基单片机CAN智电动执行器设计
控制器局部网CAN(Controller Area Network)属现场总线种种效支持分布式控制实时控制串行通信网络公认前途现场总线
工业控制系统中电动执行器电动单元组合仪表中重执行单元控制电路执行机构两电路完全独立部分组成接收调节器电控信号线性转换成机械转角直线位移操风门挡板阀门等调节机构实现动控制年着微电子技术控制技术迅速发展电动执行器获快速发展特国外生产厂商年中相继推出常规带现场总线通信协议智电动执行器CAN智电动执行器发展潜力种
文介绍CAN智电动执行器采刷直流电机控制控制精度高实现数字化阀位检测提高阀位测量精度性取代现行普遍采电位器差动变压器模拟测量方法
控制电路硬件设计
CAN智电动执行器原理结构图1示
图1 CAN智电动执行器原理结构图
整电路五部分组成：单片机P89C58机部分SJA100082C250光电隔离电路等组成CAN总线控制接口部分刷直流电机专控制芯片MC33035组成电机控制部分阀门位置检测部分LCD液晶显示部分
1 CAN总线接口部分
CAN总线控制接口图2示包括独立CAN通信控制器SJA1000CAN总线收发器82C250高速光电耦合器6N137
单片机P89C58首先SJA1000进行初始化控制SJA1000实现数通信务SJA1000AD0～AD7连接89C52P0口CS连接89C52P20口余引脚分应相连
图2 CAN总线接口部分
增强CAN总线节点抗干扰力SJA1000TX0RX0直接82C250TXDRXD相连高速光耦6N13782C250相连样实现总线CAN节点间电气隔离82C250CAN总线接口采定安全抗干扰措施CANHCANL引脚CAN总线间串联5Ω电阻样起定限流作保护82C250免受流击CANHCANL引脚联电容起滤总线高频干扰防电磁辐射作82C250Rs脚接斜率电阻电阻根总线通信速度适调整般16～140kΩ间
2 电机控制电路
该电动执行器里电机控制芯片采安森美公司开发高性第二代单元刷直流电机控制器MC33035该控制器含正确整流时序转子位置译码器传感器温度进行补偿参考电时具频率编程锯齿波振荡器误差信号放器脉调制器较器三集电极开路顶端驱动输出三非常适驱动功率MOSFET电流图腾柱式底部输出器电机控制电路原理模块图3示
图3 电机控制电路原理模块图
该电机控制电路功包括PWM开环速度控制控制正反转控制电机转速控制利410位译码器驱动器74LS145功单片机P89C58出信号通分压电路提供引脚速度电压实现
电机控制正反转控制信号单片机控制发出电信号89C2051进行电转换输出MC33035相应脚控制电机工作状态
3 阀门位置检测电路液晶显示
实现阀位数字化检测AD转换电路中采ADI公司16位∑△(电荷衡式)AD转换器AD7705AD7705包括缓器增益编程放器(PGA)组成前端模拟调节电路∑△调制器编程数字滤波器等直接传感器摆幅范围信号放AD转换器满标度电压附进行AD转换实现0003精度非线性16位误码数输出增益数输出更新速率均编程设定选择输入模拟缓器校准系统校准方式通外接高精密导电塑料电位器传感器基准电压值分压电压值反映阀门位置值
系统采TRULY公司生产128×64点阵液晶控制器扫描电路显示RAM集成液晶屏背面带LED背光该模块采单电源供电规模点阵式显示控制器KS0107液晶屏阵列驱动电路KS0108显示存储器液晶屏等4部分组成
智执行器软件设计
软件设计包括三方面：CAN总线通信模块电动执行器控制LCD显示
CAN总线通信部分SJA1000初始化初始化完成回正常工作状态执行器运行情况通总线位机传送操作者位机达控制指令操作执行器
电动执行器控制部分实现阀门位置控制功通控制电机转速控制阀门闭合速度LCD显示部分显示阀门阀位情况执行器工作情况显示位机执行器发出控制信号
系统程序流程图4示
图4 系统程序流程图
