导言
份额电磁铁作为履行元件，是机电一体化的要害产品之一，广泛运用于各种主动化操控体系中；份额电磁铁的推力大，结构简略，维护便利，本钱低价，是运用十分广泛的电—机械转化器[1]；份额电磁铁的特性及作业的牢靠性，关于整个操控体系具有十分重要的影响，是决议操控体系质量的要害部件之一。份额电磁铁作为电—机械转化元件，其功用是将份额操控放大器输给的电流信号，转化成位移或许力信号输出。
份额电磁铁适用于直流电压为24V份额操控放大器的操控线路中，作为接连地、按份额地操控体系履行元件的运动、速度和方向的动力元件。份额电磁铁在其额外行程规模内的推力与通入其线圈的电流成正比，可在其他需求效果力主动操控的设备上作为线性动力元件，如主动油门操控等。当电磁铁与单片机一同构成一个主动操控体系时因为电磁铁的作业电压较高作业电流较大，因而单片机与份额电磁铁之间接口电路的规划是一个要害。
跟着微电子技能和计算机技能的开展，份额电磁铁的需求量日积月累，在各个操控范畴都有运用。下面介绍份额电磁铁的操控技能。
1 PWM驱动的基本原理及特色
PWM（Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制）技能是运用半导体开关器材的导通和关断，把直流电压变成电压脉冲列，并经过操控电压脉冲宽度和脉冲列的周期来到达变压、变频意图的一种操控技能[2]。也便是用脉冲宽度不等的一系列等幅值的矩形脉冲去迫临一个所需求的电流或电压信号。
PWM驱动电路，是广泛运用于高精度操控体系的驱动办法。这种电路能够完成宽规模的速度和方位操控，较之惯例驱动办法具有无与伦比的长处。PWM驱动电路线路简略、快速性好、线性度好、效率高的长处，使其广泛运用于丈量、通讯、功率操控与改换的许多范畴中。本规划运用PWM驱动电路所需大功率可控器材少、调速规模宽、快速性好、效率高，功耗低的特色，用C8051F005单片机直接输出的PWM信号经过驱动电路，然后合作适宜的操控算法（PID算法或含糊操控算法等）去操控份额电磁铁，可完成离合器的准确操控，关于电控离合器操控体系的研讨有很好的参考价值。
2 份额电磁铁与单片机接口电路
2.1 单片机概述
本操控体系选用的单片机是美国Silabs公司推出的C8051F005型单片机[3]。它是彻底集成的混合信号体系级MCU芯片，有1个真实的12位多通道ADC、1个可编程增益放大器、2个12位DAC、2个电压比较器、1个电压基准、1个具有32KB Flash存储器并与8051兼容的微操控器内核，还有硬件完成的（不是在用户软件顶用位操作模仿）I2C/SMBus、UART、SPI串行接口和1个具有5个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列（PCA），以及4个通用的16位定时器和4字节宽的通用数字I/O端口。C8051F005有2304字节的RAM，履行速度可达25MIPS；具有片内VDD监视器、WDT和时钟振荡器，是真实能独立作业的片上体系，能有效地办理模仿和数字外设。Flash存储器还具有在体系从头编程才能，可用于非易失性数据存储，并答应现场更新8051固件。MCU能够封闭任何一个或悉数外设，以降低功耗。
C8051F005型单片机可在工业温度规模（－45～+85 ℃）内用2.7～3.6 V的电压作业。端口I/O、RST和JTAG引脚都容许5 V的输入信号电压。
2.2 PWM信号输出及份额电磁铁驱动电路
C8051F005 MCU有一个片内可编程计数器/定时器阵列PCA。PCA包含1个专用的16位计数器/定时器时刻基准和5个可编程的捕捉/比较模块。时刻基准的时钟能够是下面的4个时钟源之一：体系时钟/12、体系时钟/4、定时器0溢出或外部时钟输入（ECI）。
每个捕捉/比较模块都有自己的I/O线（CEXn线），当答应它作业时，CEXn线经过功用挑选开关连到端口的某个引脚。每个捕捉/比较模块都有4种作业办法：边缘触发捕捉、软件定时器、高速输出、脉冲宽度调制（PWM）。PCA捕捉/比较模块的I/O和外部时钟输入能够经过数字交叉开关连到MCU的端口I/O引脚。
由PCA输出8位PWM信号（占空比可变）程序如下：
＄ include (c8051F005.inc)
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0073H；定时器3的中止进口
p; LJMP INTERT33
