可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路，包括控制电路、晶振电路、启动电路、显示电路和复位电路；该驱动电路通过控制步进电机来实现可变几何涡轮增压器喷嘴环在试验装置的仿真环境中精确定位和移动，时钟信号采用内部晶振方式提供，保证了时钟信号的稳定性，提高电路的精准度。该驱动电路使可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置实现了喷嘴环在模拟实际工作的环境和状态下进行试验，即在高温、高压和模拟汽车排放气体环境下，使其做间歇往复运动，实现了可靠性更高的试验考核，从而满足高性能、高可靠性喷嘴环的生产技术要求。同时该电路可推广用于各种可变几何涡轮增压器实验设施以及相关用途的实验测试设备中。
【专利说明】可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种驱动电路，尤其涉及一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路。
【背景技术】
[0002]喷嘴环是可变喷嘴环涡轮增压器的核心部件，其气动热力性能对可变喷嘴环涡轮增压器涡轮级性能有重要影响，其可靠性基本上决定着可变喷嘴环涡轮增压器的寿命。喷嘴环的工作环境与航空燃气涡轮发动机的涡轮叶片相似:在高温、高压、高速且具有一定腐蚀性的燃气中工作，但其工况变化频繁、工作温度较低，目前最高温度一般小于1050°C，叶片绕自己的旋转轴旋转摆动。喷嘴环恶劣的工作环境与较高的制造精度要求，对其材料品质、加工工艺、试验检测提出了很高的要求。目前一般采用高温静态试验方法进行喷嘴环可靠性考核，但喷嘴环实际工作状态是运动的，静止状态和运动状态下材料内应力与承受外力均不同，仅满足高温条件，不能真实的反映喷嘴环实际的工作状态，测试的准确性和可信性很差，不能为新产品研发提供实验依据。
[0003]此外，目前车用涡轮增压器的可靠性试验一般在专用试验台上按照有关标准进行，也可以安装在发动机上与发动机一起进行可靠性试验。由于国内刚刚开始研发可变几何涡轮增压器，缺乏相关的可靠性试验装置以及驱动电路，严重影响了可变几何涡轮增压器产品的开发与应用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路解决现有技术中存在的采用高温静态试验方法进行喷嘴环可靠性考核，但喷嘴环实际工作状态是运动的，静止状态和运动状态下材料内应力与承受外力均不同，仅满足高温条件，不能真实的反映喷嘴环实际的工作状态，测试的准确性和可信性很差，不能为新产品研发提供实验依据的问题。
[0005]本发明的技术解决方案是:
一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路，包括:
控制电路:通过其单片机的输出信号控制步进电机的启动、换向、加速和减速；
晶振电路:通过其所包含的电容和晶振电路器的内部震荡为该驱动电路提供时钟/[目
号;
启动电路:接收控制电路中单片机的输出信号，并将控制电路中单片机的输出信号进行功率放大后，提供给步进电机，驱动步进电机的转动；
显示电路:通过其所包含的两个数码管接收控制电路中单片机的输出信号后，分别显示步进电机的正反转状态和步进电机的转速等级；
复位电路:使控制电路中的单片机进入复位状态。
[0006]进一步改进在于:所述控制电路包括单片机、启动开关K1、换向开关K2、加速开关S2、减速开关S3、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，所述启动开关Kl的一端连接单片机的引脚P3.4，所述启动开关Kl的另一端接地，所述启动开关Kl的另一端还通过电阻Rl连接显示电路，所述换向开关K2的一端连接单片机的引脚P3.5，所述换向开关K2的另一端接地，所述换向开关K2的另一端还通过电阻R2连接电源VCC，所述加速开关S2的一端接地，所述加速开关S2的另一端连接单片机的引脚P3.2，所述加速开关S2的另一端还通过电阻R4连接电源VCC，所述减速开关S3的一端接地，所述减速开关S3的另一端连接单片机的引脚P3.3，所述减速开关S3的另一端还通过电阻R3连接电源VCC。
[0007]进一步改进在于:所述晶振电路包括晶振电路器、电容Cl和电容C2，所述单片机的引脚XTALl依次通过电容Cl和电容C2连接单片机的引脚XTAL2，所述电容Cl和电容C2的中间线路接地，所述电容Cl和电容C2的两端共同并联有晶振电路器。
