CN108073110B - 一种多功能燃料电池测试台控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多功能燃料电池测试台控制器，用以通过多种数据端口与多种外部设备通信，该控制包括单片机以及分别与单片机连接的电源电路、232通讯接口、485通讯接口、CAN通讯接口、开关量输入输出端口、模拟量输入输出端口以及PWM输出端口，所述的232通讯接口、485通讯接口、CAN通讯接口、开关量输入输出端口、模拟量输入输出端口和PWM输出端口分别通过光耦与外部设备通信。与现有技术相比，本发明具有多功能、控制简单、抗干扰等优点。

Description

一种多功能燃料电池测试台控制器
技术领域
本发明涉及集成控制器领域，尤其是涉及一种多功能燃料电池测试台控制器。
背景技术
现在市面上的燃料电池测试台控制器的功能性比较单一，一台设备的控制需要多个功能模块整合，有些控制器虽然功能多，但不适合燃料电池测试台控制需求，因此需要开发一款适应于燃料电池测试台控制需求的集成控制器。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多功能燃料电池测试台控制器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种多功能燃料电池测试台控制器，用以通过多种数据端口与多种外部设备通信，该控制包括单片机以及分别与单片机连接的电源电路、232通讯接口、485通讯接口、CAN通讯接口、开关量输入输出端口、模拟量输入输出端口以及PWM 输出端口，所述的232通讯接口、485通讯接口、CAN通讯接口、开关量输入输出端口、模拟量输入输出端口和PWM输出端口分别通过光耦与外部设备通信。
优选地，所述的单片机为dspic33ep单片机。
优选地，所述的电源电路包括外部电源、第一二极管、第二二极管、第一滤波电容、第二滤波电容、开关芯片、第一电源模块、第二电源模块和稳压器，所述的外部电源通过第一二极管分别与开关芯片、第一电源模块和第二电源模块连接，所述的稳压器与第二电源模块连接，所述的第二二极管正极接地，负极与第二二极管负极连接，所述的第一滤波电容、第二滤波电容分别并联在第二二极管负极和地之间。
优选地，所述的232通讯接口包括第一光耦、第二光耦以及收发器芯片，所述的单片机分别通过第一光耦和第二光耦与收发器芯片连接，所述的收发器芯片与外部设备通信。
优选地，所述的485通讯接口包括第三光耦、第四光耦和差分收发器，所述的单片机分别通过第三光耦和第四光耦与差分收发器连接，所述的差分收发器分别通过带有瞬变二极管的引出线与外部设备通信。
优选地，所述的CAN通讯接口包括第五光耦、第六光耦以及高速CAN收发器芯片，所述的单片机分别通过第五光耦和第六光耦与高速CAN收发器芯片连接，所述的高速CAN收发器芯片通过CAN共模滤波器与外部设备通信。
优选地，所述的PWM输出端口包括三极管、第七光耦和MOS管，所述的单片机通过三极管依次驱动第七光耦和MOS管，所述的MOS管通过第三二极管输出PWM信号。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明将多个通信功能模块整合在一起，在控制上比多模块简单，不容易出错，并且设置光耦与外部干扰隔离，可靠性提高，并且能够连接大部分电气设备和电气器件。
附图说明
图1为电源电路的电路原理图。
图2为232通讯接口的电路原理图。
图3为485通讯接口的电路原理图。
图4为CAN通讯接口的电路原理图。
图5为开关量输入输出端口的信号输入电路原理图。
图6为开关量输入输出端口的信号输出电路原理图。
图7为模拟量输入输出端口的信号输入电路原理图。
图8为模拟量输入输出端口的信号输出电路原理图。
图9为PWM输出端口的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
本发明提供一种多功能燃料电池测试台控制器，具体包括：
单片机dspic33ep电路----与外部所有电路通过光耦隔离，抗干扰能力大幅增加；
电源电路：经隔离后分多路隔离输出给所需电路供电，降低外部影响，如图1 所示，外部电源进来后经过二极管D1进行整流，电容E1和E2滤波后，一部分给外部器件供电，二极管D2吸收外部感性负载反向电动势；另一部分经过开关芯片 KA7812变压后输出给DC/DC供电，电源模块U22(WRB2405)变压隔离输出5V 给外部芯片供电，U23输出5V给内部芯片供电，另一路过U24(AE1117D)后输出3V给CPU，保障CPU和IC不受电源波动影响，提高可靠性；
232通讯接口：用以与带232通讯的设备通讯连接，如图2所示，U38和U39 是光耦(TLP2358)，作用是将CPU引脚发送的信号隔离，再输出到U53 (MAX3232ESE)，外部干扰信号无法进入影响CPU，CPU信号收发和外部信号的收发互不影响，提高可靠性。
485通讯接口：用以与带485通讯的设备通讯连接，如图3所示，单片机的 CPU通过光耦(TLP2358)隔离输入输出，再将信号送到SP490E，向外通讯。外部干扰信号经D16和D17抑制，保护U54，无法进入影响CPU，提高可靠性。4根引出线即可接2线制，也可以接4线制，做到通用；
CAN通讯接口：用以与带CAN通讯的设备通讯连接，如图4所示，CPU通过光耦(TLP2358)隔离输入输出，再将信号送到TJA1050T，向外通讯。L3(ACT45B) 滤除外部干扰信号，提高可靠性；
开关量输入输出端口：用以多点电气器件开关控制和电平信号接收，如图5 和6所示，外部电平信号经R125限流，打开Q4(S8050)，通过光耦(TLP2358) 隔离输入到CPU，外部干扰信号无法进入影响CPU，提高可靠性；
CPU信号经R161限流后输出到三极管Q14，驱动光耦(EL817)，驱动Q26 (30N06)打开负载，二极管D10吸收感性负载断开时释放的反电动势，提高可靠性；
模拟量输入输出端口：用以输出电流信号，电压信号，也可接收电压和电流信号，满足对电压或电流信号为控制的设备的控制和信号采集，如图7和8所示，外部电流信号转成电压信号后，滤波后差分输入给UB18(132U)，隔离后输出到CPU，提高可靠性；
CPU信号PWM波经光耦U36(TLP2358)隔离后输出，滤波进入运放(LM2904) 输出电压。Q7和R150和Z1(MMSZ5241B)组成限流电路，使光耦U36的输出电压在0-10V之间。运放U43A二次隔离后输出0-10V电压；
8：PWM输出端口：用以控制以PWM为需求的设备，如图9所示，PWM信号经R162限流后输出到三极管Q17，驱动光耦U55(TLP155E)，驱动MOS管 Q29(30N06)输出PWM信号，二极管D13吸收感性负载断开时释放的反电动势，提高可靠性。

