1、關(guān)于繼電器及電機的驅(qū)動技術(shù)第一張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3.1直流繼電器的驅(qū)動及泄流直流繼電器一直是控制系統(tǒng)中開關(guān)控制元件的主流 驅(qū)動電流較大時，應(yīng)使用光耦進行隔離（1）用7406 、7407、ULN2003/ULN2803等（2）光耦驅(qū)動（3）光耦2003圖3.1繼電器的續(xù)流二極管直流繼電器泄流圖3.1 繼電器的續(xù)流二極管第二張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月泄流、續(xù)流二極管直流繼電器在線圈斷電后會繼續(xù)保持較大的電流，線圈中積蓄的能量通過該持續(xù)的電流釋放掉(稱泄流)。如果沒有相應(yīng)的電流釋放回路，則可能產(chǎn)生較高的反壓加到驅(qū)動器上使驅(qū)動器損壞。所以直流繼電器必須并聯(lián)一個反

2、置的二極管，以使線圈斷電后能正常泄流。該二極管常稱為續(xù)流二極管。 第三張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3.1直流繼電器的驅(qū)動及泄流驅(qū)動電流較大時，應(yīng)使用光耦進行隔離驅(qū)動方法：（1）用7406 、7407、ULN2003/ULN2803等（2）光耦驅(qū)動（3）光耦20031、微型繼電器的驅(qū)動微型繼電器 最長邊尺寸不大于10mm的繼電器微型繼電器 超小型繼電器 最長邊尺寸大于10mm，但不大于25mm的繼電器 小型繼電器 最長邊尺寸大于25mm，但不大于50mm的繼電器 多數(shù)微型直流繼電器的驅(qū)動電流很小。在控制系統(tǒng)中，使用+5V供電最為方便，這時小到數(shù)毫安，大到幾十毫安的驅(qū)動電流足夠驅(qū)動大

3、多數(shù)微型直流繼電器甚至小型繼電器 第四張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月注意：驅(qū)動直流繼電器時，COM端務(wù)必接到繼電器的供電電源端。第五張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）用7406 、7407、ULN200X等直接驅(qū)動直流繼電器驅(qū)動供電電壓：+5V、6V、9V、12V、24V電流：幾幾十mA適用于驅(qū)動少路圖3.2 ULN2003/ULN2004的內(nèi)部結(jié)構(gòu)輸出端C輸入端B第六張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月ULN2003ULN2003/ULN2803/ULN2004/ULN2804適于與TTL、CMOS輸出器件接口，應(yīng)用廣泛。TTL輸出驅(qū)動ULN2003/ULN2

4、803時，只能驅(qū)動一路，不能驅(qū)動多路 ULN2003的輸入部分與TTL及CMOS兼容，因而可直接連接TTL輸出或CMOS輸出，輸出部分相當(dāng)于OC門，所驅(qū)動的繼電器，可以連接到較高的電源電壓上而不需要額外的電路。當(dāng)所連繼電器數(shù)目較多或驅(qū)動電流較大時，應(yīng)考慮讓繼電器使用獨立的驅(qū)動電源，必要時還應(yīng)使用隔離電源。使用隔離電源時，應(yīng)在ULN2003前設(shè)置光電隔離電路第七張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月VCCVDD7406（2）用光耦直接驅(qū)動1）二極管的作用2）限流電阻R1的計算第八張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）用光耦+2003驅(qū)動VCCVDDVXX200374062003內(nèi)部

5、含有續(xù)流二極管第九張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2、大型繼電器或電磁閥的驅(qū)動 （1）三級管擴流后驅(qū)動由于大繼電器導(dǎo)通和關(guān)斷時都會產(chǎn)生較大的電磁干擾，所以使用三極管擴流后驅(qū)動大繼電器應(yīng)考慮光電隔離 VCVCC7406+5VR1第十張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月（ 2）用小繼電器中繼小繼電器的線圈與觸點間本身就有很好的隔離特性，因此應(yīng)該是首選方案。而且在用小繼電器中繼的方式中，大繼電器的線圈可以是直流或交流，對電壓也沒有什么要求(通常小于240V即可)，因而使用更為方便 圖3.3 大繼電器的中繼驅(qū)動第十一張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月小型或微型繼電器的觸點可以選

