用于电动执行器的硬件故障保护的装置及其实现方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于电动执行器的硬件故障保护的装置及其实现方法。采用译码器和逻辑芯片作为智能电动执行器控制器的故障处理单元，实现对电动执行器的故障保护。逻辑芯片、ＤＳＰ依次连接形成故障保护单元，所述的逻辑芯片包括：７４ＨＳ３２，７４ＨＣ０４，７４ＨＣ０８和７４ＬＳ１１。本发明专利技术降低了系统的设计复杂性，节省了硬件空间，并具有运算简单、故障信号判断迅速、成本低等优点。同时，结合ＤＳＰ对故障进行逻辑代码识别和控制，实现了软件和硬件的双重保护，提高了系统的可靠性，增加了操作的灵活性。这些排除故障的方法，采集适当的信号就可以实现对其他类型执行器的故障诊断。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动执行器的故障处理技术，特别涉及一种用于龟动执行器的硬件故障 保护的装置及其实现方法，具体是采用译码器和逻辑芯片实现对智能电动执行器基于硬件 的故障保护的控制装置和实现方法。
技术介绍
电动执行器广泛应用于各种工业自动化过程控制环节，是一个相当重要的基础设备。 在目前的电动执行器控制系统中，软件、硬件的可靠性和稳定性已经非常高，而电动执行 器的故障成为控制系统失效的主要原因。电动执行器现有的故障保护处理方法主要是采用 传统模拟控制器，对单个故障分别进行软件保护。针对电动执行器故障较多，故障复杂的 特点，现有的技术存在诸多缺点l.软件的实现存在快速性和实时性问题；2.硬件实现成 本高，技术不完善。专利技术目的本专利技术的目的是提供一种，采 用译码器和逻辑芯片作为智能电动执行器控制器的故障处理单元，实现对电动执行器的故障保护。本专利技术提供的一种用于电动执行器的硬件故障保护的装置主要包括逻辑芯片、DSP， 逻辑芯片、DSP依次连接形成故障保护单元。所述的逻辑芯片包括74HS32, 74HC04, 74HC08和74LS11。所述的DSP的CAP3/IOPA5连接74LS11的Al引脚，DSP的CANTX/IOPC6连接 74LS11的Bl引脚，DSP的CANTX/IOPC6同时连接第一片74HC04的2A引脚，DSP的 CLOCKOUT/IOPE0连接74LS11的B2引脚，DSP的任意一个I/O端引脚输出Fault信号 连接74LS11的B3引脚，DSP的CAP6/IOPF1连接第一片74HC04的1A引脚，DSP的 PWMl/IOPA6， PWM2/IOPA7， PWM3/IOPB0， PWM4/I0PB1连接74HC08的1B、 2B、 3B、 4B引脚。所述的74LS11的A2连接第一片74HC04的2Y引脚，Cl和C2连接电源，A3连接 第一片74LS32的Yl引脚，Yl连接74LS32的Al引脚，Y2连接第一片74LS32的Bl引 脚，C3连接第一片74LS04的1Y引脚，Y3连接74HC08的1A、 2A、 3A、 4A引脚。所述的74HC08的1Y连接第二片74HC04的1A引脚和第二片74LS32的Al引脚； 2Y连接第二片74HC04的2A引脚和第二片74LS32的A2引脚；3Y连接第二片74HC04 的3A引脚和第二片74LS32的A3引脚;4Y连接第二片74HC04的4A引脚和第二片74LS32的A4引脚。所述的74HS32， 74HC04, 74HC08和74LS11的GND引脚接地，VCC接电源，其 他闲置引脚悬空。所述的第二片74HC04的1Y、 2Y、 3Y、 4Y引脚输出分别和第二片74LS32的Yl、 Y2、 Y3、 Y4引脚输出通过光耦形成回路为功率模块提供驱动信号，起到隔离强电的作用。 本专利技术提供的一种用于电动执行器的硬件故障保护方法包括的步骤1) 电动执行器的核心控制芯片DSP根据电动执行器状态输出OPEN、 CLOSE、 FANGXIANG信号，Enable, XPWM信号，Fault信号、PWM脉冲信号；2) FANGXIANG信号在执行器力臂开方向运行为高电平、执行器力臂向关方向运行 为低电平；Enable信号初始化为高电平，可以有效防止电导通，Enable信号在电动执行器 正常工作时为低电平；电动执行器出现故障时，DSP输出的Fault信号跳变为低电平。