摘 要

目前控制行业中尤其是卷材控制的快速发展以及印刷业的蓬勃发展，所以在现代工业中越来越重视对张力的控制，而对于张力控制器来讲为其供电的磁粉电流源在保持张力的恒定方面就起到了决定性的因素。

随着电子元件技术、电子科学技术以及微控制技术的发展和不断改进，磁粉电流源也在不断地发展，由最初的线性电源发展到现在的开关电源。在本次的论文中将会针对输出DC 24V 、DC 0 ~ 4A的磁粉电流源进行设计。

首先论文介绍了选题的背景以及当下相关行业的现状和发展趋势；然后讨论了具体实现磁粉电流源的设计方案，将AC 220V家庭电压输入通过一系列电路的转变最终输出我们所需要的恒定电流，其中包括整流滤波电路、DC – DC变换电路即半桥式LLC谐振电路、斩波器电路、STM32微处理器电路以及面板编码器电路，每一种电路都给出了电路图以及相关参数的计算推导；最后建立起各个模块的数学模型，使整个电流源调节有了控制理论基础，同时还讨论了微处理器的软件设计问题。

在本文的最后还讨论了本次设计的不足之处，也对以后改进的工作做出了设想、提出了建议。

关键词：张力控制器，磁粉电流源，恒流源，LLC谐振，STM32微处理器

ABSTRACT

In the control industry, especially the rapid development of membrane control and the vigorous development of the printing industry, so in the modern industry more and more attention to the tension control, and for the tension controller in terms of its supply of magnetic powder current source to maintain tension Constantly played a decisive factor.

With the development of electronic components technology, electronic science and technology and micro-control technology and continuous improvement, magnetic powder current source is also constantly evolving from the initial linear power supply to the current switching power supply. In this paper will be for the output DC 24V, DC 0 ~ 4A magnetic powder current source design.

In this paper, the background of the topic and the current situation and development trend of the related industry are introduced. Then, the design scheme of the magnetic powder current source is discussed. The AC 220V home voltage input is transformed through a series of circuits. Finally, we output the constant current , Including rectifier filter circuit, DC - DC converter circuit that is half - bridge LLC resonant circuit, chopper circuit, STM32 microprocessor circuit and panel encoder circuit, each circuit gives the circuit diagram and the calculation of the relevant parameters The mathematical model of each module is established, and the control theory of the whole current source is established. At the same time, the software design of the microprocessor is also discussed.

At the end of this article also discussed the shortcomings of this design, but also to improve the work of the future made a vision, made recommendations.

Keywords: tension controller, magnetic current source, constant current source, LLC resonant, STM32 microprocessor

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第1章 绪论 1

1.1课题研究背景及意义 1

1.2课题研究现状与发展趋势 2

1.3论文研究内容与各章安排 2

1.4本章小结 3

第2章 磁粉电流源的总体设计 4

2.1电流源的基本技术要求 4

2.2电流源设计方案 4

2.3半桥LLC谐振变换器的工作原理 5

2.4半桥LLC谐振变换器的开关调制方式 6

2.4.1脉冲宽度调制 6

2.4.2脉冲频率调制 7

2.5微处理器芯片STM32的选择 7

2.6本章小结 8

第3章 磁粉电流源硬件电路设计 9

3.1整流滤波电路 9

3.2 DC - DC变压电路 10

3.3斩波稳流电路 11

3.4基于STM32微处理器电路 14

3.5面板编码器电路 16

3.6本章小结 17

第4章 微处理器控制的软件设计 18

4.1电流控制系统的数学模型 18

4.1.1电流调节器数学模型 18

4.1.2斩波器数学模型 19

4.1.3反馈电流的数学模型 19

4.2电流调节器的参数调整 20

4.3微处理器程序流程 21

4.2.1主程序 21

4.2.3中断程序 23

4.4本章小结 25

第5章 总结与改进 26

5.1总结 26

5.2不足与改进 27

参考文献 28

致 谢 30

第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

现代工业中有许多的行业的控制和生产设备都与其张力的控制有着直接的关系，张力的控制是十分关键的因素和重要的条件。在历史上，由于技术的原因曾经出现过非常高的次品率，很多当时的先进工业国家为了解决这个难题都在技术研究和改造上花费了大量的人力、物力、财力。但是，即便是花费了如此大的代价而其问题也没有得到有效的解决。

举一个例子:在某一些卷材器件材料上，假如张力过大可能导致材料的损坏，使得合格率降低；假如张力过小，就可能导致卷材在卷取过程中过于松弛，也会降低合格率。根据上述的例子不难看出要想提高工业中的生产率，就需要根据不同的加工材料来设置对应的张力，然后在生产过程中要保持一个恒定的张力，这样才能得到合格的产品。总之，恒定的张力控制是卷取技术的关键。

所谓张力控制就是指在上述提到的工业领域中，在生产时对材料张紧度进行控制。所以在实际生产中张力需要一个合适的值也需要一个恒定的环境。假如张力过大就会对材料造成损坏、甚至破裂导致无法使用，而假如张力偏小也会造成其他的问题。因此恒定的张力也是所必须的。所以张力控制是整个工业生产的关键环节。

目前国内缺少张力控制系统的生产厂家，而主要的张力控制器都来自于国外，比如日本、美国、欧洲等等。但是即便是这些进口的张力控制器在某一些方面还是不能满足实际的工业需要。