一種納米材料攪拌機控制系統的設計

一種納米材料攪拌機控制系統的設計

某些高分子溶液通過攪拌混合,在反應過程中粘度會發生復雜的變化,為了使反應順利進行,要求根據粘度變化及時調整攪拌速度。

本文針對這一過程,設計了一種攪拌機控制系統,通過檢測攪拌時溶液粘度的變化,自動調整攪拌機的攪拌速度,實現控制過程的自動化。 本文根據溶液粘度的變化,會使攪拌機的負載轉矩與攪拌速度的比值發生變化這一特性展開研究。研究方法為:通過傳感器檢測攪拌機主軸的負載轉矩和轉速,并將數據傳輸至計算機,使用軟件處理,計算出扭矩和轉速的比值,將其作為控制量生成電機控制信號,經數據采集卡輸出由電機驅動電路控制攪拌機的轉速。系統設計的重點在于準確測量軸在轉動狀態下所受的轉矩及轉矩信號的傳輸,和電動機的無級自動調速。

文章首先通過對比目前常用的扭矩檢測和電動機控制方法,確定了設計方案。選用應變式扭矩測量系統檢測攪拌機主軸的扭矩信號,并通過放大器AD623組成的信號調理電路實現信號的穩定放大。使用單片機AT89S52及ADC0809組成的A/D轉換電路對扭矩信號進行A/D轉換后,以無線傳輸的方式將扭矩信號引出,再經串口電路傳至計算機,通過LabVIEW程序處理得出扭矩值。

使用紅外傳感器與單片機AT89S52組成的測速裝置檢測攪拌機主軸的轉速,同樣經串口發送至計算機LabVIEW程序。將扭矩與轉速的比值作為控制量,使用LabVIEW編寫電機控制程序,經數據采集卡輸出作為電機驅動電路的控制信號,實現對電機的速度控制。 系統創新性地將虛擬儀器技術應用到檢測與控制中,不僅界面簡單、操作方便,且控制靈活,用戶通過在前面板中的輸入控件調整相關參數,可使系統應用于不同的工況。為驗證系統的控制性能,在設計完成后進行了軟件和硬件的模擬測試。測試結果表明,系統扭矩和轉速測量誤差小,電機速度控制過程平穩,且時間延遲小,運行速度快,基本實現了預定目的,滿足實際使用要求。

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