机采棉除杂机的稳压电源设计与试验

张洪洲　白建国　张风旗　张亚江　包娟娟　王阳　吕彬彬

摘要：针对机采籽棉除杂系统对电源要求比较高的问题，以单片机为主控制器，设计了一款稳压电源。220 V交流市电经过变压、整流、滤波、稳压得到稳定而理想的直流电；经过直流到直流的降压模块得到所需要的直流电压范围；经过交流-直流逆变电路和变压器将直流电转化为交流电，由单片机控制交流电的变化。本设计能实现50 Hz、0～120 V 可选的交流电、0～100 V可选的直流电，步进电压01 V/05 V可选，通过行列式键盘可输入步进电压、预设电压值，LCD12864实时显示步进值、预设值。

关键词：机采棉；初加工；电源；步进

中图分类号： S2267；TM72文献标志码： A

文章编号：1002-1302（201412-0448-02[HS][HT9SS]

收稿日期：2014-02-26

基金项目：国家自然科学基金（编号：11242012；塔里木大学校长基金硕士项目（编号：TDSSD201304。

作者简介：张洪洲（1982—，男，吉林长春人，硕士，讲师，从事智能检测与控制、农业自动化与信息化研究。E-mail：309011160@qqcom 。

随着新疆生产建设兵团农业结构的调整，籽棉种植面积逐年增加，对其初加工设备自动化要求也越来越高[1-4]。目前，机采棉除杂设备、棉籽分级设备等大多是自动化控制系统，设备对电源的要求不断提高，现有的清选机、分级机供电系统已经不能满足设备需要，稳压电源已成为农产品初加工设备不可或缺的部分。机采棉清选设备、棉籽分级设备集加工与控制为一体，要求电源稳定性高、精度高、可控性强、可调范围宽。传统的稳压电源由220 V市电、变压器、整流、滤波、稳压几部分组成，具有功能简单、不易控制、精度低、可控性差等缺点[5-7]。数控稳压电源能较好地解决传统稳压电源存在的问题，还可减小非线性失真度，同时便于CPU 数字化控制，能够很好地满足机采棉除杂机的供电需求[8-9]。本研究介绍采用MCU控制的稳压电源系统，旨在为促进机采棉除杂清选系统自动化发展提供依据。

1稳压电源系统构成及工作原理

11设计思路[LL]

[JP2]机采棉清选机、棉籽分级机正常工作状态下，不仅需要220 V交流电作为主动力源，还需要可调幅值的直流电、交流电作为辅助部件的电源。笔者利用单片机、采样电路、放大电路、驱动电路等，设计了1个幅值、步进量均可调的稳压电源。

12工作原理与系统结构

针对现有的机采棉除杂机对电源的要求，设计了一种以单片机为控制核心的稳压电源系统，该系统由单片机、交流-直流转换、直流-直流转换、直流-交流逆变换、升压变压器、数模转换、键盘、显示、信号放大等部分组成（图1。交流220 V市电经过变压器降压至120 V，经整流滤波得到直流电，在此处可稳压至所需要的直流电压，满足稳恒设备的供电。单片机控制直流-直流降压，该直流幅值为0～100 V。单片机根据预设值产生所需要的PWM信号，该信号对直流电进行控制，使直流电变成交流电，完成直流到交流的逆变；该交流电再经过变压器升压，得到所需要的交流电。通过键盘设定电压、步进量，步进电压01 V/05 V可选。[FL]

[F（W10][TPH1TIF；S+2mm][F]

[FL（22]2控制单元及软件设计

单片机（MCU选用51系列STC89C55RD，内部有20 kB的flash、1 280 B的RAM、16 kB的ROM，能够满足控制需要[10-11]。显示模块采用16×8点阵字符的LCD12864液晶显示。用proteus软件进行仿真，C语言编程实现控制，在开发板上实物反复调试，直至各参数达到理想值为止（图2。

[F（W16][TPH2TIF][F]

3系统测试与分析

测试仪器：模拟示波器（GDS60221台，数字万用表（VICTOR VC9807A+2块，智能计算器1个。对交流输出、直流输出电压进行测试。直流输出电压、交流输出电压测试数据如表1、表2所示。由表1可知，系统直流输出最大误差为060%，步进01 V/05 V时无误差。由表2可知，系统交流输出最大误差为200%，步进01 V/05 V时无误差，满足设计要求。

[F（W10][HT6H][J]表1直流输出电压测试数据[HTSS][STB]

[HJ5][BG（！][BHDFG3，W52。2，W3，W72。2W]设定期望值（V实测电压值（V误差（%步进01 V后电压（V步进05 V后电压（V

[BHDG12]0000105

[BHDW]25249040250254

50503060504508

75748016749753

100100505010061010[HJ][BG）F][F）]

[F（W9][HT6H][J]表2交流输出电压测试数据[HTSS][STB]

[HJ5][BG（！][BHDFG3，W52。2，W3，W72。2W]设定期望值（V实测电压值（V误差（%步进01 V后电压（V步进05 V后电压（V

[BHDG12]0000105

[BHDW]30306200 307311

60609150 610614

909000901905

1201220167 12211225[HJ][BG）F][F）]

4 结论

本研究设计的机采籽棉除杂机的稳压电源稳定性强、精度高，而且步进无误差，可以满足初加工设备的供电要求。

[HS2][HT85H]参考文献：[HT8SS]

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