基于單片機的塑料光纖燙面控制系統研究與設計

梁志勛+羅日才+楊云峰

【摘要】 塑料光纖是光通信中重要的傳輸介質，端面的處理優劣直接影響到連接器和光電器件的光耦合率，進而影響通信信號的傳輸優劣；文中基于MSC-51單片機研究設計了塑料光纖的燙面控制系統，通過測試驗證了該系統實現塑料燙面效果的優良性。

【關鍵詞】 塑料光纖 端面處理 控制系統

一、引言：

由于塑料光纖芯徑大，材料為聚合物，因此其具有制造簡單、接續快捷、價格低廉、抗沖擊強度高和抗輻射等優點，非常適合用在局域網中的短距離通信和室內計算機以及工業通信領域，是短距離通信的最佳選擇[1]。塑料光纖作為光信號的傳輸介質，端面的處理優劣直接影響到連接器和光電器件的光耦合率，實驗表明[2]，光纖端面經過處理后，無劃痕、無裂紋、無花點、表面粗糙度較低、光潔度較高、透過率較高的光纖端面，能夠提高光纖的傳輸性能。反正，處理效果差的光纖端面，光纖的傳光效率差，進而影響通信信號的傳輸優劣，因此研究設計塑料光纖快速智能處理端面的系統顯得尤為重要，本文采用金屬板燙面法對光纖端面處理系統進行了探討和設計。

二、系統設計

系統采用模塊化設計，單片機控制模塊以AT89S52單片機作為控制單元，系統包括前推模塊、后退氣閥模塊、顯示模塊、腳踏模塊、溫度測量、加熱器模塊。腳踏裝置負責接受人工半自動化燙面的控制，前推氣閥將光纖推至加熱適當溫度的金屬板，后退氣閥具有吹氣冷卻功能并將燙好的光纖推離熱金屬板。顯示模塊上顯示著燙面所設定的和當前系統狀態的各種信息。而溫度測量模塊和加熱模塊形成一個的閉環恒溫控制系統，將溫度恒定在設定的燙面需要的溫度值。

三、硬件設計

單片機模塊以AT89S52單片機為核心設計外圍電路，外置設計RC復位電路，12Mhz晶振給單片機作為系統時鐘，整個單片機模塊供電+5V，并加入0.1uf和10uf退耦電容，保證系統的穩定性。

燙面溫度對燙面的效果極為重要，因此加熱和測溫部分是精確控制燙面的關鍵，測溫采用熱電偶作為溫度傳感器，配合放大器，將溫度值按比例轉換成相對應的電壓信號，單片機定時啟動外置AD將此電壓值讀取后轉換為溫度值。溫度控制、前推氣閥、后退氣閥都采用繼電器的通斷來控制其工作，采用繼電器控制的優點在于對于強電和瞬間通斷信號的隔離度好，抗干擾能力強，保證系統穩定運行。他們的I/ O分配和初始狀態分別如表1所示。

四、軟件設計

硬件是整個系統的軀體，而軟件則是靈魂，當系統的硬件設計好后，系統的主要功能是靠軟件來實現的，并且軟件的設計在很大程度上決定了控制系統的性能，控制系統除了滿足最基本的功能要求，編制軟件時更要符合易理解性、易維護、性實時性、準確性等要求[3]。

因此軟件采用模塊化設計，利用C語言作為程序設計語言，使所設計的程序滿足上述要求。軟件部分的任務主要是完成參數設定、燙面端面處理等功能，具體軟件設計如圖1的流程圖，當系統上電后，首先讀取EPROM存儲中上一次設定的參數并配置當前系統。掃描按鍵是否需要修改參數，如果有按鍵按下則修改相應的參數，并保存至EPROM；否則等待燙面指令，假如收到腳踏發來燙面指令則啟動燙面程序，燙面程序包含了金屬板加熱、溫度測量、前推氣閥、吹氣冷卻、后退氣閥幾個這幾個步驟。其中溫度控制包含了一個恒溫閉環控制小算法，來完成金屬板的恒溫控制，保證了燙面的質量。

五、結束語

系統經過測試，實現了塑料光纖端面的自動化處理。首先，恒溫控制得到了很好的控制，一般情況燙面的溫度控制在165攝氏度左右，可根據不同廠家生產的光纖和生產現場進行調試調整。

其次，燙面時間得到了精確的控制，一般情況下燙面時長3秒，冷卻時長2秒，這些參數都需要根據不同的廠家生產的光纖進行調整，但參數的控制是嚴格的。系統經過多次的實際測試，很好的完成塑料光纖端面的自動化處理，提高了生產效率和產品的一致性。

但是，系統對大量數據的處理能力有限，計劃下一步的研究工作是將對大量的燙面數據進行統計，分析得出塑料光纖端面處理的最佳參數。

參 考 文 獻

[1] Y Koike，T Ishigure，E Nihei. High Band width graded-index polymer optical fiber [J]. Polymer， 1991， 32（10）：1737-1745

[2]王珅. 光纖端面加工質量對其性能影響[D]. 長春：長春理工大學，2011

[3] 王海寧. 基于單片機的溫度控制系統的研究[D].合肥：合肥工業大學， 2008