测控电路范文

测控电路篇1

Abstract: The paper disucsses the teaching method of using multisim10 simulation technology to do the virtual experiment in circuit measure and control. The method is not only can enhance the teaching effect by applying multisim10 simulation technology in instrument amplifier to do the vivid simulation and analysis, but also can cultivate the innovate consciousness and design ability of students. From the practice result, this simulation application made a good effect in teaching and experiment reform of circuit measure and control.

关键词: Multisim10 测控电路;教学;仿真

Key words: multisim10circuit of measure and control;teaching;simulation

中图分类号:TM1文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)26-0226-02

0引言

《测控电路》是电子、测控、机电一体化等专业的一门综合性和实践性都很强的专业课,主要涉及到信号测量与调理、调制与解调、滤波、转换、细分和控制等。这门课程教学目标要求理论与应用统一,如果没有动手实践来支撑,理论教学很难达到教学目标。若在讲授理论知识的同时,辅助实验演示或实验,可以大大提高课堂教学效率,收到事半功倍的效果。本文介绍了利用 Multisim10进行仪表放大器的仿真教学和实验思路,为学生学习提供一个应用范例。

1Multisim10仿真软件的特点

采用直观的电路图输入方式,界面友好、操作方便、简单易学。该软件采用直观的图形界面创建电路, 在屏幕上模仿真实实验室的工作台,简单直观。该软件具有 1600多种元件模型和多达17台虚拟仪器,而且仪器的操作开关、 按键与实际仪器仪表极为相似,可以对模拟、 数字电路和混合电路进行仿真,实时显示测量结果。

2Multisim10 仿真技术在测控电路教学中的应用

在测控电路教学中,一般只能从原理的角度来教学,如果学生动手不多,很难理解相应理论。虽然都有实验,大多为验证性实验,而且课时有限,并且往往做实验时忘了理论分析,难以实现即时验证理论。应用 Multisim10仿真软件辅助教学,能够快速、完整地构建出实验的原理图,并且能够完美地进行实验过程仿真,实时显示实验结果,是提高教学效率和效果的好方法。另外,由于实验设备和耗材昂贵,所以有相当一部分实验项目是只能在理论上学习,不能实际开设的。这在很大程度上扼杀了学生的创造能力的发展,而应用 Multisim10仿真软件,学生不必担心元器件的损坏,大大提高了学生敢于尝试的信心和积极创新的能力。同时由于Multisim10 仿真软件能够用低成本搭建高档次的实验室,也大大减轻了学校的经济负担。另外,丰富的虚拟仪器和仪表和功能也是现实所难以具备的。

3典型仪表放大器原理分析

测量放大电路是测控电路教学和实验中的重要内容,它是获取传感器信号的常用方式。在一个典型的测控系统中,通过传感器所采集到的电信号常为差模小信号,且与电路之间的连接具有一定的距离,还往往伴随着很大共模电压(包含干扰电压)。由于多数传感器的等效内阻随被测物理量的变化而变化。因此,放大这类信号的放大器应具有高输入阻抗、低输出阻抗、高增益和高共模抑制比的特点,由三运放组成的仪表放大器就能满足上述要求。

图1是目前广泛应用的高共模抑制比放大电路。它由三个集成运算放大器组成,其中A1和A2为两个性能一致(主要指输入阻抗、共模抑制比和增益)的同相输入通用集成运算放大器,构成平衡对称差动放大输入级。A3构成双端输入差动放大电路,用来进一步抑制A1、A2的共模信号,并适应接地负载的需要。

根据运算放大器的基本分析方法,容易得到A3的输出

u=(u-u)=1+(u-u)(1)

由式(1)可以看出,u与(u-u)成正比,故电路放大差模信号,抑制共模信号。

4仪表放大器的实例应用与仿真

设计一个传感器放大器,如图2所示。其中R5代表传感器,当R5相对于其他桥臂的偏差为1%时,放大器产生±5V的输出电压。稳压管电压VD=5.1V,ID=10mA,电桥电压基准为7.5V;运放的电源电压为15V;电桥中电阻均为100kΩ,R5=100(1+δ) kΩ,其中浮动范围δ≤±1%;电源电压15V。

从上图可以看出,电路分三部分:U3A、D2等组成稳压电路,它由5.1V的稳压管产生7.5V的稳定电压,为传感器所在的桥式电路提供一个稳定的基准电压。由后面的理论设计可知,该电压直接影响桥式电路的输出电压。三个电阻R4、R6、R7和传感器R5组成桥式电路,将R的变化转化为输出电压。U3B、U3C、U3D等组成仪表放大器,对桥式电路的输出电压进一步放大,并提高共模抑制比。

