油墨机粘度计的设计与实现

　　1 引言

　　油墨的粘度在印刷行业中是一个非常重要的概念。所谓粘度, 是阻止流体物质流动的一种性质, 是流体分子间相互作用而产生阻碍其分子间相对运动能力的量度, 即流体流动的阻力。油墨的粘度对于印刷质量有着重要的作用。油墨粘度大, 容易造成传墨不均匀。网点拉毛和花版、糊版等现象; 油墨粘度小, 则容易使油墨乳化, 并使版面出现浮脏等不良情况。所以对油墨粘度进行准确的测量与控制对于印刷有着重要的意义。

　　2 油墨粘度测量与控制原理

　　油墨在生产的过程中要直流电机控制搅拌片对其进行搅拌, 这时油墨就会产生一个阻碍搅拌片运动的力。根据油墨粘度的特性, 油墨的粘度越大, 则搅拌片运动的阻力就越大。由于直流电机控制搅拌片的搅拌的速度是恒定的, 所以油墨的粘度越大的话, 电机的输出电流就越大。这样通过对直流电机输出电流的测量与控制就可以实现对油墨粘度进行测量与控制。

　　该关系曲线是通过实验得出来的, 其中空载电流为没有测粘度是电机的输出电流, 所以该曲线是根据空载电流的大小来上下平移的。从该关系曲线上可以看出粘度与电流的关系为一非线性关系。事实上要得到电流与粘度的非常准确的关系式是不可能的。在这里我们可以采用局部线性化的方法, 将这条曲线分成20 段, 每一段都看成是线性的, 这样就可以得出粘度与电流关系的分段函数了。这样根据所测的电流值就可以得出对应的粘度值了。另外要使粘度稳定在给定值, 则设定给定值的±5%为死区, 当油墨的粘度值超过或少于给定值5%时, 通过开关量触发继电器, 控制稀释剂的阀门的开启与关闭, 这样实现了对油墨粘度的控制。

　　3 硬件设计

　　油墨机粘度计的电路结构由单片机AT89C52 及其复位电路、A/D 转换电路、电源电路、键盘输入、LED数码管 、X5045 及继电器等部分组成 。 采用了AT89C52 作为核心, 负责粘度的计算、继电器的控制及LED 数码管的显示控制等; A/D 转换电路实现对输入电流的 A/D 转换; 电源电路为电路的各模块提供了各种电流源及电压源; 键盘实现各种参数的设定; LED用于显示油墨粘度的给定值、测量值以及其他的各个参数; X5045 是带有串行 E2PROM 的CPU 监控器, 用于单片机的监控及存放需掉电保护的各种数据; 继电器控制稀释剂的阀门的开关。图2 为电路的硬件结构图。

　　其中最重要的部分为A/D 转换电路。A/D 转换电路图略可向作者索取, 这里的A/D 转换电路并没有用特定的A/D 转换芯片, 而是用了模拟电路来做。具体的A/D 转换是这样实现的: 在不需要做A/D 转换的时候, 通过4051 选通X0, 使电容C1 处于不带电的状态; 当A/D 转换开始时, 通过4051 选通X2, 并启动单片机的定时器, 这时电流输入对电容C1 充电, 使比较器U2B 输出高电平, 三极管 9012 截止; 当冲到定时器给定时间后( 充电时间不能使C1 饱和) 选通X1, 用-2.5V 对C1 进行放电, 并启动单片机计数器; 当放电结束后会使 U2B 输出低电平, 9012 导通, 触发单片机外中断; 这时根据定时值与计数值, 就可以得出AI 的值, 这样就实现了一次A/D 转换。这种A/D 转换电路虽然转换速度较慢, 但是精度非常高, 对于油墨粘度这种变化速度慢的对象是非常合适的。