電動(dòng)自行車調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)-全文預(yù)覽

　　

【正文】 高電平 A數(shù)據(jù)到 B 總線 高電平 懸空 隔離 電動(dòng)自行車調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 25 開始啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換 棧針初始化分配顯示緩沖區(qū) 設(shè)置中斷開 CPU 中斷允許 INT0 INT1中斷 掃描鍵盤 未按下 按下 掃描IN0—IN6 掃描 IN7 啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換 調(diào)用調(diào)寬程序 返回 啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換 調(diào)用顯示程序 江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 INT0 中斷服務(wù)程序 延時(shí)子程序：定時(shí)功能。若被測轉(zhuǎn)動(dòng)工件上沒有齒輪，亦可在轉(zhuǎn)盤外緣處鉆一個(gè)小孔，套上螺扣，再擰上一個(gè)螺桿并用彈簧墊圈壓緊，以防止受震動(dòng)后松動(dòng)，并以此代替齒尖獲得轉(zhuǎn)速標(biāo)記信號。而電阻Ｒ 穩(wěn)壓管ＶＤＺ和晶體管ＶＴ 1則可構(gòu)成取樣電路，其中ＶＴ 1接成射極跟隨器。輸出波形的占空比Ｄ＝ t1／ T＝ 50％ 177。 KMI151 的輸出電流信號Ｉ CC是由兩個(gè)電流疊加而成的，一個(gè)是由恒流源提供的 7ｍ A恒定電流Ｉ H，另一個(gè)是由開關(guān)控制式電流源輸出的可變電流 1K。 當(dāng)齒輪沿Ｙ軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于氣隙處的磁力線發(fā)生變化，磁路中的磁阻也隨之改變，從而可在傳感器上產(chǎn)生電信號。 電動(dòng)自行車調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 23 工作原理 KMI151 型集成轉(zhuǎn)速 傳感器的外形如圖１所示，它的兩個(gè)引腳分別為Ｕ CC（接＋ 12V電源端）和Ｕ－（方波電流信號輸出端）。另外，芯片內(nèi)部還有電磁干擾（ＥＭＩ）濾波器、電壓控制器以及恒流源，從而保證了其工作特性不受外界因素的影響。由于其外圍電路比較簡單，因而很容易配二次儀表測量轉(zhuǎn)速。測量轉(zhuǎn)速時(shí)經(jīng)常采用磁阻式傳感器或光電式 傳感器進(jìn)行非接觸性測量，傳統(tǒng)的磁阻式傳感器是由磁鋼、線圈等分立元件構(gòu)成的，亦可用耳塞機(jī)改裝而成。 三端穩(wěn)壓器的參數(shù) 電動(dòng)自行車調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 21 參 數(shù) 單位 7805 輸出電壓范圍 V ~ 最大輸入電壓 V 35 最大輸出電流 A △ V0(I0 變化引起 ) mV 100(I0=5mA~) △ V0(Vi變化引起 ) mV 50(Vi=7~25V) △ V0(溫度變化引起 ) mV/℃ 177。正常工作時(shí)，輸入、輸出電壓差應(yīng)大于 2～ 3V。調(diào)整管 T10的基極電流 IB10被 T13分流，輸出電流 IO下降，從而達(dá)到過熱保護(hù)的目的。由 于 IO的減小，故上述保護(hù)稱為減流式保護(hù)。由于調(diào)整管的耗散功率PCM=ICVCE，只有既考慮通過它的電流和它的管壓降 VCE值，又使 PCPCM，才能全面地進(jìn)行保護(hù)。這時(shí)，如果穩(wěn)壓電路工作正常，即PCPCM 并且輸出電流 IO在額定值以內(nèi)，流過 R11的電流使 =IOR11， T12截止。 減流式保護(hù)電路 減流式保護(hù)電路由 T1 R1 R1 R14和 DZ DZ4組成，R11為檢流電阻。 這部分電路由 T4～ T11組成，其中 T T11組成復(fù)合調(diào)整管； R1 R13組成取樣電路； T T8和 T6組成帶恒流源的差分式放大電路； T T5組成的電流源作為它的有源負(fù)載。 基準(zhǔn)電壓電路 基準(zhǔn)電壓電路由 T DZ T R R3及 D D2組成，電路中的基準(zhǔn)電壓為 電動(dòng)自行車調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19 式中 VZ2為 DZ2的穩(wěn)定電壓， VBE為 T D D2發(fā)射結(jié)（ D D2為由發(fā)射結(jié)構(gòu)成的二極管）的正向電壓值。啟動(dòng)電路由 T T DZ1組成。 由于定子磁場軸線可視作同轉(zhuǎn)子軸線垂直，在鐵芯不飽和的情況下，產(chǎn)生的平均江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 電磁轉(zhuǎn)矩與繞組電流成正比，這正是他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 的電流 轉(zhuǎn)矩特性。電角度空間位置，轉(zhuǎn)子在新位置上，使位置傳感器 U、 V、 W按約定產(chǎn)生一組新編碼，新的編碼又改變了功率管的導(dǎo)通組合 ，使定子繞組產(chǎn)生的磁場軸再前進(jìn) 60176。 永磁體 NS交替交換，使位置傳感器產(chǎn)生相位差 120176。動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。 Vcc：芯片工作電源＋ 5V。 EOC：模數(shù)轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出。 C 是高位地址， A 是最低位地址。 江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 178。 178。 178。 圖 521 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 引腳功能說明： 178。 電動(dòng)自行車調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15 5. 2 A/D轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809芯片是最常用的 8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。初始化后，程序計(jì)數(shù)器 PC 指向 0000H， P0P3 輸出口全部為高電平，堆棧指鐘寫入 07H，其 它專用寄存器被清 “0”。 Pin19:時(shí)鐘 XTAL1 腳，片內(nèi)振蕩電路的輸入端。另外一種是外部時(shí)鐘方式，即將 XTAL1 接地，外部時(shí)鐘信號從 XTAL2 腳輸入。