在液压传动及控制系统中，压力，流量，温度，马达及泵的转速等参数直接反映了系统的运行状态，因此需要对其进行实时监测，并通过改变这些参数来调控整个液压系统。变转速液压系统以变频电动机驱动液压泵为动力源，利用电信号对速度，转矩，压力等参量进行补偿。与传统液压系统相比控制性能有所提高，达到了更好的节能效果。它具有良好的调速性能，机械特性，高调速比和高可靠性，以单片机为主的控制器变转速液压测控系统，开发成本低，集成性高且响应快，软硬件扩展升级方便，可以同时控制的参量多，顺应了变频液压技术的发展趋势。
该设计以单片机为控制核心，以变转速泵控马达调速系统为试验研究对象，对试验中涉及的参数进行分析研究及控制。该测控系统对变转速液压调速系统的主要参数进行实时采集，记录，处理，并且根据参数变化对变频器或比例阀进行控制。系统编程采用C51与汇编语言共同开发，程序编写灵活，可植入性好，调试简单，并能够满足测控系统要求。
1试验系统介绍
变转速泵控马达调速系统，是变转速液压传动系统的一种基本传动系统，主要由变频器，电动机，泵，流量控制阀和马达组合而成。三相电源接入变频器的输入侧，经过变频器的控制信号，变频器将380 V/50Hz的工频电源变换成特定电压信号供给异步电动机，电动机带动主液压泵旋转，输出一定流量的压力油，压力油经单向阀，截止阀和比例方向阀驱动双向定量马达做回转运动，马达出油口的低压油经比例方向阀再流回油箱。马达输出轴用联轴器同转子轴相连，在输出轴的一端安装一个加载泵，利用它来模拟实际工作负载，并通过溢流阀来实现对马达的模拟加载。
在该试验系统中，需要对系统中的8路信号进行实时监测，主要包括4路压力信号，2路转矩信号及2路转速信号；根据试验系统的要求，确定系统各被测参数的工作范围，实测信号若超限则单片机测控系统输出报警信号；测控系统根据被测参数的变化按一定的控制算法控制变频器，比例方向阀和比例溢流阀。
2系统硬件设计
变转速液压试验系统，设计了基于单片机的参数测控系统，该测控系统的硬件包括微控制器，A/D转换数据采集，键盘及显示电路，报警电路，数据存储和异步串行通信等。
2.1微控制器
单片机是整个测控系统的核心部分，测控系统不仅要实时监测变转速液压调速系统的8路信号，同时还要对变频器，比例方向阀和比例溢流阀进行控制，因此核心控制器要选用较高性能的单片机。
该测控系统采用低功耗，性能高的CMOS8位单片机AT89S51，其内部有4K的Flash程序存储器，32个可编程I/O引脚，2个16位定时/计时器，6个中断源，最高工作频率是33MHz，同时兼有看门狗功能，低功耗空闲和掉电模式，与MCS-51系列产品指令系统完全兼容，调试方便。
2.2A/D转换及信号处理
液压系统的8路信号通过压力传感器，转速传感器及转矩传感器测得后，经变送器转化为A/D转换器能够识别的标准信号。测控系统选用的A/D转换芯片是高精度，低噪声及低漂移的多路输入，单电源供电，主次逼近型且分辨率为12位的MAX197.它不仅能提供8位模拟输入通道，而且该芯片还具有信号调理模块和故障保护电路，当任何通道上发生故障，并不影响选择其他通道的转换结果。该芯片完成一次A/D转换所需的时间仅为6μs，最大采样速率为100 kbps.MAX197与微控制器的连接原理如图3所示。
2.3键盘及显示电路
测控系统采用了Intel公司生产的8279键盘显示控制芯片，它可以对键盘矩阵进行自动扫描，并在有键输入时向单片机请求中断，使显示缓冲器中的数据在显示器上显示出来。8279外接一个4×4的键盘，主要是完成系统参数设置及控制命令的输入。
液晶显示器采用点阵图形液晶模块MGL-12032A，其内置2片SED1520驱动器，通过对使能引脚E1和E2的选择，从而分别控制左右半屏。与单片机连接后，把液晶模块当作存储器的一部分对待，直接使用存储器读写进行I/O操作。MGL-12032A的D0-D7口与8279的8个显示输出口相连，A0引脚是数据/指令通道选择端，A0=1时是数据通道，A0=0时是指令通道。SED1520的RAM总共有32行，分成4个页面，每8个像素行组成1页，一共是120列，每个控制器控制60列。
本文关键字：单片机 变频器基础，变频技术 - 变频器基础
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