感謝電源網(wǎng)給我們提供這樣一個(gè)平臺(tái)，下面介紹一下電動(dòng)自行車BLDC無刷電機(jī)控制保護(hù)的模擬仿真系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)要求
主要指標(biāo)：
1.對(duì)于無刷直流電機(jī)進(jìn)行實(shí)物仿真搭建并通過模擬控制器采集主要參數(shù)信息
2.模擬控制器能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸出去并在主控面板上實(shí)時(shí)顯示
3.主控制器和模擬控制可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸模式不限
4.主控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)采樣數(shù)據(jù)的處理并顯示
5.當(dāng)電動(dòng)自行車電機(jī)失壓、負(fù)載過輕、超額定轉(zhuǎn)速后控制器執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作并讓模擬器執(zhí)行相應(yīng)機(jī)構(gòu)
下附原理圖
本次設(shè)計(jì)在電動(dòng)自行車bldc直流電機(jī)的控制的基礎(chǔ)上，主要利用BLDC無刷直流電機(jī)建立對(duì)電動(dòng)自行車電機(jī)的仿真；通過各類傳感器、信號(hào)調(diào)理電路以及AD轉(zhuǎn)換電路等將采集量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并送至模擬控制器中；模擬控制器將采集量記錄并保存在EEPROM中并通過異步串口協(xié)議將采集量傳輸至終端控制器中；終端控制器處理模擬調(diào)節(jié)器發(fā)來的信息并下達(dá)保護(hù)控制信號(hào)，完成對(duì)發(fā)電機(jī)的控制檢測(cè)顯示和保護(hù)。
搭建模型如圖所示
為保障電動(dòng)自行車電機(jī)性能的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與維護(hù)，因此搭建模擬電動(dòng)自行車的BLDC電機(jī)，模擬電動(dòng)自行車電機(jī)模型如下圖所示。
介紹一下電動(dòng)自行車無刷直流電機(jī)仿真采樣的硬件電路和具體實(shí)施方案
1.本系統(tǒng)需要對(duì)汽車車載三相發(fā)電機(jī)的電壓、電流以及轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)在線采集。針對(duì)此系統(tǒng)三相交流電壓的采集，可通過DL-PT202G型電壓互感器將電壓變?yōu)榈蛪嚎蓽y(cè)的范圍之內(nèi)，將電壓互感器二次側(cè)得到的電壓經(jīng)過整流橋以及電解電容的整流濾波之后輸出一個(gè)脈動(dòng)較小的直流電壓，這個(gè)直流電壓由于在0~5V可被STC12C5A60S2單片機(jī)AD采樣模塊準(zhǔn)確檢測(cè)到。
2.針對(duì)此系統(tǒng)電流的采樣，采用微電阻壓降放大的間接采樣法，主要原因是因?yàn)镾TC12C5A60S2單片機(jī)AD采樣模只識(shí)別電壓信號(hào)不識(shí)別電流等其他類型的信號(hào)。其具體做法是在系統(tǒng)主功率回路中串入一個(gè)阻值較小的康銅絲或者水泥電阻，在功率電流流向這個(gè)阻值較小的電阻時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)微小的壓降，通過類似LM358之類的運(yùn)算放大器將其電壓放大再送至STC12C5A60S2單片機(jī)AD采樣模塊，來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)主回路電流的測(cè)量。
3.針對(duì)此系統(tǒng)汽車三相交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量，在考慮到安裝體積以及其他綜合因素情況之下，本次采集選用電機(jī)碼輪以及以LM393為核心的光電門檢測(cè)模塊作為檢測(cè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的傳感器，通過間接測(cè)量光電門測(cè)速模塊的下降沿頻率來進(jìn)一步測(cè)出發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
下圖是電壓采樣電路
下圖是電流采樣電路
有in282組成
總體設(shè)計(jì)方案介紹