[0008]进一步改进在于:所述启动电路包括驱动芯片，所述单片机的引脚Pl.0、引脚Pl.1、引脚Pl.2和引脚Pl.3依次连接有驱动芯片的引脚1B、引脚2B、引脚3B和引脚4B，所述驱动芯片的引脚1C、引脚2C、引脚3C和引脚4C依次连接步进电机的A相、B相、C相、D相。
[0009]进一步改进在于:所述复位电路包括复位开关S1、电容C3、电阻R5和电阻R6，所述复位开关SI的一端连接电源VCC，所述复位开关SI的另一端通过电阻R6连接单片机的引脚RES，所述电阻R6连接电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端接地，所述复位开关SI和电阻R6的两端共同并联有电容C3。
[0010]本发明一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路，通过控制步进电机的启动、换向、加速和减速来模拟喷嘴环在实际工作的环境和状态，即在高温、高压和模拟汽车排放气体环境下，使其做间歇往复运动，实现了可靠性更高的试验考核，从而满足闻性能、闻可罪性喷嘴环的生广技术要求。整个驱动电路由晶振电路提供稳定的时钟/[目号。同时，复位电路中设置手动复位开关，来控制单片机进入复位状态。启动电路通过驱动芯片将单片机的输出信号放大后输出给步进电机。显示电路通过两个数码管连接单片机来显示步进电机的正反转状态和步进电机的转速等级。
[0011]本发明的有益效果是:本发明一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路，通过控制步进电机来实现可变几何涡轮增压器喷嘴环在试验装置的仿真环境中的精确定位和移动。同时，该种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路的时钟信号采用内部晶振方式提供，从而保证时钟信号的稳定性，提高电路的精准度。该种驱动电路使可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置实现了喷嘴环在模拟实际工作的环境和状态下进行试验，即在高温、高压和模拟汽车排放气体环境下，使其做间歇往复运动，实现了可靠性更高的试验考核，从而满足高性能、高可靠性喷嘴环的生产技术要求。
[0012]
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路的原理说明图；
图2是本发明一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路的控制电路图； 图3是本发明一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路的晶振电路与复位电路图；
图4是本发明一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路的启动电路图；
图5是本发明中步进电机运行过程中频率变化曲线；
图6是本发明一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路的显示电路图；
图7是本发明一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路的总电路
图；
其中:1-步进电机，2-单片机,3-控制电路，4-晶振电路，5-启动电路,6-显不电路，7-复位电路。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
[0015]如图1和图7所示，本实施例提供一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路，包括:
控制电路3:通过其单片机2的输出信号控制步进电机I的启动、换向、加速和减速；
晶振电路4:通过其所包含的电容和晶振电路器的内部震荡为该驱动电路提供时钟/[目
号;
启动电路5:接收控制电路3中单片机2的输出信号，并将控制电路3中单片机2的输出信号进行功率放大后，提供给步进电机1，驱动步进电机I的转动；
显示电路6:通过其所包含的两个数码管接收控制电路3中单片机2的输出信号后，分别显示步进电机I的正反转状态和步进电机I的转速等级；
复位电路7:使控制电路3中的单片机2进入复位状态。
[0016]所述控制电路3包括单片机2、启动开关K1、换向开关K2、加速开关S2、减速开关
