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2013-10-21 16:30
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接前面的叙述,接下来的测试问题比较多,细分的时候有以下的几个。 第一类:电压采集的问题 1)共模电压的问题 在开始设计的时候,我只想着测量高压电池的总电压和低压电池的电压,采用电阻分压之后直接采集小电压即可。然后由于同事在AV900上面,用了电阻分压传递给测试通道采集各个电池模块的电压,负责电池的同事就也要我这里干…… 悲剧的地方在于,你需要仔细阅读 NI USB-621x Specifications 的P10页,6211是个低成本的采集卡 USB-6210/6211/6212 Rated Voltage Channel-to-earth ground..................11 V,Measurement Category I Caution Do not use for measurements within Categories II, III, or IV. USB-6215/6216/6218 Rated Voltage Channel-to-earth ground Continuous..................................≤60 VDC,Measurement Category I 这里的定义是Maximum working voltage refers to the signal voltage plus the common-mode voltage,计入共模电压的情况下,这样的测试连接是非常危险的。还好没把测试板卡给搞坏了。 2)接地电阻的问题 这是需要仔细阅读其 用户手册 P60页,2005年在NI实习的时候曾经搞得很清楚的,又栽倒沟里去了。 这个问题,其实在用差分运放、仪表运放等等用差分通道采集的其实需要给输入通道以偏置电流。阅读相关的文件可以得到更详细的解释。用100K左右的电阻即可解决问题。 第二类:继电器驱动的问题 1)驱动电流的问题 我采用的 ULN2003 驱动一般的小型继电器应该是可以的, Peak collector current 500 mA Output clamp current, I OK 500 mA 但是就地取材的EV200系列的电流需求,对ULN2003来说又有些苛刻了 Coil Operating Voltage (valid over temperature range) Voltage (will operate) 9-36VDC Pickup (close) Voltage Max. 9VDC Hold Voltage (Min.) 7.5VDC Dropout (open) Voltage (Min.) 6VDC Inrush Current (Max.) 3.8A Holding Current (Avg.) 0.13A@12V Inrush Time (Max.) 130ms 并联两路输出以后,勉强可用,但是比较容易坏。 2)接地的问题 继电器的线圈段,我是采用的12V电池的电源和地。而ULN2003是将输入的地线和12V的地线连在了一起。 这个问题就是将被测系统的地线和测试系统的地线合在了一起,而USB6211的内部地线连接可见P31页。 Analog Input Ground —These terminals are the reference point for single -ended AI measurements in RSE mode and the bias current return point for differential measurements. All three ground references—AI GND, AO GND, and D GND—are connected on the device. 这个问题也就成了干扰直接路径。 3)线圈浪涌 由于ULN2003的输出端只有个二极管做保护,开关几次后,一个ULN2003就被打坏了。EV200的驱动电路还是需要专门的驱动芯片+TVS来进行保护,这个玩意本来就是按照车载设计的。 第三类 电流采集的问题 1)电源供电 我开始的想法,是使用USB6211的5V给所有传感器供电,不过实际的情况是电流传感器的电流需求 IC Current consumption@ VC = 5V 19 mA 随着要求的增加,后面一共连接了7个电流传感器,也就是达到了140mA的耗电水平。 USB6211 Power Requirements Input voltage on USB-621x USB port..........................................4.5 to 5.25 V in configured state Maximum inrush current .................500 mA No load typical current ....................320 mA at 4.5 V Maximum load Typical current ............................400 mA at 4.5 V 所以在尝试以后,多增加了一个线性电源给传感器供电。 2)信号采集 这个系列的传感器其实输出电压与电流非常敏感的,以200A的为例,200A变化0.625V VOUT Analog Output voltage @ IP VOE ± (0.625. IP/ IPN) V VREF Reference voltage 1) Ouput voltage 2.5 ± 0.025 V 我一开始的配置是采用AI0采集Vout,AI1采集VREF,相减得到电流对应电压,在实际的过程中,0电流的时候,两个数值存在较大差异。 3)量程配置 就像上面看到的那样,如果你需要做一些高精度的电流分析,霍尔传感器是靠不住的。分流器+温度补偿可能要靠谱的多,系统的来看,两者结合使用是较好的方案。 第四类问题 1)系统干扰 由于DC-DC带有纹波干扰,所以在以下的状态下,我的测量系统的干扰在有无DC-DC工作的时候,增大了好几倍。 基本的经验教训: 1)无论是不是量产的玩意,要做好就要足够的时间+足够的预算,没钱没时间,肯定是不行的。 2)无论任务多么重要和紧急,该做的计算和考虑,都要落到纸面上以文档的形式做出来。 3)所有自己错误,都是要自己找出来的;你做过的点点滴滴,可能在某个时候都有用。 接下来有空整理一下可能的改进方案