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    • ZHCUCK8C December   2022  – May 2024 ULC1001

       

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  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1通用德州仪器 (TI) 高压评估模块 (TI HV EVM) 用户安全指南
  5. 2引言
  6. 3入门
    1. 3.1 评估套件内容
    2. 3.2 连接程序
    3. 3.3 GUI 设置
  7. 4系统概述
    1. 4.1 系统 ISR 周期
    2. 4.2 系统驱动电压
    3. 4.3 系统校准
      1. 4.3.1 直流偏置校准
      2. 4.3.2 温度校准
      3. 4.3.3 自动检测校准
      4. 4.3.4 清洗和电源校准
    4. 4.4 系统清洗
    5. 4.5 系统诊断
  8. 5GUI 概述
    1. 5.1 GUI 顶层布局
      1. 5.1.1 上方窗格
      2. 5.1.2 下方窗格
      3. 5.1.3 中间窗格
    2. 5.2 顶层页面
      1. 5.2.1 Burst Parameters
      2. 5.2.2 校准设置
        1. 5.2.2.1 电压和电流检测电路
      3. 5.2.3 清洗模式设置
        1. 5.2.3.1 自动清洗
        2. 5.2.3.2 水渍清洗
        3. 5.2.3.3 除冰清洗
        4. 5.2.3.4 泥点清洗模式
      4. 5.2.4 电源和诊断设置
    3. 5.3 寄存器映射页面
    4. 5.4 I2C 配置页面
    5. 5.5 GUI 函数
      1. 5.5.1 监控通信状态
      2. 5.5.2 加载和保存配置文件
        1. 5.5.2.1 MSP430 固件编程
      3. 5.5.3 重新初始化系统
      4. 5.5.4 故障和标志监视及清除
      5. 5.5.5 运行校准
      6. 5.5.6 运行清洗模式
      7. 5.5.7 运行诊断模式
      8. 5.5.8 运行中止
      9. 5.5.9 脚本录制
  9. 6硬件设计文件
    1. 6.1 原理图
    2. 6.2 PCB 布局
    3. 6.3 物料清单 (BOM)
  10. 7修订历史记录
  11. 重要声明
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User's Guide

ULC1001-DRV290x 评估模块

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摘要

德州仪器 (TI) 开发了超声波镜头清洗 (ULC) 系统，用于去除汽车、安防和工业镜头系统中的水滴、冰凝或其他污染物。超声波镜头清洁通过高效地清除水渍、冰凝和一些污染物，来改善视线清晰度。在某些用例中，超声波镜头清洁技术可以省去清洗器管、喷嘴或雨刮器。ULC 系统是一个机电系统，由压电式镜头盖或镜头系统、外壳和 ULC1001-DRV290x EVM 组成。ULC1001-DRV290x EVM 是一款专为激活镜头盖并排出污染物而开发的电气系统。

商标

Bode 100™is a TM ofOMICRON electronics.

Other TMs

1 通用德州仪器 (TI) 高压评估模块 (TI HV EVM) 用户安全指南

务必遵循 TI 的设置和应用说明，包括在建议的电气额定电压和功率限制范围内使用所有接口元件。务必采取电气安全防护措施，这样有助于确保自身和周围人员的人身安全。如需更多信息，请联系 TI 产品信息中心，网址为 http://ticsc.service-now.com。

保存所有警告和说明以供将来参考。

警告： 务必遵循警告和说明，否则可能引发电击和灼伤危险，进而造成财产损失或人员伤亡。

TI HV EVM 一词是指通常以开放式框架、敞开式印刷电路板装配形式提供的电子器件。TI HV EVM 严格用于开发实验室环境，仅供了解开发和应用高压电路相关电气安全风险且接受过专门培训、具有专业知识背景的合格专业用户使用。德州仪器 (TI) 严禁将其用于任何其他用途或应用。如果用户不符合要求，应立即停止继续使用 HV EVM。