4.1 基准电压设计

从图2可以看出

R===1KΩ(2)

若R2取10kΩ,由

=1+(3)

可计算得R3=4.656kΩ。

4.2 仪表放大器设计

对于传感器所在的桥式电路,有

V=-V≈-V≈V(4)

当V1=7.5V,δ=1%时,桥式电路最大输出电压Vo1max=0.01875V。

根据设计要求,Vo=5V,则放大器增益为

A=≈≈266.7(5)

根据仪表增益公式(1)有

=1+(6)

一般来说,R14/R12与R9/R8具有相同的数量级。为了尽量减少电阻规格,并且采用最常用电阻,可以取R14、R9为100 kΩ,取R12为10 kΩ,理论可计算得R8=7.7912 kΩ。此时,R5为99 kΩ(δ=1%,5为101 kΩ时,Vo=-5V)。实际仿真调试时,当R8=7.832 kΩ时,输出电压为5V,如图2中所示,与理论计算结果有一定的误差。此时的仿真结果见图2所示。

5系统仿真测试效果

通过multisim10的软件parameter sweep analysis功能获得图3所示数据。该数据不够直观,因此再通过软件画图得到图4所示的图形效果。

从图4所示的图形效果可见,由三运放组成的仪表放大器的线性度较好,能够满足传感器放大电路的测量。

这样,我们就能够从仪表放大器的原理、设计、应用、仿真以及测试结果一次性全部直观的展现出来,能够在课程教学和实验中引导学生学会分析和应用,利用仿真工具进行初步设计和验证。

6总结

基于Multisim10的测控电路教学,实现了理论与实践的紧密结合,启发和探究的教与学,利用计算机仿真,化难为易,变抽象为具体,使学生学习积极性大大提高。但由于虚拟器件存在着虚拟的特点,在真实性方面与实际的硬件仪器仪表存在着比较大的差距,并不能完全替代传统的实验手段。所以在实际的教学过程中,仿真只是锦上添花的一种教学手段。而在实验的时候,应该先利用multisim10做预习报告,既能减少无谓手抄工作,又能激发学生的学习热情。然后带着仿真结果再去做实验会有很高的效率和很好的效果。摆脱了传统式的手抄预习报告,到实验现场才开始学习实验任务,搭建实验电路漏洞和错误百出,需要什么样的实验结果也不是很清楚等这个传统的实验模式。像这样把Multisim10仿真软件和硬件的仪器仪表结合起来,把现代化手段与传统实验有机的结合起来,发挥各自的优势,才能收到事半功倍的效果。

参考文献:

[1]劳五一,劳佳编.模拟电子电路分析、设计与仿真[M].北京:清华大学出版社,2007.

[2]张国雄编.测控电路(第3版)[M].北京:机械工业出版社,2008.

[3]刘刚编.multisim&Ultiboard10原理图与PCB设计[M].北京:电子工业出版社,2008.

[4]张伟珊.multisim7在模拟电路实验教学改革中的应用[J].现代电子技术,2008,(16).

测控电路篇2

【关键词】数控机床；在线测量系统；测头电路

在研究的在线测量系统中，所用测头为接触式触发式测头。触发式测头是由一套高精度敏感元件组成，它是由万向电子开关感应测头的触发力，并将感应信号输送到数控系统和采集卡。触发式测头相当于一个机械开关，通常情况下测头的状态处于零位开关闭合，在测量时，当测头探针接触被测工件时，测头被向任一方向偏转或顶起开关断开，这就使得和测头相连的处理电路立即断开并随即发出测量信号。当测头脱离被测件后，测头又回到原始零位，机械开关又闭合。所用到的是Renishaw公司生产的1C2432型接触式触发测头，探针重复定位精度0．2um，任意方向最大摆角15°。1C2432型接触式触发测头没有自带测头电路，所以主要是对1C2432型接触式触发测头电路进行设计，以实现测针接触到被测工件表面时，测头电路产生3种信号:(1)脉冲计数信号:输出宽度很窄的单稳态信号，给采集卡提供测点采集中断信号。(2)声音信号:脉冲计数信号输出的同时，发出短暂的一声警报，表示已接触到工件表面。(3)闪光信号:与声音信号类似的报警功能。

1消抖电路设计

当探针与被测件表面接触时，测头内部机械开关断开，机械信号转换为高电平脉冲输出。在开关断开或闭合的瞬间，将会产生不规则的电平尖刺和抖动。这些抖动可能会影响信号的电平识别，带来难以预计到的误差。因此对输出信号进行滤波，得到平滑的脉冲是很必要的。这里选择集成电压比较器LM311来消除脉冲信号中的毛刺和抖动，如图2所示。

