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全数字电动机执行器的开发与应用

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

用1838红外遥控接收解码一体化集成芯片,接收来自遥控器的红外遥控信号。CAN控制器采用Philips的SJA1000集成芯片,CAN总线驱动选用82C250集成芯片,在SJA1000与CAN总线驱动82C250之间用6N137快速光隔进行光电隔离处理,与单片机接口实现单片机与上位机的通信功能。

各部分的主要硬件电路介绍如下。

(1)改进的4~20mA恒流电路

整个恒流电路,由1片集成的4通道运放LM324和6个精密电阻、1个可调电阻、1个瓷片电容及1个二极管组成,电路结构非常简单,电路如图5所示。图5中,R1=R2=R3=R4=R5=100kΩ,R6=200Ω,R7为0~100Ω可调电阻。

从图5电路可知:在R2、R3、R4、R5这四个电阻匹配得比较好的情况下,U1-U2=U1,通过调节R7使得R6+R7=250Ω,从而Io=U1/250Ω达到使1~5V电压转换成4~20mA的目的,且不论输出端的负载如何变化,这种关系都不会发生变化,达到恒流的目的。为为使该恒流电路可带的负载尽量大,集成运放LM324的电源最好用+18V电源。

(2)红外遥控接收电路

作为电动执行机构,在工业过程控制应用时,常常会遇到安装位置不便于调试的情况。采用红外遥控调可以说是一个很好的解决方案,可以免去常规调试所需要做的一些工作,比如打开控制盒盖进行调试线路更改等等。红外遥控接收芯片采用红外遥控接收解码一体化集成芯片1838。电路如图6所示。

图6中,电阻和电容组成去耦电路,以抑制电源干扰;除此以外不需要任何外接元件,中心频率为38kHz。但是,由于1838集成芯片的增益高且不可调,没有屏蔽,特别容易受到外界的干扰,因此必须采取屏蔽措施。最好的办法就是利用金属材料做一个屏蔽盒,将1838装入,只留红外接口在外。

我们选用一种通用红外遥控器作为电动执行机构的调试装置。80C196KC单片机首先将遥控器各按键的命令码测出,然后对它们分别赋予我们所需要的调试命令,这样就可使开发周期大大缩短。

图7 CAN总线通信接口电路

    (3)上下位机通信

CAN(Cantrol Area Network)是控制局域网络的简称,最早由德国BOSCH公司推出,用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准,广泛应用在离散控制领域。其信号传输介质为双绞线。通信速率高达1Mbps/40m,直接传输距离最远可达10km/5kbps,挂接设备最多可达110个。

CAN的信号传输采用短帧结构,每一帧的有效字节数为8个,因而传输时间短,受干扰的概率低。当节点严重错误时,具有自动关闭的功能,以切断节点与总线的联系,使总线上的其它节点及其通信不受影响,具有较强的抗干扰能力。CAN总线通信接口电路如图7的示。

80C196KC的AD15端口作为SJA1000的片选信号,故CAN控制器SJA1000所占用的地址为:8000H~80FFH。使用CAN总线收发器PCA82C250目的是进一步提高CAN总线的驱动能力。它的工作模式由RS控制引脚来提供,取决于斜率电阻(200kΩ可调电阻的阻值)。全数字电动机执行器的开发与应用

上位机通过一块华控的公司的HK-CAN30B PCI总线非智能隔离型通信板,可对工业现场具有CAN通信接口的仪表和控制设备进行监控。

(4)掉电保护和抗干扰措施

系统实现现电保护的元件采用Maxim公司的X25043。X25043有三种常用的功能:看门狗定时器、电压监控和E2PROM,组合在单个封装内。X25043对于要求电路板空间尽可能小的该系统来说是非常适用的,电路如图8所示。

X25043的看门狗定时器对微控制器80C196提供了独立的保护系统,可选超时周期有:1.4s、600ms、200ms,也可禁用。当系统故障时,在超出所选的超时周期以后,X25043看门狗将以RESET信号作出反应,使系

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