6、擇一組或兩組觸點，觸點形式也有多種可選，但以1Z或2Z為多見。1Z觸點指一組二個觸點的觸點形式，一個為常開觸點，另一個為常閉觸點。2Z觸點則有兩組1Z觸點。這樣就更方便硬件設(shè)計。圖3.3為使用中繼方式連接大繼電器的電路，其中小繼電器帶有兩組Z型觸點(即2Z)，使用了一組，另一組可派作它用。兩組觸點也可并聯(lián)連接，以增大觸點電流。 （3）固態(tài)繼電器驅(qū)動 、如雙向可控硅第十二張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3.2直流固態(tài)繼電器(DC SSR)及驅(qū)動固態(tài)繼電器的主要特點體積小、無觸點、開關(guān)速度快，可由CMOS/TTL電路直接驅(qū)動固態(tài)繼電器是經(jīng)光電隔離的直流或交流驅(qū)動模塊。模塊通常由光電隔離部

7、件、達林頓晶體管或可控硅驅(qū)動器、續(xù)流保護電路及散熱部件組成但更多的在大電流工作時(10A以上)需外加散熱器，以防止過熱而燒壞。 圖3.4 某型固態(tài)繼電器外形第十三張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月直流固態(tài)繼電器的驅(qū)動模式固態(tài)繼電器的驅(qū)動一般很簡單，與驅(qū)動一個發(fā)光二極管相同，大多數(shù)驅(qū)動電流515mA即可。 直流固態(tài)繼電器只能驅(qū)動直流器件，不可用于交流電路。使用時還需注意額定電壓與額定電流，切忌過流或過壓使用。 第十四張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月1、原理圖整形放大負載直流電源VC光電隔離部件、達林頓晶體管或可控硅驅(qū)動器、續(xù)流保護電路及散熱部件用于直流大功率驅(qū)動場合，如直流電機

8、、直流電磁閥、步進電機、 大功率繼電器等注意：不能超過額定電壓和額定電流第十五張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2、直流固態(tài)繼電器的性能參數(shù)(P49表3.1）控制電壓：315V控制電流：230mA通斷時間：0.2mS負載電壓：12400V最大負載電流：5A通態(tài)壓降：=2倍的負載額定電流 交流電機負載空載啟動，電流等級應(yīng)按45倍的負載額定電流選取，否則按67倍選取 其他感性負載按45倍的負載額定電流選取 過流保護快速熔斷器和空氣開關(guān)5）交流固態(tài)繼電器的發(fā)熱與散熱當(dāng)固態(tài)繼電器的功率損耗較大時，必須考慮固態(tài)繼電器的散熱。是否需加散熱裝置與固態(tài)繼電器的工作電流、封裝形式、工作環(huán)境等因素有關(guān)。1

9、0A以下的固態(tài)繼電器通常不需要加裝散熱塊。第二十七張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月使用注意事項單相交流固態(tài)繼電器在導(dǎo)通時的最大發(fā)熱量按實際工作電流1.5W/A來計算，在散熱設(shè)計時，應(yīng)考慮到環(huán)境溫度，通風(fēng)條件(自然冷卻、風(fēng)扇冷卻)及交流固態(tài)繼電器安裝密度等因素。 固態(tài)繼電器與散熱器安裝面間須涂一薄層導(dǎo)熱硅脂。6 電網(wǎng)頻率交流固態(tài)繼電器應(yīng)用于50Hz或60Hz的工頻電網(wǎng)上,不宜用于低頻或高次諧波分量大的場合第二十八張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3.4直流電機的PWM (脈寬調(diào)制輸出)驅(qū)動直流電機的轉(zhuǎn)速取決于驅(qū)動電流的有效值 PWM波第二十九張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022

10、年6月常用方法3.4直流電機的PWM(脈寬調(diào)制輸出)驅(qū)動（1）光電隔離器+大功率場效應(yīng)管（功率晶體管/IGBT）（2）固態(tài)繼電器（3）專用接口芯片價格比較貴（4）專用接口板用于STD或PC總線控制機系統(tǒng)第三十張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月1）用功率晶體管驅(qū)動直流電機注意結(jié)構(gòu)，驅(qū)動電流較小時，Q2也可用單極管； 用于電感負載時，可不加續(xù)流二極管D2, D1用于加快功率管的截止速度。用達林頓晶體管功率模塊驅(qū)動直接驅(qū)動圖3.13 達林頓晶體管驅(qū)動模塊圖3.14功率晶體管模塊的直接驅(qū)動第三十一張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月通常使用PNP三極管驅(qū)動達林頓達晶體管，直接驅(qū)動電路見圖