MAIN:
MOV WDTCN, #0DEH；制止看门狗定时器
MOV WDTCN, #0ADH
MOV OSCICN, #84H；挑选内部振荡器为12 MHz
MOV XBR0, #08H；挑选CEX0引脚连到P0.0
MOV XBR2, #40H；答应功用挑选开关
ORL PRT0CF, #00000001B；挑选P0.0为推拉办法
MOV TMR3RLL, #0B0H；给定时器3低字节赋初值
MOV TMR3RLH, #0A0H；给定时器3高字节赋初值
MOV PCA0CPH0, #0FFH；给PCA捕捉模块高字节赋初值
MOV PCA0CPL0, #0FFH；给PCA捕捉模块低字节赋初值
MOV PCA0MD, #08H；挑选PCA的时钟源为体系时钟，制止CF中止
MOV PCA0CPM0, #42H；挑选8位脉宽调制输出办法，并发动开端
MOV PCA0CN, #40H；答应PCA作业
MOV IE, #080H；CPU开中止
MOV EIE2, #1；T3开中止
MOV TMR3CN, #00000110B；发动T3作业，T3运用体系时钟源
SJMP ＄
INTERT33:
MOV A, TMR3CN；铲除T3的标志位TF3
ANL A, #7FH
MOV TMR3CN, A
DEC PCA0CPH0；占空比的改动
RETI
依据体系规划需求，经过修正PCA0CPH0能够得到不同占空比的PWM信号。
本操控体系选用C8051F005单片机的PCA由软件完成8位分辨率的PWM输出。PWM信号经过CEXn线由功用挑选开关连到MCU的端口I/O引脚输出，PWM输出信号经过驱动电路可驱动份额电磁铁。模块的捕捉/比较寄存器PCA0CPLn和PCA0CPHn中寄存PWM输出信号占空比高电平时刻值。假如需求改动占空比，可在运转中改动PCA0CPHn的值，份额电磁铁的推杆位移与PCA0CPHn的值成份额。
在驱动电路中需求将PWM输出的电压信号转化为份额电磁铁的操控电流信号，并且要确保较好的份额特性联系。运用场效应管的搬运特性[4]，当场效应管的漏源极之间的电压VDS坚持不变时，漏极电流ID与栅源之间电压VGS的联系称为“搬运特性”，其表达式为：
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本操控电路选用了大功率场效应晶体管IRL3803，其电流输出满足驱动份额电磁铁的动作。IRL3803的漏极电流ID和栅源电压VGS具有很好的线性联系，将栅极与C8051F005单片机的P0.0口（经过软件编程PCA挑选的PWM信号输出引脚），将IRL3803的漏极与份额电磁铁相连。本电路中，份额电磁铁是GP80，其额外吸力是120 N，行程为8 mm，额外电压为24 V。
在进行操控时，经过改动输入到份额电磁铁开关电信号“占空比”来完成操控电流的巨细。占空比越大，经过电磁铁线圈的操控电流越大，操控输出的位移也越大。
份额电磁铁驱动电路如图1所示。在驱动电路中，R1是限流电阻，使IRL3803管导通；D1是导向二极管，给IRL3803管供给正确的电压极性；二极管D2起维护效果，防止过压时损坏份额电磁铁。份额电磁铁由24 V电压直接供电。
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结语
C8051F005单片机的集成度高，外围电路少，其高速履行指令的特功能准确操控份额电磁铁；C8051F005内核与一般51系列兼容，且指令简略易学，可缩短体系开发周期。份额电磁铁作为电—机械转化器材，现已得到广泛的运用。根据C8051F005单片机的份额电磁铁操控体系能到达精度高、稳定性好的要求，硬件电路简略、作业牢靠。在运用体系中，依据需求直接由单片机的I/O口输出固定占空比或可变占空比PWM信号，配以必定的操控算法，软件编程明晰且简单完成，具有很好的推行价值。
参考文献
[1] 路甬祥.液压气动手册[M].北京:机械工业出版社,2002.
[2] 金英,潘再平.脉宽调制操控办法研讨 [J].科技通报,2005(1):3033.
[3] 张迎新,等.C8051F系列SOC单片机原理及运用[M].北京:北京理工大学出版社,2001.
[4] 杨素行.模仿电子技能根底简明教程[M]. 第2版.北京:高等教育出版社,1999.
[5] 王尚勇,杨青.柴油机电子操控技能[M].北京:机械工业出版社,2005.
