基于單片機(jī)的CAN智能電動(dòng)執(zhí)行器的設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)的CAN智能電動(dòng)執(zhí)行器的設(shè)計(jì)控制器局部網(wǎng)CAN(Controller Area Network)屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的一種，是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，被公認(rèn)為是最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。 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、擋板、閥門等調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。近年來(lái)，隨著微電子技術(shù)和控制技術(shù)的迅速發(fā)展，電動(dòng)執(zhí)行器也獲得了快速發(fā)展，特別是國(guó)外一些生產(chǎn)廠商在這幾年中相繼推出了常規(guī)的、帶現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議的智能電

2、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。 本文介紹的CAN智能電動(dòng)執(zhí)行器采用無(wú)刷直流電機(jī)控制，控制精度高，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的閥位檢測(cè)，可提高閥位測(cè)量的精度和可靠性，能取代現(xiàn)行普遍采用的電位器和差動(dòng)變壓器模擬測(cè)量方法。 控制電路的硬件設(shè)計(jì) CAAN智能能電動(dòng)執(zhí)執(zhí)行器的的原理結(jié)結(jié)構(gòu)如圖圖1所示示。圖1 CCAN智智能電動(dòng)動(dòng)執(zhí)行器器的原理理結(jié)構(gòu)圖圖 整個(gè)電電路主要要由五個(gè)個(gè)部分組組成：?jiǎn)螁纹瑱C(jī)PP89CC58為為主的主主機(jī)部分分，由SSJA110000、822C2550、光光電隔離離電路等等組成的的CANN總線控控制及接接口部分分，由無(wú)無(wú)刷直流流電機(jī)專專用控制制芯片MMC3330355組

3、成的的電機(jī)控控制部分分，閥門門位置檢檢測(cè)部分分和LCCD液晶晶顯示部部分。1 CCAN總總線及接接口部分分 CAAN總線線控制及及接口如如圖2所所示，主主要包括括獨(dú)立CCAN通通信控制制器SJJA10000、CANN總線收收發(fā)器882C2250和和高速光光電耦合合器6NN1377。 單片片機(jī)P889C558首先先對(duì)SJJA10000進(jìn)進(jìn)行初始始化，控控制SJJA10000實(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)據(jù)的通信信任務(wù)。SJAA10000的AAD0AD77連接到到89CC52的的P0口口，CSS連接到到89CC52的的P2.0口，其余的的引腳分分別對(duì)應(yīng)應(yīng)相連。圖2 CCAN總總線及接接口部分分 為了增增強(qiáng)CAAN總線

4、線節(jié)點(diǎn)的的抗干擾擾能力，SJAA10000的TTX0和和RX00并不是是直接與與82CC2500的TXXD和RRXD相相連，而而是經(jīng)高高速光耦耦6N1137后后再與882C2250相相連，這這樣就很很好地實(shí)實(shí)現(xiàn)了總總線上各各CANN節(jié)點(diǎn)間間的電氣氣隔離。82CC2500與CAAN總線線的接口口也采用用了一定定的安全全和抗干干擾措施施，它的的CANNH和CCANLL引腳與與CANN總線之之間各串串聯(lián)一個(gè)個(gè)5的的電阻，這樣可可起到一一定的限限流作用用，保護(hù)護(hù)82CC2500免受過(guò)過(guò)流的沖沖擊；還還可以在在CANNH和CCANLL引腳上上并聯(lián)小小電容，起到濾濾除總線線上的高高頻干擾擾和防電電磁輻射射

5、的作用用。82C2550的RRs腳上上接有一一個(gè)斜率率電阻，電阻大大小可根根據(jù)總線線通信速速度適當(dāng)當(dāng)調(diào)整，一般在在161400k之之間。 2 電電機(jī)控制制電路該電動(dòng)動(dòng)執(zhí)行器器里電機(jī)機(jī)控制芯芯片采用用了安森森美公司司開發(fā)的的高性能能第二代代單元無(wú)無(wú)刷直流流電機(jī)控控制器MMC3330355。該控控制器內(nèi)內(nèi)含可用用于正確確整流時(shí)時(shí)序的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子位置置譯碼器器，以及及可對(duì)傳傳感器的的溫度進(jìn)進(jìn)行補(bǔ)償償?shù)膮⒖伎茧娖?；同時(shí)，還具有有一個(gè)頻頻率可編編程的鋸鋸齒波振振蕩器、一個(gè)誤誤差信號(hào)號(hào)放大器器、一個(gè)個(gè)脈沖調(diào)調(diào)制器比比較器、三個(gè)集集電極開開路頂端端驅(qū)動(dòng)輸輸出和三三個(gè)非常常適用于于驅(qū)動(dòng)功功率MOOSFEET的大大電

