由于这种DSP信号处理器内嵌的ADC采集模块的信号输入幅值范围为0~3 V,故需将蓄电池的端电压信号先经电阻R3分压处理,以保证光耦
输出的信号电平符合DSP的输入要求,在软件编程时,再乘以相应的倍数,即可恢复电压的原始值。若经过R3后的信号为Vin,光耦输出的信号为Vout,则有:
Vout=KVinR2/R1 (1)
式中,K为传输增益,对于每一只HCNR201来说,K是恒定的,其值在1+0.05之间,典型值为1。可以看出,通过调节R1、R2的值可改变该隔离电路的增益。本例中,选择R1=R2,即仅实现电压信号的隔离而不放大。Cl、C2作为反馈电容,主要用于信号滤波,具体参数的选择请参考相关文献。但在设计中要特别注意:必须保证U2、U3是分开供电的。
(2)电流采集
闭环霍尔电流传感器的工作原理如图4所示,它的原边电流In所产生的磁场,可通过一个副边线圈的电流Im所产生的磁场进行补偿,从而使霍尔器件始终处于检测零磁通的工作状态。当原副边补偿电流产生的磁场在磁芯中达到平衡时,即有如下等式:
NIn=MIm (2)
式中:In为原边电流;N为原边线圈的匝数;Im为副边补偿电流;M为副边线圈的匝数。由上式可以看出,在已知传感器原边和副边线圈匝数
时,通过测量副边补偿电流Im的大小,即可推算出原边电流In的值,从而实现原边电流的隔离测量。
本设计采用闭环霍尔电流传感器来采集蓄电池的电流信号,该霍尔电流传感器的输出信号Sensor_IN进入仪表放大器AD620调理后,即可进入DSP的ADC通道ADC_CHl,图5所示是其电流采集电路。
(3)转速采集
发电机输出的转速是一个近似的正弦信号,其峰峰电压值在l~20 V之间。转速信号采集电路的原理如图6所示,输入的转速信号经整流、限幅并在三极管的开关作用下可变为方波信号,然后经过光电隔离后输入到DSP控制引脚CAP2,即可进行捕获。
2.2 CAN接口
本系统中的CAN接口电路如图7所示,其CAN_TX、CAN_RX分别来自TMS320F2812(176PGF)的脚87和引脚89,设计中,需配置该引脚为CAN外设模式。CTM8251AT芯片内部集成有CAN隔离及CAN收发器件,可将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平,且具有高达DC 2500V的隔离电压,而且接口简单。在输出信号CAN_H、CAN-L之间并联一个120 Ω的电阻可进行阻抗匹配,以抑制反射波的干涉。