本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于CAN總線的分布式電氣負(fù)載控制裝置，主要解決某些電氣負(fù)載控制方式設(shè)計復(fù)雜、維護困難、擴展性低的問題。該裝置主要由若干電氣負(fù)載控制SSPC電路與供電電源模塊組成，每個SSPC電路由節(jié)點通信電路、數(shù)據(jù)處理電路和開關(guān)控制電路依次連接組成。其中，節(jié)點通信電路用于實現(xiàn)SSPC電路與上位PC機的通信；數(shù)據(jù)處理電路用于對節(jié)點通信電路發(fā)來的上位PC機指令數(shù)據(jù)進行校驗內(nèi)和移位提取處理；開關(guān)控制電路根據(jù)提取的有效指令控制負(fù)載電源的通/斷，電源模塊為SSPC電路中的元器件提供+5V供電。該裝置開放性好，擴展性強，可靠性高，經(jīng)濟實惠，適用范圍廣，能夠用于飛機、汽車等包含大量電氣負(fù)載的應(yīng)用實體中。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于電子設(shè)備
，特別涉及電氣負(fù)載的控制裝置，可用于對飛機、汽 車、智能樓宇的儀器設(shè)備的控制。
技術(shù)介紹
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的電子儀器設(shè)備被集成在飛機、汽車、智能樓 宇等應(yīng)用載體之中，為了解決給不同的設(shè)備分配相應(yīng)的電源供電的問題，配電技術(shù)應(yīng)運而 生，而電氣負(fù)載控制技術(shù)是配電技術(shù)的核心。常規(guī)配電系統(tǒng)中的電氣負(fù)載控制方式為離散信號控制線方式，屬于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)類 型，需要大量的連接控制導(dǎo)線、接插件和斷路器，設(shè)計復(fù)雜、維護困難、元器件數(shù)量繁多、導(dǎo) 線線束過多過粗，如某大型客機的配電和控制用的電纜長達20萬米以上，重約2噸多，斷路 器多達900多個，維護和檢修十分困難。為了克服常規(guī)電氣負(fù)載控制方式的種種缺點，出現(xiàn)了一些新型的電氣負(fù)載控制裝 置。如申請?zhí)枮?00810041250. 4的“一種通信基站電源的負(fù)載管理系統(tǒng)及方法”采用了附 帶配電屏的負(fù)載管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)由于其上位控制PC并不是通過通信總線經(jīng)由控制系統(tǒng) 直接作用于電氣負(fù)載，因此，系統(tǒng)的靈活性與可擴展性比較差，一旦有新的電氣負(fù)載加入就 需要對整個系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進行調(diào)整。又如申請?zhí)枮?00710172765. 3的“一種遠程直流負(fù) 載控制器”，該裝置內(nèi)有一顆處理器通過外總線與上位控制PC通信，通過內(nèi)總線控制各智能 開關(guān)的通/斷，雖然這種控制器的靈活性和可擴展性有所提高，但是相對結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè) 備成本較高，維修檢測的便利性較差。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服上述已有電氣負(fù)載控制方式的種種缺點，提出一種基于 CAN總線的分布式電氣負(fù)載控制裝置，以實現(xiàn)在保證裝置良好擴展性的基礎(chǔ)上使得各種配 電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化、線束集約化，提高系統(tǒng)運行的可靠性與維修檢測的便利性。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)包括若干并連的SSPC電路與供電電源模塊，每個SSPC電路包括節(jié)點通信電路、數(shù)據(jù)處 理電路和開關(guān)控制電路，其中所述的節(jié)點通信電路主要包括CAN收發(fā)器，用于接收外部總線上的數(shù)據(jù)電平信號，并將接收的數(shù)據(jù)電平信號轉(zhuǎn)換 后發(fā)送到接口隔離電路；接口隔離電路，用于接收CAN收發(fā)器發(fā)送的數(shù)據(jù)電平信號，并實現(xiàn)電平信號的光 電隔離，將隔離后的數(shù)據(jù)信號發(fā)送給CAN控制器； CAN控制器，用于接收接口隔離電路的數(shù)據(jù)電平信號，并分析數(shù)據(jù)電平信號中的邏 輯含義； 