乐从桥梁检测车出租， 西樵桥梁检测车出租， 丹灶桥梁检测车出租     桥梁检测车的电液伺服系统的实验模块设计方法？    实验电路主要包括如下模块：功率模块、驱动模块、电流检测模块、电压检测模块、电源模块和控制器模块。

         1功率主电路模块设计， 设计的功率主电路模块的原理图。其中，QH、QL分别表示于高低压电源相连的电磁阀的驱动开关管，电磁阀驱动电流的升降就依靠这两个开关管的开通关断。Q3、Q4、Q5分别表示第一路、第二路、第三路电磁阀的选路开关管，其中的某一个开关管导通便表示该路电磁阀处于工作状态，否则表示该路电磁阀不工作。 QHO、QLO、Q5O、QHS、QLS、Q5S用于电磁阀驱动开关管的故障设置，其中QHO、QLO、Q5O分别用于高压电源侧驱动开关管、低压侧驱动开关管和选路开关管Q5的断路故障设置，正常时候这些开关管都处于开通状态，当要设置断路故障时将QHO、QLO、Q5O中对应的开关管设置成关断状态即可实现。同样的道理，QHS、QLS、Q5S分别用于高压电源侧驱动开关管、低压侧驱动开关管和选路开关管Q5的短路故障设置，正常时候这些开关管都处于关断状态，当要设置短路故障时将QHS、QLS、Q5S中对应的开关管设置成关断状态实现。功率二极管DP1、DP2、DP5用于第一路、第二路、第三路电磁阀的关断续流。二极管DP3用于电压限幅，将Valve_P点的电压下限设置为0。功率二极管DP4是为了防止高低两个电源之间导通的情况。采样电阻RS1、RS2、RS3采用的是功率为3W、精度为1%的5mΩ的贴片电阻，选择3W主要是考虑电阻的通流能力，选择1%是为了使采样的精度相对较高，5mΩ是为了与后面的采样芯片的放大增益相匹配并考虑两倍多的裕量而且具有信号调理的作用。类似于R33的开关管门极驱动电阻是调节开关管驱动的PWM边沿的上升下降速度，此电阻越大PWM边沿上升下降速度越慢，表示开关管开通关断速度越慢，反之，此电阻越小，表示PWM边沿上升下降速度越快，开关管开通关断速度越快。此电阻与开关管的开通关断损耗以及电压应力息息相关，应该适当选择其大小。开关管QH、QL、Q3、Q4、Q5漏极与源极之间并联的RCD吸收电路有吸收开关管QH、QL、Q3、Q4、Q5关断时候由寄生电感产生的电压尖峰的作用。

          2正常工作开关管驱动模块设计， 开关管驱动模块的原理图。开关管的驱动芯片U1、U2、U3、U4、U5采用的是德州仪器（Texas Instruments）公司的UCC5320SCD芯片，该芯片是一个单通道的隔离型高端驱动芯片。输入端电源和输出端电源分别采用两个隔离电源进行供电。因为开关管QH和QL需要高端驱动，开关管Q3、Q4、Q5需要低端驱动，而高端驱动既可以用于高端驱动也可以用于低端驱动，而低端驱动只能用于低端驱动不能用于高端驱动，为了方便，统一采用了此款高端驱动芯片。驱动芯片U1、U2、U3、U4、U5分别用于开关管QH、QL、Q3、Q4、Q5的驱动。 R17和R18的组合是用于调节开关管的开通关断速度，此电阻的选取需要与RCD吸收电路的参数配合使用，合适选取。关断过快会导致电压尖峰过大，导致采样电阻两端的电压值过大从而烧毁电流采样芯片。

      