11、，圖中Q2為達林頓晶體管驅(qū)動模塊。功率晶體管的驅(qū)動電壓通常比較大，因此，必須使用高壓輸出的OC門驅(qū)動。經(jīng)Q1反相驅(qū)動后，驅(qū)動電流進入功率晶體管基極。R3用于限流，應(yīng)根據(jù)Q2的直流放大倍數(shù)確定，R4用于關(guān)斷時的基極泄流，以加快Q2的截止速度。OC門電路U1也可由三極管或達林頓達晶體管陣列驅(qū)動器代替，耐壓值必須大于VCCX。其電流可達100-200A第三十二張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月用帶光電隔離功率晶體管模塊直接驅(qū)動電機由于TLP521的集電極-發(fā)射極耐壓為55V，所以當(dāng)VCCX大于55V時，該電路還應(yīng)加限壓電路。方法一是給驅(qū)動管Q1的發(fā)射極加獨立電源，通常12V即可；當(dāng)VCCX不

12、很高時，也可用穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓 VCCVCCXP107406MTLP521-1R1R2R3R4VCQ1Q2圖3.15 功率晶體管模塊直接驅(qū)動耐壓值為55V第三十三張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2）用大功率場效應(yīng)管驅(qū)動直流電機VCCVCP10IRFZ407406VCCXM特點輸入阻抗高，通態(tài)電阻低，關(guān)斷漏電流小，響應(yīng)速度快（導(dǎo)通和關(guān)斷時間短）， 與同功率的繼電器相比，體積小，價格便宜 第三十四張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月大功率場效應(yīng)管特點輸入阻抗高。關(guān)斷漏電流小，響應(yīng)速度快， 與同功率的繼電器相比，體積小，價格便宜 +27VVCCVCP1.2P1.1P10IRF640第三

13、十五張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月大功率場效應(yīng)管加OC門驅(qū)動直流電機特點輸入阻抗高，關(guān)斷漏電流小，響應(yīng)速度快， 與同功率的繼電器相比，體積小，價格便宜 提高驅(qū)動電壓,Q1導(dǎo)通條件：高電平為提高開關(guān)速度加推挽電路圖3.16 場效應(yīng)晶體管的驅(qū)動圖3.17 場效應(yīng)晶體管的推挽驅(qū)動第三十六張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3）用繼電器驅(qū)動直流電機+5VDC-SSRR1P1.0VCCXM第三十七張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月IGBT功率可達100KW以上, 電流可達10KA以上, 電壓可達100KV以上，如此的驅(qū)動模塊通常很難想象，不過IGBT可以做到 圖3.18 三菱七

14、路IGBT模塊PM100RSE60外形第三十八張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月IGBT全稱絕緣柵雙極晶體管，是MOSFET和GTR(功率晶管)相結(jié)合的產(chǎn)物。它的三個極分別是集電極(C)、發(fā)射極(E)和柵極(G) IGBT的等效電路如圖1所示。由圖1可知,若在IGBT的柵極和發(fā)射極之間加上驅(qū)動正電壓,則MOSFET導(dǎo)通,這樣PNP晶體管的集電極與基極之間成低阻狀態(tài)而使得晶體管導(dǎo)通;若IGBT的柵極和發(fā)射極之間電壓為0V,則MOSFET截止,切斷PNP晶體管基極電流的供給,使得晶體管截止。這是什么東西？第三十九張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月本質(zhì)上是場效應(yīng)晶體管，突出特點：3.

15、5 IGBT（1）大功率、極高的耐壓、極高的過載能力（2）開關(guān)速度高（3）導(dǎo)通電阻極?。?）封裝尺寸小、許多器件還集成了多種保護措施（5）對驅(qū)動電路的要求比較高，需專門的驅(qū)動器絕緣柵雙極型晶體管第四十張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月7路封裝模塊U,V,W為輸出UP,VP,WP為輸入圖3.19 PM100RSE60功能框圖第四十一張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月1、IGBT對驅(qū)動電路的要求（1）驅(qū)動電路與IGBT連線要盡量短由于IGBT與場效應(yīng)晶體管都是電壓驅(qū)動的，都具有一個2.55V的閾值電壓，有一個容性輸入阻抗，因此IGBT對柵極電荷非常敏感，所以驅(qū)動電路必須穩(wěn)定可靠；要

