基于can總線的電源控制器模擬量參數(shù)標(biāo)定系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于CAN總線的電源控制器模擬量參數(shù)標(biāo)定系統(tǒng),包括電流、電壓基準(zhǔn)源,信號采集調(diào)理電路,單片機,CAN總線通信電路,鐵電存儲器以及上位機;電流電壓基準(zhǔn)源連接所述信號采集調(diào)理電路的輸入端;信號采集調(diào)理電路的輸出端連接所述單片機的A/D采樣通道輸入端;單片機的雙CAN總線模塊輸出所述單片機的處理數(shù)據(jù),其輸出端連接至所述CAN總線通信電路并與其進行雙向通信,所述CAN總線通信電路還連接至所述上位機,并與所述上位機進行雙向通信。所述單片機通過相應(yīng)管腳與所述鐵電存儲器相連。本實用新型簡化了參數(shù)標(biāo)定過程,提高了參數(shù)標(biāo)定過程的精確度和智能性。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及供配電的電源【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其涉及一種基于CAN總線的電源控制 器模擬量參數(shù)標(biāo)定系統(tǒng)。 基于CAN總線的電源控制器模擬量參數(shù)標(biāo)定系統(tǒng)
【背景技術(shù)】
[0002] 為了適應(yīng)不同的應(yīng)用場合,電源除了電力變換以外,也在朝數(shù)字化、智能化、多功 能化發(fā)展。在電源內(nèi)部安裝控制器,不僅可以實時檢測電源電壓及電流信號并通過總線上 傳,還可以接收上位機指令,對電源實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,例如調(diào)壓、通斷控制,而實現(xiàn)這些功能的 基礎(chǔ)就是要求電源電壓、電流這些模擬量的采集必須準(zhǔn)確,否則調(diào)壓就可能達(dá)不到精度要 求,而且有時會造成誤認(rèn)為電源故障。
[0003] 目前,已經(jīng)有電源控制器的模擬量標(biāo)定的技術(shù),一般采用線性擬合法,通過多組電 壓、電流信號進行采樣比較,通過手工計算得出標(biāo)定系數(shù),然后更改源程序,將該系數(shù)固化 到程序中。這種方法的缺點或不足主要有:操作步驟比較麻煩,需要外接基準(zhǔn)電壓或電流源 及調(diào)試用計算機和軟件,調(diào)試前和調(diào)試后都需要燒寫軟件,步驟麻煩,費時較長;另外,這種 方法對人員素質(zhì)要求較高,調(diào)試人員需懂得控制器軟件編譯環(huán)境、調(diào)試方法及燒寫步驟,而 且在標(biāo)定的過程中,需要人工判斷標(biāo)定系數(shù)是否滿足要求,這對于普通工人來說要求較高, 不利于批量生產(chǎn);同時,源程序技術(shù)狀態(tài)無法控制,不同硬件對應(yīng)的源程序也不同,硬件互 換性很差,也不利于軟件管理。
[0004] 控制器局域網(wǎng)CAN(Controller Area Network)是一種現(xiàn)場總線,主要用于各種過 程(設(shè)備)的監(jiān)測和控制。其組網(wǎng)的靈活性和便捷性、通信的高效性和可靠性及低廉的成 本使其應(yīng)用領(lǐng)域不再局限于汽車工業(yè),而逐漸向工業(yè)制動、電力系統(tǒng)等領(lǐng)域發(fā)展,并已成為 工業(yè)數(shù)據(jù)通訊的主流技術(shù)之一。如果將CAN總線技術(shù)融入電源模擬量參數(shù)標(biāo)定之中,將使 得電源模擬量參數(shù)標(biāo)定簡單易操作、并且精度高、智能性強。
