張洪洲　白建國(guó)　張風(fēng)旗　張亞江　包娟娟　王陽(yáng)　呂彬彬

摘要：針對(duì)機(jī)采籽棉除雜系統(tǒng)對(duì)電源要求比較高的問(wèn)題，以單片機(jī)為主控制器，設(shè)計(jì)了一款穩(wěn)壓電源。220 V交流市電經(jīng)過(guò)變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓得到穩(wěn)定而理想的直流電；經(jīng)過(guò)直流到直流的降壓模塊得到所需要的直流電壓范圍；經(jīng)過(guò)交流-直流逆變電路和變壓器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，由單片機(jī)控制交流電的變化。本設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)50 Hz、0～120 V 可選的交流電、0～100 V可選的直流電，步進(jìn)電壓01 V/05 V可選，通過(guò)行列式鍵盤(pán)可輸入步進(jìn)電壓、預(yù)設(shè)電壓值，LCD12864實(shí)時(shí)顯示步進(jìn)值、預(yù)設(shè)值。

關(guān)鍵詞：機(jī)采棉；初加工；電源；步進(jìn)

中圖分類號(hào)： S2267；TM72文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（201412-0448-02[HS][HT9SS]

收稿日期：2014-02-26

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（編號(hào)：11242012；塔里木大學(xué)校長(zhǎng)基金碩士項(xiàng)目（編號(hào)：TDSSD201304。

作者簡(jiǎn)介：張洪洲（1982—，男，吉林長(zhǎng)春人，碩士，講師，從事智能檢測(cè)與控制、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化與信息化研究。E-mail：309011160@qqcom 。

隨著新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，籽棉種植面積逐年增加，對(duì)其初加工設(shè)備自動(dòng)化要求也越來(lái)越高[1-4]。目前，機(jī)采棉除雜設(shè)備、棉籽分級(jí)設(shè)備等大多是自動(dòng)化控制系統(tǒng)，設(shè)備對(duì)電源的要求不斷提高，現(xiàn)有的清選機(jī)、分級(jí)機(jī)供電系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足設(shè)備需要，穩(wěn)壓電源已成為農(nóng)產(chǎn)品初加工設(shè)備不可或缺的部分。機(jī)采棉清選設(shè)備、棉籽分級(jí)設(shè)備集加工與控制為一體，要求電源穩(wěn)定性高、精度高、可控性強(qiáng)、可調(diào)范圍寬。傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源由220 V市電、變壓器、整流、濾波、穩(wěn)壓幾部分組成，具有功能簡(jiǎn)單、不易控制、精度低、可控性差等缺點(diǎn)[5-7]。數(shù)控穩(wěn)壓電源能較好地解決傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源存在的問(wèn)題，還可減小非線性失真度，同時(shí)便于CPU 數(shù)字化控制，能夠很好地滿足機(jī)采棉除雜機(jī)的供電需求[8-9]。本研究介紹采用MCU控制的穩(wěn)壓電源系統(tǒng)，旨在為促進(jìn)機(jī)采棉除雜清選系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展提供依據(jù)。

1穩(wěn)壓電源系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

11設(shè)計(jì)思路[LL]

[JP2]機(jī)采棉清選機(jī)、棉籽分級(jí)機(jī)正常工作狀態(tài)下，不僅需要220 V交流電作為主動(dòng)力源，還需要可調(diào)幅值的直流電、交流電作為輔助部件的電源。筆者利用單片機(jī)、采樣電路、放大電路、驅(qū)動(dòng)電路等，設(shè)計(jì)了1個(gè)幅值、步進(jìn)量均可調(diào)的穩(wěn)壓電源。

12工作原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

針對(duì)現(xiàn)有的機(jī)采棉除雜機(jī)對(duì)電源的要求，設(shè)計(jì)了一種以單片機(jī)為控制核心的穩(wěn)壓電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)由單片機(jī)、交流-直流轉(zhuǎn)換、直流-直流轉(zhuǎn)換、直流-交流逆變換、升壓變壓器、數(shù)模轉(zhuǎn)換、鍵盤(pán)、顯示、信號(hào)放大等部分組成（圖1。交流220 V市電經(jīng)過(guò)變壓器降壓至120 V，經(jīng)整流濾波得到直流電，在此處可穩(wěn)壓至所需要的直流電壓，滿足穩(wěn)恒設(shè)備的供電。單片機(jī)控制直流-直流降壓，該直流幅值為0～100 V。單片機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)值產(chǎn)生所需要的PWM信號(hào)，該信號(hào)對(duì)直流電進(jìn)行控制，使直流電變成交流電，完成直流到交流的逆變；該交流電再經(jīng)過(guò)變壓器升壓，得到所需要的交流電。通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)定電壓、步進(jìn)量，步進(jìn)電壓01 V/05 V可選。[FL]

[F（W10][TPH1TIF；S+2mm][F]

[FL（22]2控制單元及軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)（MCU選用51系列STC89C55RD，內(nèi)部有20 kB的flash、1 280 B的RAM、16 kB的ROM，能夠滿足控制需要[10-11]。顯示模塊采用16×8點(diǎn)陣字符的LCD12864液晶顯示。用proteus軟件進(jìn)行仿真，C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)控制，在開(kāi)發(fā)板上實(shí)物反復(fù)調(diào)試，直至各參數(shù)達(dá)到理想值為止（圖2。

[F（W16][TPH2TIF][F]

3系統(tǒng)測(cè)試與分析

測(cè)試儀器：模擬示波器（GDS60221臺(tái)，數(shù)字萬(wàn)用表（VICTOR VC9807A+2塊，智能計(jì)算器1個(gè)。對(duì)交流輸出、直流輸出電壓進(jìn)行測(cè)試。直流輸出電壓、交流輸出電壓測(cè)試數(shù)據(jù)如表1、表2所示。由表1可知，系統(tǒng)直流輸出最大誤差為060%，步進(jìn)01 V/05 V時(shí)無(wú)誤差。由表2可知，系統(tǒng)交流輸出最大誤差為200%，步進(jìn)01 V/05 V時(shí)無(wú)誤差，滿足設(shè)計(jì)要求。

[F（W10][HT6H][J]表1直流輸出電壓測(cè)試數(shù)據(jù)[HTSS][STB]

[HJ5][BG（！][BHDFG3，W52。2，W3，W72。2W]設(shè)定期望值（V實(shí)測(cè)電壓值（V誤差（%步進(jìn)01 V后電壓（V步進(jìn)05 V后電壓（V

[BHDG12]0000105

[BHDW]25249040250254

50503060504508

75748016749753

100100505010061010[HJ][BG）F][F）]

[F（W9][HT6H][J]表2交流輸出電壓測(cè)試數(shù)據(jù)[HTSS][STB]

[HJ5][BG（！][BHDFG3，W52。2，W3，W72。2W]設(shè)定期望值（V實(shí)測(cè)電壓值（V誤差（%步進(jìn)01 V后電壓（V步進(jìn)05 V后電壓（V

[BHDG12]0000105

[BHDW]30306200 307311

60609150 610614

909000901905

1201220167 12211225[HJ][BG）F][F）]

4 結(jié)論

本研究設(shè)計(jì)的機(jī)采籽棉除雜機(jī)的穩(wěn)壓電源穩(wěn)定性強(qiáng)、精度高，而且步進(jìn)無(wú)誤差，可以滿足初加工設(shè)備的供電要求。

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