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CAN總線智能電動(dòng)執(zhí)行器設(shè)計(jì)
2022-06-20

??????? 在工業(yè)控制系統(tǒng)中，電動(dòng)執(zhí)行器是電動(dòng)單元組合儀表中一個(gè)很重要的執(zhí)行單元。它由控制電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩個(gè)在電路上完全獨(dú)立的部分組成，可接收來(lái)自調(diào)節(jié)器的電控信號(hào)，將其線性地轉(zhuǎn)換成機(jī)械轉(zhuǎn)角或直線位移，用來(lái)操縱風(fēng)門(mén)、擋板、閥門(mén)等調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。帶現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議的智能電動(dòng)執(zhí)行器，而CAN智能電動(dòng)執(zhí)行器就是最有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N。 ????　　 ??????? 控制電路的硬件設(shè)計(jì) ??????? CAN智能電動(dòng)執(zhí)行器的原理結(jié)構(gòu)如圖1所示。 ? 圖1 CAN智能電動(dòng)執(zhí)行器的原理結(jié)構(gòu)圖 ?????? 整個(gè)電路主要由五個(gè)部分組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)P89C58為主的主機(jī)部分，由SJA1000、82C250、光電隔離電路等組成的CAN總線控制及接口部分，由無(wú)刷直流電機(jī)專(zhuān)用控制芯片MC33035組成的電機(jī)控制部分，閥門(mén)位置檢測(cè)部分和LCD液晶顯示部分。 ?????? 1 CAN總線及接口部分 ??????? CAN總線控制及接口如圖2所示，主要包括獨(dú)立CAN通信控制器SJA1000、CAN總線收發(fā)器82C250和高速光電耦合器6N137。 ??????? 單片機(jī)P89C58首先對(duì)SJA1000進(jìn)行初始化，控制SJA1000實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信任務(wù)。SJA1000的AD0～AD7連接到89C52的P0口，CS連接到89C52的P2.0口，其余的引腳分別對(duì)應(yīng)相連。 圖2 CAN總線及接口部分 ?????? 為了增強(qiáng)CAN總線節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力，SJA1000的TX0和RX0并不是直接與82C250的TXD和RXD相連，而是經(jīng)高速光耦6N137后再與82C250相連，這樣就很好地實(shí)現(xiàn)了總線上各CAN節(jié)點(diǎn)間的電氣隔離。82C250與CAN總線的接口也采用了一定的安全和抗干擾措施，它的CANH和CANL引腳與CAN總線之間各串聯(lián)一個(gè)5Ω的電阻，這樣可起到一定的限流作用，保護(hù)82C250免受過(guò)流的沖擊；還可以在CANH和CANL引腳上并聯(lián)小電容，起到濾除總線上的高頻干擾和防電磁輻射的作用。82C250的Rs腳上接有一個(gè)斜率電阻，電阻大小可根據(jù)總線通信速度適當(dāng)調(diào)整，一般在16～140kΩ之間。 ?????? 2 電機(jī)控制電路 ?????? 該電動(dòng)執(zhí)行器里電機(jī)控制芯片采用了安森美公司開(kāi)發(fā)的高性能第二代單元無(wú)刷直流電機(jī)控制器MC33035。該控制器內(nèi)含可用于正確整流時(shí)序的轉(zhuǎn)子位置譯碼器，以及可對(duì)傳感器的溫度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膮⒖茧娖?；同時(shí)，還具有一個(gè)頻率可編程的鋸齒波振蕩器、一個(gè)誤差信號(hào)放大器、一個(gè)脈沖調(diào)制器比較器、三個(gè)集電極開(kāi)路頂端驅(qū)動(dòng)輸出和三個(gè)非常適用于驅(qū)動(dòng)功率MOSFET的大電流圖騰柱式底部輸出器。電機(jī)控制電路原理模塊如圖3所示。 ? 圖3 電機(jī)控制電路原理模塊圖 ??????? 該電機(jī)控制電路的功能包括PWM開(kāi)環(huán)速度控制、使能控制和正反轉(zhuǎn)控制。電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制是利用4-10位譯碼器/驅(qū)動(dòng)器74LS145的功能，由單片機(jī)P89C58給出信號(hào)，通過(guò)分壓電路提供給引腳速度電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 ??????? 電機(jī)的使能控制和正反轉(zhuǎn)控制信號(hào)也由單片機(jī)控制，發(fā)出電平信號(hào)給89C2051，進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后輸出給MC33035相應(yīng)的管腳來(lái)控制電機(jī)的工作狀態(tài)。 ??????

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