沈阳化工大学学士学位论文 第三章 比例电磁驱动电源设计原理
第三章 比例电磁驱动电源设计原理
3.1 总体方案
利用脉宽调制技术实现的电流闭环装置由STC12C5A60S2单片机构成主控部分，进行主要的PWM输出，以及占空比和频率可调的控制信号，并完成对于电流闭环的处理[2]。本设计主要有单片机产生PWM新号，驱动MOS管，从而控制主电路里的比例电磁阀，并通过采样电阻采集反馈电流，由于采样信号弱，通过放大器放大给单片机AD，经过软件PID算法完成电流闭环。总体方案见图3.1。
VCC 电磁阀 放大器 电磁阀 358 采样电阻 单片机输出PWM MOS管 光耦 STC12C5A60S2 TLP250 二极管
图3.1 总体方案图
3.2 基本思路
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3.2.1 比例电磁阀简介
比例电磁阀的工作关键是确保活塞上的作用力保持平衡。这些平衡力包括专门为比例电磁阀配置的弹簧产生的机械力和电流通过线圈产生的磁力。弹簧产生的力被磁力成比例地抵消。比例电磁阀实际图见图3.2。
通常，人们认为比例阀会对供给电压做出成比例的反应。但是，实际上，电流通过线圈会使线圈变热，下降，并进而使磁力变小。最终，阀门将会慢慢关闭。为避免出现该问题，您可以使用稳定的电流供应。3.2.2 单片机能输出反馈电流，通过放大电路反馈到单片机3.3 比例电磁阀驱动电源的功能3.3.1 （（（（
图3.2 比例电磁阀实际图
并最终使内部电阻变大。在恒定电压下，电阻变大将会使电流电流应独立于线圈电阻。唯一的缺点是这种设备比供压设备昂贵。PWM信号，驱动MOS管间接驱动比例电磁阀，使用采样电阻测得[3]。
单片机可输出可调占空比和可调频率的PWM。
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硬件要求
功能简介
1）STC12C5A60S22）控制器可做电流源使用，并且可调。3）控制器自带报警功能，电流过大会自动切断电源。4）控制器自带指示灯，可以指示报警状态。沈阳化工大学学士学位论文 第三章 比例电磁驱动电源设计原理
（5）此控制器兼容性强，可用于多种型号的比例电磁阀。
3.3.2 技术指标
由于比例电磁阀负载是一个线圈，就是说是感性负载，电流流过感性负载的时候，会有磁滞，所以本设计采用脉宽调制技术，尽量排除磁滞，使在同一电流时，比例电磁阀的开度一样。恒流电源与含PWM的电源比较如图3.3。
普通直流电源21.81.61.41.210.80.60.40.200.35流量（L/min）流量曲线0.450.550.65电流（A）0.750.850.95
图3.3 恒流电源流量曲线图
PWM式电源180160流140量（120L100/80mi60n40）2000.150.250.350.45电流（A）0.550.650.75流量曲线图3.4 含PWM的电源流量曲线图
电流的脉动量与比例电磁阀流量滞环有关，最好结合PWM电流波形说明，采用PWM开环电流控制后，流量滞环减小。
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3.3.3 优点
此设计有很多优点：
（1）输出电流精度高，稳定性好。 （2）抗干扰能力强。
（3）报警准确。避免发生损坏电磁阀的现象。 （4）使用方便。按键与显示简介易懂。 （5）实时显示与设定状态独立。
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第四章 硬件系统设计分析
本设计的硬件主要包括控制电路、隔离电路、驱动电路、采样电路、反馈电路和
第四章 硬件系统设计分析
放大电路等。下面，针对每种电路作详细介绍。
4.1 控制电路
控制电路由单片机最小系统组成，包括单片机、晶振、复位电路。单片机最小系
统较为简单，只需接11.0592MHZ晶振，30PF电容和10K的复位电阻就可了,STC12C5A60S2是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高
性能CMOS8位微处理器。它可以反复擦除10万次，512×8位内部RAM，32编程I/O线，三个16位定时器/计数器，8个中断源，低功耗的闲置和掉电模式单片机原理图见图4.1。
图4.1 单片机原理图
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以
[4]。
个可