用于磁流變阻尼器的電流控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于磁流變阻尼器的電流控制器，由調整電路模塊，PWM波產(chǎn)生電路模塊，輸出控制電路模塊，誤差采樣電路模塊構成；調整電路模塊，連接PWM波產(chǎn)生電路模塊，用于輸出控制電壓；PWM波產(chǎn)生電路模塊，連接輸出控制電路模塊，用于向驅動電路提供陡峭且寬度可變的矩形脈沖列；輸出控制電路模塊，用以放大PWM信號并產(chǎn)生采樣電壓；誤差采樣電路模塊，連接PWM波產(chǎn)生電路模塊，用于放大采樣電壓并傳至PWM波產(chǎn)生電路模塊。該電流控制器的整套設備便于開發(fā)和應用，電流控制器可在一定范圍(如0.15A～2.01A)內連續(xù)可調，輸出精度高、線性度好、體積小，成本低，除了可用于磁流變阻尼器的控制外，還可用于其它多種場合，如電磁線圈電路、照明電路或電機控制等。
【專利說明】用于磁流變阻尼器的電流控制器
【技術領域】
[0001]本案例屬于土木、機械、自動控制領域，尤其涉及一種用于磁流變阻尼器的電流控制器。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有摶術
[0003]磁流變阻尼器是一種基于磁流變液的智能控制裝置，它可以通過調節(jié)外加磁場的大小實現(xiàn)阻尼力變化。磁流變阻尼器的優(yōu)良可控性能，使得它的應用非常廣泛，目前已經(jīng)成功應用于汽車半主動懸架系統(tǒng)以及大型土木結構的振動控制。而電流控制器在磁流變液體的應用中起著調節(jié)磁場的作用，所以設計一種連續(xù)可調，精度高，響應速度快的電流控制器對于阻尼器的控制至關重要?，F(xiàn)有技術多采用電壓驅動器產(chǎn)生線圈中的電流，產(chǎn)生了以TMS320F240數(shù)字信號處理芯片作為控制系統(tǒng)的核心開發(fā)出的可控的電流控制器，以DRV103為核心設計的可控電流放大器或以TL494芯片為核心的壓控電流源設計。
[0004]摶術問是頁
[0005]電壓驅動器的弊端是線圈電阻在長時間電流勵磁下，阻值隨溫度升高而變化，在輸入電壓不變的情況下，線圈中電流值會發(fā)生變化，且動態(tài)響應較恒流源慢。以TMS320F240數(shù)字信號處理芯片作為控制系統(tǒng)的核心開發(fā)出的可控的電流控制器研究與開發(fā)較為復雜，不易作為阻尼器的控制器。以DRV103為核心設計的可控電流放大器或以TL494芯片為核心的壓控電流源設計，性能曲線不夠線性，且調節(jié)范圍很窄，不符合阻尼器控制器的要求。
[0006]案例內容
[0007]本案例的目的在于提供一種用于磁流變阻尼器的電流控制器，旨在解決現(xiàn)有技術研究與開發(fā)復雜、性能曲線不夠線性、調節(jié)范圍窄的問題。
[0008]本案例是這樣實現(xiàn)的，一種用于磁流變阻尼器的電流控制器，由調整電路模塊，PWM波產(chǎn)生電路模塊，輸出控制電路模塊，誤差采樣電路模塊構成。
[0009]調整電路模塊，連接PWM波產(chǎn)生電路模塊，用于輸出控制電壓。
[0010]PWM波產(chǎn)生電路模塊，連接輸出控制電路模塊，用于向驅動電路提供陡峭且寬度可變的矩形脈沖列。
[0011]輸出控制電路模塊，連接誤差采樣電路模塊，用以放大PWM信號并產(chǎn)生采樣電壓。
[0012]誤差采樣電路模塊，連接PWM波產(chǎn)生電路模塊，用于放大采樣電壓并傳至PWM波產(chǎn)生電路模塊。
[0013]進一步，調整電路模塊中:
[0014]通過電位器P (接直流電源，如5V)，用于手動調節(jié)輸入控制電壓。手動調節(jié)通過調節(jié)電位器旋鈕P使得輸入控制電壓值隨接入電阻的大小而改變。
[0015]二極管Dl的正極接P，負極接第一級比例積分運算電路U1的同相輸入端，二極管D2的陽極接VCTK，負極接第一級比例積分運算電路U1的同相輸入端，二極管Dl、D2用于防止輸入為交流信號時電路工作處于異常狀態(tài)；[0016]第一級比例積分運算電路U1的輸出端通過電阻R接第二級比例運算放大器U2a的反相輸入端，用于補償二極管的導通壓降，調整其增益U可使得輸出Uw仍為0-5V，輸出為U01 = k0lXUi ；
[0017]第二級比例運算放大器U2A的輸出端通過電阻R6接PWM波產(chǎn)生電路模塊2的2腳，用于控制輸入以及反饋到PWM波產(chǎn)生電路模塊中TL494反饋端的電壓幅度，使輸入TL494芯片3腳的最大值不超過3.5V，第二級比例運算放大器之間的傳遞函數(shù)^ = -aXUM+b，式中a，b為減法器U2a的相關系數(shù)。
[0018]進一步，調整電路模塊中:采用上位機調節(jié)輸入控制電壓。上位機調節(jié)利用外部控制電壓(如通過計算機結合LabVIEW程序控制數(shù)模(DA)采集器)輸入任意形狀的控制電壓。
[0019]進一步，PWM波產(chǎn)生電路模塊中:
