C8051F005單片機(jī)的比例電磁鐵控制技術(shù)

　　根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計需要，通過修改PCA0CPH0可以得到不同占空比的PWM信號。

　　本控制系統(tǒng)采用C8051F005 單片機(jī)的PCA由軟件實(shí)現(xiàn)8位分辨率的PWM輸出。PWM信號通過CEXn線由功能選擇開關(guān)連到MCU的端口I/O引腳輸出，PWM輸出信號通過驅(qū)動電路可驅(qū)動比例電磁鐵。模塊的捕捉/比較寄存器PCA0CPLn和PCA0CPHn中存放PWM輸出信號占空比高電平時間值。如果需要改變占空比，可在運(yùn)行中改變PCA0CPHn的值，比例電磁鐵的推桿位移與PCA0CPHn的值成比例。

　　在驅(qū)動電路中需要將PWM輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換為比例電磁鐵的控制電流信號，而且要保證較好的比例特性關(guān)系。利用場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性[4]，當(dāng)場效應(yīng)管的漏源極之間的電壓VDS保持不變時，漏極電流ID與柵源之間電壓VGS的關(guān)系稱為“轉(zhuǎn)移特性”，其表達(dá)式為：

　　本控制電路采用了大功率場效應(yīng)晶體管IRL3803，其電流輸出足夠驅(qū)動比例電磁鐵的動作。IRL3803的漏極電流ID和柵源電壓VGS具有很好的線性關(guān)系，將柵極與C8051F005單片機(jī)的P0.0口（通過軟件編程PCA選擇的PWM信號輸出引腳），將IRL3803的漏極與比例電磁鐵相連。本電路中，比例電磁鐵是GP80，其額定吸力是120 N，行程為8 mm，額定電壓為24 V。

　　在進(jìn)行控制時，通過改變輸入到比例電磁鐵開關(guān)電信號“占空比”來實(shí)現(xiàn)控制電流的大小。占空比越大，通過電磁鐵線圈的控制電流越大，控制輸出的位移也越大。

　　比例電磁鐵驅(qū)動電路如圖1所示。在驅(qū)動電路中，R1是限流電阻，使IRL3803管導(dǎo)通；D1是導(dǎo)向二極管，給IRL3803管提供正確的電壓極性；二極管D2起保護(hù)作用，避免過壓時損壞比例電磁鐵。比例電磁鐵由24 V電壓直接供電。

圖1 比例電磁鐵驅(qū)動電路

結(jié)語

　　C8051F005單片機(jī)的集成度高，外圍電路少，其高速執(zhí)行指令的特性能精確控制比例電磁鐵；C8051F005內(nèi)核與普通51系列兼容，且指令簡單易學(xué)，可縮短系統(tǒng)開發(fā)周期。比例電磁鐵作為電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器件，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。基于C8051F005單片機(jī)的比例電磁鐵控制系統(tǒng)能達(dá)到精度高、穩(wěn)定性好的要求，硬件電路簡單、工作可靠。在應(yīng)用系統(tǒng)中，根據(jù)需要直接由單片機(jī)的I/O口輸出固定占空比或可變占空比PWM信號，配以一定的控制算法，軟件編程清晰且容易實(shí)現(xiàn)，具有很好的推廣價值。