单片机钢纤维排序设备控制电路设计

摘要：设计了一种以MCS-51单片机为控制核心的钢纤维排序设备控制电路，利用单片机产生PWM控制信号，根据进料的多少，来控制排序磁场的大小，有效地解决了钢钎排序电路效率低、发热大的问题，实现了励磁磁场与进料速度的智能控制，实现了系统的高可靠性，大大地提高了钢纤维的排序包装效率。
关键词：AT89C51；钢纤维；PWM控制；钢钎排序电路

0 引言
钢纤维是混凝土理想的增强材料，在混凝土中均匀地按比例掺入钢纤维，可以使混凝土在抗拉、抗冲击、抗裂、抗剪、抗耐磨、抗疲劳强度、抗冻融性能上比普通混凝土有很大提高。国外有研究表明，在混凝土中加入0．75％～1％的钢纤维，可以大大提高高强度混凝土柱的弹性和延展性。
国内外对钢纤维在混凝土制作方面的应用研究较多，但是在钢纤维的包装技术方面的研究基本还是空白。钢纤维的有序包装不只是影响到钢纤维的运输，还直接影响到钢纤维的使用效果。采用人工排序的方式效率很低，自动化的钢纤维排序设备研究具有重要的意义。本文设计的钢纤维排序设备利用单片机进行智能控制，采用电磁排序法进行钢纤维排序。

1 系统总体方案设计
电磁排序法的工作原理是在同一表面内设计有平行磁力线N、S极，同时设计有垂直N、S极磁力线。纸箱坐落在电磁铁中心，通电后被磁力线包围，采用圆筒振动筛均匀布料，钢纤维在从振动筛落入包装箱的过程中，受到磁力线的作用，从而依据磁力线方向，在箱内直接有序排列。系统控制电路结构如图1所示。

来料速度检测模块采用无接触式速度传感器检测振动筛电机的转速，从而得到振动筛的振动速度和振动筛的给料速度。
根据给料速度的大小，单片机控制排序励磁电路励磁电流的大小，从而控制排序磁场强度的大小，使得排序整齐而电流不过大，限制电路发热量。料满检测模块采用红外传感器，检测包装箱内装料的量，当装料快满的时候，发出料满信号，溢料保护模块发出报警信号，如果包装箱一直没有更换，则当料满以后，系统停止工作，防止溢料。系统启动以后，散热控制模块启动散热装置，当过热保护模块的温度传感器检测温度高于设定的安全温度时，系统停机。

2 系统硬件设计
2．1 MSC-51单片机控制模块设计
AT89C51是一种带4 KB闪烁可编程可擦除只读存储器(Flash Programmable and Erasable Read Only Memory，FPEROM)的低电压，8位高性能CMOS微处理器。该器件采用Atmel高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，Atmel的AT89C51是一种高效微控制器。
单片机的P1．0～P1．4作为来料速度数据输入口，过热信号、料满信号通过中断0和中断1，即P3．2，P3．3口输入，P2．0～P2．4分别为排序励磁PWM控制信号、退磁控制信号、过热报警控制信号、料满报警控制信号输出口。
2．2 排序励磁驱动与保护电路
排序励磁开关管的驱动与保护电路如图2所示，单片机输出的PWM信号从P2．0引出后，经过74LS08整形，消除信号抖动造成的干扰。然后通过光耦TLP250进行隔离，将钢钎排序设备的控制电路与主电路隔离，避免主电路对控制信号的干扰。