單片機鋼纖維排序設備控制電路設計

摘要：設計了一種以MCS-51單片機為控制核心的鋼纖維排序設備控制電路，利用單片機產生PWM控制信號，根據進料的多少，來控制排序磁場的大小，有效地解決了鋼釬排序電路效率低、發熱大的問題，實現了勵磁磁場與進料速度的智能控制，實現了系統的高可靠性，大大地提高了鋼纖維的排序包裝效率。
關鍵詞：AT89C51；鋼纖維；PWM控制；鋼釬排序電路

0 引言
鋼纖維是混凝土理想的增強材料，在混凝土中均勻地按比例摻入鋼纖維，可以使混凝土在抗拉、抗沖擊、抗裂、抗剪、抗耐磨、抗疲勞強度、抗凍融性能上比普通混凝土有很大提高。國外有研究表明，在混凝土中加入0．75％～1％的鋼纖維，可以大大提高高強度混凝土柱的彈性和延展性。
國內外對鋼纖維在混凝土制作方面的應用研究較多，但是在鋼纖維的包裝技術方面的研究基本還是空白。鋼纖維的有序包裝不只是影響到鋼纖維的運輸，還直接影響到鋼纖維的使用效果。采用人工排序的方式效率很低，自動化的鋼纖維排序設備研究具有重要的意義。本文設計的鋼纖維排序設備利用單片機進行智能控制，采用電磁排序法進行鋼纖維排序。

1 系統總體方案設計
電磁排序法的工作原理是在同一表面內設計有平行磁力線N、S極，同時設計有垂直N、S極磁力線。紙箱坐落在電磁鐵中心，通電后被磁力線包圍，采用圓筒振動篩均勻布料，鋼纖維在從振動篩落入包裝箱的過程中，受到磁力線的作用，從而依據磁力線方向，在箱內直接有序排列。系統控制電路結構如圖1所示。

來料速度檢測模塊采用無接觸式速度傳感器檢測振動篩電機的轉速，從而得到振動篩的振動速度和振動篩的給料速度。
根據給料速度的大小，單片機控制排序勵磁電路勵磁電流的大小，從而控制排序磁場強度的大小，使得排序整齊而電流不過大，限制電路發熱量。料滿檢測模塊采用紅外傳感器，檢測包裝箱內裝料的量，當裝料快滿的時候，發出料滿信號，溢料保護模塊發出報警信號，如果包裝箱一直沒有更換，則當料滿以后，系統停止工作，防止溢料。系統啟動以后，散熱控制模塊啟動散熱裝置，當過熱保護模塊的溫度傳感器檢測溫度高于設定的安全溫度時，系統停機。

2 系統硬件設計
2．1 MSC-51單片機控制模塊設計
AT89C51是一種帶4 KB閃爍可編程可擦除只讀存儲器(Flash Programmable and Erasable Read Only Memory，FPEROM)的低電壓，8位高性能CMOS微處理器。該器件采用Atmel高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，Atmel的AT89C51是一種高效微控制器。
單片機的P1．0～P1．4作為來料速度數據輸入口，過熱信號、料滿信號通過中斷0和中斷1，即P3．2，P3．3口輸入，P2．0～P2．4分別為排序勵磁PWM控制信號、退磁控制信號、過熱報警控制信號、料滿報警控制信號輸出口。
2．2 排序勵磁驅動與保護電路
排序勵磁開關管的驅動與保護電路如圖2所示，單片機輸出的PWM信號從P2．0引出后，經過74LS08整形，消除信號抖動造成的干擾。然后通過光耦TLP250進行隔離，將鋼釬排序設備的控制電路與主電路隔離，避免主電路對控制信號的干擾。