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本文以編碼器、單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)為主要部件,設(shè)計(jì)了一種能自動(dòng)調(diào)速的繞線機(jī),該繞線機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、可靠性好,可應(yīng)用于紡織、電氣等行業(yè)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括幾個(gè)方面的內(nèi)容:①系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì);②主要元器件的選擇和系統(tǒng)電路的連接;③系統(tǒng)程序的編寫(xiě)。

1自動(dòng)調(diào)速繞線機(jī)總體設(shè)計(jì)及工作原理

圖1為自動(dòng)調(diào)速繞線機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。

繞線機(jī)系統(tǒng)由移線子系統(tǒng)和調(diào)速子系統(tǒng)組成。移線系統(tǒng)由步進(jìn)電機(jī)1、絲杠2、右行程開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)3、螺母4、左行程開(kāi)關(guān)5組成,步進(jìn)電機(jī)1的主軸和絲杠2的軸連接在一起,螺母4安裝在絲杠2上,螺母4上安裝有編碼器10,編碼器10的轉(zhuǎn)軸上安裝有橡膠輪7,線6壓在橡膠輪7上,左行程開(kāi)關(guān)5和右行程開(kāi)關(guān)3分別安裝在螺母4的兩側(cè)。移線系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)1可帶動(dòng)絲杠2轉(zhuǎn)動(dòng),絲杠2可帶動(dòng)螺母4移動(dòng),螺母4可帶動(dòng)編碼器10和橡膠輪7移動(dòng),當(dāng)螺母4觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)5,單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)1反向旋轉(zhuǎn),當(dāng)螺母4觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)3,單片機(jī)會(huì)控制步進(jìn)電機(jī)1反向旋轉(zhuǎn)。移線子系統(tǒng)可完成線6的橫向移動(dòng),使線6均勻地纏繞著繞線輪8上。調(diào)速系統(tǒng)由橡膠輪7、繞線輪8、步進(jìn)電機(jī)9、編碼器10等主要部分組成,調(diào)速系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)9帶動(dòng)繞線輪8旋轉(zhuǎn)時(shí),線6可繞在繞線輪8上,同時(shí)線6可帶動(dòng)橡膠輪7轉(zhuǎn)動(dòng),線6的線速度可通過(guò)編碼器10輸出的脈沖獲得。有些行業(yè)里輸入的線6線速度是恒定的,如步進(jìn)電機(jī)9轉(zhuǎn)速不變,繞線輪8隨著纏繞的線的增加繞線的半徑會(huì)逐漸增大,線6的線速度會(huì)逐漸增大,這會(huì)造成無(wú)法正常繞線,為了保證正常繞線,必須實(shí)時(shí)調(diào)整步進(jìn)電機(jī)9的轉(zhuǎn)速。本文采取以下方法解決線6的線速度恒定問(wèn)題,絕對(duì)值編碼器10輸出的脈沖輸送給單片機(jī),單片機(jī)定時(shí)采集絕對(duì)值編碼器10送來(lái)的脈沖數(shù)目,并和設(shè)計(jì)的值進(jìn)行比較,當(dāng)輸入值大于設(shè)定值時(shí),單片機(jī)控制輸出脈沖數(shù)目,降低繞線輪8的轉(zhuǎn)速,維持線6的線速度恒定。

2主要元器件的選擇和系統(tǒng)電路的連接

2.1主要元器件的選擇

絕對(duì)值編碼器選用歐姆龍E6A2-CS3E,每轉(zhuǎn)10個(gè)脈沖輸出,供電電壓5V,脈沖輸出端可直連單片機(jī)接口。單片機(jī)選用STC89C52RC,它是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器,8kBFlash,512B的RAM,32位I/O口線,看門(mén)狗定時(shí)器,內(nèi)置4kBEEPROM,MAX810復(fù)位電路,3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,4個(gè)外部中斷,一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)(兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)),全雙工串行口。選用TB6600型號(hào)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,輸入直流電壓9V~42V,有過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、短路等保護(hù)。步進(jìn)電機(jī)選用57BYG250B,輸出力矩1.2Nm,二相四根引出線。

2.2系統(tǒng)的電路連接

調(diào)速子系統(tǒng)和移線子系統(tǒng)的電路圖分別如圖2、圖3所示。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1控制系統(tǒng)流程

系統(tǒng)軟件分為兩部分,調(diào)速子系統(tǒng)控制程序和移線子系統(tǒng)控制程序。調(diào)速子系統(tǒng)控制程序流程如圖4所示,移線子系統(tǒng)控制程序流程如圖5所示。

關(guān)于繞線機(jī)程序代碼的編輯，請(qǐng)下載附件

本文完成了一種能自動(dòng)調(diào)速的繞線機(jī)設(shè)計(jì),包括了移線子系統(tǒng)和調(diào)速子系統(tǒng)的機(jī)械部分的原理性設(shè)計(jì)、移線子系統(tǒng)和調(diào)速子系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),完成了主要部件的選型、電路的搭接、控制程序的編寫(xiě)。這種能自動(dòng)調(diào)速的繞線機(jī)為解決繞線機(jī)繞線問(wèn)題提出了一個(gè)新的解決方案,有很強(qiáng)的實(shí)用性和推廣價(jià)值。