[0020]TL494芯片內部有兩個誤差比較放大器，一個振蕩器，一個死區(qū)時間比較器，內置5V參考基準電壓源；
[0021 ] TL494芯片內部的誤差比較放大器將誤差電壓放大，其輸出與第3腳的反饋端相連接，共同調節(jié)輸出脈沖寬度；
[0022]TL494芯片5腳通過電容C8接地，6腳通過電阻Rll接地，TL494芯片內置的線性
鋸齒波振蕩器的振動頻率可通過外部電阻C8和電容Rl I進行調節(jié)，振蕩頻率為
【權利要求】
1.一種用于磁流變阻尼器的電流控制器，其特征在于，所述用于磁流變阻尼器的電流控制器由調整電路模塊，PWM波產(chǎn)生電路模塊，輸出控制電路模塊，誤差采樣電路模塊構成； 調整電路模塊，連接PWM波產(chǎn)生電路模塊，用于輸出控制電壓。 PWM波產(chǎn)生電路模塊，連接輸出控制電路模塊，用于向驅動電路提供陡峭且寬度可變的矩形脈沖列。 輸出控制電路模塊，連接誤差采樣電路模塊，用以放大PWM信號并產(chǎn)生采樣電壓。 誤差采樣電路模塊，連接PWM波產(chǎn)生電路模塊，用于放大采樣電壓并傳至PWM波產(chǎn)生電路模塊。
2.如權利要求1所述的用于磁流變阻尼器的電流控制器，其特征在于，所述調整電路模塊中: 通過電位器P (接直流電源，如5V)，用于手動調節(jié)輸入控制電壓。手動調節(jié)通過調節(jié)電位器旋鈕P使得輸入控制電壓值隨接入電阻的大小而改變。 二極管Dl的正極接P，負極接第一級比例積分運算電路U1的同相輸入端，二極管D2的陽極接VCTK，負極接第一級比例積分運算電路U1的同相輸入端，二極管D1、D2用于防止輸入為交流信號時電路工作處于異常狀態(tài)； 第一級比例積分運算電路U1的輸出端通過電阻R接第二級比例運算放大器U2a的反相輸入端，用于補償二極管的導通壓降，調整其增益U可使得輸出U01仍為0-5V，輸出為U01=^1XUi ； 第二級比例運算放大器U2a的輸出端通過電阻R6接PWM波產(chǎn)生電路模塊2的2腳，用于控制輸入以及反饋到PWM波產(chǎn)生電路模塊中TL494反饋端的電壓幅度，使輸入TL494芯片3腳的最大值不超過3.5V，第二級比例運算放大器之間的傳遞函數(shù)^ = -aXUM+b，式中a，b為減法器U2a的相關系數(shù)。
3.如權利要求1所述的用于磁流變阻尼器的電流控制器，其特征在于，所述調整電路模塊中: 采用上位機調節(jié)輸入控制電壓。上位機調節(jié)利用外部控制電壓(如通過計算機結合LabVIEW程序控制數(shù)模(DA)采集器)輸入任意形狀的控制電壓。
4.如權利要求1所述的用于磁流變阻尼器的電流控制器，其特征在于，PWM波產(chǎn)生電路模塊中: TL494芯片內部有兩個誤差比較放大器，一個振蕩器，一個死區(qū)時間比較器，內置5V參考基準電壓源； TL494芯片內部的誤差比較放大器將誤差電壓放大，其輸出與第3腳的反饋端相連接，共同調節(jié)輸出脈沖寬度； TL494芯片5腳通過電容C8接地，6腳通過電阻Rll接地，TL494芯片內置的線性鋸齒波振蕩器的振動頻率可通過外部電阻C8和電容Rll進行調節(jié)，振蕩頻率為夂》式中








J.VttCt為5腳電容，Rt為6腳電阻阻值； 輸出脈沖的寬度通過電容CS上的正極性鋸齒波電壓Vct與另外兩個控制信號Vpwra和Vdtc進行比較來實現(xiàn)，死區(qū)電壓Vdtc接地，因此輸出電壓Vei僅由正極性鋸齒波電壓Vct與PWM比較器電壓Vpwmci決定:當Vpwio小于Vct時，輸出電壓Vei置I，相反地，輸出脈沖寬度Vei置O。從而隨Vpwsci與Vct相對關系的變化，脈沖寬度被調節(jié)。
5.如權利要求1所述的用于磁流變阻尼器的電流控制器，其特征在于，所述輸出控制電路模塊中: 通過功率場效應管(MOSFET) Ql接收并放大PWM波產(chǎn)生電路模塊的PWM信號，PWM信號為高電平時，Q1導通，MOSFET工作為線性放大狀態(tài)，續(xù)流二極管FWD截止，當PWM信號為低電平時，Q1截止，MOSFET由線性放大狀態(tài)轉為截止狀態(tài)，F(xiàn)ffD導通，二極管與感性負載形成回路，將存在的電流耗散掉；米樣電阻SAMP產(chǎn)生米樣電壓。
6.如權利要求1所述的用于磁流變阻尼器的電流控制器，其特征在于，所述誤差采樣電路模塊中: 放大器U2b的輸出端接收輸出控制電路模塊中米樣電阻SAMP上的米樣電壓Usamp并經(jīng)U2b放大后在同相輸入端通過電阻R2tl輸出放大后的信號Uerror于TL494引腳2。同時結合調整電路輸出值U。與TL494的引腳I值比較，保證其輸出值為恒定的電流值以及調整TL494引腳3的電壓不會超過3.5`V。
【文檔編號】G05F3/16GK103513695SQ201310209824
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年5月31日 優(yōu)先權日:2013年5月31日
【發(fā)明者】段元鋒, 武曉楠, 樊可清 申請人:浙江大學