標(biāo)簽:脈沖信號(1)信號處理(221)控制電路(387)
本文設(shè)計并制作了一種便于模擬汽車電磁閥實(shí)際工作狀態(tài)的電源。根據(jù)電磁閥在汽車中的工作要求,對電磁閥在各種工作狀態(tài)下的質(zhì)量要求進(jìn)行模擬測試。同時解決測試出口電磁閥產(chǎn)品性能指標(biāo)的難題,為我國電磁閥的出口產(chǎn)品提供必要的技術(shù)性能測試設(shè)備。電磁閥在現(xiàn)代汽車中應(yīng)用十分廣泛,電磁閥的性能與汽車的性能緊密相關(guān)。施加到電磁閥的電源在實(shí)際工作時的狀態(tài)是異常復(fù)雜的,主要表現(xiàn)在電磁閥電源的電壓幅度、頻率、占空比的復(fù)雜性和隨機(jī)性。為了保證電磁閥出廠的質(zhì)量,本文設(shè)計并制作了一種便于模擬汽車電磁閥實(shí)際工作狀態(tài)的電源。根據(jù)電磁閥在汽車中的工作要求,對電磁閥在各種工作狀態(tài)下的質(zhì)量要求進(jìn)行模擬測試。同時解決測試出口電磁閥產(chǎn)品性能指標(biāo)的難題,為我國電磁閥的出口產(chǎn)品提供必要的技術(shù)性能測試設(shè)備。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理
如圖1所示,整個系統(tǒng)包括單片機(jī)、I/O擴(kuò)展電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、PWM產(chǎn)生電路、頻率選擇電路、光電隔離和驅(qū)動電路及鍵盤和顯示電路。系統(tǒng)以單片機(jī)為控制中心,采用DDS芯片AD9851($16.8480)和PWM控制芯片SG3525($0.3864)為波形發(fā)生設(shè)備,采用8255A擴(kuò)展單片機(jī)外圍接口作為三路D/A轉(zhuǎn)換電路數(shù)據(jù)輸入口,三路模擬電壓分別用于控制頻率、占空比和幅度。通過單片機(jī)處理數(shù)據(jù)控制波形發(fā)生設(shè)備輸出信號的頻率和占空比,再通過后級的頻率選擇電路和光耦隔離與驅(qū)動電路,實(shí)現(xiàn)輸出頻率、占空比和幅度可調(diào)的PWM信號。此外,人機(jī)接口采用鍵盤和LCD顯示,通過RS 232串口進(jìn)行通信后,由PC機(jī)實(shí)現(xiàn)。
信號產(chǎn)生與控制電路
系統(tǒng)要求產(chǎn)生頻率在O~25 000 Hz之間占空比可調(diào)的PWM信號,采用PWM控制芯片SG3525可以很方便地產(chǎn)生頻率和占空比獨(dú)立可調(diào)的PWM信號,但由于SG3525在150 Hz以下頻率極不穩(wěn)定,因此需要將信號分為兩個頻率段進(jìn)行設(shè)計,其中低頻段為O~200 Hz,采用AD9851作為信號發(fā)生器,高頻段為200~25 000 Hz,采用SG3525作為信號發(fā)生器。
低頻段PWM信號產(chǎn)生電路
AD9851 是高集成度的直接數(shù)字頻率合成器,該器件頻帶寬、頻率與相位均可控。其主要組成為:相位累加器、相位相加器、波形存儲器、數(shù)字相乘器和D/A 轉(zhuǎn)換器。基本工作為:在采樣時鐘信號的控制下,通過由頻率碼控制的相位累加器輸出相位碼,將存儲于只讀存儲器中的波形量化采樣數(shù)據(jù)值按一定的規(guī)律讀出,經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換和低通濾波后輸出正弦信號。
低頻段信號產(chǎn)生電路如圖2所示,設(shè)計電路中,AD9851外接30 MHz有源晶振作為參考頻率源。單片機(jī)與AD9851采用高速并行接口工作方式,以AT89C55($1.4490)的引腳P1.0~P1.7作為AD9851的并行數(shù)據(jù)輸入端口,P2.O,P2.1,P2.2作為I/O口輸出數(shù)據(jù)對AD9851的RESET,F(xiàn)Q_UD,W_CLK進(jìn)行控制。AD9851輸出頻率可變的方波送到單片機(jī)外部中斷INT0,P2.3為低頻PWM信號輸出端口。單片機(jī)具體輸入方式為:有效復(fù)位信號RESET使輸入數(shù)據(jù)地址指針指向第1個輸入寄存器,W_CLK上升沿寫入第1組8位數(shù)據(jù),指針指向下一個輸入寄存器。連續(xù)5個W_CLK上升沿完成全部40位控制數(shù)據(jù)的輸入。此后WCLK信號上升沿?zé)o效。FQ_UD上升沿到來時這40位控制數(shù)據(jù)由輸入寄存器寫入頻率,相位控制寄存器,更新輸出頻率和相位,同時把地址指針復(fù)位到第1個輸入寄存器,等待下一組新數(shù)據(jù)的寫入。
AD9851 首先通過IOUT引輸出頻譜純凈的正弦信號,輸出經(jīng)外部無源低通濾波后,由引腳VINP進(jìn)入AD9851內(nèi)部高速比較器,最后由引腳 VOUTN輸出得到穩(wěn)定性很好的方波。將方波引入單片機(jī)外部中斷引腳,中斷設(shè)置為下降沿觸發(fā),將單片機(jī)端口P2.3設(shè)置為低頻PWM信號輸出端。如圖3所示,P2.3口輸出頻率與INT0一致,占空比可調(diào)的矩形波。
具體控制占空比過程如下:單片機(jī)進(jìn)入外部中斷之后,將P2.3置高電平,延時一段時間t,再將P2.3置低電平。這樣P2.3口就輸出占空比q%=t/T的矩形波,通過改變延時t就能改變占空比,延時函數(shù)如下:單片機(jī)晶振為12 MHz時,此函數(shù)延時8c μs,假設(shè)AD9851輸出頻率為f的方波送給INT0。由于本設(shè)計低頻率段在0~200 Hz范圍內(nèi),AD9851送給外部中斷引腳的方波周期比較大,因此采用上述方法可以比較精確地控制q在O~100內(nèi)變化,輸出比較理想的頻率占空比獨(dú)立可調(diào)的低頻PWM信號。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