  1. 1.工作区安全。保持工作区整洁有序。
    1. 每次电路通电时，都必须由具有资质的观察员在场监督。
    2. TI HV EVM 和接口电子元件通电区域必须设有有效的防护栏和标识。这些标志指示可能存在高压操作，以避免意外接触。
    3. 开发环境中使用的所有接口电路、电源、评估模块、仪器、仪表、示波器和其他相关装置如果超过 50Vrms/75VDC，则必须置于紧急断电 (EPO) 保护电源板内。
    4. 使用稳定且不导电的工作台。
    5. 使用充分绝缘的夹钳和导线来连接测量探针和仪器。尽量不要徒手进行测试。
  2. 电气安全：作为一项预防措施，假定整个 EVM 可能存在用户可完全接触到的高电压是一种好的工程做法。
    1. 执行任何电气测量或其他诊断测量之前，需切断 TI HV EVM 及其全部输入、输出和电气负载的电源。确认 TI HV EVM 已安全断电。
    2. 确认 EVM 断电后，根据所需的电路配置、接线、测量设备连接和其他应用需求执行进一步操作，同时仍假定 EVM 电路和测量仪器均带电。
    3. EVM 准备就绪后，根据需要将 EVM 通电。
      警告：

      警告电击危险。

      THE 通电后，请勿触摸 EVM 或电路，因为可能存在高压，会造成电击危险。

  3. 人身安全：穿戴人员防护装备（例如具有高额定电压的手套或具有侧护板的安全眼镜）或将 EVM 放置于带有联锁装置的保护罩中，避免意外接触。
  4. 安全使用限制条件：勿将 EVM 作为整体或部分生产单元使用。

2 引言

超声波镜头清洗是一种无需依赖大型元件的全新镜头清洗方案。ULC 在去除水渍和冰凝方面表现出色，并能大幅改善含泥点或灰尘等污染物情况下的视线清晰度。对于严格的清洗应用，ULC 可以与水射流技术协同作业。与传统的水射流系统相比，ULC 无需配备辅助空气喷射系统，并有效减少了用水量。

德州仪器 (TI) 开发了超声波镜头清洗 (ULC) 系统，用于去除汽车和工业系统盖镜头上的水渍、冰凝或其他污染物。该技术采用了一套精密构造的机械系统，该系统包含一个压电换能器，换能器经由直接粘合或借由支架间接固定于镜头（玻璃或其他材料）上，镜头可放置在摄像头表面或整合到摄像头组件内部。用于覆盖摄像头模块的粘接换能器和镜头组合称为镜头盖。镜头盖安装在构成镜头盖系统 (LCS) 的外壳内。在本文档中，LCS 一词兼指镜头盖系统与集成的压电式镜头清洗系统。ULC1001-DRV290x EVM 是我们开发的一种电气系统，用于驱动 LCS 的压电元件，通过机械振动去除镜头上的污染物。该 EVM 可通过 PC 端提供的 GUI，轻松地采用 I2C 接口进行控制。原理图如节 6.1 所示。

德州仪器 (TI) 能够开发超声波镜头清洗所需的原型机械系统和可立即投产的电气系统。其他公司开发的机械系统也可以通过 ULC1001-DRV290x EVM 进行驱动。德州仪器 (TI) 的 LCS 是使用特定参数和元件设计的，可提供高可靠性和出色的清洗性能。有关 LCS 的更多机械详细信息，请参阅机械设计指南。

ULC1001-DRV290x EVM 是一个灵活的系统，旨在消除超声波镜头清洗应用的设计复杂性。通过 GUI，用户可以快速开始开发和评估超声波镜头清洗应用。另外，EVM 上的四个可编程按钮可灵活设定，通过板载 MSP430 可设定特定的清洗模式。节 3.1 中列出了 ULC1001-DRV290x EVM 内容。

3 入门

ULC1001-DRV290x EVM 可设置为驱动多种类型的镜头盖系统。EVM 包含一个灵活的升压转换器设计和输出路径中的多个滤波器配置。按照以下说明组装系统的硬件和安装软件组件。

警告： LCS 中的压电换能器会由于电场或温度变化而充电。在将 LCS 连接到 ULC1001-DRV290x EVM 之前，请将 LCS 的引线短接以释放任何电位。

