四柱液压机比例放大器系统设计与实现
四柱液压机比例放大器系统设计与实现
四柱液压机比例放大器的系统结构如图2-330所示。因中，螺线管驱动采用BB公司的PWM高端 ( High-Side)驱动芯片DRV1040高端驱动的优点是允许负载接地，符合工程机械电气设计 的规范。DRV104芯片内置PWM波发生器|振荡频率通过外接电阻设计，在500Hz~ 100kHz间可调，占空比可由控制端的外加电1调节，输入范围为1 3~3. 9V，对应占空比 为5%~90%o PWM信号直接驱动片内的D呻OS开关管，最大负载能力为1 2Ao DRV104 还具有满量程启动、内部过电流保护和过热判断功能。本设计中微处理器的D/A转换输出 经斜坡调制、纹波叠加后与DRV104相连，其现线圈电流的数字调节。
纹波发生器是比例阀颤振的实现方式。四柱液压机采用专用信号发生器芯片ICL8038构成三角波 发生器，信号频率通过外接电阻调节，信号市|值通过增益电阻调节。颤振频率和l幅值需要针 对特定的比例阀和负载设定，为方便调试，用数字电位器代替传统电位器，由微处理器完成 参数设置。斜坡控制模块本质上是一阶惯性都节，利用二极管的单项选择功能，可实现上 升、下降斜坡单独可调。调试过程中，斜坡坡度设置也是通过数字电位器由微处理器完成。 死区和增益调节相对简单，在微处理器软件I对D/A转换输出作相应限制即可。与传统比 例放大器比较，分布式环境下的紧急制动叫口安全互锁实现方式差异较大。本方案利用 DRV104的便能端实现。但控制量包括微处理器的看门狗复位、外接急停开关、网络紧急报 文和安全互锁PDO绑定等，各控制量通过逻辑运算，四柱液压机经I/O口与DRV104使能端相连。 螺线管线圈电流检测是比例放大器设计啡的重要环节。从精度、成本、安装尺寸等方面 考虑，采用采样电阻分压的测量方法。电阻来样的一个主要问题是电阻发热引起的温漂误 差。根据经验，如果电阻分压值不超过100m/ ，在散热良好的环境下温漂误差可限制在1%以下。另外，为检测螺线管漏电电流，汽车衍业相关标准强制要求采用高端采样(High Side Sense)。此时，采样电阻安装在螺线管j兰上、靠近电源、端。为抑制高达24V的共模电 压，采用AD公司AD8202高共模电压差分放二大器进行调理放大。考虑到重要的是线圈平均 电流，低通滤波是必需的，滤波器截止频率要求足够低以抑制纹波和线圈产生的噪声，在此 采用模拟滤波与数字滤波相结合的方法，模拟滤波截止频率200Hz，数字滤波器根据具体应 用进行调整。