基于磁流變液阻尼器運行狀態敏感電流源設計

電源電路采用LM2596將12V轉換為+5V，其輸出電流最大為3A，平均工作效率可達80%以上，然后由TPS7333Q轉換為3.3V，供主控芯片TMS320LF2407A及其外圍電路使用，能完全滿足系統的供電要求。

JTAG接口，主要用于芯片內部測試以及對系統進行編程、仿真、調試等；TMS320LF2407A內嵌JTAG模塊，但對器件編程的功能對一般用戶是屏蔽的，因此只有較少的廠家能生產硬件仿真器。本系統采用ICETEK-5100PP硬件仿真器，結合TI公司的開發軟件CCS2.20完成程序調試、燒入等工作。

2.2.4 電流驅動器

電流驅動器如圖4所示，采用了DC-DC變換中的BUCK變換形式，其中J1接磁流變阻尼器線圈; U1接開關光耦，其2、4腳相接，當控制器判斷出磁流變阻尼器的運動狀態后，選擇將其與3或者1腳接通，3腳和1腳的控制電壓由可調電位器R2、R11控制，表示需要控制輸出電流大小的信號，然后通過電壓跟隨器輸入TL494，該信號與反饋信號比較后，控制TL494的輸出脈沖寬度，當在一個周期的高電平期間，信號經過Q2驅動后，使MOSFET導通，電源電壓加在減振器線圈上;當在一個周期的低電平期間，MOSFET截止，磁流變減振器線圈內部儲存的能量通過二極管D1續流;在一個周期中通過改變高低電平的時間比，使作用于線圈的平均電壓發生變化，從而改變其導通電流；電流值又通過R16采樣，然后放大、濾波后又輸入TL494，與控制信號進行比較，使反饋值及時跟蹤控制信號電壓值的變化，形成閉環控制回路，自動調節脈寬，保證輸出電流的穩定。 圖中R7、R8、C2是相位補償，C1、R9決定TL494的內部振蕩頻率，R12，R15決定其死區時間，Q3的作用是為MOSFET的極間電荷提供泄放回路。

圖4 電流驅動器原理圖

2.3 軟件設計

圖5是完成一次測控的流程圖：

圖5 超聲波檢測運行狀態流程圖3、實驗測試結果

3.1 測量的分辨力

在溫度T=24.875°C時，測試各距離對應的計時脈沖數據見表1：

表 1

從表中數據可以看出，實際距離每1毫米的變化，計數脈沖有約30個的變化，每個記數脈沖為0.1μs。

3.2 系統響應的實時性

系統每測控一個循環的耗時主要由兩部分構成，即超聲波對阻尼器的運行狀態辯識的時間和電流驅動器接收到控制信號至輸出電流穩定的時間，前者由于采用了測量三次通過一定處理后，作為最終的計數脈沖值，每次測量最大耗時約2.5ms，共7.5ms；圖6是電流驅動器在階躍上升和下降信號作用下的實測動態響應圖，圖中上面是階躍輸入信號曲線，縱向每格的幅值為2.00V；下面是在取樣電阻兩端實測的響應曲線，縱向每格的幅值為1.00V；橫向為時間軸，每格的寬度為2.00ms；可以看出，在階躍信號激勵下，實際的上升時間和下降時間都低于2.5ms，因此系統總的動態響應時間約10ms，完全滿足實時性要求。

圖6 電流驅動器的動態響應圖

3.3 系統的穩定性

系統的穩定主要由取決于超速波傳感和電流驅動器部分，前者由于環境因素的影響可能產生誤觸發，因此在一個測控循環中，通過對連續三次測量數據結合阻尼器的安裝位置和可能運行的最大速度等進行數據有效性分析，從而確定本次循環的準確時間，表2是在同一距離處，靜態測量9次的測試結果：