2单稳态触发电路设计

当测头产生触发信号后，由于每次产生的触发信号的高低电平周期都不一致，而且每次产生的触发信号时间会比较长，这样就会影响数控系统对数据的采集，并且还会影响测量程序的速度，一般情况下数控机床对数据的采集是由一定宽度的单稳态信号触发的，所以这里就是要把测头的触发信号转变成单稳态信号。图3所示，本文采用单稳态触发器74HC221芯片来产生单稳态信号，74HC221工作在－0．5V～+7．0V单电源条件下，输入电压在1．5V之间。74HC221单稳态触发器有两种输入，A为低电平有效，B为高电平有效。有两种输出，正好相反。用外接的电阻电容作定时元件。

3声光报警电路的设计

此处设计了一种常规的声光报警电路，声音报警采用小功率蜂鸣器，光学报警采用一个发光二极管。如图3所示，LM311消抖输出信号通过74LS74双D触发器对单稳态脉冲进行展宽，然后进入另一个74HC221单稳态触发芯片，输出单稳态信号带动小功率蜂鸣器。LM311消抖输出信号通过75452芯片提高信号的驱动能力，然后点亮LED作为发光提示信号。

4数控系统测头接口

对工件测量时，为了保护测头不被工件撞坏，测头探测到工件后数控系统要控制测头立即停下来，并按事先的路径安全返回进行下一点的测量。所以当测头碰到工件后产生的脉冲信号可作为数控系统的Skip跳步信号输入到数控系统控制器中，从而保护测头被撞坏并进行下一点的测量。一般测头电路输出的脉冲信号和数控系统Skip跳步信号电平不匹配，所以要通过电路来实现电平的转换。5Fanuc18i/21i数控系统在Fanuc系统中，数控系统面板上I/O接口的Xn+4．7键和G31指令一起被用于机床的测量。图4为Fanuc21i数控系统面板矩阵键盘结构图，在测量过程中，测头产生触发使Xn+4．7开关闭合(也就是把*KCM1和*KYD7两接口短路)，则数控系统就自动产生Skip跳步信号输入到数控系统的控制器端配合G31指令进行在线测量。

参考文献:

［1］鲍中美．触发式测头自动检测系统在数控机床上的应用［J］．计量与测试技术，2006，33(02):13～14．

测控电路篇3

关键词：GPS RTK；平断面测量；终勘定位；塔基断面

Abstract: this article expounds the haidian 500 kV lines in the measurement of control measure, flat section measurement, a measurement method such as end intercession.

Keywords: GPS RTK; Flat section measurement; Finally a demarcation; Kentucky section

中图分类号：TM621.5文献标识码：A文章编号：

1引言

根据北京地区电网“十一五”、“十二五”规划，预计全市用电负荷将在近期达到1500万千瓦左右，其中70%～80%的负荷将集中在中心城区及规划市区。用电负荷增长将更加迅速，因此电网需要强有力的电源点进行支撑。除了完善建设北京500kV环网以外，为了满足不断增加的市区用电负荷的要求，规划在北京市区的东部、西部、南部和北部，分别建设四座500kV负荷变电站，用于市区用电负荷的主要支撑电源。在市区附近建设500kV变电站除了可以满足市区用电需求以外，它还能够大幅度减少500kV环网向市区送电的架空线路，从而节约大量建设用地并因此减少高压走廊与城市建设的矛盾。

目前，北部的“城北”、东部的“朝阳”及南部的“兴都”三座500kV站已经建成发电。海淀500kV变电站，即为规划在北京市区西部建设的500kV变电站，而本设计500kV架空线路为海淀500kV变电站的电源线路的组成部分。

2 工程概况

将“昌门”500kV单回线路π接引入海淀500kV站，形成昌平～海淀、门头沟～海淀电源线路π

接点侧为架空线，海淀站侧为电力电缆，中间由电缆终端站过渡相接。

海淀500kV架空线路径，大致呈从西南向东北呈S型走势。线路起点在门头沟500kV变电站以西约1.8km处，实施对现状昌门500kV单回线路（昌平～门头沟）进行π接。

π接点在现状昌门137#塔前后。将昌门线路π接后，单回线路从昌门136#、昌门139#（并经138#）原塔，经P1M、P1C两基单回塔过渡，随即在P2#塔组成同塔双回路架设方式。双回线路路径先向西南迂回，在P3#～P4#档从山谷低处钻过“南门一二”、“西电东送门头沟双回”两路500kV双回线路，然后再于P7#～P8#档向东南钻过“房门一、二”两路500kV单回线路，继续在房门二500kV线路东侧于P8#～P9#档向南跨越在的“京原公路景观大道”。

