基于单片机的卷取机张力控制系统设计

3 张力控制的执行部件磁粉制动器

在张力控制系统中，磁粉制动器由于其体积小、重量轻、激磁功率小且具有良好的控制特性，因而得到了广泛的应用。磁粉制动器转矩和激励电流的关系一般都称作为静特性。它是磁粉制动器主动端转速n恒定，从动端制动时，磁粉制动器的激励电流和输出转矩之间的关系。转矩电流特性曲线如图3所示。

由图3可知，磁粉制动器的转矩曲线可以分为三个部分：非线性段、线性段和饱和段。磁粉制动器具有良好的恒转矩特性，并且磁粉制动器输出转矩与磁粉线圈激励电流优良的线性关系，只要线性调节激励电流，便能实现对现场张力的动态控制，并且磁粉制动器在转速很低的情况下性能也十分稳定。磁粉制动器在卷取张力控制系统的应用，如图4所示用磁粉制动器控制张力的方案较以往的控制系统具有结构简单、执行单元成本低、容易控制的特点，特别是实际张力的大小通过电流直接调节，改变了其他调节装置的手工操作过程，使得操作简单、准确。增加动态电流补偿环节有利于进一步提高产品质量。

4 单片机张力控制系统

4.1 系统功能概述

(1)检测放卷机的角速度和卷取机的角速度、线速度、半径4个参数，用数码管显示各参数检测结果。

(2)若参数检测结果超过上下限，实现报警。

(3)根据检测到的各参数，通过设计的控制算法运算后，输出控制值，作为晶闸管的触发脉冲回路的输入电压，以控制执行元件磁粉制动器的转矩。

(4)建立实时时钟，并用数码管显示时钟。

(5)通过按不同的功能键，进行人机对话，实现各种操作的功能。

4.2 系统硬件框图

系统硬件框图如图5所示。