本系統(tǒng)利用DL-PT202G型電壓互感器作為電動(dòng)自行車電機(jī)電壓采樣傳感器，采用碼盤和基于寬電壓比較器LM393的電機(jī)測(cè)速模塊來實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度的測(cè)量。保護(hù)電路采用JQC-3F(T73)5VDC型繼電器作為保護(hù)器件。顯示報(bào)警電路由液晶顯示屏LCD1604、LED發(fā)光二極管和有源蜂鳴器組成。模擬控制模塊擬采用STC12C5A60S2作為電壓調(diào)節(jié)電路的主控核心芯片并將采樣回來的電機(jī)、電壓、電流和速度參數(shù)進(jìn)行數(shù)字化處理通過異步串口通信發(fā)送給主控制器。主控制電路核心控制芯片采用PIC18F2580單片機(jī)，通過PIC18F2580單片機(jī)將采樣值進(jìn)行處理并發(fā)出相應(yīng)執(zhí)行命令給相應(yīng)被控元件。由于本系統(tǒng)需要模擬發(fā)電機(jī)以及要求負(fù)載三相相對(duì)對(duì)稱的特殊性，現(xiàn)采用A2212無刷直流電機(jī)模擬電動(dòng)自行車電機(jī)，通過簡(jiǎn)易電子負(fù)載電路實(shí)現(xiàn)負(fù)載的三相對(duì)稱要求。
電子負(fù)載電路通過三相全橋整流電路和濾波電路將三相交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓，通過簡(jiǎn)易負(fù)載電路調(diào)節(jié)一路負(fù)載便可實(shí)現(xiàn)三相電流的均衡調(diào)節(jié)。
模擬電子負(fù)載電路是下圖
下圖是簡(jiǎn)易電子負(fù)載電路實(shí)物圖
保護(hù)電路是由JQC-3F(T73)5VDC型繼電器作為主要器件構(gòu)成的，繼電器在高壓高功率場(chǎng)合下可起到對(duì)控制回路以及單片機(jī)之間的隔離和驅(qū)動(dòng)保護(hù)，其在125V交流電壓條件下可承受10A的電流、在240V交流電壓條件下可承受7A的電流，可滿足本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的需求。
下圖保護(hù)電路
報(bào)警電路采用有源蜂鳴器來作為主要報(bào)警器件，有源蜂鳴器配合一個(gè)NPN型三極管實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)控制電路與蜂鳴器電路的隔離，等效增大了單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力。值得一提是單片機(jī)I/O接口與三極管基極之間一般需要增設(shè)一個(gè)1K左右的電阻，否則基極電流過大會(huì)影響單片機(jī)的正常工作。這主要是由于單片機(jī)I/O輸出口灌電流比較弱的原因驅(qū)動(dòng)不了較大負(fù)載，這也是在單片機(jī)和有源蜂鳴器之間需要三極管的主要原因。另外在此基礎(chǔ)上加了綠、藍(lán)、紅色三路指示燈，所選LED發(fā)光二極管由于通過電流較分別在電小可用單片機(jī)直接進(jìn)行控制。報(bào)警電路如圖所示。
顯示報(bào)警電路實(shí)物如下
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控制模塊的硬件電路主要是針對(duì)通信協(xié)議選定的 STC12C5A60S2采用11.0592mhz晶振。 PIC18F2580采用22.1184mhz晶振 下圖是硬件原理圖
下圖是實(shí)物
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通信選擇選異步串口通信主要是由于異步串口通信建立過程簡(jiǎn)便便于實(shí)施
核心：串口通信
串口通信的硬件聯(lián)調(diào)，
介于對(duì)系統(tǒng)參數(shù)采樣穩(wěn)定的要求，本系統(tǒng)采用9600bps波特率的串口通信速率，最大可傳輸76米的直線距離。硬件需要外接11.0592MHz的外部無源晶振，由于無源晶振需要起振電容，故選30pF的瓷片電容作為起振電容。由于模擬電壓調(diào)節(jié)器內(nèi)部沒有專用波特率生成的寄存器，因此，需要通過軟件算法配置T1定時(shí)器和TMOD寄存器。
終端控制器主要是由PIC18F2580單片機(jī)組成，由于終端控制器僅有一個(gè)異步串口通信接口引腳，因此其終端控制器的工作僅負(fù)責(zé)對(duì)模擬電壓調(diào)節(jié)器的信號(hào)進(jìn)行處理，并控制顯示和發(fā)出控制命令。終端控制器有內(nèi)部自帶的增強(qiáng)型USART模塊，增強(qiáng)型USART的操作主要由三個(gè)寄存器控制，分別是傳輸狀態(tài)和控制寄存器、接收狀態(tài)和控制寄存器、波特率控制寄存器。EUSART串口控件將根據(jù)需要自動(dòng)將引腳從輸入端配置到輸出端。
