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本文以編碼器、單片機、步進電機為主要部件,設計了一種能自動調(diào)速的繞線機,該繞線機結構簡單、造價低、可靠性好,可應用于紡織、電氣等行業(yè)。系統(tǒng)的設計包括幾個方面的內(nèi)容:①系統(tǒng)的總體設計;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。

1自動調(diào)速繞線機總體設計及工作原理

圖1為自動調(diào)速繞線機結構示意圖。

繞線機系統(tǒng)由移線子系統(tǒng)和調(diào)速子系統(tǒng)組成。移線系統(tǒng)由步進電機1、絲杠2、右行程開關開關3、螺母4、左行程開關5組成,步進電機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的轉軸上安裝有橡膠輪7,線6壓在橡膠輪7上,左行程開關5和右行程開關3分別安裝在螺母4的兩側。移線系統(tǒng)的步進電機1可帶動絲杠2轉動,絲杠2可帶動螺母4移動,螺母4可帶動編碼器10和橡膠輪7移動,當螺母4觸動行程開關5,單片機控制步進電機1反向旋轉,當螺母4觸動行程開關3,單片機會控制步進電機1反向旋轉。移線子系統(tǒng)可完成線6的橫向移動,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、步進電機9、編碼器10等主要部分組成,調(diào)速系統(tǒng)的步進電機9帶動繞線輪8旋轉時,線6可繞在繞線輪8上,同時線6可帶動橡膠輪7轉動,線6的線速度可通過編碼器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,如步進電機9轉速不變,繞線輪8隨著纏繞的線的增加繞線的半徑會逐漸增大,線6的線速度會逐漸增大,這會造成無法正常繞線,為了保證正常繞線,必須實時調(diào)整步進電機9的轉速。本文采取以下方法解決線6的線速度恒定問題,絕對值編碼器10輸出的脈沖輸送給單片機,單片機定時采集絕對值編碼器10送來的脈沖數(shù)目,并和設計的值進行比較,當輸入值大于設定值時,單片機控制輸出脈沖數(shù)目,降低繞線輪8的轉速,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

絕對值編碼器選用歐姆龍E6A2-CS3E,每轉10個脈沖輸出,供電電壓5V,脈沖輸出端可直連單片機接口。單片機選用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,看門狗定時器,內(nèi)置4kBEEPROM,MAX810復位電路,3個16位定時器/計數(shù)器,4個外部中斷,一個7向量4級中斷結構(兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結構),全雙工串行口。選用TB6600型號步進電機驅動器,輸入直流電壓9V~42V,有過流、過壓、欠壓、短路等保護。步進電機選用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)軟件設計

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。

關于繞線機程序代碼的編輯，請下載附件

本文完成了一種能自動調(diào)速的繞線機設計,包括了移線子系統(tǒng)和調(diào)速子系統(tǒng)的機械部分的原理性設計、移線子系統(tǒng)和調(diào)速子系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計,完成了主要部件的選型、電路的搭接、控制程序的編寫。這種能自動調(diào)速的繞線機為解決繞線機繞線問題提出了一個新的解決方案,有很強的實用性和推廣價值。