16、保證有一條低阻抗值的放電回路，即驅(qū)動電路與IGBT的連線要盡量短 （2）驅(qū)動電壓前后沿要足夠陡必要時應(yīng)使用施密特觸發(fā)器整形，使IGBT的開關(guān)損耗盡量小 （3）正驅(qū)動電源一般選取為12V20V，關(guān)斷可加一負偏壓受IGBT的GE間最大反向耐壓限制，可取0 -10V （4）驅(qū)動電路與控制電路必須隔離IGBT在電力電子設(shè)備中多用于 高壓場合第四十二張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2、IGBT智能功率模塊（1）MIG400J101H（2路） 用于控制直流電機控制（2）PM100RSE060（7路） 多用于交流電機控制，也可用于直流電機 集成了驅(qū)動和保護電路，使用時只需用光隔驅(qū)動即可第四十三張，

17、PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月VIN輸入低電平時，IGBT 導(dǎo)通 高電平時，IGBT截止MIG400J101H（2路）圖2.23 帶驅(qū)動的2路IGBT模塊MIG400J101H的測試電路第四十四張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月圖2.24 7路IGBT功率模塊PM100RSE060的應(yīng)用電路（三相交流電機變頻控制）135462第四十五張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月UVWPNV1V3V5V2V6V4第四十六張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3.IGBT專用驅(qū)動器EXB850、851EXB840、841圖3.20 東芝EXB系列IGBT驅(qū)動器過電流保護電路過電流

18、保護電路第四十七張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月富士的EXB850、851、840、841即是這種驅(qū)動元件 第四十八張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月引腳信號定義引腳信號定義1連接用于反向偏置電源的濾波電容9電源地(0V)2電源(+20V)10不接3驅(qū)動輸出11不接4連接外部電容，以防止過流保護電路誤動作(絕大部分場合不需要電容。)12無5過流保護輸出13無6集電極電壓監(jiān)視14驅(qū)動信號輸入(-)7不接15驅(qū)動信號輸入(+)8不接第四十九張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月EXB850驅(qū)動IGBT相當(dāng)方便，僅需提供10mA的開關(guān)信號即可驅(qū)動IGBT導(dǎo)通。器件的20V工作電

19、源需與驅(qū)動側(cè)隔離。需監(jiān)視過流保護狀態(tài)，則應(yīng)提供TLP521光耦一路。另加一個二極管和二個電容即可 圖3.21 EXB850驅(qū)動IGBT實例*1：快恢復(fù)二極管*2：光耦隔離電源過流檢測輸出驅(qū)動信號雙絞線*2 TLP521或等效電路第五十張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3、IGBT模塊使用注意事項（1）IGBT模塊的選定 模塊額定電壓按工作電壓的3倍左右選擇交流220V整流后供電的場合，宜選用600V模塊，交流380V整流后供電的場合，宜選用1200V模塊 電流按最大靜態(tài)電流選擇，適當(dāng)留有余量（2）防止靜電 VGE的耐壓值 20V在模塊的柵極-發(fā)射極之間(G-E端)加上超出耐壓值的電壓會

20、導(dǎo)致器件永久損壞，使用時務(wù)必注意。 第五十一張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3.6 直流電機的正反轉(zhuǎn)控制（1） H橋直流電機正反轉(zhuǎn)控制電路（2）正負供電直流電機正反轉(zhuǎn)控制電路（3）使用繼電器換向電路用于電機停轉(zhuǎn)時換向第五十二張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月有刷直流電機的正反轉(zhuǎn)控制 第五十三張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月1、H橋直流電機正反轉(zhuǎn)控制電路功率驅(qū)動模塊可以是達林頓晶體管、功率場效應(yīng)管或IGBT VCCVCP1.1P10IRF64027VV1V2V1V3V4第五十四張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月H橋直流電機控制電路圖3.26 用兩塊雙路IGBT

21、模塊構(gòu)成H橋直流電機控制電路第五十五張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3.27 用6路IGBT模塊的H橋電機控制電路圖2、用IGBT智能功率模塊組成H橋直流電機正反轉(zhuǎn)控制電路第五十六張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3正負供電直流電機正反轉(zhuǎn)控制電路圖3.28正負供電直流電機正反轉(zhuǎn)控制電路第五十七張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月圖3.29 繼電器控制直流電機正反轉(zhuǎn)電路第五十八張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月直流電機的PWM控制邏輯。功率驅(qū)動模塊AM功率驅(qū)動模塊B功率驅(qū)動模塊C功率驅(qū)動模塊D圖3.25 H橋直流電機正反轉(zhuǎn)控制電路無論是H橋直流電機控制電路，還是正

