磁力攪拌器是科研和生產(chǎn)中的常用溶液系 部件 ,當(dāng)前普遍采用的傳統(tǒng)
磁力攪拌器基本是 采用交流串勵(lì)電機(jī), 通過調(diào)節(jié)交流電壓實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn) 速調(diào)節(jié) ;由于交流串勵(lì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩及電 源電壓變化很大 ,在實(shí)驗(yàn)進(jìn)程或外部因素對(duì)實(shí) 驗(yàn)體系的溶液粘滯系數(shù)等物理性質(zhì)產(chǎn)生影響 時(shí),出現(xiàn)很大的轉(zhuǎn)速誤差 ,甚**停轉(zhuǎn)現(xiàn)象 ;另外 , 因傳統(tǒng)的
磁力攪拌器不具有智能化 ,不能及時(shí) 對(duì)異常情況進(jìn)行處理 ,對(duì)科研和生產(chǎn)造成了較 大的危害。應(yīng)科研工作需要, 我們研制開發(fā)出 采用89C51 單片機(jī)產(chǎn)生數(shù)字化的控制信號(hào), 驅(qū) 動(dòng)步進(jìn)電機(jī) ,再由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)新型強(qiáng)力釹鐵 硼磁鐵組成的磁力攪拌部分。從根本上解決了 傳統(tǒng)的磁力攪拌器轉(zhuǎn)速誤差大、轉(zhuǎn)矩小和低速 性能差的缺陷,使用效果良好。
1 基本原理
本機(jī)主要分為硬件和軟件兩部分。硬件是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)采用 ATMEL 公司的 89C2051 單片機(jī)為核心 , 以步進(jìn)電機(jī)為換能元件,為系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度和智能化提供了保證。軟件是系統(tǒng)運(yùn)行的靈魂。軟件采用即時(shí)讀取用戶設(shè)定參數(shù),修正步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方法 , 并通過霍爾傳感器, 監(jiān)控步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài) , 對(duì)異常情況監(jiān)控 ,及時(shí)進(jìn)行修正和處理 ,達(dá)到了精確、及時(shí)、長(zhǎng)期穩(wěn)定的攪拌速率控制的目標(biāo)。
1 .1 硬件電路簡(jiǎn)介
本機(jī)的硬件電路由控制部分、隔離放大部分、執(zhí)行部分、反饋檢測(cè)部分和電源部分等單元組成。硬件電路結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。基本工作過程如下 :89C2051 單片機(jī)從 P1 口讀取兩只十進(jìn)制編碼開關(guān)的設(shè)定值, 根據(jù)設(shè)定值產(chǎn)生 2 路定寬調(diào)頻時(shí)序脈沖控制信號(hào), 2 路時(shí)序脈沖控制信號(hào)經(jīng)P3 .4口和 P3 .5口分別送**光電耦合器 IC3 和 IC4 隔離,再經(jīng)功率驅(qū)動(dòng)電路放大驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī);步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作由霍爾傳感器 IC2 檢測(cè), 反饋回單片機(jī) P3 .4 口, 以判斷步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài);若步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)失常, 則從 P3 .0 口驅(qū)動(dòng)蜂鳴器(FM)發(fā)出 5 分鐘的間斷報(bào)警信號(hào),同時(shí) P3 .1口發(fā)出故障指示信號(hào)。霍爾元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。磁力攪拌部分示意圖如圖 3 所示。條形磁鐵采用新型釹鐵硼強(qiáng)力磁鐵。電源部分如圖 4 所示。
1 .2 軟件簡(jiǎn)介
本機(jī)軟件采用查詢方式工作。通過即時(shí)讀取撥盤開關(guān)的 8 位數(shù)據(jù),以定寬調(diào)頻的方式, 通過修改步進(jìn)電機(jī)的占空比 ,來調(diào)整步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速 ,并在每步步進(jìn)信號(hào)發(fā)出后,通過檢測(cè)霍爾元件的反饋信號(hào)達(dá)到監(jiān)控步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的目的。軟件流程如圖 5 所示。
2 使用方法
使用本機(jī)時(shí) , 應(yīng)將主機(jī)部分置于干燥通風(fēng)
處 ,攪拌部分的環(huán)境溫度不應(yīng)高于 150 ℃;高速攪拌時(shí)應(yīng)采用磁性較強(qiáng)的磁子 ,以保證攪拌所需的轉(zhuǎn)矩。另外 ,主機(jī)在高精度系統(tǒng)使用時(shí),應(yīng)正確選擇攪拌轉(zhuǎn)速 , 以減小由于攪拌能量功熱轉(zhuǎn)換引起的系統(tǒng)溫度誤差。
3 討 論
由于本機(jī)是應(yīng)科研課題專門開發(fā)設(shè)計(jì)的部件 ,因此存在一定的局限性。但其轉(zhuǎn)速精度高、轉(zhuǎn)矩大、低速性能好的特點(diǎn)是傳統(tǒng)磁力攪拌器無以倫比的。在今后的工作中 , 我們將進(jìn)一步發(fā)揮單片機(jī)的優(yōu)勢(shì) , 開發(fā)出可程控化的實(shí)現(xiàn)多
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時(shí)段、多轉(zhuǎn)速,且具有轉(zhuǎn)速顯示及可以驅(qū)動(dòng)多個(gè) |
攪拌部分的低成本、多功能的新型磁力攪拌器。 |