Claims (2)

1.一种多功能燃料电池测试台控制器，用以通过多种数据端口与多种外部设备通信，其特征在于，该控制器包括单片机以及分别与单片机连接的电源电路、232通讯接口、485通讯接口、CAN通讯接口、开关量输入输出端口、模拟量输入输出端口以及PWM输出端口，所述的232通讯接口、485通讯接口、CAN通讯接口、开关量输入输出端口、模拟量输入输出端口和PWM输出端口分别通过光耦与外部设备通信；
所述的电源电路包括外部电源、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第一滤波电容(E1)、第二滤波电容(E2)、开关芯片(U21)、第一电源模块(U22)、第二电源模块(U23)和稳压器(U24)，所述的外部电源通过第一二极管(D1)分别与开关芯片(U21)、第一电源模块(U22)和第二电源模块(U23)连接，所述的稳压器(U24)与第二电源模块(U23)连接，所述的第二二极管(D2)正极接地，负极与第二二极管(D2)负极连接，所述的第一滤波电容(E1)、第二滤波电容(E2)分别并联在第二二极管(D2)负极和地之间；
所述的232通讯接口包括第一光耦(U38)、第二光耦(U39)以及收发器芯片(U53)，所述的单片机分别通过第一光耦(U38)和第二光耦(U39)与收发器芯片(U53)连接，所述的收发器芯片(U53)与外部设备通信；
所述的485通讯接口包括第三光耦(U35)、第四光耦(U40)和差分收发器(U54)，所述的单片机分别通过第三光耦(U35)和第四光耦(U40)与差分收发器(U54)连接，所述的差分收发器(U54)分别通过带有瞬变二极管的引出线与外部设备通信；
所述的CAN通讯接口包括第五光耦(U31)、第六光耦(U32)以及高速CAN收发器芯片(U41)，所述的单片机分别通过第五光耦(U31)和第六光耦(U32)与高速CAN收发器芯片(U41)连接，所述的高速CAN收发器芯片(U41)通过CAN共模滤波器(L3)与外部设备通信；
所述的PWM输出端口包括三极管(Q17)、第七光耦(U55)和MOS管(Q29)，所述的单片机通过三极管(Q17)依次驱动第七光耦(U55)和MOS管(Q29)，所述的MOS管(Q29)通过第三二极管(D13)输出PWM信号。
2.根据权利要求1所述的一种多功能燃料电池测试台控制器，其特征在于，所述的单片机为dspic33ep单片机。
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