智能閥門控制器根據智能化、可靠性高、抗*力強、成本低等原則,控制核心采用8位微處理器MC68HC908SR12(SR12),電機控制的主電路采用電力電子技術實現。
SR12具有速度快、功能強和價格低等特點。其zui高工作頻率可達8MHz,有512字節的片內RAM、12K字節的片內FLASH存儲器,14路10位A/D,及SCI、I2C、SPI等通訊接口[1,4]。
系統應用SR12內部的A/D進行閥門位置信號及輸入控制信號的采集,利用PWM輸出經過濾波后的位置信號,利用I2C總線與外部存儲器AT24C08進行通訊存儲設置值,利用SCI接口通過MAX485與上位機進行數據交換,充分利用了該芯片的內部資源,節約了成本。
2.1信號輸入部分
利用SR12內部A/D轉換,將輸入的模擬信號和閥門位置反饋的模擬信號進行量化。采用REF02作為A/D的基準電壓,其溫度漂移系數為3PPM/℃。
2.2信號輸出部分
SR12有3通道8位高速PWM,每個通道有獨立的計數器,可選擇PWM輸入時鐘以產生各種PWM頻率,并有自動相位控制。利用其中一路PWM作為模擬量輸出信號,其余兩路作為電機控制信號。同時選擇I/O口PTB6作為繼電器開關量輸出的控制信號。
2.3輸入輸出隔離
系統在工業現場使用時,涉及到各種儀表、傳感器及執行機構,會由于各種原因引入信號干擾以及各種危險的強電壓信號。為了保證系統的安全,保證檢測的正確性和運行的可靠性,采用光耦LOC210對輸入輸出信號進行隔離。
2.4通訊部分
為了完成工業現場遠程控制和組網的需要,系統支持RS485通訊方式。電平轉換芯片采用MAX485。實際工作時,可以與上位機進行遠程通訊,進行運行方式設定并監控運行狀態。
2.5電機驅動部分
電機的驅動采用電力電子開關雙向可控硅BTA16。雙向可控硅具有開關速度快、壽命長、無火花和拉弧現象等特點[2],保證執行機構在高溫條件下的長期可靠運行,同時有助于對電機的保護。主電路與CPU之間采用光耦MOC302X驅動,如圖3所示,圖中ZL為電機負載。
在設計中,MOC3020的二極管前向電流為15mA,MOC3021和MOC3023分別為8mA和3mA,所以可以由MC68HC908SR12的I/O口采用灌電流方式直接驅動。在實際工作時RC吸收回路的實際參數需要根據電機參數(ZL)的不同確定。
需要注意的是,MOC302X的耐壓是400V,如果電機需要工作在380V下或者電機的反電勢比較大時,要選用MOC308X系列。
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