基于單片機的卷取機張力控制系統設計

3 張力控制的執行部件磁粉制動器

在張力控制系統中，磁粉制動器由于其體積小、重量輕、激磁功率小且具有良好的控制特性，因而得到了廣泛的應用。磁粉制動器轉矩和激勵電流的關系一般都稱作為靜特性。它是磁粉制動器主動端轉速n恒定，從動端制動時，磁粉制動器的激勵電流和輸出轉矩之間的關系。轉矩電流特性曲線如圖3所示。

由圖3可知，磁粉制動器的轉矩曲線可以分為三個部分：非線性段、線性段和飽和段。磁粉制動器具有良好的恒轉矩特性，并且磁粉制動器輸出轉矩與磁粉線圈激勵電流優良的線性關系，只要線性調節激勵電流，便能實現對現場張力的動態控制，并且磁粉制動器在轉速很低的情況下性能也十分穩定。磁粉制動器在卷取張力控制系統的應用，如圖4所示用磁粉制動器控制張力的方案較以往的控制系統具有結構簡單、執行單元成本低、容易控制的特點，特別是實際張力的大小通過電流直接調節，改變了其他調節裝置的手工操作過程，使得操作簡單、準確。增加動態電流補償環節有利于進一步提高產品質量。

4 單片機張力控制系統

4.1 系統功能概述

(1)檢測放卷機的角速度和卷取機的角速度、線速度、半徑4個參數，用數碼管顯示各參數檢測結果。

(2)若參數檢測結果超過上下限，實現報警。

(3)根據檢測到的各參數，通過設計的控制算法運算后，輸出控制值，作為晶閘管的觸發脈沖回路的輸入電壓，以控制執行元件磁粉制動器的轉矩。

(4)建立實時時鐘，并用數碼管顯示時鐘。

(5)通過按不同的功能鍵，進行人機對話，實現各種操作的功能。

4.2 系統硬件框圖

系統硬件框圖如圖5所示。