3) DSP输出的Fault信号还在逻辑芯片内部与OPEN、 FANGXIANG、 CLOSE、 Enable 信号经过逻辑运算控制PWM脉沖信号，经过硬件保护控制PWM脉冲励磁信号，实现直 接由硬件对电动执行器的可靠保护。4) 当Fault信号为低电平时，由DSP输入逻辑芯片，经过逻辑运算将关闭所有PWM 脉冲信号输出，电动执行器电机停止工作。5) 在无故障信号的情况下，每路XPWM信号经过逻辑芯片的运算，输出分为两路高 低电平各一路，接出通过光耦形成回路为功率模块提供驱动信号，起到隔离强电的作用。本专利技术采用基于硬件对电动执行器的故障信号进行逻辑保护和控制，将电动执行器可 能出现的故障集中到硬件芯片进行统一的数字化的控制保护，实现对电动执行机构的可靠 保护，降低了系统的设计复杂性，节省了硬件空间，并具有运算简单、故障信号判断迅速、 成本低等优点。同时，结合DSP对故障进行逻辑代码识别和控制，实现了软件和硬件的 双重保护，提高了系统的可靠性，增加了操作的灵活性。这些排除故障的方法，采集适当 的信号就可以实现对其他类型执行器的故障诊断。 附图说明图1为本专利技术实施例电动执行器硬件故障保护的结构框图。图2为本专利技术实施例电动执行器硬件故障保护实现装置图。图3为译码器连接功能示意图。图4为逻辑芯片处理故障的连接图。图5为逻辑芯片实现故障保护的逻辑功能图。图6为逻辑芯片功能框图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术进行说明，但它们不是对本专利技术作任何限制。将一台以四相8/6极开关磁阻电机作为动力源的电动执行器为例对本专利技术进行说明。四相8/6极开关磁阻电机作为动力源的电动执行器的故障信号一般包括电机过热TH—M， AB相功率模块过热TH一ab、 CD相功率模块过热TH—cd，电源电压过低LOJU，电源电压过高HI一U， AB相电流过流AB—FO、 CD相电流过流CD_FO，产生有7个故障信号，选择74LS148译码器的进行译码处理。故障信号输入74LS148进行数据锁存、转换译码，经过译码后接入CPU的数据总线，CPU根据故障代码进行代码的识别，给逻辑芯片输入相应的控制命令信号，经过逻辑芯片的运算决定电机励磁功率模块的输出，如图1所示。电动执行器硬件故障保护实现装置结构如图2所示，执行器主回路电压和主回路参考电压经过比较器1(LM339，德州)，由输出引脚输出电源过电压信号，经过光耦(SFH6156，VISHAY) 2输出HI—U接至译码器74LS1483(SN54HC148， TI公司)的5N引脚;同理，欠电压信号经过光耦2输出LO—U接至译码器74LS1483的4N引脚，如图3所示。电机励磁功率模块4 (FCAS50SN60，飞兆)RTH引脚输出反映AB相功率模块温度变化的电压信号TH—ab，反映CD相功率模块温度变化的电压信号TH—cd。TH—ab和TH一cd分别经过比较器1与模块参考电压进行比较，输出AB相功率模块过温信号，经过光耦2连接至译码器74LS1483的3N引脚，CD相功率模块过温信号经过光耦2连接至译码器74LS1483的2N弓I脚，如图3所示。电机励磁功率模块4的VFO引脚输出电机AB相绕组过流信号AB—FO和CD相绕组过流信号CD—FO，经过光耦2分别连接至译码器74LS1483的7N引脚和6N引脚。电机绕组中放置过温继电器(3UA，西门子)6，电机过温信号由过温继电器6输出，经过光耦2连接到译码器74LS1483的1N引脚。译码器74LS1483经过对9个故障信号的逻辑译码，将产生的4位编码信号XFA1，XFA2, XFA3， XFA4，依次接至微处理器DSP (美国德州仪器，tms320lf2407) 7的数据总线的低四位(Dq-D3)， Fault信号输入至DSP7的XINT本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电动执行器的硬件故障保护的装置，其特征在于它主要包括逻辑芯片、ＤＳＰ，逻辑芯片、ＤＳＰ依次连接形成故障保护单元；所述的逻辑芯片为：７４ＨＳ３２，７４ＨＣ０４，７４ＨＣ０８和７４ＬＳ１１。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙鹤旭，董砚，郑易，李洁，何林，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]