[0005] 因此,設(shè)計一種基于CAN總線的既能準(zhǔn)確對模擬量進行參數(shù)標(biāo)定,又方便操作的 電源控制器的模擬量標(biāo)定方法是很有必要的。 實用新型內(nèi)容
[0006] 本實用新型的目的在于提供一種簡單、快捷、準(zhǔn)確地對電源控制器模擬量進行參 數(shù)標(biāo)定的系統(tǒng)。
[0007] 為了達(dá)到上述目的,本實用新型提供了一種基于CAN總線的電源控制器模擬量參 數(shù)標(biāo)定系統(tǒng),包括電流、電壓基準(zhǔn)源,信號采集調(diào)理電路,單片機,CAN總線通信電路,鐵電存 儲器以及上位機。
[0008] 所述電流電壓基準(zhǔn)源連接所述信號采集調(diào)理電路的輸入端;
[0009] 所述信號采集調(diào)理電路的輸出端連接所述單片機的A/D采樣通道輸入端;
[0010] 所述單片機的雙CAN總線模塊輸出所述單片機的處理數(shù)據(jù),其輸出端連接至所述 CAN總線通信電路并與其進行雙向通信,所述CAN總線通信電路還連接至所述上位機,并與 所述上位機進行雙向通信。所述單片機通過相應(yīng)管腳與所述鐵電存儲器相連。
[0011] 所述信號采集調(diào)理電路包括運算電路、線性隔離電路以及信號跟隨電路。
[0012] 所述CAN總線通信電路包括隔離電路以及CAN總線收發(fā)電路。
[0013] 所述線性隔離電路以及所述隔離電路用于實現(xiàn)電氣隔離,增強系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0014] 所述CAN總線收發(fā)電路用于在上位機與單片機控制器之間轉(zhuǎn)換和傳送分別與之 匹配的信號。
[0015] 優(yōu)選地,所述單片機采用英飛凌16位單片機XC164 ;
[0016] 優(yōu)選地,所述運算電路采用雙通道運算放大器0P727為核心;
[0017] 優(yōu)選地,所述線性隔離電路采用光電耦合器HCNR201為核心;
[0018] 優(yōu)選地,所述隔離電路采用高速光電耦合器IS07221BD為核心;
[0019] 優(yōu)選地,所述CAN總線收發(fā)電路采用PCA82C250為核心;
[0020] 優(yōu)選地,所述鐵電存儲器采用FM25640-G。
[0021] 本實用新型一種基于CAN總線的電源控制器模擬量參數(shù)標(biāo)定系統(tǒng)的使用過程,包 括以下步驟:
[0022] 創(chuàng)建和連接本實用新型提供的基于CAN總線的電源參數(shù)標(biāo)定系統(tǒng),在所述單片機 中燒寫模擬量參數(shù)標(biāo)定軟件,其可采用線性擬合法對標(biāo)定系數(shù)進行計算;
[0023] 操作人員通過上位機向系統(tǒng)發(fā)出參數(shù)標(biāo)定指令;
[0024] 標(biāo)定指令信號首先經(jīng)過以高速光耦I(lǐng)S07221BD為核心的隔離電路進行隔離,然后 經(jīng)過CAN總線收發(fā)電路PCA82C250轉(zhuǎn)換成與單片機中雙CAN總線模塊相匹配的信號;
[0025] 轉(zhuǎn)換后的信號傳送至單片機內(nèi);
[0026] 所述單片機通過所述信號采集調(diào)理電路采集所述電壓、電流基準(zhǔn)源的數(shù)據(jù);
[0027] 所述電壓、電流基準(zhǔn)源的信號依次通過運算電路和線性隔離電路傳送至所述單片 機的A/D采樣通道;
[0028] 該數(shù)據(jù)進入單片機A/D采樣通道進行A/D轉(zhuǎn)換,當(dāng)所有路轉(zhuǎn)換結(jié)果滿足誤差要求 后,通過上位機發(fā)送第一次標(biāo)定命令;
[0029] 所述鐵電存儲器存儲第一次標(biāo)定結(jié)果;
[0030] 所述上位機發(fā)送第二次標(biāo)定指令,依據(jù)上述過程,所述鐵電存儲器存儲第二次標(biāo) 定結(jié)果;
