電鑄儀電鍍安時(shí)的單片機(jī)控制

電鑄儀電鍍安時(shí)的單片機(jī)控制

使用激光偽造標(biāo)記是防止偽造產(chǎn)品和保護(hù)生產(chǎn)廠家聲譽(yù)的主要措施之一。電鑄儀是制造模壓全息圖產(chǎn)品的重要設(shè)備,鍍模精度直接影響模板質(zhì)量。對(duì)電鍍安時(shí)進(jìn)行精確的測(cè)量和控制,是提高鍍模精度的關(guān)鍵。筆者設(shè)計(jì)了一種單片機(jī)測(cè)量控制系統(tǒng),具有操作簡便、測(cè)量準(zhǔn)確、控制效果好的特點(diǎn)。下面就該系統(tǒng)主要環(huán)節(jié)的組成和工作原理作一介紹。1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用8031單片機(jī)作為測(cè)量控制的核心部件。模板鍍層的厚度,取決于電鍍安時(shí)數(shù)。由接入電鍍電源回路的磁平衡式霍爾電流傳感器檢測(cè)電鍍電流,將其變?yōu)殡妷盒盘?hào)。再經(jīng)V/f轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào),送給8031單片機(jī)計(jì)數(shù)、顯示。由BCD撥碼開關(guān)輸入預(yù)選的電鍍安時(shí)數(shù)。系統(tǒng)啟動(dòng)后,單片機(jī)開始計(jì)數(shù),采用減計(jì)數(shù)方式。隨著時(shí)間推移,預(yù)置的安時(shí)數(shù)逐漸減少。減到零時(shí),單片機(jī)發(fā)出控制信號(hào),自動(dòng)切斷電鍍電源并聲光報(bào)警。圖1為系統(tǒng)的組成框圖。為了保證鍍層均勻,還配有陰極移動(dòng)系統(tǒng)、循環(huán)過濾系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)等。2電鍍電流信號(hào)轉(zhuǎn)換采用北京科海精密儀器公司生產(chǎn)的KT20A/P磁平衡式霍爾電流傳感器,如圖2所示。當(dāng)原邊電路流過電鍍電流時(shí),它產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過次級(jí)線圈的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償,使霍爾器件始終處于檢測(cè)零磁通的條件下工作。次級(jí)的測(cè)量電流與原邊電流成正比,它流過采樣電阻R產(chǎn)生的電壓降,即為轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)。合理調(diào)整電壓放大器的參數(shù),使20A電流對(duì)應(yīng)于10V電壓輸出,此信號(hào)即為電鍍電流信號(hào)。LM131電壓/頻率轉(zhuǎn)換器,非常適合在微處理器控制系統(tǒng)中作廉價(jià)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換部件?？梢酝ㄟ^簡單的光電隔離,提供很強(qiáng)的抗干擾能力,圖3為其電路圖。本測(cè)量系統(tǒng)用該芯片將電鍍電流信號(hào)變?yōu)轭l率輸出,滿量程為10kHz,對(duì)應(yīng)Vin為10V。fout=Vin2.09?RsRL?1RtCtout=Vin2.09?RsRL?1RtCt根據(jù)圖3選擇參數(shù)可算出:當(dāng)Vin=10V,fout=10kHz時(shí),Rs=14.212kΩ。這樣Rs可用一個(gè)12kΩ的固定電阻與一個(gè)5kΩ的電位器串聯(lián)組成。本系統(tǒng)安時(shí)控制范圍為0.01～100.00A·h,分辨率為0.01A·h,電鍍電流最小為1A?？紤]到操作者的預(yù)置數(shù)值是以安時(shí)為單位,每0.01A·h為一個(gè)計(jì)數(shù)單位,而實(shí)際的電鍍電流經(jīng)過V/f轉(zhuǎn)換,是以安秒為單位的。1A電流轉(zhuǎn)換為f=500Hz,即1s時(shí)間產(chǎn)生500個(gè)脈沖。