         3电流检测模块设计，  电流检测模块的原理图。因为在此系统中开关管频繁的开通和关断，所以PWM总是无时不在，电流采样芯片必须要对瞬时的电压变化（ΔV/Δt）有很好的抑制作用，而且能够很好的抑制零漂，输入共模电压范围不能太低，至少应该考虑1倍多的裕量。对于采样增益的选择，假设采样电流最大值I_max是30A，由于最终电流采样信号是给ADC，而ADC的输入电压最高为3.3V，根据公式：G=Vcc/（Rs×I_max），并考虑一定的裕量，可以算出选择增益为20V/V采样芯片比较合适。因此，电磁阀电流采样芯片U6、U7、U8采用的是德州仪器（Texas Instruments）公司的INA240A1芯片，该芯片专门用于电机和阀等感性器件的电流采样，而且对零漂和瞬态电压变化具有很好的抑制作用，而且共模电压范围为-4V到80V，满足共模电压范围和1倍多的裕量要求。稳压二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6是为了防止输入到电流采样芯片的电压过大而烧毁。电流采样芯片输入引脚和输出引脚的RC电路相当于一个低通滤波器，滤除掉电磁阀的高频电流噪声，RC的取值根据实际电磁阀电流的最高频率和RC滤波的截止频率1/（2π×RC）而定，适当选择。因为电磁阀电流的采样至关重要，所以为了防止电源噪声对采样的影响，所以用C1和C2、C3和C4、C9和C10三组一大一小电容组分别对U7、U8、U9的输入电源进行滤波，并且在画PCB布线时，小电容尽量靠近芯片。

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           4电压检测模块设计，  电压检测模块的原理图。考虑电磁阀的电感和开关管寄生电感带来的关断电压尖峰，考虑一定的裕量，假设检测的最大电压值为100V，并考虑电路的信号调理需要限制在0和3.3V之间，所以得到运放的放大系数应该为1/30.1，根据运放电路的“虚短虚断”，因此可以选用1k和30.1k的电阻实现，为了保证采样值的准确性，可以从以下几个方面改善：（1）选用的电阻尽可能的精确。本文选用的是0.5%的精密电阻。（2）运算放大器具有低噪声、高带宽特性。本文选用的是德州仪器公司的运算放大器TLC2272A，该运放可以采用单电源供电，具有低噪声、轨到轨、高带宽、3.6V/us的爬升率等特点，满足系统要求。（3）在输入输出端加入相应的低通滤波电路。本文在输入输出端加入了RC低通滤波电路。（4）电源电压尽可能干净稳定。本文在运放的供电电源上加入了滤波电容。

            5 开关管驱动电源模块设计， 开关管驱动电源模块的电路图。本模块采用的是金升阳的隔离电源B2415LS-1W的DC/DC隔离电源模块。电阻R57、R58采用0805封装的0Ω贴片电阻，目的是为了负载过流时断开而保护驱动电源。二极管D12、D13为了防止电流反灌回电源芯片。发光二极管D14、D15、D16用于驱动电源和3.3V电源的指示。为了降低功率主电路中功率地对信号部分的信号地造成影响，功率地与信号地的连接采用0Ω电阻R000连接。既起到了共地作用也对功率地的高频噪声有抑制作用。

              6控制器模块设计， 控制器模块的原理图。为了控制的方便，减轻硬件设计难度，满足高集成度的要求，很多公司都在ARM内核的基础上，在外围集成很多的硬件资源如ADC、DMA（Direct Memory Access）等等各种常用的资源，然后制成一个微控制芯片（MCU；Micro  Control  Unit）提供给用户使用，用户只需要进行相应的配置即可使用这些资源，大大减小了硬件设计的工作量。像这样的公司很多，其中，意法半导体（ST）公司便是其中一家发展得不错的公司。考虑到控制的便利性，系统对采样速率的要求以及控制器的处理速度本文采用了应用比较广泛的ST公司的微控制器芯片—STM32H743IIT6。该芯片采用400MHz主频的ARM Cortex-M7的内核，有3个16位速度可达3.6MSPS的ADC资源、4个DMA、22个高精度定时器。由于ADC是STM32H743内部集成，而ADC需要一个精准的参考电压。REF3033则是一个低电压跌落，低功耗，输出偏差0.2%的高精度3.3V电压参考芯片。为了使参考电压更加准确，在电压输入和输出端分别加上一个电容滤波。对于MCU引脚的分配则是根据控制器STM32H743的内部资源和所需要的资源决定。

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