[0031] 所述單片機采用線性擬合法對標(biāo)定系數(shù)進行計算處理;
[0032] 完成標(biāo)定后,所有標(biāo)定系數(shù)都按地址存入鐵電存儲器的不同存儲區(qū),至少進行三 次標(biāo)定系數(shù)計算并存入三個不同的存儲區(qū);
[0033] 使用讀取數(shù)據(jù)比較法判斷所述三個標(biāo)定系數(shù),至少兩個相同時刻使用,否則數(shù)據(jù) 不可用,需要重新讀取數(shù)據(jù)計算標(biāo)定系數(shù)。
[0034] 本實用新型不僅簡化了電源控制器模擬量標(biāo)定的操作步驟,也降低了操作難度, 提高了電源控制器模擬量參數(shù)標(biāo)定的精度和自動化程度,有利于提高產(chǎn)品性能、降低生產(chǎn) 成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035] 圖1為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖;
[0036] 圖2為本實用新型的信號采集調(diào)理電路示意圖;
[0037] 圖3為本實用新型的CAN總線通信電路示意圖。
【具體實施方式】
[0038] 下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細(xì)描述:
[0039] 如圖1所示,本實用新型基于CAN總線的電源模擬量參數(shù)標(biāo)定系統(tǒng)的實施例包括 電流、電壓基準(zhǔn)源1,信號采集調(diào)理電路2,單片機3, CAN總線通信電路4,鐵電存儲器5以 及上位機6。
[0040] 電流、電壓基準(zhǔn)源1連接信號采集調(diào)理電路2的輸入端;
[0041] 信號采集調(diào)理電路2的輸出端連接單片機3的A/D采樣通道輸入端;
[0042] 單片機3的雙CAN總線模塊輸出單片機的處理數(shù)據(jù),其輸出端連接至CAN總線通 信電路4并與其進行雙向通信,CAN總線通信電路4還連接至上位機6,并與上位機6進行 雙向通信。
[0043] 單片機3通過相應(yīng)管腳與鐵電存儲器5相連。
[0044] 其中,信號采集調(diào)理電路2包括運算電路21、線性隔離電路22以及信號跟隨電路 23〇
[0045] CAN總線通信電路4包括隔離電路41以及CAN總線收發(fā)電路42。
[0046] 線性隔離電路22以及隔離電路41用于實現(xiàn)電氣隔離,增強系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0047] CAN總線收發(fā)電路42用于在上位機6與單片機3控制器之間轉(zhuǎn)換和傳送分別與之 匹配的信號。
[0048] 如圖2所示,本實施例的信號采集調(diào)理電路2包括依次相連的運算電路21、線性隔 離電路22以及信號跟隨電路23。
[0049] 運算電路21包括若干電阻、若干電容、第一運算放大器24、第二運算放大器25 ;第 一運算放大器24的輸出端連接第二運算放大器25的輸入端;
[0050] 線性隔離電路22包括光電耦合器26,采用型號為HCNR201。運算電路22的電源 輸入端Vout、第二運算放大器25的輸出端、第一運算放大器24的輸出端分別連接光電f禹合 器26的4、1、3管腳。
[0051] 信號跟隨電路23包括第三運算放大器27、第四運算放大器28以及反向相互并聯(lián) 的二極管電路29。第三運算放大器27的輸出端連接第四運算放大器28的輸入端,第四運 算放大器28的輸出端連接至反向相互并聯(lián)的二極管電路29。