3.1 评估套件内容

ULC1001-DRV290x EVM 未配备任何其他硬件，但 TI 建议购买 USB2ANY，用于将 GUI 连接到计算机。TI 拥有开源设计 LCS 原型，您可以购买该原型并对超声波镜头清洗技术进行全面评估。使用不同的镜头保护盖时，务必考虑并更新 EVM 上的升压电压和 LC 滤波器。有关 TI 镜头保护盖原型的更多信息和有关要进行的 EVM 更新的详细信息，请参阅机械设计指南。也可以使用 ULC1001-DRV290X EVM 来测试其他镜头保护盖系统。

ULC1001-DRV290x EVM 具有两个输入电源连接器，一个拧紧式端子块 (J6) 和一个 2.5mm 桶形插孔 (J4)。输出通过电路板底部的 J5 端子块连接。一个板载 MSP430 可控制四个具有默认配置的按钮，并可通过 J1 接头连接 USB2ANY。

表 5-2 列出了 EVM 上的所有连接、跳线和开关的说明。

表 3-1 ULC1001-DRV290x EVM 端口和开关说明
端口 说明
J1 USB2ANY 端口与 USB2ANY 随附的 10 引脚电缆兼容。引脚 6 是 GND。引脚 9 是 SCL。引脚 10 是 SDA。
J2 用于连接到 MSP430 的 Micro-USB 端口。
J3 用于 USB2ANY 的 JTAG 编程器。
J4 电源输入桶形插孔，2.5mm。输入 9V 至 16V、8A。（使用 J4 或 J6）。
J5 输出端子块，根据负载和滤波器配置的不同，可能的输出范围为 0Vp 至 250Vp、3.5A、10kHz 至 400kHz。端子块额定值为 300V、15A。
J6 电源输入端子块。输入 9V 至 16V、8A。（使用 J4 或 J6）。
J7 转换器和 DRV290x 器件之间用于 12V、GND 和 PVDD 的电源连接。
J8 用于断开 MSP430 SCL 连接的引脚接头。
J9 转换器到 ULC1001 和 MSP430 的电源连接，用于 GND 和 3.3V
J10 用于断开 MSP430 SDA 连接的引脚接头。
J11 UART 连接到 MSP430。
S1 适用于整个 EVM 的电源开关。将输入电源与转换器电路断开。
S2 I2C 地址选择开关。将 ULC1001 上的 AD0 拉至 VDD 或 GND。将 R19 和 R13 替换为 10kΩ 电阻器可实现额外的 I2C 地址。
S3 ULC1001 (SDZ) 的关断开关。按下开关 S3 时，SDZ 被拉至低电平。
S4 从 MSP430 连续运行供水模式。

第二次按下可停止连续供水模式。
S5 从 MSP430 连续运行自动模式。第二次按下可停止连续自动模式。
S6 从 MSP430 运行供水模式。
S7 从 MSP430 运行校准。
S8 用于 MSP430 编程的 BSL（引导加载程序）。

3.2 连接程序

图 3-1 展示了 ULC1001-DRV290xEVM 图片。整个 EVM、LCS 和 USB2ANY 设置如图 3-2 所示。按如下说明设置系统。

  1. 关闭 PWR 开关 (OFF = O)。
  2. 拔下或关闭电源，连接到 J4 或 J6。输入 9V 至 16V、8A。8A 电流基于负载要求。
  3. 确保 LCS 或负载已放电，并将 LCS 电缆插入 J5 端子块。输出，0Vp-250Vp，3.5A，10kHz-400kHz。
  4. 使用 J1 将 10 引脚 I2C 带状电缆从 ULC1001-DRV290x EVM 连接到 USB2ANY。
  5. 用 Mini USB 电缆将 USB2ANY 与计算机连接起来。
  6. 在为器件上电之前，请验证是否遵循了所有安全程序（例如，用于 EVM 设置的个人防护设备或保护外壳）。
  7. 打开电源。
  8. 将电源开关拨到打开位置 (on = I)。
  9. 从 TI mySecureSoftware 下载并安装 ULC1001 GUI。
警告：
ULC1001 DRV2901 ULC1001-DRV-FL-EVM ULC1001-DRV290XEVM
在无人看管的情况下，请勿让 EVM 处于通电状态。

