沖孔打樁機的自動控制系統設計

(1)控制器模塊。系統的微控制器采用擁有低功耗模式的S3C2440，它是Samsung公司以ARM為架構推出的ARM920T的微處理器核心，擁有16 KB的資料快取和16 KB的指令快取、MCU快取，它有固定的32 b運算碼寬度，能降低編碼數量所產生的消耗，可以減輕解碼和管線化的負擔，大多均為一個時間周期執行，有強大的索引定址模式，它精簡且快速的2-priori-ty-le Vel中斷子系統，具有可切換的暫存器組，它支持ARM處理器16-bit(Thumb)指令模式。工作頻率為499 MHz，最高工作頻率可達533 MHz。
(2)電源模塊。在設計系統中有多種電壓，電源電壓分為直流1．8 V，3．3 V，5 V，和交流220 V幾種。其中1．8 V用于微控制器的內核供電；3．3 V用于微控制器的外設I／O口線供電；5 V用于其他大部分芯片供電；24 V為外圍接口電路供電；交流220 V用于AC—DC(220 V轉24 V)供電。電源電路主要經過穩壓芯片穩壓和電容濾波。主要電路如圖4和圖5所示。

圖中R為0 Ω，C1為25 V 100μF的電解電容，C2為104獨石電容，C3，C4為CBB電容，C5為50 V470μF的電解電容，Z為防雷管，F為保險，L1和L2組成共模扼流圈，L3，L4為差模電感。
(3)剎車控制系統模塊。剎車、離合電機的控制歸根到底都是對電機的控制，由于需要控制電機的通斷，所以控制也只需要簡單的繼電器控制，故采用普通I／O口和功率晶體管即可，如圖6所示，F為保險，Z為防雷管，Q為晶體管BCP56。

(4)離合控制系統模塊。離合控制的設計方案和剎車控制的設計方案相似。
(5)卡錘檢測模塊。在打樁機工作過程中，要實時采集打樁機的高度和速度信號，以便對樁機進行控制。本設計中采用霍爾傳感器對高度進行測量，在打樁機運行過程中，工作環境復雜多變，有時會造成卡錘和吸錘等故障，此時及時檢測此類信號，并反饋給微控制器，以便及時調整控制策略，提高打樁機的工作效率。
(6)電機保護電路的設計。系統采用45 kW的三相異步電機，它是提錘升降的動力來源。電機保護電路的設計對于整個系統來說非常重要。電機保護電路的設計主要包括2個方面：
一是電機的過流保護，電機在起錘和突然啟動時會產生大的電流，在本設計系統中，采用電流互感器來檢測起錘的電流信號，以及實現對電機的過電流保護；
二是電機的繼電保護，采用繼電器來控制電機的電源開關，以便在緊急情況下對電機和整個系統進行保護。