[0052] 第一運算放大器的輸入端通過電阻R1、電阻R4連接電源端;其另一輸入端通過 電阻R7連接輸出端;第一運算放大器的輸出端還通過電阻R5連接第二運算放大器的輸入 端;第二放大器的輸入端還通過電容C5連接第二運算放大器的輸出端;第二運算放大器的 輸入端與輸出端分別連接光電稱合器HCNR201的1、3管腳;光電稱合器的4管腳通過電阻 R6、R4連接至電源端;光電耦合器的5、6管腳分別連接第三放大器的輸入端,第三運算放大 器的輸入與輸出端之間連接有并聯(lián)的電阻R2與電容C2,第三運算放大器的輸出端連接第 四運算放大器的輸入端,第四運算放大器的另一輸入端連接其輸出端,第四運算放大器的 輸出端連接電阻R8。
[0053] 本實施例中第一運算放大器24、第二運算放大器25、第三運算放大器27、第四運 算放大器28皆采用0P727AR。
[0054] 如圖3所示,本實施例的CAN總線通信電路包括相互連接的隔離電路41和CAN總 線收發(fā)電路42。
[0055] 隔離電路41包括高速光電耦合器43,其采用型號IS07221BD,其1、8管腳連接電 源,其4、5管腳接地;其6、7管腳連接CAN總線收發(fā)電路42。
[0056] CAN總線收發(fā)電路42包括CAN總線收發(fā)器44,其采用型號為PCA82C250,其輸出端 還連接有用于穩(wěn)壓、濾波的電容以及肖特基二極管電路45。
[0057] 控制器的輸出端連接CAN總線收發(fā)電路的隔離器件13的2、3管腳,隔離器件13 的5、8管腳分別連接電源和接地,其6、7管腳分別連接CAN總線收發(fā)器件PCA82C251T的1、 4管腳,CAN總線收發(fā)器件PCA82C251T的3、8管腳分別接電源,2、5管腳接地,其6、7管腳 分別為CAN輸出端,CAN總線收發(fā)器件PCA82C251T的6、7管腳還分別通過電容C11、C12接 地。
[0058] 與本實施例對應(yīng)的的電源參數(shù)標(biāo)定方法,包括以下步驟:
[0059] 創(chuàng)建和連接本實用新型提供的基于CAN總線的電源參數(shù)標(biāo)定系統(tǒng),在單片機中燒 寫模擬量參數(shù)標(biāo)定軟件,其可采用線性擬合法對標(biāo)定系數(shù)進行計算;
[0060] 操作人員通過上位機向系統(tǒng)發(fā)出參數(shù)標(biāo)定指令;
[0061] 標(biāo)定指令信號首先經(jīng)過以高速光耦I(lǐng)S07221BD為核心的隔離電路進行隔離,然后 經(jīng)過CAN總線收發(fā)電路PCA82C250轉(zhuǎn)換成與單片機中雙CAN總線模塊相匹配的信號; [0062] 轉(zhuǎn)換后的信號傳送至單片機內(nèi);
[0063] 單片機通過信號采集調(diào)理電路采集所述電壓、電流基準(zhǔn)源的數(shù)據(jù);
[0064] 電壓、電流基準(zhǔn)源的信號依次通過運算電路和線性隔離電路傳送至單片機的A/D 采樣通道;
[0065] 該數(shù)據(jù)進入單片機A/D采樣通道進行A/D轉(zhuǎn)換,當(dāng)所有路轉(zhuǎn)換結(jié)果滿足誤差要求 后,通過上位機發(fā)送第一次標(biāo)定命令;
[0066] 鐵電存儲器存儲第一次標(biāo)定結(jié)果;
[0067] 上位機發(fā)送第二次標(biāo)定指令,依據(jù)上述過程,鐵電存儲器存儲第二次標(biāo)定結(jié)果;
[0068] 單片機采用線性擬合法對標(biāo)定系數(shù)進行計算處理;
[0069] 完成標(biāo)定后,所有標(biāo)定系數(shù)都按地址存入鐵電存儲器的不同存儲區(qū),至少進行三 次標(biāo)定系數(shù)計算并存入三個不同的存儲區(qū);
[0070] 使用讀取數(shù)據(jù)比較法判斷所述三個標(biāo)定系數(shù),至少兩個相同時刻使用,否則數(shù)據(jù) 不可用,需要重新讀取數(shù)據(jù)計算標(biāo)定系數(shù)。