ULC1001 DRV2901 ULC1001-DRV-FL-EVM ULC1001-DRV290XEVM ULC1001-DRV290xEVM 顶视图
图 3-1 ULC1001-DRV290xEVM 顶视图

ULC1001 DRV2901 ULC1001-DRV-FL-EVM ULC1001-DRV290XEVM EVM 系统设置示例
图 3-2 EVM 系统设置示例

3.3 GUI 设置

安装并打开 TI.com 上提供的 ULC1001 GUI。对于标有 A1 的 EVM，请使用 GUI 版本 2.4。默认安装路径为 C:\Program Files (x86)\Texas Instrument\ULC1001\。必须接受许可协议，并将 Python 2.7 作为附加依赖项进行安装。

主 GUI 屏幕如图 3-3 所示。默认 7 位 EVM I2C 地址为 0x48。打开后，GUI 会自动尝试通过 USB2ANY 接口连接 ULC1001-DRV290x EVM。成功连接后，点亮的绿色 connected 指示灯将显示在 GUI 下方窗格中状态栏的右下角。发生故障的 USB2ANY 接口连接会标记 Interface not initialized 错误消息，并允许 GUI 在演示模式下打开。

注： 为了确保 GUI 在使用 Windows OS 进行长期远程设置时不会出现任何连接问题，请禁用 advanced power settings 下的 USB selective suspend setting。否则，在 PC 处于低功耗状态期间会中断 GUI 连接。
ULC1001 DRV2901 ULC1001-DRV-FL-EVM ULC1001-DRV290XEVM GUI 启动图 3-3 GUI 启动

4 系统概述

ULC1001 具有许多需要配置的设置，可实现良好的清洗性能。这些设置分为三个主要选项卡：Calibration、Cleaning Modes 和 Power and Diagnostics。概括而言，ULC1001 会调用校准、清洗、电源监控和故障保护模式。这九种模式中的每一种都包含多达 30 个突发，可以为各种频率范围配置这些突发。突发从 0-23 枚举，每个突发具有八个可配置参数。GUI 对于设置系统和导出用于系统集成的配置文件非常有用。启用某种模式后，ULC1001-DRV290x EVM 会按图 4-1 中所示的顺序为给定模式驱动每次突发。

ULC1001 DRV2901 ULC1001-DRV-FL-EVM ULC1001-DRV290XEVM 系统配置矩阵
图 4-1 系统配置矩阵

有两种类型的突发：有源突发可启用 IV 检测路径（突发 0 至 5 和 19 至 23），无源突发不启用 IV 检测路径（突发 6 至 17）。每个突发都包含以下八个可配置参数：Amp、Delay、Duration、Freq_Start、Freq_Stop、Num_Freq、Delta_Freq 和 Modulation。

注：

突发 18 是一个空闲突发，在每个模式结束时自动返回；用户不会设置该突发。突发 18 不得放置在模式序列中。突发 23 是可使其连续运行的温度突发。有关将突发 23 添加到序列的信息，请参阅节 5.2.3.1。

除突发 0 之外的所有有源突发频率设置必须遵循：Delta_Freq*n = (Fs/N)*n = (ULC_RX_mode_cfg 位 [0-4]/USER_Params_numSamples)*n，其中 n 是一个整数乘法器。Freq_start ≤ Freq_stop。Freq_start 和 Freq_stop 必须是 Delta_Freq 的整数倍。请参阅表 5-2。

所有无源突发必须使 Num_Freq = 0。请参阅表 5-3。

需要对两种类型的寄存器进行编程。8 位硬件 (HW) 寄存器，用于设置硬件配置（如 ADC 采样率）。采用 Q 点表示法的 32 位固件 (FW) 寄存器，用于在 DSP 中设置固件。FW 寄存器的 Q 点符号由每个寄存器的后缀定义；如果不存在后缀，则该寄存器为普通的 32 位寄存器。固件寄存器存储在 I2C 缓冲区中，在调用重新初始化命令之前不会被固件使用。有关运行重新初始化命令的信息，请参阅节 5.5.3。

 
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