這是數(shù)據(jù)采樣的程序#include#include #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define ADC_FLAG 0X10 #define VCC 220 uchar code SMGduan[]= {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F,}; //數(shù)碼管位選碼 uchar code SMGwei[] = {0xfe, 0xfd, 0xfb}; unsigned char pdata bufRxd[64]; //接收字節(jié)緩沖區(qū) /***********************延時(shí)函數(shù)*******************************/ void delay(uint z) { uint x,y; for(x = z; x > 0; x--) for(y = 114; y > 0 ; y--); } /************************采用器初始化******************************/ void InitADC(void) { P1M1=0xff; //1^012開啟高阻態(tài) P1M0=0x00; //其余端口當(dāng)普通端口使用 P1ASF=0Xff; //P^1 DC_V ADC_RES=0; ADC_CONTR=0X80; //1000 0000 開電源，最低速 delay(50); } /**************************采樣函數(shù)******************************/ uint GetADC(uchar ch) { uint result=0; ADC_CONTR=0x88|ch; //選擇通道 開始AD轉(zhuǎn)換e8 ADC最快,88,ADC最慢 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); while(!(ADC_CONTR&ADC_FLAG)); //查詢ADC_FLOG是否置位1 轉(zhuǎn)換結(jié)束 ADC_CONTR&=!ADC_FLAG; //清除ADC中斷標(biāo)志 result=ADC_RES; //(ADC_RES<<2)+ADC_RESL (<<2)+ADC_RESL; aa[ss++]= ADC_RES; if(ss==6)ss=2; return(result); } /**********************定時(shí)器0初始化****************************/ void timer0Init() { EA = 1; //打開總中斷 ET0 = 1;//打開定時(shí)器0中斷 TR0 = 1; //啟動(dòng)定時(shí)器0 REN = 1;//允許串口接收 TMOD |= 0X01; //定時(shí)器工作模式1，16位定時(shí)模式 TH0 = 0xED; TL0 = 0xFF; //定時(shí)5ms } /***********************串口初始化*********************************/ void UARTInit() { EA = 1; //打開總中斷 ES = 1; //打開串口中斷 SM0 = 0; SM1 = 1;//串口工作方式1,8位UART波特率可變 } void main()//main函數(shù)自身會(huì)循環(huán) { InitADC(); //采樣初始化 timer0Init();//定時(shí)器0初始化 UARTInit();//串口初始化 bb=0; while(mode) { } } while(mode==0) { EA=0; //關(guān)總中斷 bb=0; while(sw_up==1&sw_down==1&sw_mune0==1&sw_mune1==1&sw_mune2==1)if(mode)break; if(sw_mune1==0) aa[9]=4; if(sw_mune2==0) aa[9]=5; while(sw_up==0|sw_down==0|sw_mune0==0|sw_mune1==0|sw_mune2==0)if(mode)break; if(mode)break; else EA=1; //開總中斷 delay(300); } } /****************************串口通信中斷*****************************/ void UART() interrupt 4 { SBUF=0xff; if(TI)//判斷是否發(fā)送完成 { bb++; if(bb>=10&&aa[9]==0xff) { bb=0; delay(1000); } } if(RI==1)//判斷接收是否完成 { int nu; nu =SBUF ;//讀SBUF，讀出串口接收到的數(shù)據(jù) //第0號(hào)數(shù)據(jù)不是幀頭，跳過 switch(nu) { case 1:{LED2=1;LED1=0;LED0=1;wmq=0;JDQ=0;}break; //過壓 case 2:{LED2=1;LED1=0;LED0=1;wmq=0;JDQ=0;}break; //過流 case 3:{LED2=0;LED1=1;LED0=1;wmq=1;JDQ=1;}break; //低速 case 0:{LED2=1;LED1=1;LED0=0;wmq=1;JDQ=1;}break; //正常 } RI = 0;//軟件清零接收標(biāo)志位 cc++; if(cc==1)cc=0; } }
