基于MSP430自动胀管控制器的研制

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1、基于MSP430自动胀管控制器的研制2010-10-1021:48:34作者：荣辑周汉义刘红樱來源：电子设计丁•程关键字：自动胀管机单片机IstOpt数据拟合MSP430F149胀管机是针对冷凝器、冷油器、加热器、换热器屮各类管材与管板胀接需耍而设计开发的一种专用设备。其控制器的基木原理是用驱动电机（乂称驱动马达、胀管机头）的工作电流來标定所加载的负荷，即驱动电机在一定的工作电流值下，捉供相当数量的扭矩，而与之相当数量的扭矩对以通过旋转胀管器产生一定的膨胀量（胀力），它是可以被测量的。因此，通过精确测量并控制驱动马达的丄作电流值，就对获得并控制所需耍的膨胀量（胀力）o

2、H前，市场上大多数的胀管机采用51单片机，但其缺点比较突出。如内部无存储器，必需外接Flash或EPROM存储设置信息，这就导致电路比较复杂，不利于扩展，月•工作电压范围较窄，抗干扰能力较差。而采用MSP430F149单片机的胀管机町以有效克服这些缺点。1工作原理图1为系统的整体框图。通过框图来分析胀管机的工作过程：上电示，手动开关按下,这时手动检测电路会检测到开启信号，并通过光电隔离（隔置强电流）送入单片机；此时交流电通过电流互感器把交流加在负载上，并通过整流滤波电路把交流变成直流，经过延时电路延迟一段吋间以便避开电机的启动电流，再经过放大处理，把电流信号输入单片机

3、进行A/D转换并处理；同时继电器控制主开关M-SW打开，电机启动，面板上显示设置的电流值和电机转动的电流实时值：当实际电流以检测电流为基准发生变化时，单片机通过继电器控制换向开关D-SW换向进行胀管或退胀操作。同时，指示灯可以显示胀管机的工作状态。按键可以设置胀力，选用电机的3种不同功率档位。在电机空载的情况下，手动开关按下后，主开关打开，转头转动，此吋采集的电流信号送入单片机。经过大约6s,单片机把其测得的空转电流平均值显示出来，此时主开关断开，转头停止转动。在设置胀力时，胀力设置值必须大于电机空转时的电流值，否则电机无法进行胀管操作。图1系统的整体框图2电路设计2

4、20V交流输入后，通过稳压模块持续输出稳定的+5V和+12V的电压，为线路板的电源提供保证。同时使用TPS76301将+5V电压转换得到+3V电压,为单片机供电。220V的交流电通过光电隔离分別为控制A/D釆集的继电器555延吋电路以及D-SW换向电路提供+12V的电源。当手动开关按下后，电源接通，单片机采集电流信号并进行A/D转换。图2为A/D信号采集电路.交流输入通过电流互感器T1,把交流加在负载上，并通过整流滤波电路变成直流，由继电器K5控制输出电流信号AA/D且送入前面板，经LM358放人处理后得到的电流信号AA/D1交山单片机MSP430进行采集处理。继电器

5、K5的0端是与555延吋电路的输出端相连，并山555延吋电路输出信号来控制其工作状态。—nior>EiwH2YQ.U/l)心？图2A/D信号采傘电路在胀管机开启时冇一个非常大的瞬间电流，会导致刚开机马上就关机，无法正常启动。因此，需要一个山555延时电路组成的避峰电路來避开瞬间的大电流，延迟开机时间。图3为延时避峰电路，NE555的引脚2(TRIG)在胀管机开启吋会有一个脉冲，使得引脚3(Q)的电平变为低电平，图2中的继电器K5线圈通电工作，断开连接，导致单片机无法进行信号采集。同时，电容开始充电，NE555的引脚7(DTS)内部导通。脉冲过后，电容通过引脚7开始放电

6、,TRIG和THR的电压开始降低当电压降到一定程度Q变为高电平，弓I脚7脚内部截止，K5停止工作，信号釆集止常，避免了出现开机立刻关机的现彖。上-▽RVCCQTRIGDISCV.HGNDTHR图3延时避峰电路在胀管机中需耍设计一个互锁电路控制电机的运行状态，进行胀管、退胀操作，互锁电路如图4所示。通过单片机控制AO,八1两点的电平，使其分别控制M-SW,D-SW电位的高低。当A1点被置为低电平时，光电隔离工作,使得D-SW为高电平,从而Q2导通,L-SW为低,DIO(RET-URX)灯亮，即退胀状态；若A1点被置为高电平，则D-SW被置低，K3继电器的线圈工作，使得L

7、-SW为高，因此退胀灯熄灭，此为胀管状态。当A0点被置为低电平时，光电隔离触发，使得M-SW为高电平，从而Q1集电极与地和通，则继电器K1线圈通电开始工作，并由此断开输入与电机的连接状态。因此，通过继电器实现电路互锁，并控制电机的运行状态。Kt25kQR?>2kQVoid「刑XXRETURND-SWVQ2NPNL-SWVP33DIODE-H-Ru2kC+12VM-SWKIKj?VluiDIODE:ZZr/?44lk(LR北rlkQD-SW!RELAY-SPOT—oS5———ORELAY-SPDT图4D-SW/M-SW及互锁电路此外，在双头胀管机的