线路路径从P9#塔转向东，从P10#塔起大致平行35kV石村、石潭线路东进（在35kV石村线路北侧约85-135m处）。这期间，于P11#～P12#档三次跨越G108国道盘山公路，然后又从躲过P13塔以北的庙宇遗址，继续向东行进。线路在P15#～P16#档跨越吕门220kV双回线路，P16#～P17#档跨越石村35kV单回线路，P17#～P18#档连续跨越石潭35kV单回及门白220kV双回、石器35kV单回、高村/下村110kV双回线路，并从P18#塔转角向北。

本工程500kV线路路径从P18#塔起，从永定镇南端向北行进，跨越莲石路并跨越“京原公路景观大道”小园立交桥区，然后从P20#塔向北从南向北穿越门头沟区永定镇，自栗园庄村东南进入“综合规划线路走廊”，并陆续跨越规划锅炉厂南路西延、砂石坑、规划长安街西延、在建S1线轻轨及石龙路后，向北行进走出“综合规划线路走廊”。

栗园庄东侧的这段“综合规划线路走廊”最为狭窄，规划了四路高压线路走廊，而规划宽度仅有127米（含两侧与建筑物或道路的间距）。这一段，500kV线路与相邻规划220kV线路中心距仅为35米，而与相邻110kV线路中心距仅为32米。这段“综合规划线路走廊”，其雏形为现状门宝一二2/1四回路线路、高村高城110kV双回、石器35kV线路走廊。路径整合尽量保全现状门宝一二2/1四回路线路，拆除110kV、35kV线路，最终形成新、老线路在P20#～P28#段共计四路路径规模。

500kV线路从P34#起，进入现状6路输电线形成的大走廊，占用其内部退运的高城110kV单回线路径，在P36#～P37#档跨过永定河并进入石景山区，之后在P37#塔转向东，跨越石宝一二、门宝一二两条220kV双回线路，又于P38#～P39#档跨一组密集铁路及越阜石（高架西延）路，经P39#塔绕过石景山永定河管理处建筑群后，于P41#塔起贴临现状“门宝一二220kV线路”并在其南侧东及东北方向行进。在P45#～P46#档跨越石门公路，然后线路经P49#塔转东南，然后继续顺着门宝线路行进，最终经P52#终端塔进入模式口北侧山脚待建建电缆终端站。

上述500kV架空线路路径P1M(C)#～P19#段处在门头沟区山区，P20#～P36#段处在门头沟区平地（门头沟新城规划区），P37#、P38#塔处在石景山区平地（永定河河道内），P39#～P52#段处在石景山区山区。

上述本工程新建线路路径曲折系数为1.7。地形分布中一般山地占10.1km，丘陵占1.8km，平地占5.0km。其中平地均为居民区，而山地、丘陵均为树林。

本工程新建线路合计路径长度为：16.887km。其中，单回路小计1.714km（昌平侧0.959km，门头沟侧0.755km）；双回路P2～P52～电缆终端站架构，长2×15.173km。

2.2 线路起止点

2.2.1 π接点情况

本工程线路起点在门头沟站西侧山上，地属门头沟区。π接点选在现状昌门137#塔附近（PC1、PM1），这一带也是前次昌房π接进入门头沟站的π接点。π接后的线路，以两路单回的形式，向西南方向行进一档，到达P2#塔，合并为同塔双回线路。施工架线范围至保留的原塔，昌平侧为昌门136#，门头沟侧为昌门138#（及139#）。

原昌门线路为单回紧凑型线路，相导线为6×LGJ-240/30型。本工程与原塔相接档及新建单回路档（P1C、P1M～P2）仍采用原型导线；新建线路P2#起建双回路，其导线开始采用相导线4×JL/G1A-400/35型。

2.2.2 电缆终端站进线情况

本工程架空线路终点在最东边福寿岭山脚下，地属石景山区模式口村，紧临模式口水电站。本工程500kV电缆终端站选址在临近小山脚线的一块较为平缓之地，东侧贴临“门宝220kV/高山110kV”四回线路，同时有一条“福田”35kV单回线路靠近电缆小间东北角，南侧坡下即为永定河引水渠。

本工程500kV双回架空线路从北侧偏西方向南下而来，正对电缆小间架构中心新立一基SZCD-30型双回路终端塔，线路导、地线（两条OPGW）借此径直进入小间架构上的挂点。