這樣0.01A·h相當(dāng)產(chǎn)生500×36=18000個(gè)脈沖。3t1的關(guān)閉與減計(jì)數(shù)圖4、圖5分別列出了主程序和T1中斷服務(wù)子程序的流程圖。數(shù)據(jù)輸入、轉(zhuǎn)換和顯示等常用程序不再贅述。根據(jù)安時(shí)轉(zhuǎn)換關(guān)系和顯示要求,由LM131輸出的脈沖送至單片機(jī)T1,它設(shè)置為計(jì)數(shù)器,工作在方式1。因?yàn)槭菧p1計(jì)數(shù)器,裝入的計(jì)數(shù)初值定為B9B0H;也就是說每計(jì)18000個(gè)脈沖,產(chǎn)生一次中斷。而T1的中斷信號(hào)才作為安時(shí)計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)信號(hào)。設(shè)置T1工作方式時(shí)將啟動(dòng)設(shè)有“門控”,硬件上將INT1ˉˉˉˉˉˉˉˉΙΝΤ1ˉ外接控制開關(guān)SK2,啟動(dòng)時(shí)只有將該開關(guān)置于“工作”位(INT1ˉˉˉˉˉˉˉˉ=1)?T1(ΙΝΤ1ˉ=1)?Τ1才能計(jì)數(shù)。安時(shí)計(jì)數(shù)單元占1個(gè)標(biāo)志位(位地址00H)和4個(gè)存貯單元(21H～24H),分別代表百位(只有1和0)、十位、個(gè)位、十分位、百分位(均為0～9)。上電后,由撥碼開關(guān)預(yù)置的安時(shí)值,分別送入計(jì)數(shù)單元作為起始值,同時(shí)由LED顯示該值。0.01A·h的計(jì)數(shù)信號(hào)來后,從百分位開始減計(jì)數(shù)。程序中先檢查計(jì)數(shù)單元是否為零,再減計(jì)數(shù)。然后將各位的計(jì)數(shù)單元當(dāng)前值送顯示緩沖區(qū)進(jìn)行顯示。這樣T1計(jì)數(shù)器實(shí)際上起了安時(shí)轉(zhuǎn)換(分頻)的作用,完成了除數(shù)(分頻比)可變的除法(分頻)運(yùn)算。使得電鍍安時(shí)的測(cè)量與其預(yù)置和顯示統(tǒng)一起來,保證了精度。4修正t1計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)見圖1為了提高安時(shí)測(cè)量和控制的精度,可以有硬件和軟件兩種校正方法。硬件上可以通過調(diào)整電壓放大器的增益或V/f轉(zhuǎn)換器的Rs值來改變電鍍電流與轉(zhuǎn)換脈沖數(shù)之間的轉(zhuǎn)換比值。軟件上可以采用修正T1計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)初值即校正分頻比的辦法。如果電流傳感器精度為2%,量程為20A;測(cè)量誤差為0.4A,相當(dāng)于200Hz,其校正范圍為±100Hz?？梢酝ㄟ^BCD碼撥碼開關(guān)輸入修正量。當(dāng)開關(guān)SK1打在“正常”位不需修正時(shí),程序中直接采用設(shè)定值(B9B0H)作為T1計(jì)數(shù)初值。而需修正時(shí),SK1打在“校正”位,這時(shí)把修正量與設(shè)定值相加(減)后,作為實(shí)際的計(jì)數(shù)初值。修正范圍為17900～18100脈沖。5安時(shí)系統(tǒng)的下分配正常情況結(jié)束電鍍時(shí),安時(shí)計(jì)數(shù)顯示值逐漸減少到0,發(fā)出聲光提示,操作者關(guān)掉電鍍電源和控制電源即可。如因其它原因需要中斷工作,可將開關(guān)SK2置于“停止”位(INT1ˉˉˉˉˉˉˉˉ=0)(ΙΝΤ1ˉ=0),單片機(jī)將不再計(jì)數(shù)。這時(shí)可將加工剩余的安時(shí)數(shù)記錄下來,作為下次開始的安時(shí)預(yù)置值。單片機(jī)系統(tǒng)有備用電池作為掉電保護(hù)。掉電時(shí)通過硬件電路INT0ˉˉˉˉˉˉˉˉΙΝΤ0ˉ向CPU發(fā)出外部中斷信號(hào)。CPU響應(yīng)后,發(fā)出聲光報(bào)警,提示操作者及時(shí)記錄當(dāng)時(shí)顯示的安時(shí)數(shù),作為下次開