*
天地科技股份有限公司青年创新基金项目
(KJ
-2013-TDSH-02)
(
!
)
光耦
隔离电路设计
由于本模块是本安型设计
,
因此主控制器与功
率电路部分需要充分隔 离
,
同时防止功率电路寄
生的能量涌入主控制器
。
单片机输出的
PW
M
信
号
与
普通
TT
L
信号
通过隔离电路后进入功率转换电
路
。
光耦隔离芯片采用的是双路
、
高效
、
纳秒延时的
HC
PL2631
芯片
,
光
耦隔离电路如图
6
所示
。
图
6
光耦
隔离电路
3
实验
验证
为了验证比例电磁阀驱动模块的性能
,
对其进
行了实验来对驱动模块的带负载能力进行测试
。
采
用的是电感加电阻组合的方式来模拟比例阀负载
,
其中电阻采用
150 Ω
,
电感
在
0.1~
2 H
选取
7
种进
行
组合
。
实验方法
:
PW
M
输出
频率取
1 k
Hz
,
颤振
频
率
55~
200 Hz
,
颤振
幅值
0~
50%
,
比例
阀电源
24 V
。
分析
不同负载扰动对负载电流的影响
,
可知驱动电
路带载能力良好
,
负载扰动对负载电流影响不大
。
负载电感增大时
,
电流的趋势是减小
,
但减小量不
大
。
实验证明基于
H
桥的
比例阀驱动电路
,
能够输
出双极性电流
,
实现简单
。
能够控制比例阀电流在
"20 m
A
内线
性变化
。
比例阀电源经过脉宽调制
,
PW
M
中
调
制的颤振信号幅值和大小均可调节
,
可以
灵活驱动不同比例阀
。
参考
文献
:
[
#
]
徐长
寿
,
李少
坤
,
鲁春
艳
.
一种
新型自动调节限压式变量泵
[
$
]
.
液
压与
气动
,
2012
(
%
):
105-106.
[
%
]
邹维
,
蒋
凯
,
叶树明
.
稳流
型高效
PW
M
比例阀控制器的设计
[
$
]
.
机床
与液压
,
2009
,
&’
(
(
):
79-8)
,
*+.
[
&
]
董燕
飞
.
基于
MSP
430
的直
流电机
PW
M
调速双闭环控制系统设
计
[
$
]
.
煤矿
机械
,
2010
,
&)
(
,
):
206-208.
[
!
]
STMicroelectronics.
意法
半导体的
-./012345
解决
方案
[
$
]
.
世界
电
子元器件
,
%66(
(
&
):
9!7*’.
作
者
简介
:
王夺
(
1981-
),
山
西大同人
,
硕士研究生
,
工程师
,
从
事采煤机电气系统设计
、
研发等工作
,
电子信箱
:
wangduo3705
@sina.com.
责任
编辑
:
郑万才 收稿日期
:
%614704718
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
doi
:10.13301/j.cnki.ct.2014.06.06’
煤
炭
技 术
Co
al Technology
Vol.
33No.06
Jun. 2014
第
33
卷
第
06
期
2014
年
06
月
基于
Co
rtex-M3
的本安型比例电磁阀驱动电路设计
*
黎 青
,
张
福建
(
天地科技股份有限公司
上海分公司
,
上海
201403)
摘 要
:
针对煤
矿用电磁阀控制精度低
!
可靠性差
!
适应范围窄等问题
"
介绍了一种以
H
桥式
驱动电路为核心
"
结
合
Co
rtex-M3
主控制器
!
采样检测反
馈
!
CA
N
接口等硬件组成的本安型比例电
磁阀控
制装置的设计方案
#
该装置应用于采掘装备上
"
可以驱动比例阀对液压油的压差
!
流量和方
向进行远距离的
!
连续的自动控制或远程控制
$
比例阀驱动电路本质为恒流源
"
能输出双极性
%
可
调的电流
$
应用
PI
D
控制算法
"
能
实现较高的控制精度
"
也用于斜坡控制和颤振控制
$
另外
"
该装置
具有断线检测
!
短路保护
!
电流极值可调节等功能
$
试验结果表明
"
该装置拥有较好的工作性能
$
关键词
:
煤矿
&
比例电磁阀
&
PW
M
;
H
桥
&
恒流源
&
反馈
&
本安
中
图分类号
’
TP
271
;
TD
6’9
文献
标志码
:
-
文章
编号
:
)668 7 8725
(
%6)4
)
06 7 6171 7 03
Design
of
Intrinsic Safe Electromagnetic Proportional Valve Control
Device Based on Cortex-M3
LI Qi
ng
,
ZHANG Fu-ji
an
(Shanghai Branch, Tiandi Science and Technology Company Ltd., Shanghai 201401, China)
Ab
stract
:
No
w the electroma gnetic valve is widely used in coal mine, but there are many shortcomings
in electromagnetic valve, such as low control accuracy, poor reliability and narrow adaptation scope .
Therefore, a design scheme of intrinsic safe electromagnetic proportional valve control device is
proposed in this paper, H bridge type a m plify circuitry is the core in this control device, at the same
time, Cortex-M3 main controller, AD sampling test feedback, and CAN interface are also applied in the
hardware design. The device which is applied to the mining equipment, can drive proportional
electromagnetic valve of the oil pressure , flow and directio n for remote control and program control
automatically and continuously. Proportional valve driving circuit, essential to the constant -current
source, can output bipolar, adjustable cur rent. The application of PID contr ol algorithm can achieve
high control precision and also can use in the slope control and chatter control. In addition, the device
is with wire interruption detection, short circuit pr otection and adjustable current extreme value etc
functions. The test result sho ws that the device has a good work performa nce.
Key words
:
co
al mine
&
pro
portional electromagnetic valve
&
PW
M
&
H -
bridge
&
co
nstant -current
source
&
fee
dback
&
int
rinsically safe
1
2
1
1F5 V
R
29
2 2
1
1
IO2
U
1
IO1
1
2
R
3
0
V
CC
H
C
PL2631
2
1
2
3
4
8
7
6
5
I1+
I1-
I2-
I2+
V
CC
Vo
1
Vo2
GND
PWM1
PWM2
R
2
4
R
2
6
C
8
0
前
言
171
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