MSP430自动胀管控制器探究及解析

　胀管机是针对冷凝器、冷油器、加热器、换热器中各类管材与管板胀接需要而设计开发的一种专用设备。其控制器的基本原理是用驱动电机（又称驱动马达、胀管机头）的工作电流来标定所加载的负荷，即驱动电机在一定的工作电流值下，提供相当数量的扭矩，而与之相当数量的扭矩可以通过旋转胀管器产生一定的膨胀量（胀力），它是可以被测量的。因此，通过精确测量并控制驱动马达的工作电流值，就可获得并控制所需要的膨胀量（胀力）。
　　目前，市场上大多数的胀管机采用51单片机，但其缺点比较突出。如内部无存储器，必需外接Flash或EPROM存储设置信息，这就导致电路比较复杂，不利于扩展，且工作电压范围较窄，抗干扰能力较差。而采用MSP430F149单片机的胀管机可以有效克服这些缺点。
　　1 工作原理
　　图l为系统的整体框图。通过框图来分析胀管机的工作过程：上电后，手动开关按下，这时手动检测电路会检测到开启信号，并通过光电隔离（隔置强电流）送入单片机；此时交流电通过电流互感器把交流加在负载上，并通过整流滤波电路把交流变成直流，经过延时电路延迟一段时间以便避开电机的启动电流，再经过放大处理，把电流信号输入单片机进行A／D转换并处理；同时继电器控制主开关M-SW打开，电机启动，面板上显示设置的电流值和电机转动的电流实时值：当实际电流以检测电流为基准发生变化时，单片机通过继电器控制换向开关D-SW换向进行胀管或退胀操作。同时，指示灯可以显示胀管机的工作状态。按键可以设置胀力，选用电机的3种不同功率档位。在电机空载的情况下，手动开关按下后，主开关打开，转头转动，此时采集的电流信号送入单片机。经过大约6 s，单片机把其测得的空转电流平均值显示出来，此时主开关断开，转头停止转动。在设置胀力时，胀力设置值必须大于电机空转时的电流值，否则电机无法进行胀管操作。
　　
　　2 电路设计
　　220 V交流输入后，通过稳压模块持续输出稳定的+5 V和+12 V的电压，为线路板的电源提供保证。同时使用TPS76301将+5 V电压转换得到+3 V电压，为单片机供电。220 V的交流电通过光电隔离分别为控制A／D采集的继电器555延时电路以及D-SW换向电路提供+12V的电源。
　　当手动开关按下后，电源接通，单片机采集电流信号并进行A／D转换。图2为A／D信号采集电路．交流输入通过电流互感器T1，把交流加在负载上，并通过整流滤波电路变成直流，由继电器K5控制输出电流信号AA／D且送入前面板，经LM358放大处理后得到的电流信号AA／D1交由单片机MSP430进行采集处理。继电器K5的0端是与555延时电路的输出端相连，并由555延时电路输出信号来控制其工作状态。