基于嵌入式微处理器的张力控制器

2.1 传感器信号接口电路

若传感器输为标准信号形式，即为DC4-20mA, 或电压信号DC0-10V/0-5V. 接口电路形式较为简单。在此主要对采用称重法的应变片传感器电路进行说明。

应变片组成的桥路，有恒压供电和恒流供电两种形式。设计采用恒流供电形式，如图2所示，恒流电路采用OP07运算放大器完成。运算放大器同相端接2V稳压管，这样，加在运算放大器H0U0反相端电阻H0R2（69Ω）上的电压也为2V, 因此，流过电阻H0R2上的电流，不因负载变化而变化，从而形成恒流供电。在收放卷过程中，因张力变化引起桥路不平衡将有电压信号输出。输出的电压信号经仪表放大器AD623放大后，传送至MPU的A/D转换器。图2中H0W1为增益调整电位器，H0W0为零点电平调整电位器。

2.2 磁粉制动器恒流控制电路

磁粉制动器的转矩与激磁电流的大小基本成线性关系,改变激磁电流可以调节转矩大小。因此对磁粉制动器的控制主要是根据张力大小输出相应的恒定电流。系统利用C8051F350可编程计数阵列（PCA）的脉宽调制（PWM）功能作为D/A信号输出。如图3所示, MPU将PWM信号送至7U1光藕隔离输出，信号经非门传递至由7R3和7C1组成的滤波电路，将PWM信号变为0-2V的直流信号, 送至运算放大器7U3A的同相端。由放大器性质可知，取样电阻7R4上所加的电压为控制直流信号电压0-2V, 从而形成恒流加在磁粉制动器上。若取样电阻7R4为1Ω，则最大可控电流范围为0-2A(为避免过热，取样电

图3 磁粉制动器恒流控制电路

Fig. 3 Magnetic powder brake constant current control circuit

磁粉制动器

阻的选择应考虑其散热功率).

2.3 张力控制器电路原理

张力控制器除了两路传感器信号输入电路和磁粉制动器恒流控制输出电路外，还采用三线串行接口DM12864M 图形点阵液晶屏进行控制参数、设置参数及出错报警信息的显示。显示内容包括：设定张力值、实测张力值、磁粉制动器控制电流大小及张力控制器运行状态（手动、自动及参数设置状态）等内容。设置参数包括：控制比例大小、积分大小、控制周期和相位等内容。并通过5个按键进行参数设置和其它运行操作等。其电路原理如图4所示。

图4 张力控制器电路原理