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控制器局部网CAN(Controller Area Network)属现场总线种种效支持分布式控制实时控制串行通信网络公认前途现场总线
工业控制系统中电动执行器电动单元组合仪表中重执行单元控制电路执行机构两电路完全独立部分组成接收调节器电控信号线性转换成机械转角直线位移操风门挡板阀门等调节机构实现动控制年着微电子技术控制技术迅速发展电动执行器获快速发展特国外生产厂商年中相继推出常规带现场总线通信协议智电动执行器CAN智电动执行器发展潜力种
文介绍CAN智电动执行器采刷直流电机控制控制精度高实现数字化阀位检测提高阀位测量精度性取代现行普遍采电位器差动变压器模拟测量方法
控制电路硬件设计
CAN智电动执行器原理结构图1示
图1 CAN智电动执行器原理结构图
整电路五部分组成：单片机P89C58机部分SJA100082C250光电隔离电路等组成CAN总线控制接口部分刷直流电机专控制芯片MC33035组成电机控制部分阀门位置检测部分LCD液晶显示部分
1 CAN总线接口部分
CAN总线控制接口图2示包括独立CAN通信控制器SJA1000CAN总线收发器82C250高速光电耦合器6N137
单片机P89C58首先SJA1000进行初始化控制SJA1000实现数通信务SJA1000AD0～AD7连接89C52P0口CS连接89C52P20口余引脚分应相连
图2 CAN总线接口部分
增强CAN总线节点抗干扰力SJA1000TX0RX0直接82C250TXDRXD相连高速光耦6N13782C250相连样实现总线CAN节点间电气隔离82C250CAN总线接口采定安全抗干扰措施CANHCANL引脚CAN总线间串联5Ω电阻样起定限流作保护82C250免受流击CANHCANL引脚联电容起滤总线高频干扰防电磁辐射作82C250Rs脚接斜率电阻电阻根总线通信速度适调整般16～140kΩ间
2 电机控制电路
该电动执行器里电机控制芯片采安森美公司开发高性第二代单元刷直流电机控制器MC33035该控制器含正确整流时序转子位置译码器传感器温度进行补偿参考电时具频率编程锯齿波振荡器误差信号放器脉调制器较器三集电极开路顶端驱动输出三非常适驱动功率MOSFET电流图腾柱式底部输出器电机控制电路原理模块图3示
图3 电机控制电路原理模块图
该电机控制电路功包括PWM开环速度控制控制正反转控制电机转速控制利410位译码器驱动器74LS145功单片机P89C58出信号通分压电路提供引脚速度电压实现
电机控制正反转控制信号单片机控制发出电信号89C2051进行电转换输出MC33035相应脚控制电机工作状态
3 阀门位置检测电路液晶显示
实现阀位数字化检测AD转换电路中采ADI公司16位∑△(电荷衡式)AD转换器AD7705AD7705包括缓器增益编程放器(PGA)组成前端模拟调节电路∑△调制器编程数字滤波器等直接传感器摆幅范围信号放AD转换器满标度电压附进行AD转换实现0003精度非线性16位误码数输出增益数输出更新速率均编程设定选择输入模拟缓器校准系统校准方式通外接高精密导电塑料电位器传感器基准电压值分压电压值反映阀门位置值
系统采TRULY公司生产128×64点阵液晶控制器扫描电路显示RAM集成液晶屏背面带LED背光该模块采单电源供电规模点阵式显示控制器KS0107液晶屏阵列驱动电路KS0108显示存储器液晶屏等4部分组成
智执行器软件设计
软件设计包括三方面：CAN总线通信模块电动执行器控制LCD显示
CAN总线通信部分SJA1000初始化初始化完成回正常工作状态执行器运行情况通总线位机传送操作者位机达控制指令操作执行器
电动执行器控制部分实现阀门位置控制功通控制电机转速控制阀门闭合速度LCD显示部分显示阀门阀位情况执行器工作情况显示位机执行器发出控制信号
系统程序流程图4示
图4 系统程序流程图
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