6、流圖圖騰柱式式底部輸輸出器。電機(jī)控控制電路路原理模模塊如圖圖3所示示。圖3 電電機(jī)控制制電路原原理模塊塊圖 該電電機(jī)控制制電路的的功能包包括PWWM開環(huán)環(huán)速度控控制、使使能控制制和正反反轉(zhuǎn)控制制。電機(jī)機(jī)的轉(zhuǎn)速速控制是是利用44-100位譯碼碼器/驅(qū)驅(qū)動(dòng)器774LSS1455的功能能，由單單片機(jī)PP89CC58給給出信號(hào)號(hào)，通過(guò)過(guò)分壓電電路提供供給引腳腳速度電電壓來(lái)實(shí)實(shí)現(xiàn)的。 電機(jī)機(jī)的使能能控制和和正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)控制信信號(hào)也由由單片機(jī)機(jī)控制，發(fā)出電電平信號(hào)號(hào)給899C20051，進(jìn)行電電平轉(zhuǎn)換換后輸出出給MCC330035相相應(yīng)的管管腳來(lái)控控制電機(jī)機(jī)的工作作狀態(tài)。 3 閥閥門位置置檢測(cè)電電路和液液晶顯

7、示示 為了了實(shí)現(xiàn)閥閥位的數(shù)數(shù)字化檢檢測(cè)，在在A/DD轉(zhuǎn)換電電路中采采用了AADI公公司的116位-(電荷平平衡式)A/DD轉(zhuǎn)換器器AD777055。ADD77005包括括由緩沖沖器和增增益可編編程放大大器(PPGA)組成的的前端模模擬調(diào)節(jié)節(jié)電路、-調(diào)制器器及可編編程數(shù)字字濾波器器等，能能直接將將來(lái)自傳傳感器的的不同擺擺幅范圍圍內(nèi)的信信號(hào)放大大到A/D轉(zhuǎn)換換器滿標(biāo)標(biāo)度電壓壓附近，再進(jìn)行行A/DD轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了了0.0003%精度的的非線性性16位位無(wú)誤碼碼數(shù)據(jù)輸輸出；其其增益和和數(shù)據(jù)輸輸出更新新速率均均可編程程設(shè)定，還可選選擇輸入入模擬緩緩沖器，以及自自校準(zhǔn)和和系統(tǒng)校校準(zhǔn)方式式。通過(guò)過(guò)外接高高精密

8、導(dǎo)導(dǎo)電塑料料電位器器傳感器器，由基基準(zhǔn)電壓壓值分壓壓后所得得電壓值值即反映映了閥門門位置值值。 系統(tǒng)采采用TRRULYY公司生生產(chǎn)的112864點(diǎn)點(diǎn)陣液晶晶，它的的所有控控制器、掃描電電路和顯顯示RAAM集成成于液晶晶屏背面面，并帶帶有LEED背光光。該模模塊采用用單電源源供電，由大規(guī)規(guī)模點(diǎn)陣陣式顯示示控制器器KS001077、液晶晶屏陣列列驅(qū)動(dòng)電電路KSS01008、顯顯示存儲(chǔ)儲(chǔ)器和液液晶屏等等4部分分組成。 智能執(zhí)執(zhí)行器軟軟件設(shè)計(jì)計(jì) 軟件設(shè)設(shè)計(jì)主要要包括三三個(gè)方面面：CAAN總線線通信模模塊、電電動(dòng)執(zhí)行行器的控控制和LLCD顯顯示。 CANN總線通通信部分分可將SSJA110000初始化化，在其其初始化化完成以以后回到到正常工工作狀態(tài)態(tài)，將執(zhí)執(zhí)行器的的運(yùn)行情情況通過(guò)過(guò)總線向向上位機(jī)機(jī)傳送，而且操操作者可可以從上上位機(jī)下下達(dá)控制制指令來(lái)來(lái)操作執(zhí)執(zhí)行器。 電動(dòng)執(zhí)執(zhí)行器的的控制部部分主要要實(shí)現(xiàn)閥閥門的位位