S3、电阻Rl、电阻R2、电阻R3和电阻R4，所述启动开关Kl的一端连接单片机2的引脚P3.4，所述启动开关Kl的另一端接地,所述启动开关Kl的另一端还通过电阻Rl连接显示电路6,所述换向开关K2的一端连接单片机2的引脚P3.5，所述换向开关K2的另一端接地，所述换向开关K2的另一端还通过电阻R2连接电源VCC，所述加速开关S2的一端接地，所述加速开关S2的另一端连接单片机2的引脚P3.2，所述加速开关S2的另一端还通过电阻R4连接电源VCC，所述减速开关S3的一端接地，所述减速开关S3的另一端连接单片机2的引脚P3.3，所述减速开关S3的另一端还通过电阻R3连接电源VCC。
[0017]所述晶振电路4包括晶振电路器、电容Cl和电容C2，所述单片机2的引脚XTALl依次通过电容Cl和电容C2连接单片机2的引脚XTAL2，所述电容Cl和电容C2的中间线路接地，所述电容Cl和电容C2的两端共同并联有晶振电路器。
[0018]所述启动电路5包括驱动芯片，所述单片机2的引脚Pl.0、引脚Pl.1、引脚Pl.2和引脚Pl.3依次连接有驱动芯片的引脚1B、引脚2B、引脚3B和引脚4B，所述驱动芯片的引脚1C、引脚2C、引脚3C和引脚4C依次连接步进电机I的A相、B相、C相、D相。
[0019]所述复位电路7包括复位开关S1、电容C3、电阻R5和电阻R6，所述复位开关SI的一端连接电源VCC，所述复位开关SI的另一端通过电阻R6连接单片机2的引脚RES，所述电阻R6连接电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端接地，所述复位开关SI和电阻R6的两端共同并联有电容C3。
[0020]如图2所示，控制电路3中通过启动开关Kl和换向开关K2实现步进电机2的启动和换向。如图5所示，可以发出脉冲频率从几赫兹到几千赫兹连续变化的脉冲信号，为环形分配器提供脉冲序列，环形分配器的主要功能是把来自控制环节的脉冲序列按一定的规律分配后，经过功率放大器的放大加到步进电机2驱动电源的各项输入端，以驱动步进电机2的转动。步进电机2的速度控制，如果给步进电机2发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机2就转得越快。根据步进电机2的工作原理，通过控制通入步进电机2的脉冲频率步进电机2的转速。在该电路中步进电机2的转速是通过定时器的中断来实现的，该电路中，通过加速开关S2、减速开关S3的断开和闭合，来改变速度值存储区中的数据，该数据为定时器的中断次数，改变步进电机2的输出脉冲频率，从而实现步进电机2的转速的加速控制与减速控制。
[0021]如图3所示，晶振电路4中采用内部晶振方式为整个驱动电路提供时钟信号，即在单片机I的引脚XTALl和XTAL2接晶振电路4器或陶瓷晶振器，构成内部晶振方式，由于单片机I内部有高增益反相放大器,当外接晶振电路4器后，构成自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。复位电路7中采用手动复位，通过将复位开关SI接通单片机I的复位键，从而通过控制该复位开关SI使单片机I进入复位状态。
[0022]如图4所示，启动电路5中，通过驱动芯片ULN2803将单片机I的引脚Pl.0、引脚Pl.1、引脚Pl.2和引脚Pl.3的输出信号放大后分别输出给步进电机2的A相、B相、C相、D相。步进电机2是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机2就转动一个角度，因此非常适合于单片机I控制。步进电机2区别于其他控制电机的最大特点是:它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即步进电机2的总转动角度由输入脉冲数决定，而步进电机2的转速由脉冲信号频率决定。步进电机2又称为脉冲电机，是工业过程控制和仪表中一种能够快速启动，反转和制动的执行元件，其功用是将电脉冲转换为相应的角位移或直线位移，并在开环下就能实现精确定位。
[0023]如图6所示，显示电路6中通过两个数码管显示步进电机2的正反转状态和步进电机2的转速等级，其中一个数码管的引脚a、b、C、d、e、f、g、h分别接单片机I的引脚P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7，用于显示步进电机2正反转状态，正转时显示“ I ”，反转时显示“一”，不转时显示“O”。另一个数码管的引脚a、b、C、d、e、f、g、h分别接单片机I的引脚P2.0、Ρ2.1、Ρ2.2、Ρ2.3、Ρ2.4、Ρ2.5、Ρ2.6、Ρ2.7，用于显示步进电机2的转速级别，共七级，即从广7转速依次递增，“O”表示转速为零。
