畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-uego-資料下載頁
2024-12-03 16:31本頁面
【導(dǎo)讀】便有了寬域型線性氧傳感器。其輸出信號(hào)可以精確的反饋混合氣的空。本文研究的是基于TMS320F28335DSP的寬域型氧傳感器控制器的硬。除此之外，還要設(shè)計(jì)DSP的復(fù)位電路、時(shí)鐘電路以及電源電路，以滿足控
【正文】 圖 泵電流測量通道 加熱驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 由于 UEGO 傳感器需要加熱到 750℃才能正常工作，因此我們需要把傳感器的溫度在工作時(shí)始終控制在 750℃才能保證傳感器正常工作。而這里 的溫度控制是根據(jù)所測得的傳感器溫度控制加熱電壓，采用 DSP 的 PWM 模塊進(jìn)行控制，通過改變 PWM 的占空比調(diào)節(jié)加熱電壓。加熱電路工作電流大于 1A，一般開關(guān)電源難以輸出這樣的大電流，考慮到現(xiàn)場有蓄電池，所以采用 12V 的蓄電池供電。 TMS320F28335DSP 芯片為 20 數(shù)字控制芯片，其工作頻率很高，而工作電壓和電流都比較低。由于加熱電流比較大，從安全可靠性考慮，需要將 PWM 驅(qū)動(dòng)信號(hào)與驅(qū)動(dòng)板之間隔開，而且需要對(duì) PWM信號(hào)加一定的緩沖（這里用的是 6N137， 高速光耦 ，起 光電隔離 的 作用 ）。設(shè)計(jì)的電路原理圖如圖 所示。 圖 加熱驅(qū)動(dòng)電路圖 如圖，用 MOSFET開關(guān)電源，柵極為低電平時(shí)，漏極輸出高電平，電路導(dǎo)通，同時(shí)電容充電；柵極為高電平時(shí)，漏極輸出低電平，電路關(guān)斷，進(jìn)入續(xù)流狀態(tài)，由于電感的儲(chǔ)能作用，續(xù)流二極管導(dǎo)通，為電流提供回路，此時(shí)負(fù)載靠電感釋放能量和電容放電獲取電壓。采用專用 MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片 IRS2110驅(qū)動(dòng) MOSFET。 UEGO控制器外圍電路設(shè)計(jì) 電壓產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì) 控制電路所需要的電壓等級(jí)分別是數(shù)字電源： 5V、 、 。 TMS320F28335的供電電壓是內(nèi)核電壓 ， I/O接口電壓是 ，由于車載的只有 12V的電源，所以先用芯片 MC7805將 12V電壓轉(zhuǎn)換成 5V（如圖 ），再采用 TI的專用 DSP電源管理芯片 TPS767D301來給 DSP提供 ，如圖 。由于設(shè)計(jì)中運(yùn)算放大器要用到 +5V的模擬電源，因此還需要一個(gè) +5V模擬電源的轉(zhuǎn)換電路，如圖 所示。 21 圖 +5V數(shù)字電壓產(chǎn)生電路 圖 + + 22 圖 +5V模擬電壓產(chǎn)生電路 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 向 DSP提供時(shí)鐘一般有兩種方法：一種是利用 DSP內(nèi)部所提供的晶體振蕩器電路，即在 DSP的 X1和 X2引腳之間連接一個(gè)晶體來啟動(dòng)內(nèi)部振蕩器；另一種方法是將外部時(shí)鐘源直接輸入 X2/CLKIN引腳， X1懸空，采用已經(jīng)封裝的晶體振蕩器。從資源利用、設(shè)計(jì)的可行性以及電路設(shè)計(jì)的簡單性考慮，時(shí)鐘電路應(yīng)采用 TMS320F28335內(nèi)部晶體振蕩器，設(shè)計(jì)的電路如圖 。 圖 時(shí)鐘電路圖 23 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 復(fù)位通常有上 電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種。上電復(fù)位由電源器件給出復(fù)位信號(hào)。一旦電源上電，系統(tǒng)便處于復(fù)位狀態(tài)，當(dāng) XRS 為低電平時(shí)， DSP復(fù)位。為使 DSP初始化正確，應(yīng)保證 XRS 為低電平并至少保持 3個(gè) CLKOUT周期，同時(shí)在上電后，該系統(tǒng)的晶體振蕩器一般需要 100200ms的穩(wěn)定期 [8]。所選的電源器件一旦加電，其輸出電壓緊隨其輸入電壓，當(dāng)輸出電壓達(dá)到啟動(dòng) RESET 的最小電壓時(shí)（溫度為 25℃時(shí)，其電壓為 ），引腳 RESET 輸出低電平，并且至少保持 200ms[8]，從而滿足復(fù)位要求。在運(yùn)行過程中，用戶也可以通過復(fù)位按鈕使 DSP復(fù)位，復(fù)位是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)的復(fù)位電路如圖 。 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 復(fù)位通常有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種。上電復(fù)位由電源器件給出復(fù)位信號(hào)。一旦電源上電，系統(tǒng)便處于復(fù)位狀態(tài)，當(dāng) XRS 為低電平時(shí)， DSP復(fù)位。為使 DSP初始化正確，應(yīng)保證 XRS 為低電平并至少保持 3個(gè) CLKOUT周期，同時(shí)在上電后，該系統(tǒng)的晶體振蕩器一般需要 100200ms的穩(wěn)定期 [7]。所選的電源器件一旦加電，其輸出電壓緊隨其輸入電壓，當(dāng)輸出電壓達(dá)到啟動(dòng) RESET 的最小電壓時(shí)（溫度為 25℃時(shí)，其 電壓為 ），引腳 RESET 輸出低電平，并且至少保持 200ms[7]，從而滿足復(fù)位要求。