3前期准备工作

3.1 技术依据

《工程测量规范》GB 50026-2007

测控电路篇4

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关键词：开关电源；UCC3895；测控系统

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.10.012

引言

大中功率直流开关电源一般采用移相全桥DC/DC变换器 。实现全桥变换器的移相控制主要有以下三种方法：（1）采用分立器件进行逻辑组合；（2）采用DSP或CPLD实现数字控制；（3）采用专用集成控制芯片 。采用分立器件进行逻辑组合构成的模拟控制电路结构复杂，不利于开关电源小型化；采用DSP或CPLD实现数字控制的成本较高，且存在数字电路延迟；采用专用的集成控制芯片电路简单且成本较低。第三种方法中可以采用UCC3895芯片来产生PWM控制波形，UCC3895是一款优良的移相全桥控制芯片，有电压和电流两种控制模式，占空比可从0%～100%， 且可以为零电压开关（ZVS）提供高效高频的解决方案。国内外常用的移相全桥反馈模式为电流模式 ，但其双闭环控制电路复杂，不易实现。

由于单电压环反馈模式简单有效的优点，本文基于UCC3895移相全桥控制芯片采用单电压环加限流环的反馈模式和单片机相结合设计了直流开关电源数字模拟混合测控系统，详细设计了闭环系统、控制器参数、保护电路，显示电路，调压电路，并对测控系统进行了实验。

系统方案

采用应用广泛的TI公司生产的UCC3895芯片与单片机相结合的方案设计了直流开关电源数字模拟混合测控系统。如图1所示，利用UCC3895对DC/DC变化器主电路进行PWM移相控制，并与单片机相结合来实现对主电路的检测与反馈控制，以及输出过压，过流，过温等保护。其中，所选单片机型号为美国微芯公司生产的PIC16F873单片机。PIC16F873共28个引脚，内部自带5个10位A/D通道，2个定时计数器，2个脉宽调制（PWM）通道。

UCC3895电路设计

如图4所示，UCC3895的EAN脚为内部误差放大器反相输入端，E A O U T脚为误差放大器输出端，R 3、R 4、R 6、C 1、C 2、C 3构成了闭环控制系统的电压调节器，输出电压Vo经过电阻分压接到电压调节器反相输入端构成反馈电压，改变可调电阻R2的值可以改变电源输出电压。RT、CT可以实现开关频率的设定，A D S脚为自适应延迟死区时间设置端，接地表示输出延迟死区时间设为最大。限流调节器输出端也接到UCC3895的EAOUT脚，故障保护电路接到CS脚实现电源系统的故障保护功能。

故障保护电路设计

UCC3895的CS脚有过流保护功能，当CS脚电压高于2.5V时，UCC3895芯片将会被软关断，驱动脉冲被封锁，CS脚低于2.5V，芯片将进入下一个软启动过程。如图5所示，保护电路的设计就是基于CS脚的过流保护功能，正常情况下保护电路的输出为低电平，一旦出现输出过压、过流、过温等故障，相应的电压比较器输出高电平，同时故障信号被单片机检测，通过单片机数字控制也可使电压比较器输出为高电平，开关管T1导通，输出一个高于2.5V的高电平至CS脚，使芯片封锁驱动信号，从而使主电路停止工作，实现电源系统的数字模拟双重保护功能。

限流值可调的限流环电路设计

单片机与电路设计

单片机部分电路和电源状态显示电路分别如图7和图8所示。单片机部分引脚功能分配如下：AN0脚是限流信号检测，AN1脚是输出电压检测，AN2脚是输出电流检测，AN4脚是温度检测，其中AN0、AN1、AN2、AN4脚均为A/D转换端口。CCP2脚（PWM端口）提供可调的限流调节器的限流参考值，CCP1脚（PWM端口）提供可调的电压调节器的输出电压参考值，SCK、SDO、RB4脚用于电源状态显示，RB1脚（I/ O口）为单片机数字控制。单片机通过SPI（同步串行通讯）向移位寄存器SN74HC164发送电源当前工作状态数据，由移位寄存器把串行数据转换为并行数据并输出给显示模块。单片机RB4脚（I/O口）控制发光二极管的供电电压，在刚开机还没有采集工作状态之前，保证所有二极管不工作。单片机SCK（时钟）脚接在三个移位寄存器的脉冲输入口（CLK）作为脉冲输入。单片机SDO（SPI通讯数据输出）脚接到移位寄存器的数据输入口（A、B脚），并把三个移位寄存器接到一起串联使用。通过数码管实时显示输出电流值，通过4个LED灯图11 突加突减负载电压波形的亮灭表示电源当前的工作状态，其中发光二极管D4（绿灯）灯亮表示电源正常工作，D3（红灯）灯亮表示输出过压故障，D2（红灯）灯亮表示输出限流，D1（红灯）灯亮表示过温故障。