22、負電源供電的直流電機控制電路，同一邊的功率模塊(圖中功率驅(qū)動模塊A和功率驅(qū)動模塊C)同時導(dǎo)通時，可能會燒毀功率模塊。所以直流電機的控制邏輯以圖3.30模式為多見第五十九張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月4、直流電機的PWM控制邏輯由于功率模塊的發(fā)熱損耗在通、斷過程中為最大，所以對模擬正弦輸出的PWM脈沖，或PWM脈沖頻率在1kHz以上的場合，可以讓模塊C或模塊D常通，以減小發(fā)熱損耗。圖3.30 直流電機PWM控制邏輯電路PWM脈沖正/反P1.0正轉(zhuǎn)脈沖(V1、V4)反轉(zhuǎn)脈沖(V2、V3)第六十張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月直流電機的PWM控制邏輯H橋單邊上下模塊的同時導(dǎo)通會

23、在短時內(nèi)燒毀功率模塊，因此在正反轉(zhuǎn)切換時，暫停PWM的脈沖輸出是必要的，通常稱為插入死區(qū)時間。一般應(yīng)用中，插入死區(qū)時間通常不會影響電機的控制動作。圖3.30 直流電機PWM控制邏輯圖3.31 直流電機PWM控制邏輯的變化第六十一張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3.7 交流電機的PWM控制交流電機的速度控制不由電壓有效值決定，而由頻率決定。方波輸出的PWM時序如圖3.32。電機的轉(zhuǎn)速將正比于方波輸出頻率。圖3.32 方波輸出的三相PWM波形第六十二張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月模擬正弦波輸出的三相PWM波形由于電機為感性負載，理想的電壓波形為正弦波。方波中的高頻成分對提高電

24、機的驅(qū)動能力并無顯著作用，但卻將增加電機發(fā)熱。所以，為使電機性能最佳，使用模擬正弦的PWM信號(SPWM)較理想，這時電機的轉(zhuǎn)速由模擬正弦頻率決定但由于電機的負荷特性，當(dāng)PWM的模擬正弦的頻率減小時，直流有效值應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整，以防止電機電流過大而燒壞。由軟件進行PWM頻率調(diào)整和有效值調(diào)整，通常并不容易，要求處理器有較高的數(shù)據(jù)處理能力。使用專用三相PWM脈沖發(fā)生器是方便易行的方法。HEF4752是常用的模擬正弦三相PWM脈沖發(fā)生器專用集成電路 第六十三張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月HEF4752HEF4752的主要特點如下：(1)能產(chǎn)生三對相位差120的互補SPWM主控脈沖，適用于三相

25、橋結(jié)構(gòu)的逆變器；(2)采用多載波比自動切換方式，隨著逆變器的輸出頻率降低，有級地自動增加載波比，從而抑制低頻輸出時因高次諧波產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈沖和噪聲等所造成的惡劣影響。調(diào)制頻率可調(diào)范圍為0100Hz，且能使逆變器輸出電壓同步調(diào)節(jié)；(3)為防止逆變器上下橋臂直通，在每相主控脈沖間插入死區(qū)間隔，間隔時間連續(xù)可調(diào)。HEF4752為28腳雙列直插式標(biāo)準封裝DIP芯片，它有7個控制輸入，4個時鐘輸入，12個驅(qū)動信號輸出，3個控制輸出。 第六十四張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）能產(chǎn)生三對相位差120的互補SPWM主控脈沖（2）采用多載波比自動切換方式（3）為防止上下橋直通，在每相主控脈沖間插入

26、死區(qū)間隔HEF4752 (PWM脈沖發(fā)生器）1、模擬正弦波輸出的三相PWM波形圖3.33 模擬正弦波輸出的三相PWM波形圖3.34 HEP4752V 引腳圖第六十五張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2、模擬正弦三相PWM脈沖發(fā)生器第六十六張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月圖3.35 HEF44752應(yīng)用框圖濾波整流平滑電容模擬控制器逆變器放大器第六十七張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月第六十八張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3.8 驅(qū)動模塊的封裝制動試驗臺是專門檢測汽車制動力的設(shè)備。汽車檢測線一般使用反力式制動試驗臺 制動試驗臺滾筒受電機驅(qū)動而轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)速恒定