[0024]本实施例的有益效果是:一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路，通过控制步进电机来实现可变几何涡轮增压器喷嘴环在试验装置的仿真环境中的精确定位和移动。同时，该种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路的时钟信号采用内部晶振方式提供，从而保证时钟信号的稳定性，提高电路的精准度。该种驱动电路使可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置实现了喷嘴环在模拟实际工作的环境和状态下进行试验，即在高温、高压和模拟汽车排放气体环境下，使其做间歇往复运动，实现了可靠性更高的试验考核，从而满足高性能、高可靠性喷嘴环的生产技术要求。[0025]本发明可推广用于各种可变几何涡轮增压器实验设施以及相关用途的实验测试设备中。本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
【权利要求】
1.一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路，其特征在于，包括: 控制电路(3):通过其单片机(2)的输出信号控制步进电机(I)的启动、换向、加速和减速； 晶振电路(4):通过其所包含的电容和晶振电路器的内部震荡为该驱动电路提供时钟信号; 启动电路(5):接收控制电路(3)中单片机(2)的输出信号，并将控制电路(3)中单片机(2)的输出信号进行功率放大后，提供给步进电机(1)，驱动步进电机(I)的转动； 显示电路(6):通过其所包含的两个数码管接收控制电路(3)中单片机(2)的输出信号后，分别显示步进电机(I)的正反转状态和步进电机(I)的转速等级； 复位电路(7):使控制电路(3)中的单片机(2)进入复位状态。
2.如权利要求1所述的可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路，其特征在于:所述控制电路(3)包括单片机(2)、启动开关(K1)、换向开关(K2)、加速开关(S2)、减速开关(S3)、电阻(R1)、电阻(R2)、电阻(R3)和电阻(R4)，所述启动开关(Kl)的一端连接单片机(2)的引脚P3.4，所述启动开关(Kl)的另一端接地，所述启动开关(Kl)的另一端还通过电阻(Rl)连接显示电路(6)，所述换向开关(K2)的一端连接单片机(2)的引脚P3.5，所述换向开关(K2)的另一端接地，所述换向开关(K2)的另一端还通过电阻(R2)连接电源(VCC)，所述加速开关(S2)的一端接地，所述加速开关(S2)的另一端连接单片机(2)的引脚P3.2，所述加速开关(S2)的另一端还通过电阻(R4)连接电源(VCC)，所述减速开关(S3)的一端接地，所述减速开关(S3)的另一端连接单片机(2)的引脚P3.3，所述减速开关(S3)的另一端还通过电阻(R3)连接电源(VCC)。
3.如权利要求2所述的可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路，其特征在于:所述晶振电路(4)包括晶振电路器、电容(Cl)和电容(C2)，所述单片机(2)的引脚XTALl依次通过电容(Cl)和电容(C2)连接单片机(2)的引脚XTAL2，所述电容(Cl)和电容(C2)的中间线路接地，所述电容(Cl)和电容(C2)的两端共同并联有晶振电路器。
4.如权利要求2所述的可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路，其特征在于:所述启动电路(5)包括驱动芯片，所述单片机(2)的引脚Pl.0、引脚Pl.1、引脚Pl.2和引脚Pl.3依次连接有驱动芯片的引脚1B、引脚2B、引脚3B和引脚4B，所述驱动芯片的引脚1C、引脚2C、引脚3C和引脚4C依次连接步进电机(I)的A相、B相、C相、D相。
5.如权利要求2-4任一项所述的可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置的驱动电路，其特征在于:所述复位电路(7)包括复位开关(SI)、电容(C3)、电阻(R5)和电阻(R6)，所述复位开关(SI)的一端连接电源(VCC)，所述复位开关(SI)的另一端通过电阻(R6)连接单片机(2)的引脚RES，所述电阻(R6)连接电阻(R5)的一端，所述电阻(R5)的另一端接地，所述复位开关(SI)和电阻(R6 )的两端共同并联有电容(C3 )。
【文档编号】H02P8/06GK103633907SQ201210309521
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年8月28日 优先权日:2012年8月28日
【发明者】黄若, 张景辉, 钟敏 申请人:常州诚欧动力科技有限公司