调压电路设计

单片机CCP1脚为PWM波端口，可以通过调节PWM波的占空比产生不同的电压。如图9所示，PWM信号经过滤波电路由数字量转变为模拟量输入到由运放5构成的电压跟随器进行缓冲与隔离，该模拟电压与参考电压VDD叠加构成分压电路，分压信号输入到由运放6构成的电压跟随器正向输入端。输出端经过滤波电路接到UCC3895芯片电压调节器参考电压端（EAP）。改变CCP1的PWM波占空比即可调整电压调节器参考电压，进而改变电源输出电压。图中由R2、R3、R4构成的分压电路可以设定PWM占空比为最低时电压调节器参考电压的最低值，保证电源电压的最低输出。可调电阻R2的作用是调节电压调节器参考电压的范围，改变R2的值，在输出占空比范围不变的情况下，输出参考电压的范围可以进行调整，进而改变电源输出电压的范围。图12 过载限流波形

实验及结果

图10是直流开关电源上电输出电压瞬态波形，上电输出瞬态电压的超调量为1.1%，调整时间为50ms，稳态误差为0.5V。图11是直流开关电源突加突减负载输出电压瞬态波形，突加突减负载输出瞬态电压的恢复时间为30ms，电压动态降落为22%。图12是突加过载限流波形，过流后限流环起作用，通过调节输出电压，使得电流很快限制在限流值上。

由实验波形可知开关电源数模混合测控系统方案可行，调节器参数选取合理，系统的动静态性能和抗扰性能良好。

测控电路篇5

关键词：喷油嘴清洗；超声清洗；电路；单片机

前言

喷油嘴是一种常闭型的电磁阀，位于汽车汽油发动机内部，其作用是在汽车启动时，喷油嘴内部的阀针能够被磁力吸起，使汽油能够以雾化的形式高速喷射出来，在汽车发动机内部的重要部件。在经过长期使用后，喷油嘴会由于污染而堵塞，因此必须对其进行定期的清洗和检测工作，当前最常用到的仪器就是超声清洗检测仪，其结构由检测系统、清洗系统和控制系统三个部分组成，对电路及控制系统的科学设计可以有效提高仪器的工作效率。

1 超声波发生器及电路设计

超声波发生器又叫超声波电功率源，是超声清洗检测仪的重要组成部分，其主要作用是将超声波发出的高频震荡信号经换能器转换成高频机械振动，使喷油嘴置于机械振动场区域时污垢得以脱落，从而达到清洗的目的。其电路设计思路如下：

（1）超声波振动源信号发生器采用脉宽调制集成电路3524芯片，这是由于3524芯片具有以下优点：首先，3524芯片发出的频率信号相对稳定，有利于电路控制；其次，3524芯片的频率信号调整较为灵活，可根据实际需要由电路组件进行合理组合。

（2）超声波电路发出的超声波振动源信号是弱电信号，无法驱动换能器共组，因此需要另设可发出强电信号的功率驱动电路，同时要将弱电与强电信号实现有效隔离，可选择光电耦合器件6N137作为光电隔离器件，并以此为基础设计双端光电强弱电隔离电路。

（3）换能器功率驱动电路的功率放大是由甲类功率放大电路来实现，可以采用VMOS声效应管IRF360作为主功率放大器件。

（4）由于功率驱动电路属于强电信号，因此要求在功率驱动电路表现出异常时要能够及时停止，这就需要设计相应的功率驱动保护电路，主要功率保护元件可采用电压比较集成芯片17393。

2 单片机系统控制电路设计

在对喷油嘴进行超声波清洗过程中，既要控制清洗时间，又要模拟喷油嘴的实时工作状态，并实现对整个系统的实时监控，在本设计中，可采用8031系列的单片机作为核心控制芯片，与电路共同组成控制系统，具有功能强、速度快、技术成熟以及性价比高等优点。

（1）主控芯片采用MCS-51系列单片机8031芯片，并将本控制系统的时钟主频设定在6MHz，去报系统运行的安全可靠性。

（2）单片机8031芯片不具备程序存贮器以及低8位的地址专用线，因此需要外部扩展，根据系统的需要，外部程序存贮器可选用27128 EPROM，并同时加设一级地址锁存器。

（3）单片机8031内置两个可用的I/O口，因此可选择其中一个用以达到对喷油嘴的启停控制并模拟喷油嘴的实际工作状态。

（4）系统供电电路：供单片机控制单元使用电源为+5V/10W直流电源；供超声振动源单元使用的电源为+12V/5W直流电源；供喷油嘴驱动控制单元使用的电源为+5V/20W直流电源；供超声波换能器功率驱动单元使用的电源为双+12V/5W及+220V/50W直流电源；供油泵工作使用的电源为+12V/40W直流电源。