27、時，如果不計機械部分的摩擦力，也沒有其它力作用，則驅(qū)動電機處于動態(tài)平衡狀態(tài)，這時反力傳感器上的力為零(見圖3.37)。實際系統(tǒng)機械部分總有一定阻力，但這種阻力通常很小，不影響測試精度。當(dāng)車輪壓在滾筒上并踩下制動踏板后，重力G產(chǎn)生摩擦力Fb和Ff ，摩擦力使?jié)L筒失去平衡，從而使電機整體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動趨勢。實際系統(tǒng)由于傳感器的約束，電機整體是不可能轉(zhuǎn)動的，但傳感器上即產(chǎn)生了一定平衡力。該平衡力對電機軸產(chǎn) 生的力矩與輪胎摩擦力對電機軸產(chǎn)生的力矩平衡。也即傳感器的力的大小與制動摩擦力的大小成正比，測出該力就可確定制動摩擦力的大小。在輪胎與滾筒間的摩擦系數(shù)足夠大時，制動摩擦力的大小等于制動力的大小。 第六十九

28、張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月制動試驗臺電機控制電路設(shè)計 當(dāng)汽車制動時，輪胎會因為制動力的增大而停轉(zhuǎn)(稱車輪抱死)。如果車輪抱死后驅(qū)動電機不停機，不僅會使輪胎過度磨損，試驗臺滾筒也會因過度磨損而縮短壽命，嚴重的會因負載過大而引起驅(qū)動電機過熱損壞，所以必須有必要的輪胎轉(zhuǎn)速檢測電路和電機停機控制裝置 控制板由兩路轉(zhuǎn)速脈沖輸入、兩路車輪到位狀態(tài)輸入、電機啟停控制輸入、試驗/檢測控制輸入等信號輸入。全部輸入信號均為開關(guān)量。其中脈沖輸入及車輪到位狀態(tài)輸入使用接近開關(guān)作為檢測傳感器 第七十張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3.9 實例：制動試驗臺電機控制電路設(shè)計應(yīng)用：檢測汽車制動力第七

29、十一張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月1.接近開關(guān)及接口電路接近開關(guān)是常用的位置檢測元件,以前常用行程開關(guān) 電感式：由LC高頻振蕩器和放大處理電路所檢測的物體必須是金屬導(dǎo)電體電容式：測量頭和被測物體構(gòu)成兩個極板，所檢測的物體比較廣泛接近開關(guān):按工作原理分 其他類型接近開關(guān)：光電式、霍爾開關(guān)、磁性開關(guān) 等第七十二張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月最常用的接近開關(guān)分NPN型和PNP型，輸出形式又各分常開和常閉兩類。RL為負載電阻。兩種輸出形式通常都可提供20mA以上的電流。顯然，它們相當(dāng)于集電極開路輸出，使用時必須正確選擇型號。NPN型輸出的VCC可以與接近開關(guān)的供電電壓不同，可以

30、高于接近開關(guān)的供電電壓，也可以低于接近開關(guān)的供電電壓，因而比較靈活。PNP型的VCC即是接近開關(guān)的供電電壓，但RL與地相接，因而在某些場合應(yīng)該選擇PNP型。當(dāng)開關(guān)無接近物時，三極管導(dǎo)通的，稱常閉型，否則稱常開型。實際應(yīng)用中，以常開型多見盡管各種接近開關(guān)的供電電壓有所不同，但大多具有較寬的供電范圍。一般在1018V范圍內(nèi)可以正常工作，有些器件可工作在30V的電壓下 第七十三張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月1.接近開關(guān)及接口電路接近開關(guān)輸出形式：以電平和電流輸出為主圖3.40電子輸出：NPN和PNP常開輸出：無接近物時，三極管不通常閉輸出：無接近物時，三極管導(dǎo)通第七十四張，PPT共九十一

31、頁，創(chuàng)作于2022年6月2.轉(zhuǎn)速測試傳感器及測試原理測速原理：計數(shù)式測速-測給定時間的脈沖數(shù)； 計時式測速-測給定脈沖數(shù)所用時間測試精度：使用霍爾開關(guān)的傳感器，檢測工作頻率可達5000Hz，宜使用計時式第七十五張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月磁電式傳感器是常用的計數(shù)式測速傳感器 利用帶磁芯的線圈，當(dāng)磁場強弱變化時，輸出感應(yīng)電流的原理工作。被檢測物體必須使用導(dǎo)磁材料制造，為使輸出信號接近正弦波，被檢測物體通常做成模數(shù)m=2的齒輪。磁芯與檢測齒輪的間隙為0.51mm。磁電式傳感器不需要供電，輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。當(dāng)轉(zhuǎn)速太低時，輸出電壓過低，轉(zhuǎn)速將無法正常檢測。圖3.42為常用的磁電式傳感

