电磁阀在现代汽车中应用十分广泛,电磁阀的性能与汽车的性能紧密相关。施加到电磁阀的电源在实际工作时的状态是异常复杂的,主要表现在电磁阀电源的电压幅度、频率、占空比的复杂性和随机性。为了保证电磁阀出厂的质量,本文设计并制作了一种便于模拟汽车电磁阀实际工作状态的电源。根据电磁阀在汽车中的工作要求,对电磁阀在各种工作状态下的质量要求进行模拟测试。同时解决测试出口电磁阀产品性能指标的难题,为我国电磁阀的出口产品提供必要的技术性能测试设备。
1 系统结构与工作原理
如图1所示,整个系统包括单片机、I/O扩展电路、D/A转换电路、PWM产生电路、频率选择电路、光电隔离和驱动电路及键盘和显示电路。系统以单片机为控制中心,采用DDS芯片AD9851和PWM控制芯片SG3525为波形发生设备,采用
2 信号产生与控制电路设计
系统要求产生频率在O~25 000 Hz之间占空比可调的PWM信号,采用PWM控制芯片SG3525可以很方便地产生频率和占空比独立可调的PWM信号,但由于SG3525在150 Hz以下频率极不稳定,因此需要将信号分为两个频率段进行设计,其中低频段为O~200 Hz,采用AD9851作为信号发生器,高频段为200~25 000 Hz,采用SG3525作为信号发生器。
2.1 低频段PWM信号产生电路
AD9851是高集成度的直接数字频率合成器,该器件频带宽、频率与相位均可控。其主要组成为:相位累加器、相位相加器、波形存储器、数字相乘器和D/A 转换器。基本工作为:在采样时钟信号的控制下,通过由频率码控制的相位累加器输出相位码,将存储于只读存储器中的波形量化采样数据值按一定的规律读出,经 D/A转换和低通滤波后输出正弦信号。
低频段信号产生电路如图2所示,设计电路中,AD9851外接30 MHz有源晶振作为参考频率源。单片机与AD9851采用高速并行接口工作方式,以AT
AD9851首先通过IOUT引脚输出频谱纯净的正弦信号,输出经外部无源低通滤波后,由引脚VINP进入AD9851内部高速比较器,最后由引脚 VOUTN输出得到稳定性很好的方波。将方波引入单片机外部中断引脚,中断设置为下降沿触发,将单片机端口P2.3设置为低频PWM信号输出端。如图3所示,P2.3口输出频率与INT0一致,占空比可调的矩形波。
具体控制占空比过程如下:单片机进入外部中断之后,将P2.3置高电平,延时一段时间t,再将P2.3置低电平。这样P2.3口就输出占空比q%=t/T的矩形波,通过改变延时t就能改变占空比,延时函数如下:
单片机晶振为12 MHz时,此函数延时
因此延时时间t=delay(1 250q/f)时,即可由P2.3口输出频率为f,占空比为q%的矩形波。需要注意的是,如果频率很高,T很小,因为延时函数t延时8μs整数倍,所以占空比控制精度将会无法保证,频率越高,精度越低。由于本设计低频率段在0~200 Hz范围内,AD9851送给外部中断引脚的方波周期比较大,因此采用上述方法可以比较精确地控制q在O~100内变化,输出比较理想的频率占空比独立可调的低频PWM信号。