示器件有:LED 數碼顯示管, LCD 液晶顯示器。本系統需要中文顯示, 并且需要顯示張力變 化曲線, 因此本系統采用了點陣圖形液晶顯示器, 具體的型號 為 MGLS12864T 的液晶顯示模塊, 顯示點陣大小為 128×64, 液 晶顯示控制器為 T6963C。T6963C 有專門的繪點指令(T6963C 的位操作指令), 為繪制張力變化曲線帶來了很大的方便。
     液晶顯示模塊與單片機接口的連接非常簡單, 可有兩種方 式:直接訪問方式和間接訪問方式。本系統采用的是直接訪問方 式。具體接口設計如圖 3 所示。單片機的 P0 口直接與液晶顯示 模塊的數據口連接, 用單片機的/RD, /WR 作為液晶顯示模塊的 讀寫控制信號, 液晶顯示模塊/HALT 接+5V 上, /RESET 接芯片 7705 的復位信號輸出端, /CE 信號由地址譯碼產生。C/D 信號由 地 址 線 A8 提 供 , A8=1 為 指 令 口 地 址;A8=0 為 數 據 口 地 址 。 A15=1 時, 液晶顯示模塊被選中, 因此, 指令通道的地址為 8100H,數據通道的地址為 8000H。A15 不直接與液晶模塊/CE 端連接, 而需要加一個反相器 74LS04, 原因分析如下:若 A15 直接與液晶模塊的/CE 端連接, 則指令通道的地址為 0100H, 數據通道的地址為 0000H。當與普通 8051 系列的單片機(如 ATMEL 89C51)連接時, 這樣的地址 分配是可以的。但本系統采用的是 SST 公司的 89E564RD, 它帶 有 1K 的片內 RAM, 其中低 256 字節的 RAM 與普通 8051 一樣 使用, 但擴展的 768 字節 RAM(00H- 2FFH )采用片外 RAM 尋址 方式(MOVX @DPTR,A), 這樣, 液晶顯示模塊的數據通道、指令 通道地址就與 SST 89E564RD 擴展的 768 字節的片內 RAM 地 址相沖突。因此, 將液晶顯示模塊命令通道地址設計為 8100H, 數據通道地址設計為 8000H, 以避免與單片機 SST 89E564RD 自帶的擴展 768 字節的片內 RAM 相沖突。
      3.4 存儲器接口 本系 統 采用 的 單 片 機 SST 89E564RD 內 部 有 1K 字 節 的 RAM 單元, RAM 的內容掉電后丟失, 在紗線張力測量數據記錄 和保存張力設定值時, 需要掉電后數據不丟失, 以供下次開機 調用, 所以需要擴展一片外部存儲器。存儲器的選擇種類非常 多, 本系統的需要存儲的數據量不是很大, 并且為了接口電路 的簡便, 所以最終選擇了 ATMEL 公司的 AT93C46。 AT93C46 是串行存儲器 E2PROM, 具有在線改寫數據和自 動擦除功能, 電源關閉, 數據也不會丟失。存儲空間為 1024 位, 用戶可以編程選擇存儲空間組織形式, 可將 1024 位的存儲空 間劃分為 128 字節(BYTE), 也可劃分為 64 字(WORD)。 AT93C46 與單片機 SST 89E564RD 的接 口 電路 如 圖 4 所 示, 采用的方法是利用單片機的 I/O 口來模擬 93C46 的讀寫時 序, 沒有直接使用單片機的串行通訊口來與 93C46 相連。 圖 4 93C46 與單片機接口電路圖 圖 4 中, 單片機 P1.1 與 93C46 的 CS 端相連, 作為片選信 號。P1.2 與 93C46 的 CLK 端相連, 為 93C46 提供時鐘信號。
P1.3 作為串行數據的輸出端, 與 93C46 的數據輸入端相連, 進行寫 操作。
P1.4 作為串行數據的輸入端, 與 93C46 的數據輸出端相 連, 進行讀操作。

     4 系統軟件設計 本系統的軟件設計任務主要分為五大模塊: (1)模糊控制 器; (2)驅動程序; (3)張力標定程序; (4)張力變化曲線繪制; (5)顯 示界面。系統軟件的總體設計如圖 5 所示。電機控制和光電開關與 LPC2214 之間都加入了 74245 隔離芯 片和排阻, 保證微處理器的安全。
     
2.3 串口通信及程序下載 串口通訊專門用于嵌入式控制程序的下載。LPC2214 自帶 了 256KB 的片上 Flash 存儲器, 省去了外接 Flash 存儲器儲存 程序。對片上 Flash 存儲器的編程可通過以下幾種方法來實現: 通過內置的串行 JTAG 接口, 通過在系統編程( ISP) 和 UART0, 或通過在應用編程( IAP) 。JTAG 和在應用編程需要占用部分 I/ O 口線, 而本系統的嵌入式 CPU 需要大量 I/O 口線用來輸入采 集數據, 不適于本系統; 另外這兩種方法將增加嵌入式軟件編 寫與調試的復雜性, 故本系統選擇在系統編程, 加入了串口通 信電路用于下載。

 3 數據采集控制系統的軟件設計 操作系統移植嵌入式多任務實時操作系統(RTOS)μc/OS- II。μc/OS- II 是一個占先式、多任務、可移植性強的嵌入式實時 操作系統內核, 具有源碼公開、可移植、可固化、可裁剪、穩定性 及可靠性高的特點。其內核提供任務調度與管理、時間管理、任 務同步與通信、內存管理及中斷服務等功能, 支持高達 64 個用 戶服務。90%的代碼函數用標準的 ANSI C 語言書寫, 程序可讀 性強、移植性好。內核具有執行效率高、占用空間小、實時性能 優良、可擴展性強的特點, 已在很多領域被證明是一個成熟穩 定的實時內核。 在此操作系統上實現數據采集控制、機械運動部分的控制 以及主控計算機通信。與控制主機的通信采用 USB 接口發送命 令字節, USB 通信的驅動包運行在該操作系統上。


4 結束語 本文采用 ARM 體系的嵌入式處理器 LPC2214 充分挖掘高 速線陣 CCD 器件的性能, 實現了一種牙頜模型快速掃描系統。 系統采用了精度和盲區指標都較好的結構光點光源掃描方案, 同時利用器件的高性能克服了該方案速度慢的缺陷, 掃描時間 和精度都達到了使用要求。 本文作者創新點: 巧妙利用 CCD 器件的像原位置相對固 定的特點, 用其輸出像原驅動計數電路得到光斑在 CCD 上的 位置及寬度, 進而建立數學模型計算得到目標在本掃描儀設定 坐標系中的深度信息。選擇使用 44MHz 的 LPC2214 和 USB 接 口, 使得 CCD 的 20MHz 的采集速度得到了完全發揮。