所述的數(shù)據(jù)處理電路主要包括CAN控制器和微處理器，該CAN控制器提取上位機發(fā)送來的指令信息中的有效數(shù)發(fā)送給微處理器；微處理器接收CAN控制器輸入的數(shù)據(jù)信號 并對其進行數(shù)據(jù)校驗、移位提取指令數(shù)據(jù)；所述的開關(guān)控制電路包括微處理器、驅(qū)動信號放大電路和MOSFET管開關(guān)電路，微 處理器將提取出的指令數(shù)據(jù)與控制協(xié)議進行比對，并輸出控制驅(qū)動信號到驅(qū)動信號放大電 路；驅(qū)動信號放大電路將控制驅(qū)動信號放大后輸出到MOSFET管開關(guān)電路；MOSFET管開關(guān)電 路受控于放大后的控制驅(qū)動信號，根據(jù)控制驅(qū)動信號電平的高低控制負(fù)載電源的通/斷。上述分布式電氣負(fù)載控制裝置，其中SSPC電路中的接口隔離電路主要由第一光 耦隔離器OPl和第二光耦隔離器0P2組成，第一光耦隔離器OPl對CAN收發(fā)器發(fā)送的信號 進行光電隔離之后傳送到CAN控制器；第二光耦隔離器0P2對CAN控制器發(fā)送的信號進行 光電隔離之后傳送到CAN收發(fā)器。上述分布式電氣負(fù)載控制裝置，其中開關(guān)控制電路中的驅(qū)動信號放大電路由 LMl 58放大器及其外圍器件組成，該電路將微處理器輸出的邏輯高電平進行增益放大，用于 輸出到負(fù)載電源開關(guān)電路，驅(qū)動MOSFET管的導(dǎo)通。本專利技術(shù)結(jié)合電氣負(fù)載控制技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)，具有如下優(yōu)點1)通信控制總線采用CAN總線，每幀有效字節(jié)數(shù)最多為8個，并有CRC校驗措施， 數(shù)據(jù)出錯率低；2)接收發(fā)送信息的CAN控制器和CAN收發(fā)器價格便宜，實用性強，經(jīng)濟實惠，節(jié)約 造價和能源；3)CAN總線只有兩根導(dǎo)線，系統(tǒng)擴充時，直接將新節(jié)點掛接在總線上即可，改型靈 活，其實際節(jié)點數(shù)目最多能達到110個；4)系統(tǒng)具有信號隔離電路，有效抑制環(huán)境的電磁噪聲干擾，安全性強、可靠性高；5)驅(qū)動信號放大電路結(jié)構(gòu)簡約，維護便利性好；6)MOSFET管開關(guān)電路耐電流沖擊強度大，工作壽命長，功耗小；7)DC-DC電源轉(zhuǎn)換電路適應(yīng)電平范圍大，輸出電平穩(wěn)定、可靠。附圖說明圖1是本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本專利技術(shù)的SSPC電路結(jié)構(gòu)圖；圖3是本專利技術(shù)SSPC電路中的節(jié)點通信電路原理圖；圖4是本專利技術(shù)SSPC電路中的數(shù)據(jù)處理電路原理圖；圖5是本專利技術(shù)SSPC電路中的開關(guān)控制電路原理圖；圖6是本專利技術(shù)的電源模塊電路原理圖；圖7是本專利技術(shù)SSPC電路中的CAN控制器接收數(shù)據(jù)流程圖。具體實施例方式參照圖1和圖2，本專利技術(shù)主要由若干個并連的SSPC電路與電源模塊組成。每個 SSPC電路都具有CAN總線通信節(jié)點，因此SSPC電路能夠通過外部CAN總線與上位PC機進 行通信，電源模塊能夠?qū)⑼饨拥?28V電源轉(zhuǎn)換成為SSPC電路上器件芯片工作所需的+5V 工作電壓。每個SSPC電路具有相同的電路結(jié)構(gòu)，如圖2所示，它由節(jié)點通信電路、數(shù)據(jù)處理電路與開關(guān)控制電路依次連接組成，具體連接關(guān)系為節(jié)點通信電路的第二輸出端對應(yīng) 連接數(shù)據(jù)處理電路的第一輸入端；節(jié)點通信電路的第二輸入端接數(shù)據(jù)處理電路的第一輸出 端；數(shù)據(jù)處理電路的輸出端接開關(guān)控制電路的輸入端。其中，該電路中的節(jié)點通信電路通過 外部CAN總線與配有CAN總線適配器的上位PC機進行連接通信。參照圖3，本專利技術(shù)SSPC電路中的節(jié)點通信電路包括CAN收發(fā)器、光電隔離電路與 CAN控制器三部分。CAN收發(fā)器的CH端與CAN總線的隱性線路連接，CL端與CAN總線的顯 性線路相連，發(fā)送端TX與光耦隔離電路中的第一光耦隔離器OPl的輸入端相連，CAN總線 接收數(shù)據(jù)信號經(jīng)過光電隔離之后，進入CAN控制器的接收端RX0，同樣，CAN控制器的發(fā)送端 TXO與光耦隔離電路中的第二光耦隔離器0P2的輸入端相連，CAN總線發(fā)送數(shù)據(jù)信號經(jīng)過光 電隔離之后，進入CAN收發(fā)器接收端TX。其中，由于使用TXO與RXO作為CAN控制器的發(fā)送 端與接收端，因此，為了保證參考電平的精準(zhǔn)，CAN控制器的RXl接電源+5V。