現(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明： 電動(dòng)自行車調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 Pin40:正電源腳，正常工作或?qū)ζ瑑?nèi) EPROM 燒寫程序時(shí)，接 +5V電源。 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù) 據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓 (Princeton)結(jié)構(gòu)。 并行輸入輸出 (I/O)口 8051 共有 4 組 8 位 I/O 口 (P0、 P P2 或 P3)，用于對外部 數(shù)據(jù)的傳輸。 8051 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以 說明： 電動(dòng)自行車調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11 中央處理器 中央處理器 (CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼， CPU 負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。電動(dòng)機(jī)加反向電壓。 考慮到電動(dòng)自行車對電機(jī)轉(zhuǎn)速，距離控制的要求不高，為了簡化程序和外接電路，所以沒有考慮采用閉環(huán) PWM 控制，用開環(huán) PWM 控制就可以實(shí)現(xiàn)自行車的功能。 4N26 光耦一般需要 2mA 以上的驅(qū)動(dòng)電流，由于單片機(jī)的輸出電流只有幾百微安，故需要先接 74LS245 或者接一個(gè)三極管增加驅(qū)動(dòng)能力（ 74LS245 的高電平驅(qū)動(dòng)能力為 15mA）。 圖 445電路 如上圖 445 左所示為雙向式調(diào)速方式下速度與占空比關(guān)系曲線，圖 315右為單向式調(diào)速方式曲線。不同的是，在電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)， Tb 這段時(shí)間內(nèi)不通過反向電流，電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)， Ta 內(nèi)不通過正向電流。因此電動(dòng)機(jī)的平均轉(zhuǎn)速 VD就可以有占空比 D加以控制。 VMIN為電動(dòng)機(jī)的最小轉(zhuǎn)速值。直流電機(jī)的具體調(diào)速過程是：先讓它啟動(dòng)一段時(shí)間，然后切斷電源，電動(dòng)機(jī)因慣性而降速轉(zhuǎn)動(dòng)。線性型驅(qū)動(dòng)的電路結(jié)構(gòu)和原理簡單，成本低，加速能力強(qiáng)，但功率損耗大，特別是低速大轉(zhuǎn)距運(yùn)行時(shí)，通過電阻 R 的電流大，發(fā)熱厲害，損耗大。單片機(jī)根據(jù) A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量輸出相應(yīng)的巨型脈沖信號。驅(qū)動(dòng)器采用 74LS164 串接 510 歐的限流電阻。 大容量的 C3 是電解電容，以減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾。考慮到電機(jī)的起動(dòng)電流和制動(dòng)時(shí)比較大，會造成電源電壓不穩(wěn)定容易對單片機(jī)和傳感器的工作產(chǎn)生干擾，所 以，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和單片機(jī)以及傳感器電路用光耦隔離。 控制電路要根據(jù)選用的電機(jī)和傳感器來設(shè)計(jì)，主要考慮穩(wěn)定性，抗干擾性。永磁材料在受到振動(dòng)、高溫和過載電流作用時(shí)，其導(dǎo)磁性能可能會下降或發(fā)生退磁現(xiàn)象，將降低永磁電動(dòng)機(jī)的性能，嚴(yán)重時(shí)還會損壞電動(dòng)機(jī)，在使用中必須嚴(yán)格控制，使其不發(fā)生過載。為進(jìn)一步擴(kuò)充轉(zhuǎn)速，永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)也可以采用弱磁控制。此外，它的轉(zhuǎn)速不受機(jī)械換向的限制，如果采用空氣軸承或磁懸浮軸承，可以在每分鐘高達(dá)幾十萬轉(zhuǎn)運(yùn)行。 永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的基本性能 。 電動(dòng)車用電動(dòng)機(jī)應(yīng)能夠在車減速時(shí)實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)，將能量回收并反饋回蓄電池，使得電汽車具有最佳能量的利用率，這在內(nèi)燃機(jī) 的摩托 車上是不能實(shí)現(xiàn)的。因此，對驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求是很高的。整體的運(yùn)行性能、經(jīng)濟(jì)性等首先取決于電池系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。根據(jù) 永磁無刷直流電動(dòng)機(jī) 的特性實(shí)施脈寬 PWM 控制，并通過轉(zhuǎn)速傳感器測量轉(zhuǎn)速通過八段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示轉(zhuǎn)速，通過軟硬件的配合，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。該系統(tǒng)具有調(diào)速性能好、功率因數(shù)高、節(jié)能、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。并能將多余的電能回潰。系統(tǒng)各部分的控制電路基于 Intel 公司的控制芯片 8051 單片機(jī)。 現(xiàn)代電動(dòng)車是融合了電力、電子、機(jī)械控制、材料科學(xué)以及化工技術(shù)等多種高新技術(shù)的綜合產(chǎn)品。 2 系統(tǒng)要求 2. 1 電動(dòng)車對電動(dòng)機(jī)的基本要求 電動(dòng)車的運(yùn)行，與一般的工業(yè)應(yīng)用不同，非常復(fù)雜。在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，要求低速運(yùn)行時(shí)具有大轉(zhuǎn)矩，以滿足起動(dòng)和爬坡的要求；在恒功率區(qū)，要求低轉(zhuǎn)矩時(shí)具有高的速 度，以滿足車在平坦的路面能夠高速行駛的要求 。 鑒于 電動(dòng)車對電動(dòng)