MSP430自動脹管控制器探究及解析

　脹管機是針對冷凝器、冷油器、加熱器、換熱器中各類管材與管板脹接需要而設(shè)計開發(fā)的一種專用設(shè)備。其控制器的基本原理是用驅(qū)動電機（又稱驅(qū)動馬達、脹管機頭）的工作電流來標定所加載的負荷，即驅(qū)動電機在一定的工作電流值下，提供相當數(shù)量的扭矩，而與之相當數(shù)量的扭矩可以通過旋轉(zhuǎn)脹管器產(chǎn)生一定的膨脹量（脹力），它是可以被測量的。因此，通過精確測量并控制驅(qū)動馬達的工作電流值，就可獲得并控制所需要的膨脹量（脹力）。
　　目前，市場上大多數(shù)的脹管機采用51單片機，但其缺點比較突出。如內(nèi)部無存儲器，必需外接Flash或EPROM存儲設(shè)置信息，這就導(dǎo)致電路比較復(fù)雜，不利于擴展，且工作電壓范圍較窄，抗干擾能力較差。而采用MSP430F149單片機的脹管機可以有效克服這些缺點。
　　1 工作原理
　　圖l為系統(tǒng)的整體框圖。通過框圖來分析脹管機的工作過程：上電后，手動開關(guān)按下，這時手動檢測電路會檢測到開啟信號，并通過光電隔離（隔置強電流）送入單片機；此時交流電通過電流互感器把交流加在負載上，并通過整流濾波電路把交流變成直流，經(jīng)過延時電路延遲一段時間以便避開電機的啟動電流，再經(jīng)過放大處理，把電流信號輸入單片機進行A／D轉(zhuǎn)換并處理；同時繼電器控制主開關(guān)M-SW打開，電機啟動，面板上顯示設(shè)置的電流值和電機轉(zhuǎn)動的電流實時值：當實際電流以檢測電流為基準發(fā)生變化時，單片機通過繼電器控制換向開關(guān)D-SW換向進行脹管或退脹操作。同時，指示燈可以顯示脹管機的工作狀態(tài)。按鍵可以設(shè)置脹力，選用電機的3種不同功率檔位。在電機空載的情況下，手動開關(guān)按下后，主開關(guān)打開，轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)動，此時采集的電流信號送入單片機。經(jīng)過大約6 s，單片機把其測得的空轉(zhuǎn)電流平均值顯示出來，此時主開關(guān)斷開，轉(zhuǎn)頭停止轉(zhuǎn)動。在設(shè)置脹力時，脹力設(shè)置值必須大于電機空轉(zhuǎn)時的電流值，否則電機無法進行脹管操作。
　　
　　2 電路設(shè)計
　　220 V交流輸入后，通過穩(wěn)壓模塊持續(xù)輸出穩(wěn)定的+5 V和+12 V的電壓，為線路板的電源提供保證。同時使用TPS76301將+5 V電壓轉(zhuǎn)換得到+3 V電壓，為單片機供電。220 V的交流電通過光電隔離分別為控制A／D采集的繼電器555延時電路以及D-SW換向電路提供+12V的電源。
　　當手動開關(guān)按下后，電源接通，單片機采集電流信號并進行A／D轉(zhuǎn)換。圖2為A／D信號采集電路．交流輸入通過電流互感器T1，把交流加在負載上，并通過整流濾波電路變成直流，由繼電器K5控制輸出電流信號AA／D且送入前面板，經(jīng)LM358放大處理后得到的電流信號AA／D1交由單片機MSP430進行采集處理。繼電器K5的0端是與555延時電路的輸出端相連，并由555延時電路輸出信號來控制其工作狀態(tài)。