32、器檢測電路。磁電式傳感器通常使用齒輪檢測脈沖信號。一個模數(shù)m=2的齒輪，齒數(shù)通常在3060。傳感器的工作頻率一般在5000Hz，所以適宜檢測的轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/秒左右，即6000轉(zhuǎn)/分。對一般應(yīng)用場合已夠用，更高的轉(zhuǎn)速可以用霍爾開關(guān)檢測。 第七十六張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2.轉(zhuǎn)速測試傳感器及測試原理計數(shù)式傳感器輸入信號經(jīng)適當(dāng)濾波后輸入運算放大器。放大器接成正反饋比較器模式，模擬施密特觸發(fā)器。放大器必須選用工作頻率較高的器件，此處選用CA3140，也可使用電壓比較器。D7和D8為輸出鉗位電路，將輸出電壓鉗位到(GND-0.3V)(VCC+0.3V)。 第七十七張，PPT共九十一頁

33、，創(chuàng)作于2022年6月2.轉(zhuǎn)速測試傳感器及測試原理使用單5V供電方式時，輸出端可按圖3.43方式連接一鉗位穩(wěn)壓二極管，以便可以直接與TTL器件連接 第七十八張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月接近開關(guān)不僅可作為位置檢測元件使用，還常作為轉(zhuǎn)速測試傳感器使用。但接近開關(guān)的工作頻率不高，通常為50Hz1000Hz由于本系統(tǒng)檢測的轉(zhuǎn)速不高，不超過30轉(zhuǎn)/秒，每轉(zhuǎn)四個脈沖，即檢測脈沖頻率不超過120Hz，所以選用價格相對便宜的接近開關(guān)，但必須選用工作頻率120Hz以上的產(chǎn)品。圖3.44為其工作原理圖。圖中，接近開關(guān)為NPN型，使用光電隔離輸入，接近開關(guān)的工作電源電壓為12V。兩路轉(zhuǎn)速脈沖輸入(轉(zhuǎn)速

34、0、轉(zhuǎn)速1)、兩路位置狀態(tài)輸入(位置0、位置1)使用相當(dāng)?shù)碾娐?。指示用發(fā)光二極管與光耦的發(fā)光二極管串聯(lián)，接近開關(guān)驅(qū)動光耦的同時，指示用發(fā)光二極管點亮，以利于系統(tǒng)調(diào)試及維修。輸出端INO0INO3經(jīng)上拉電阻(阻值為10k的排阻)上拉后直接連單片機的輸入端口。第七十九張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2.轉(zhuǎn)速測試傳感器及測試原理圖3.44 轉(zhuǎn)速及位置輸入電路第八十張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月驅(qū)動繼電器的線圈采用過零觸發(fā)型雙向可控硅，六個繼電器依次交替啟動(其中二個為總控)。圖中僅畫出驅(qū)動電路的一路。D1用于工作指示，與MOC3041的發(fā)光二極管串聯(lián)。ACCOM為交流供電的公共端，AC0為輸出端，驅(qū)動220V線圈的40A繼電器(交流接觸器)。其它路電路相同 圖3.45 繼電器驅(qū)動電路第八十一張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月實際的繼電器控制電路還加入硬件互鎖。為防止星形控制繼電器與三角形控制繼電器同時吸合，使用大繼電器的輔助觸點構(gòu)成互鎖電路 圖3.46 繼電器互鎖電路第八十二張，PPT共九十一頁，創(chuàng)作于2022年6月系統(tǒng)帶兩臺11千瓦電機，由于交流電機的啟動電流較大，電機采用星-三角轉(zhuǎn)換啟動，且兩臺電機的啟動時間錯開，以減小電機啟動對電網(wǎng)及檢測設(shè)備的干擾。理想的電路應(yīng)該采用帶過零觸發(fā)的交流固態(tài)繼電器直接驅(qū)動電機?？紤]到系統(tǒng)硬件成本，電機控制仍采