比例电磁铁与单片机的接口电路

2001年9月

第3期

河　北　工　程　技　术　高　等　专　科　学　校　学　报

JOU RNAL O F H EBE I EN G I N EER I N G AND T ECHN I CAL COLL EGE

Sep.2001

N o.3

文章编号:1008-3782(2001)03-0026-02

比例电磁铁与单片机的接口电路

刘洪恩

(河北工程技术高等专科学校电气工程系,河北沧州　061001)

摘要:介绍了比例电磁铁的性能参数及其特性,设计了一个由单片机控制的实用接口电路。

关键词:比例电磁铁;单片机;D A转换;驱动电路

中图分类号:TM57413 文献标识码:A

比例电磁铁(以下简称电磁铁)的动力头在其额定行程范围内的推力与通入其线圈的电流成正比,通常作为动力元件去连续、按比例地控制液压系统的运动力、速度和方向,也可在其它需要作用力自动控制的装置上作为线性动力元件,如自动油门控制等。

当电磁铁与单片机一起构成一个自动控制系统时,由于电磁铁的工作电压较高,工作电流较大(如GP45242A的最高工作电压为20V,最大工作电流为018A),又是模拟控制,因此须在单片机与电磁铁之间设计相应的接口电路,即D A转换和驱动电路。

1　比例电磁铁性能参数及特性曲线

表1所示为德国比索(B SO)控制技术有限公司生产的GP系列比例电磁铁的主要性能参数;图1为GP45242A型电磁铁的特性曲线。

表1　GP系列比例电磁铁性能参数

型号额定行程

mm

额定推力

N

额定电流

A

常温电阻

8

额定功率

W

力滞环

%

GP35242A GP45242A GP61242A 2

3

4

50

80

145

0168

018

115

2416

1915

1010

1114

1411

2218

3

3

3

图1　GP45242A型特性曲线

2　电磁铁与单片机接口电路

收稿日期:2000206226

作者简介:刘洪恩(19632),男,河北盐山人,河北工程技术高等专科学校讲师、工程师。

接口电路如图2、图3所示

。

图2　单片机与D A 接口电路

图3　电磁铁驱动电路

图2为单片机8031与D A 转换芯片I C 1(DA C 0832)的接口电路,图中0832的W R 2,XFER 接地,CS 和W R 1由单片机控制,以单缓冲方式工作。8031执行如下两条指令即可在W R 1和CS 上产生低电平信号,将数字

量输送到I C 1并通过I C 2-1(LM 324)转换成相应的模拟电压(0～5V )。

程序: M OV R 0,#0FEH

M OV @R 0,A

图3为电磁铁的驱动电路。图中由变压器TR 将220V 市电降压后经整流滤波提供直流电源;由三端可调集成稳压器I C 3(LM 317)为电磁铁提供所需的可变电压U 0,这里以I C 3调整端的电压U A 控制其输出电压

U 0,U 0=1.25+U A (V )。为使LM 317输出的可变电压范围覆盖电磁铁的工作电压范围(0

～20V ),须将D A 输出的0

～5V 模拟电压由运放I C 2-2进行放大,电压放大倍数为A V =20 5=4倍,I C 2-2的输出端电压U A 接到I C 3的调整端上。这样,对应于0～5V ,D A 转换电压时电磁铁上可变电压的变化范围是1125

～21V 。另外,LM 317加装散热片后最大输出电流可达115A ,完全可以满足电磁铁正常工作所要求的电压范围和功率要求。图中二极管D 1用于保护LM 317内部调整管;D 2为续流二级管,用于泄放电磁铁产生的反电势。

本接口电路采用三端可调集成稳压器构成驱动电路,具有稳定性好、精度高、驱动能力强、成本低等优点。

3　建议

由于铁磁材料的磁滞特性,使电磁铁存在力滞环(3%～5%),所以在要求高精度控制的场合需采用闭环

控制,由软件进行修正。

(下转第33页)7

2　第3期 刘洪恩:比例电磁铁与单片机的接口电路

图2　截割头工作臂运动示意图

计算结果说明,在一次横向截割的过程中,截割头后移了016m 。与此同时,在水平方向,截割头移动的距离仅为

L =R tan 5=4.2×tan31°=215m

4　结论

综上分析,截齿沿圆锥螺旋线的切线方向装设不甚合理。据此情况,对悬臂式煤巷掘进机截割头上截齿装设角度,提出两点意见:

1)截割头前端的正切刀仍按螺旋线方向排列;

2)圆锥面上的镐形刀,应改为沿圆锥截圆的切线方向装设或尽量减小与截圆方向夹角。

经工厂的实践证明,按此观点装设的截齿角度,在运行中取得了良好的效果。

参　考　文　献

[1]　北京矿学院1数学手册[M ]1北京:科学出版社,1980.

A nalysis on the In stallati on 2A ng le of

the Can tilever 2Style Coal M ine

D ibb ling Cu tting 2Gear

J I Guang 2p ing ,ZHAN G R u i 2sh i ,Yang X i 2jun

(H eilongjiang Co llege of Science and Engineering co llege ,J iam usi 154002,Ch ina )

Abstract :W e b rougn t fo rw ard the reasonab le view po in t abou t i m p rovem en t on cu tting 2gear 2in stalla 2ti on 2angle ,by m athem atical analysis on the can tilever 2style coal m ine dibb ling cu tting 2gear 2angle .

Key W ords :dibb le ;cu tting 2gear 2angle ;directi on co sine

(责任编辑:郭书俊)

(上接第27页)

参　考　文　献

[1]　胡汉才1单片机原理及其接口技术[M ]1北京:清华大学出版社,19961

In terface C ircu it of R ati o E lectrom agnet

w ith M icrocon tro ller

L I U Hong 2en

(D epartm ent of E lectrical Engineering ,H ebei Engineering and T echnical Co llege ,Cangzhou 061001,Ch ina )

Abstract :T h is p ap er p resen ts p erfo rm ance p aram eters and its p rop erty ,a p ractical in terface circu it con tro lled by m icrocon tro ller is designed .

Key words :rati o electrom agnet ;m icrocon tro ller ;D A change ;driving circu it

(责任编辑:顾锡元)

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3　第3期 姬广平等:悬臂式煤巷掘进机截齿装设角度的分析