3 控制系统工作方式

单片机系统的工作方式影响着喷油嘴的检测和超声清洗工作，由于本控制系统是由单片机8031与电路组合而成，因此根据实际的需要以及本系统的自身要求，可设计出超声清洗控制和电动喷油嘴检测控制等几种工作方式。

3.1 超声清洗控制工作方式

首先设定超声清洗的时间，然后单片机控制系统会根据程序的设定启动超声波清洗控制单元，控制系统会根据需要控制电动喷油嘴按照一定的占空比进行动作，从而达到清洗电动喷油嘴的目的。

3.2 电动喷油嘴检测控制等控制工作方式

汽车电动喷油嘴的工作状态包括雾化、泄漏、怠速、中速、高速等，因此单片机控制系统可模拟电动喷油嘴的这些工作状态，并根据系统的要求进行实时的检测，保证喷油嘴的工作正常进行，一旦发生堵塞等情况可以及时发现并清洗。

4 系统控制软件设计

控制系统的软件程序包括主控程序，工作方式选择程序，时间控制程序等，每个程序需要不同的程序模块来执行并完成，在单片机8031外部扩展了16k的程序存贮器来存贮控制程序，以弥补单片机无内部存贮器的缺憾。

4.1 主控程序

在系统开机或重启后首先进入主控程序，此时系统的各I/O口以及芯片都被重置，处于待命状态，等待键盘输入各项指令并进行系统工作控制，其工作原理框图如图1a所示。

4.2 工作方式选择程序

工作方式选择程序主要是根据实际情况的需要来选择系统应当进行超声清洗工作还是进行检测工作，并对相应的工作对应的工作参数进行确定，其工作原理框图如图1b所示。

4.3 时间控制程序

时间控制程序的主要功能就是为喷油嘴的超声清洗工作或者检测工作提供计时控制，并根据系统设定的参数判断当计时时间到之后将要进行的下一步工作，其工作原理框图如图1c所示。

5 结束语

综上，用超声波清洗汽车喷油嘴并对喷油嘴工作状态进行检测必须要设计一种可靠的电路和控制系统，通过对超声波发生器、单片机系统控制电路以及对控制系统进行设计，得到一种运行稳定、清洗效果较好、测试精度高并且成本较低的设计方案，希望能给汽车喷油嘴清洗和检测工作提供一定的帮助。

参考文献

[1]曾亚兵，马志豪，徐斌.运用频闪成像系统进行喷油嘴喷雾特性的研究[J].现代车用动力，2004.

[2]韦勇，祁彪.柴油发动机喷油嘴卡死故障探因[J].汽车运用，2008.

测控电路篇6

关键词：送电线路 检修危险点 控制对策

随着国民经济的快速发展，人们对电力需求日益增加，并对电力安全要求不断提高，送电线路作为电力系统重要构成，具有线长面广点，受气候、环境及线路设备质量等多种因素的影响，其运行正常与否直接影响客户应用电能的可靠安全性。

影响送电线路正常运行的因素较多，因此，适时开展送电线路检修，特别是在检修工程中加强危险点的预判，并采取有效的对策进行控制，显得尤为重要，以确保线路运行的安全可靠。

1、送电线路检修中的危险点预判

送电线路检修危险点指的是，送电线路检修作业或者运行维护当中，可能存在的带电部位、地理环境、工作场所以及工器具的选用等带来的潜在危险。对危险点进行预判，主要有下列危险点：

其一，线路设备老化危险点。在送电线路中，常因设备老化出现故障，一般多在季节性气温聚变时，发生设备老化故障较为常见，并且因施工工艺不标准，也易诱发绝缘子与导线连接位置的导线被烧断状况。

其二，避雷器损坏或者短路危险。在送电线路当中，变压器避雷器被损坏，发生线路接地状况，对送电线路的运行产生影响，出现大风时，送电线路常因混线造成短路故障。

其三，绝缘子危险点。在送电线路中，零值或低值绝缘子因不能及时发现更换，出现接地危险。

其四，树障与房障。在送电线路检修中，树障是影响其安全运行原因之一，加强树障清理工作，可有效保障线路运行的安全性，房障多是个人或单位，没有按照电力有关法规进行建房，而是擅自违反法规进行建房，导致对送电线路带来潜在威胁。

