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阀板硬件
这个文件夹下是48路阀板的原理图和PCB,用于烟梗分选机。整个机器用了六块48路阀板,驱动256路喷嘴,阀的型号是合肥旭伟电子气动有限公司的XW-F16,这个阀一个可以连接并控制16个喷嘴。每个阀的电阻是14欧姆,高压启动时峰值电流约1.5A,低压保持电流约0.8A。
概述
48个电磁阀连接在顶部的12个接口上,当接口上有电压时电流流过电磁阀,电磁阀打开。由于电磁阀工作需要大电流大电压且为感性器件,容易影响发出控制信号的CPLD芯片,因此需要独立且隔离的电源,这个电源标为LOW,参考为PGND。为加快电磁阀开启,在开启瞬间会输出一个高电压,这是另一个独立的电源,标为HIGH,参考也为PGND。这个高电压会在电磁阀开启后被断开,随后施加标号为LOW的保持电压,用来保持电磁阀的打开状态。需要电磁阀关闭则切断保持电压。
上面的过程由光耦隔离驱动端MOS和控制芯片CPLD,提供给光耦输出端的电压标号为+12V,参考为PGND。
上述提及的LOW、HIGH、PGND、+12V仅为板子的丝印上的称呼,都在右上角电源接口输入。
CPLD为控制芯片,接收外部信号并将控制信号输出到板上的光耦,数字电路部分和光耦输入端的电源标号为DGND、+12V,仅为板子的丝印上的称呼,都在右下角电源接口输入,当然,输入的12V会转换为3.3V提供给数字电路。
设计时是按照下表电压来做的
| 丝印 | 电压 |
|---|---|
| LOW | 12~24V |
| HIGH | 24~100V |
| PGND | 0V |
| +12V | 12V |
| DGND | 0V |
| +12V | 12V |
本次所用的阀板加速开启用的高电压为直流100V、保持用的低电压为直流12V
调试
版号
在INFO丝印标志的区域有S1、S2、S3、S4标注的0欧电阻焊接位,按0、1标注焊接即可,注意0和1不能都焊。这个设置是为阀板级联做的冗余。
烧录
CPLD烧录口为简牛口,用USB Blaster烧录的,开发软件为Quartus。旁边的按键是复位信号按键,说白了就是复位按键。用TTL接口可以方便单端信号的调试
观察开关量
在正面那排光耦前有LED,打开的阀门那一路对应的LED亮。选用LED和串联限流电阻时,查看issue#2
电源
数字电源输入为12V,在板子上转换为3.3V,网络标号+3.3V,为防止电磁阀上电瞬间直接误动作,因此给光耦电源加入RC延时电路,输出标号为+3.3VGG,按设计延时约500ms,这个时间远大于CPLD初始化开始工作的时间,因此电磁阀上电瞬间不会误动作。此外还添加了防反接保护,查看issue#3
生产制造
所需器件BOM里都有,板子开窗部分要加锡,钢网上已经体现了。测试板子是嘉立创做的,SMT也是嘉立创,直插元件和芯片需手焊
Changelog
v1.0
绿色的阀板,测试版本,继承于远古的原理图和布局
v1.1
蓝色的阀板,过奕任选型和画原理图,丁坤layout,具有ISO、LVDS、TTL接口,见b01-h1.1-p1.1-f1.1
v1.2
黄色的阀板,过奕任画原理图和layout,见 b02-h1.2-p1.1-f1.2
- 采用带屏蔽的超六类RJ45端口代替原来的牛角座,增强了通信的稳定性
- 删除了ISO(隔离)端口
- 删除了LVDS的BYPASS端口
- 删除了TTL端口
- 修改电磁喷阀的接口为更容易买到的器件,器件详情
- 增加了光隔数字部分电源的延迟上电电路,避免启动瞬间喷阀动作
- 修改了1N4148的封装为SOD-123,方便SMT
- 略微优化了板子尺寸,调整了安装孔位置和个数
v1.3
绿色的阀板,过奕任画原理图和layout,见b02-h1.3-p1.1-f1.3
- 重画了原理图和PCB,PCB尺寸减小
- 增大阻容器件封装,解决100V耐压风险,issue#1
- LED改为黄绿色,issue#2
- 添加了数字电源防反接,issue#3
- 取消了所有保险丝
- 增加了每一路的标识丝印,南林的徽标
- 重新排列了阀的连接器,方便插拔
- 有需要的线路上增加了开窗,提高载流能力
作者
过奕任和丁坤一起设计了电路,画了板子。欢迎提issue,bug随缘解决。
丁坤2019年入学时就被师兄叫去焊接汪学良的阀板,后来和过奕任接替师兄做了这个仓库里的阀板。丁坤已经毕业,但也很乐意解答关于板子的所有问题。丁坤QQ1091546069、丁坤电话17761700156。
过奕任2020年入学,目前正打算找其他人接管这个库,毕业了就不要找他,但永远可以找丁坤。
