四柱液壓機(jī)比例放大器系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
四柱液壓機(jī)比例放大器系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
四柱液壓機(jī)比例放大器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-330所示。因中,螺線管驅(qū)動采用BB公司的PWM高端 ( High-Side)驅(qū)動芯片DRV1040高端驅(qū)動的優(yōu)點是允許負(fù)載接地,符合工程機(jī)械電氣設(shè)計 的規(guī)范。DRV104芯片內(nèi)置PWM波發(fā)生器|振蕩頻率通過外接電阻設(shè)計,在500Hz~ 100kHz間可調(diào),占空比可由控制端的外加電1調(diào)節(jié),輸入范圍為1 3~3. 9V,對應(yīng)占空比 為5%~90%o PWM信號直接驅(qū)動片內(nèi)的D呻OS開關(guān)管,最大負(fù)載能力為1 2Ao DRV104 還具有滿量程啟動、內(nèi)部過電流保護(hù)和過熱判斷功能。本設(shè)計中微處理器的D/A轉(zhuǎn)換輸出 經(jīng)斜坡調(diào)制、紋波疊加后與DRV104相連,其現(xiàn)線圈電流的數(shù)字調(diào)節(jié)。
紋波發(fā)生器是比例閥顫振的實現(xiàn)方式。四柱液壓機(jī)采用專用信號發(fā)生器芯片ICL8038構(gòu)成三角波 發(fā)生器,信號頻率通過外接電阻調(diào)節(jié),信號市|值通過增益電阻調(diào)節(jié)。顫振頻率和l幅值需要針 對特定的比例閥和負(fù)載設(shè)定,為方便調(diào)試,用數(shù)字電位器代替?zhèn)鹘y(tǒng)電位器,由微處理器完成 參數(shù)設(shè)置。斜坡控制模塊本質(zhì)上是一階慣性都節(jié),利用二極管的單項選擇功能,可實現(xiàn)上 升、下降斜坡單獨(dú)可調(diào)。調(diào)試過程中,斜坡坡度設(shè)置也是通過數(shù)字電位器由微處理器完成。 死區(qū)和增益調(diào)節(jié)相對簡單,在微處理器軟件I對D/A轉(zhuǎn)換輸出作相應(yīng)限制即可。與傳統(tǒng)比 例放大器比較,分布式環(huán)境下的緊急制動叫口安全互鎖實現(xiàn)方式差異較大。本方案利用 DRV104的便能端實現(xiàn)。但控制量包括微處理器的看門狗復(fù)位、外接急停開關(guān)、網(wǎng)絡(luò)緊急報 文和安全互鎖PDO綁定等,各控制量通過邏輯運(yùn)算,四柱液壓機(jī)經(jīng)I/O口與DRV104使能端相連。 螺線管線圈電流檢測是比例放大器設(shè)計啡的重要環(huán)節(jié)。從精度、成本、安裝尺寸等方面 考慮,采用采樣電阻分壓的測量方法。電阻來樣的一個主要問題是電阻發(fā)熱引起的溫漂誤 差。根據(jù)經(jīng)驗,如果電阻分壓值不超過100m/ ,在散熱良好的環(huán)境下溫漂誤差可限制在1%以下。另外,為檢測螺線管漏電電流,汽車衍業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制要求采用高端采樣(High Side Sense)。此時,采樣電阻安裝在螺線管j蘭上、靠近電源、端。為抑制高達(dá)24V的共模電 壓,采用AD公司AD8202高共模電壓差分放二大器進(jìn)行調(diào)理放大?紤]到重要的是線圈平均 電流,低通濾波是必需的,濾波器截止頻率要求足夠低以抑制紋波和線圈產(chǎn)生的噪聲,在此 采用模擬濾波與數(shù)字濾波相結(jié)合的方法,模擬濾波截止頻率200Hz,數(shù)字濾波器根據(jù)具體應(yīng) 用進(jìn)行調(diào)整。