基于avr單片機(jī)的自動(dòng)切線機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用
閆冰一1，朱登潔1，李培軍2，
（1河南工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，河南鄭州450007；2鄭州機(jī)械研究所，河南鄭州450007）
摘要：根據(jù)某企業(yè)對(duì)太陽能電池金屬連接片精確剪切要求，設(shè)計(jì)了一種用avr單片機(jī)為控制核心的自動(dòng)折彎切線機(jī)。該設(shè)備用單片d控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)送料、剪切等功能，用霍爾傳感器和計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)，適用于較貴重的金屬導(dǎo)體（例如金、銀、銅等）的切斷。
關(guān)鍵詞：avr單片機(jī)；自動(dòng)切線機(jī)；步進(jìn)電機(jī)；霍爾傳感器
中圖分類號(hào)：tm571. 6+i文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：1673-6540(2010)03-0050-05
0引言
根據(jù)某企業(yè)對(duì)太陽能電池金屬連接片的精確剪切要求，在材料剪切加工過程中，需要把又薄又細(xì)的金屬材料定長切斷，誤差要小；當(dāng)送料長度到達(dá)設(shè)定值后，自動(dòng)先壓緊折彎到某角度再切斷，當(dāng)托盤的切料總數(shù)達(dá)到設(shè)定總次數(shù)時(shí)，自動(dòng)卸料。對(duì)于這樣的控制要求，傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)。針對(duì)上述要求設(shè)計(jì)了一種基于avr單片機(jī)( atmega32)技術(shù)的自動(dòng)折彎切線機(jī)，本文主要講述該自動(dòng)折彎切線機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
1 自動(dòng)切線機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)
自動(dòng)切線機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)如下：
(1)可以手動(dòng)輸入所要求的送料長度、送料速度和總的切料次數(shù)；
(2)自動(dòng)準(zhǔn)確地控制送料長度；
(3)當(dāng)送料長度到達(dá)設(shè)定值后，先自動(dòng)壓緊折“z”彎后再切斷，當(dāng)托盤的切料總數(shù)達(dá)到設(shè)定總次數(shù)時(shí)，自動(dòng)卸料；
(4)加工過程中，能實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前切料數(shù)目；
(5)設(shè)定參數(shù)可查詢和異常報(bào)警功能；
(6)保證加工精度和效率，操作簡單方便。
2具體方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2.1機(jī)械結(jié)構(gòu)組成及自動(dòng)控剎工作原理
自動(dòng)切線機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。
兩組托輥的主動(dòng)輪由步進(jìn)電機(jī)通過同步帶傳遞運(yùn)動(dòng)。以avr單片機(jī)為核心的自動(dòng)控制原理框圖如圖2所示。
2.2控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)
2. 2.1步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的確定
步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器均選金壇四海電機(jī)電器廠產(chǎn)品，電機(jī)型號(hào)分別為86byg402和85bych103.步距角為0 9/1.8 deg，四相八線制。
四相混合式步進(jìn)電機(jī)一般由二相驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)，因此，連接時(shí)可以采用串聯(lián)接法或并聯(lián)接法將四相電機(jī)接成二相使用。串聯(lián)接法一般在電機(jī)轉(zhuǎn)
較慢的場合使用，此時(shí)需要的驅(qū)動(dòng)器輸出電流為電機(jī)相電流的0.7倍，電機(jī)發(fā)熱小；并聯(lián)接法一般在電機(jī)轉(zhuǎn)速較高的場合使用（又稱高速接法），所需要的驅(qū)動(dòng)器輸出電流為電機(jī)相電流的1.4倍，電機(jī)發(fā)熱較大。由于本次設(shè)計(jì)電源電壓為dc24 v，為了提高剪切速度，采用并聯(lián)接法。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別為sh2046d和sh2034d。這兩款驅(qū)動(dòng)器采用了新型、高速單片機(jī)技術(shù)，內(nèi)部采用光電隔離技術(shù)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，步距細(xì)分?jǐn)?shù)****可達(dá)256，能滿足本系統(tǒng)精度設(shè)計(jì)要求；同時(shí)具有噪聲低、效率高、電壓范圍寬、設(shè)置靈活等優(yōu)點(diǎn)。輸入電源接口：采用一組交流供電，ac接ac 20—60 v，3a或接一組直流供電dc 24~ 70 v，3a。功能示意圖如圖3所示。
2.2 2單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
單片機(jī)控制系統(tǒng)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制、開關(guān)量信號(hào)(霍爾傳感器）檢測控制、參數(shù)輸入和顯示三部分.
硬件設(shè)計(jì)如下。
(1)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路。
根據(jù)該單片機(jī)本身的資源和外擴(kuò)展電路即可完成該設(shè)備的控制要求。具體思路如下。
首先是驅(qū)動(dòng)器連接。接線要求見表1。
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