在運(yùn)行過程中，用戶也可以通過復(fù)位按鈕使 DSP復(fù)位，復(fù)位是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)的復(fù)位電路如圖 。 圖 復(fù)位電路圖 24 4 全文總結(jié) 至此， UEGO傳感器控制器硬件電路設(shè)計(jì)完畢，完整的系統(tǒng)原理圖如圖 。 寬帶型氧傳感器的使用，可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元的控制精度，最大 限度地發(fā)揮了三元催化器的作用，更加有效地降低了有害氣體的排放。本文研究了寬帶型氧傳感器控制器的硬件部分，并設(shè)計(jì)了硬件圖。在設(shè)計(jì)的過程中，得出了以下結(jié)論： （ 1） 在設(shè)計(jì) UEGO控制器過程中，對(duì)于泵電流和溫度的控制中都給了一個(gè)參考量：泵電流控制中給了氧濃差電池一個(gè)參考電壓 Uref；在溫度控制部分給了一個(gè)定值的參考電阻 Rs。這樣我們就不用拘泥于去測量具體的量，通過比較參考量和實(shí)際量再通過控制器進(jìn)行相關(guān)處理就能得到準(zhǔn)確的控制信號(hào)。這種方法在控制器的設(shè)計(jì)中用的非常廣泛。 （ 2） 在設(shè)計(jì) UEGO控制器過程中，針對(duì)控制要求設(shè)計(jì)了基于 DSP（ TMS320F28335）的控制器，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，滿足控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制的要求。 （ 3） 在設(shè)計(jì)硬件電路的過程中，交流通道和直流通道的精度很重要。為了防止燒壞 ADC，在 ADC前必須要加入限幅電路。 （ 4） 在此控制器的設(shè)計(jì)中 還設(shè)計(jì)了溫度控制部分，將傳感器的溫度控制在一理想的值附近（約 750℃），這樣不但使其達(dá)到正常工作狀態(tài)所需要的時(shí)間縮短，而且保證了在運(yùn)行過程中傳感器的正常工作，并使控制器的性能進(jìn)一步得以優(yōu)化。 25 圖 完整的系統(tǒng)原理圖 26 謝 辭 本論文設(shè)計(jì)在 黃云志 老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求 下業(yè)已完成，從課題選擇到具體的寫作過程，論文初稿與定稿無不凝聚著 黃 老師的心血和汗水，在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)期間， 黃 老師為我提供了種種專業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)和一些富于創(chuàng)造性的建議， 黃 老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度使我深受 感動(dòng) ，沒有這樣的幫助和關(guān)懷和熏陶，我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此向 黃云志 老師表示深深的感謝和崇高的敬意！ 在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機(jī)會(huì)向在這四年中給予我諸多教誨和幫助的各位老師表示由衷的謝意，感謝他們四年來的辛勤栽培。在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)，順 利完成畢業(yè)論文。 同時(shí)，在論文寫作過程中，我還參考了有關(guān)的書籍和論文，在這里一并向有關(guān)的作者表示謝意。 我還要感謝同組的各位同學(xué)以及我的各位室友，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，你們給了我很多的啟發(fā)，提出了很多寶貴的意見，對(duì)于你們幫助和支持，在此我表示深深地感謝！ 27 參考文獻(xiàn) [1] 孫偉等，寬域氧傳感器接口控制單元開發(fā)，西化大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版， 2021年 4期， 2425,68 [2] 劉瑞祥，高希彥，楊德勝，寬范圍氧傳感器控制器設(shè)計(jì)及在柴油機(jī) EGR系統(tǒng)中的應(yīng)用，大連理工大學(xué)內(nèi)燃機(jī)研究所，遼寧 大連 [3] 張進(jìn)，兩種發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)傳感器動(dòng)態(tài)特性的研究 [D]，合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2021 [4]Luca Poggio, Spita Marengo,Marco Secco, Nizza Monferrato,Piero Carbonaro, Turin,Daniele Ceccarini,Rimini, Control device for A linear oxygen sensor[P], . Patent 6334352B1,January 1,2021 [5]關(guān)順賢，詳解汽車寬帶性氧傳 感器，遼寧科技學(xué)院機(jī)械工程系 [6] 雷曉瑜，曹廣忠 TMS320F28335及其最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，深圳大學(xué)機(jī)電與控制工程學(xué)院 [7]胡海江，級(jí)聯(lián)型有源電力濾波器的設(shè)計(jì)，北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2021 [8]張雄偉，陳亮，徐光輝， DSP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用 [M].北京：電子工業(yè)出版社
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