[0071] 本實施例中,在單片機內(nèi)設(shè)計數(shù)據(jù)處理模塊時,采用線性擬合法對標(biāo)定系數(shù)進行 計算。如某采樣基準(zhǔn)電壓,單片機根據(jù)軟硬件理想?yún)?shù)計算應(yīng)得到理論計算值y 2,但實際測 量計算得到的數(shù)值為yi,理論計算數(shù)值y2與實際測量計算值 yi存在一定的誤差,這是由于 硬件元器件參數(shù)個體差異導(dǎo)致的,y2和yi之間為線性關(guān)系:
[0072] y2 = myi+n (1)
[0073] 式中m為比例增益;η為偏移量。
[0074] 通過兩組理論計算值與實際測量計算值(yn, y21)、(y12, y22),便可以計算出m與η, η _Ζ22ΖπΖΖ2?Ζη 3;U-Jl2 , --~?2 。
[0075] 電源控制器工作過程中,軟件得到實際測量計算值yi,經(jīng)過式(1)中增益和偏移量 的修正標(biāo)定,得到與理論計算值y 2基本相吻合的目標(biāo)值,減小偏離誤差。
[0076] 以上的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述,并非對本實用新型 的范圍進行限定,在不脫離本實用新型設(shè)計精神的前提下,本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本 實用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進,均應(yīng)落入本實用新型的權(quán)利要求書確定的保 護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于CAN總線的電源控制器模擬量參數(shù)標(biāo)定系統(tǒng),其特征在于,包括電流、電壓 基準(zhǔn)源(1),信號采集調(diào)理電路(2),單片機(3),CAN總線通信電路(4),鐵電存儲器(5)以 及上位機(6); 所述電流電壓基準(zhǔn)源連接所述信號采集調(diào)理電路(2)的輸入端; 所述信號采集調(diào)理電路(2)的輸出端連接所述單片機(3)的A/D采樣通道輸入端; 所述單片機(3)的雙CAN總線模塊輸出所述單片機(3)的處理數(shù)據(jù),其輸出端連接至 所述CAN總線通信電路(4)并與其進行雙向通信,所述CAN總線通信電路(4)還連接至所 述上位機¢),并與所述上位機(6)進行雙向通信; 所述單片機(3)通過相應(yīng)管腳與所述鐵電存儲器(5)相連; 所述信號采集調(diào)理電路(2)包括運算電路(21)、線性隔離電路(22)以及信號跟隨電路 (23); 所述CAN總線通信電路(4)包括隔離電路(41)以及CAN總線收發(fā)電路(42); 所述線性隔離電路(22)以及所述隔離電路(41)用于實現(xiàn)電氣隔離,增強系統(tǒng)穩(wěn)定 性; 所述CAN總線收發(fā)電路(42)用于在上位機(6)與單片機(3)控制器之間轉(zhuǎn)換和傳送 分別與之匹配的信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的電源控制器模擬量參數(shù)標(biāo)定系統(tǒng),其特征在 于, 所述單片機(3)采用英飛凌16位單片機XC164 ; 所述運算電路(21)以雙通道運算放大器0P727為核心; 所述線性隔離電路(22)以光電耦合器HCNR201為核心; 所述隔離電路(41)以高速光電耦合器IS07221BD為核心; 所述CAN總線收發(fā)電路(42)以PCA82C250為核心; 所述鐵電存儲器(5)采用FM25640-G。
【文檔編號】G05B23/02GK203909609SQ201420215616
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】李信, 許寶立, 王鳳國, 馬榮華, 劉健 申請人:北京航天發(fā)射技術(shù)研究所, 中國運載火箭技術(shù)研究院