浅析高性能半定子绕线机控制系统设计

　　1、引言

　　本系统主要针对于空调等家用电器马达线圈的绕线和排线而设计。随着我国家电行业的持续发展与完善，其市场容量不断扩大，自动化程度不断提高，对家用电器马达的需求量也逐年增长。但由于市场的成熟，竞争必然越演越烈。只有那些产品质量好，规模大、成本低的厂家才能在竞争中赢得市场。而本文介绍的绕线机控制系统就是针对这一点而设计，很适合需要控制质量、扩大规模、降低成本的厂家来装配新设备或进行旧设备的改造。

　　图1.1半定子绕线机样图

　　2、系统介绍

　　系统由四个模块组成：主控电路板模块、人机接口模块、无刷电机控制模块，步进电机控制模块。系统的组成示意图见图2.1。

　　图2.1系统组成示意图

　　(1)主控电路板模块：主要用来协调其他三个模块的工作，并实现电机控制算法，人机接口的交互与用户编程的存储，系统外部事件的捕捉与管理等。

　　(2)人机接口：给用户提供友好的操作编程界面，和完备的系统信息。

　　(3)绕线电机控制模块：由一个直流无刷电机和其驱动器组成，完成绕线工作。

　　(4)步进电机控制模块：由两个步进电机及配套驱动器组成，共同完成换槽位与排线工艺。

　　3、系统硬件实现

　　图3.1系统硬件组成实物图

　　系统的硬件实现，主要目标是在保障系统稳定性的前提下，最大程度提高系统的性能和降低系统的成本。

　　(1)主控制板模块

　　主控制板的核心选用高性能的AVR贴片微控制器，不仅运算能力强大，内部定时器与中断资源丰富，自带2K的可编程EEPROM，可以胜任多个外部事件实时管理、3个电机的控制算法、人机接口交互的实现、用户程序的编辑与存储等。

　　另外，主控板上有两套电源系统，稳压5V给微控制器及光耦等芯片供电，24V为外部的输出信号供电，提高系统信号的驱动能力和抗干扰能力，保障系统的稳定性。

　　(2)人机接口模块

　　人机接口模块硬件，仅由一块1602字符型液晶，2*4防抖键盘电路组成，但通过紧凑的界面实现所有人机交互与用户编程功能。

　　(3)绕线电机控制模块

　　绕线电机控制模块硬件，主要由57SW系列高性能直流无刷电机及配套的WS2208驱动器组成，以及光电感应计数、测速电路组成。57SW直流无刷电机与WS2208驱动器搭配，可以实现200-4000转/分的线性调速，稳态速度稳定，精度可达±10转/分，而成本远远低于市场上同等性能的主流产品。而计数、测速电路仅以一个光电感应开关为基础，配合一定的高效算法，便实现了快速、准确地计数、测速功能，大大降低了系统的硬件成本。