農用機械澆注機回轉速度控制系統設計

□趙文瑞

農用機械澆注機回轉速度控制系統設計

□趙文瑞

采用單片機技術，通過電液比例閥的控制對液壓伺服系統進行改造，同時根據電壓值不同來控制農用機械澆注機的傾轉速度，實現澆鑄過程的連續多工位變速、定時控制，同時達到復雜鋁合金鑄件高質量、高效率生產的目的。

農用機械澆注機；單片機；D/A轉換；電液比例閥

1　系統硬件設計

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電阻器R接至5V;當所連接的按鈕開關SW閉合（導電）時，光電耦合器內部的LED發光而使光敏晶體管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/模轉換器。它由倒T型R-2R電阻網絡、模擬開關、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字量成正比，這就實現了從數字量到模擬量的轉換。

1.3輸出電路

光電耦合可以傳輸線性信號，也可以傳輸開關信號，在輸出級應用時主要用來傳遞開關信號。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的電液比例閥的動作。

2　液壓系統改造

通過對該農用機械澆注機的工藝以及鑄件鑄型結構的分析，可將傾轉澆注過程分為六段（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，每段過程勻速回轉，且各段運動銜接時不出現沖擊現象。用電液比例控制閥來代替傳統的電磁換向閥和調速閥，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，不僅提高了農用機械澆注機工作過程的平穩性，而且提高了澆鑄速度的控制精度，實現了農用機械澆注機的無級調速，滿足了對復雜鋁合金鑄件高質量、高效率生產的要求。實驗證明，電液比例方向閥在農用機械澆注機液壓系統傾轉缸速度控制中能達到良好的效果，完全符合預期要求，提高了鑄件質量。

3　系統軟件設計

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

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，當傾轉角度在0毅耀90毅內時液壓缸內的位移的變化呈現出一定的規律，同時在不同的角度段內其電壓值成比例變化，從而實現了對傾轉速度的勻速控制。另外為了提高鑄件的質量對不同段內的速度進行控制，可以通過按鍵輸入來實現。總的來講，此農用機械澆注機利用單片機控制系統計脈沖數對傾轉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，從而控制液壓系統中傾轉缸的回轉角度，達到最終對澆鑄過程的連續多工位勻速控制。

4　程序調試及設計結果

在程序中默認計脈沖數，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。當計數到十五個脈沖出現一個階梯波，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，如果達到設定電壓值則跳轉進入下個計數脈沖中[7]；然后判斷脈沖數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據送入單片機的內部存儲器內。根據以上設計思路，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學院）

[1]任立民.基于單片機控制的復雜鋁合金澆鑄系統[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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