基于avr單片機的自動切線機控制系統(tǒng)設計與應用
閆冰一1，朱登潔1，李培軍2，
（1河南工業(yè)大學機電工程學院，河南鄭州450007；2鄭州機械研究所，河南鄭州450007）
摘要：根據某企業(yè)對太陽能電池金屬連接片精確剪切要求，設計了一種用avr單片機為控制核心的自動折彎切線機。該設備用單片d控制步進電機實現送料、剪切等功能，用霍爾傳感器和計數器實現計數，適用于較貴重的金屬導體（例如金、銀、銅等）的切斷。
關鍵詞：avr單片機；自動切線機；步進電機；霍爾傳感器
中圖分類號：tm571. 6+i文獻標識碼：a文章編號：1673-6540(2010)03-0050-05
0引言
根據某企業(yè)對太陽能電池金屬連接片的精確剪切要求，在材料剪切加工過程中，需要把又薄又細的金屬材料定長切斷，誤差要小；當送料長度到達設定值后，自動先壓緊折彎到某角度再切斷，當托盤的切料總數達到設定總次數時，自動卸料。對于這樣的控制要求，傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)很難實現。針對上述要求設計了一種基于avr單片機( atmega32)技術的自動折彎切線機，本文主要講述該自動折彎切線機的控制系統(tǒng)設計。
1 自動切線機控制系統(tǒng)設計目標
自動切線機控制系統(tǒng)的設計目標如下：
(1)可以手動輸入所要求的送料長度、送料速度和總的切料次數；
(2)自動準確地控制送料長度；
(3)當送料長度到達設定值后，先自動壓緊折“z”彎后再切斷，當托盤的切料總數達到設定總次數時，自動卸料；
(4)加工過程中，能實時顯示當前切料數目；
(5)設定參數可查詢和異常報警功能；
(6)保證加工精度和效率，操作簡單方便。
2具體方案設計與實現
2.1機械結構組成及自動控剎工作原理
自動切線機機械結構組成如圖1所示。
兩組托輥的主動輪由步進電機通過同步帶傳遞運動。以avr單片機為核心的自動控制原理框圖如圖2所示。
2.2控制系統(tǒng)分析與設計
2. 2.1步進電機和驅動器的確定
步進電機和驅動器均選金壇四海電機電器廠產品，電機型號分別為86byg402和85bych103.步距角為0 9/1.8 deg，四相八線制。
四相混合式步進電機一般由二相驅動器來驅動，因此，連接時可以采用串聯接法或并聯接法將四相電機接成二相使用。串聯接法一般在電機轉
較慢的場合使用，此時需要的驅動器輸出電流為電機相電流的0.7倍，電機發(fā)熱小；并聯接法一般在電機轉速較高的場合使用（又稱高速接法），所需要的驅動器輸出電流為電機相電流的1.4倍，電機發(fā)熱較大。由于本次設計電源電壓為dc24 v，為了提高剪切速度，采用并聯接法。
電機驅動器分別為sh2046d和sh2034d。這兩款驅動器采用了新型、高速單片機技術，內部采用光電隔離技術，運行穩(wěn)定可靠，步距細分數****可達256，能滿足本系統(tǒng)精度設計要求；同時具有噪聲低、效率高、電壓范圍寬、設置靈活等優(yōu)點。輸入電源接口：采用一組交流供電，ac接ac 20—60 v，3a或接一組直流供電dc 24~ 70 v，3a。功能示意圖如圖3所示。
2.2 2單片機控制系統(tǒng)的設計
單片機控制系統(tǒng)包括硬件設計和軟件設計兩部分。設計內容主要包括步進電機驅動控制、開關量信號(霍爾傳感器）檢測控制、參數輸入和顯示三部分.
硬件設計如下。
(1)步進電機驅動控制電路。
根據該單片機本身的資源和外擴展電路即可完成該設備的控制要求。具體思路如下。
首先是驅動器連接。接線要求見表1。
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