此外，在CAN 控制器與光耦隔離器的連接端口之間均串接限流電阻；光耦隔離器與CAN收發(fā)器的連接端 口之間也串接著限流電阻，CAN控制器的時鐘是外部晶振時鐘，晶振電路連接于CAN控制器 的XTALl端和XTAL2端之間。該電路中的CAN收發(fā)器選用Wiilips公司的PCA82C250芯片， CAN控制器選用Philips公司的SJA1000芯片，光耦隔離器選用6N137，但不限于這些型號。參照圖4，本專利技術(shù)SSPC電路中的數(shù)據(jù)處理電路主要由CAN控制器SJA1000與89C51 微處理器組成。CAN控制器的8個讀寫口 AD0-AD7與微處理器的8個IO管腳相連，微處理 器通過地址操作，將存于CAN控制器接收緩存區(qū)里的數(shù)據(jù)通過讀寫口讀出，首先對讀出的 數(shù)據(jù)進行校驗處理，再將校驗無誤后的數(shù)據(jù)進行移位處理，提取出有效的上位PC機指令數(shù) 據(jù)，并按照設(shè)定的協(xié)議比對分析提取出來的有效指令數(shù)據(jù)，根據(jù)指令執(zhí)行相應(yīng)的操作。此 外，CAN控制器的RST復(fù)位端和INT初始化端分別與微處理器的RST復(fù)位端與INT初始化端 相連，CA本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種基于ＣＡＮ總線的分布式電氣負(fù)載控制裝置，包括若干并連的ＳＳＰＣ電路與供電電源模塊，每個ＳＳＰＣ電路包括節(jié)點通信電路、數(shù)據(jù)處理電路和開關(guān)控制電路，其特征在于：所述的節(jié)點通信電路主要包括：ＣＡＮ收發(fā)器，用于接收外部總線上的數(shù)據(jù)電平信號，并將接收的數(shù)據(jù)電平信號轉(zhuǎn)換后發(fā)送到接口隔離電路；接口隔離電路，用于接收ＣＡＮ收發(fā)器發(fā)送的數(shù)據(jù)電平信號，并實現(xiàn)電平信號的光電隔離，將隔離后的數(shù)據(jù)信號發(fā)送給ＣＡＮ控制器；ＣＡＮ控制器，用于接收接口隔離電路的數(shù)據(jù)電平信號，并分析數(shù)據(jù)電平信號中的邏輯含義；所述的數(shù)據(jù)處理電路主要包括ＣＡＮ控制器和微處理器，該ＣＡＮ控制器提取上位機發(fā)送來的指令信息中的有效數(shù)發(fā)送給微處理器；微處理器接收ＣＡＮ控制器輸入的數(shù)據(jù)信號并對其進行數(shù)據(jù)校驗、移位提取指令數(shù)據(jù)；所述的開關(guān)控制電路包括微處理器、驅(qū)動信號放大電路和ＭＯＳＦＥＴ管開關(guān)電路，微處理器將提取出的指令數(shù)據(jù)與控制協(xié)議進行比對，并輸出控制驅(qū)動信號到驅(qū)動信號放大電路；驅(qū)動信號放大電路將控制驅(qū)動信號放大后輸出到ＭＯＳＦＥＴ管開關(guān)電路；ＭＯＳＦＥＴ管開關(guān)電路受控于放大后的控制驅(qū)動信號，根據(jù)控制驅(qū)動信號電平的高低控制負(fù)載電源的通／斷。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于CAN總線的分布式電氣負(fù)載控制裝置，包括若干并連的SSPC電路與供電電 源模塊，每個SSPC電路包括節(jié)點通信電路、數(shù)據(jù)處理電路和開關(guān)控制電路，其特征在于所述的節(jié)點通信電路主要包括CAN收發(fā)器，用于接收外部總線上的數(shù)據(jù)電平信號，并將接收的數(shù)據(jù)電平信號轉(zhuǎn)換后發(fā) 送到接口隔離電路；接口隔離電路，用于接收CAN收發(fā)器發(fā)送的數(shù)據(jù)電平信號，并實現(xiàn)電平信號的光電隔 離，將隔離后的數(shù)據(jù)信號發(fā)送給CAN控制器；CAN控制器，用于接收接口隔離電路的數(shù)據(jù)電平信號，并分析數(shù)據(jù)電平信號中的邏輯含義；所述的數(shù)據(jù)處理電路主要包括CAN控制器和微處理器，該CAN控制器提取上位機發(fā)送 來的指令信息中的有效數(shù)發(fā)送給微處理器；微處理器接收CAN控制器輸入的數(shù)據(jù)信號并對 其進行數(shù)據(jù)校驗、移位提取指令數(shù)據(jù)；所述的開關(guān)控制電路包括微處理器、驅(qū)動信號放大電路和MOSFET管開關(guān)電路...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：相征，任鵬，齊佩漢，冀晗，苑峰，湯書苑，
申請(專利權(quán))人：西安電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：87
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