2、送电线路危险点检修预判的重要性

送电线路检修是全方位巡查线路，消除影响线路正常运行的因素，同时依据巡查结果，对可能影响线路安全状况的因素给予预测，便于确定处理时间及方案。适时对线路危险点进行检修，运用分析技术或者监测方法对线路运行状况进行预判，以确保线路运行的安全可靠。同时，及时对送电线路进行危险点预判分析，还能合理安排危险点检修项目、缩短检修工期与间隔，以提高线路的健康水平，适时开展预判送电线路危险点分析，可以有效控制检修线路过程中减少危险点发生，降低劳动强度，大幅提高工作效率，合理降低线路检修的成本，在实现了节省人力、物力资源的同时，强化了线路可靠性，保证了线路设备与人身安全。

3、检修危险点的控制对策

3.1 加强送电线路巡视的控制对策

加强线路中危险点的巡视，查看导线有无被压现象，在巡视过程中，需要解决危险点预判问题，主要包含绝缘子、杆塔、送电变压器与接地装置等内容。其中，线路电气安装巡视内容主要为金具串开口销与弹簧销完整与否，是否存在断裂脱落或者锈蚀现象，悬垂线夹、护线条是否存在开断、松弛现象，防振锤是否出现滑动、脱落等情况；杆塔主要巡视内容为构件是否变形、弯曲或者锈蚀等情况，塔上是否存在鸟窝、蜂窝等杂物，及时清理塔杆四周杂草或蔓藤植物，劝退杆塔四周放风筝人员；接地装置巡视，重点查看引下线是否损伤、断裂或丢失，保护管损坏与否，固定牢固与否，以及接地体有无外露风蚀，以采取措施立即处理；对于送电变压器进行巡视，主要查看瓷套管清洁完整与否，有没有裂纹或放电的痕迹，油位油色是否正常，温升声响是否正常，各配件保存完好与否。巡视完成后，要实施分析总结，对线路设备与线路运行状况进行评价预判，提出检修、改造意见。

3.2 强化检修危险点有关方案的设计、交付与检修工作

在线路的检修前，首先做好工作方案的设计，对线路实施大小修与技术改造，负责人应深入现场调查，确定工作任务，判定工作危险点，并根据调查情况修改完善方案；接着，做好有关交付工作，工作负责人对检修方案要认真讲解，特别是工作中的危险点与控制措施，以确保检修人员做到心中有数；然后，加强检修管控工作，依据线路检修特点，实施现场巡回与定位监察制度，以确保危险点控制，技术人员应现场监督，随时发现检修危险点，及时督促危险点控制，从源头堵绝一切不安全因素发生。

3.3 加强检修现场安全控制

线路检修现场，工作内容单一重复，往往容易出现未设专职监护或监护人一人多职等状况，安全防护措施不到位，存在安全隐患。实施检修工作前，工作负责人必须对工作票所列安全措施进行宣读，并向成员交待清楚带电部位、现场安全措施的布控与危险点的预控措施，合理分工，明确责任，落实到位。所有人员要树立自我保护与安全意识，不得在无监护情况下实施作业。检修当中，检修人员不能少挂接地线或擅自改变保护接地位置，所有未按工作命令票执行的任何操作均会造成不安全事件发生。

4、结语

随着电力事业的蓬勃发展，送电线路不断增多，要保证送电线路运行的安全性，应加强送电线路危险点的检修分析，并采取有效措施进行控制，增强送电线路安全检修工作的实施，在提高工作效率的同时，大幅减少检修费用，合理缩短检修时间，全力保障送电线路的安全、稳定运行，大力促进全社会和谐稳定发展。

参考文献：

[1]李健.送电线路危险点因素的思考[J].科技信息，2010（14）

[2]李东伦.送电线路的状态检修相关问题思考[J].信息系统工程，2011（9）

测控电路篇7

关键词：dIT/dt；BTA208-600B；可控硅；测试；电流上升率

DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2012.8.009

引言

可控硅在白色家电的应用广泛，而dIT/dt是衡量可控硅可靠性的一个重要的动态参数，它的重要性等同于可控硅的dIcom/dt和dVD/dt，它是可控硅导通电流的变化率，过快的电流变化率会使得可控硅局部产生很大的热量，可能会导致可控硅的永久性失效。故设计一款测试该参数的测试电路显得尤为重要，且符合低成本。本测试电路操作简单，测量准确，可用于可控硅的dIT/dt参数测量与测试，该测试电路可测试单向可控硅，双向可控硅，AC可控硅。

测试原理与测试线路设计

该测试线路是在传统的相位控制电路的基础上增加了两个配置，利用该线路当可控硅的控制端触发导通时可产生一个高的上升和下降斜率的电流波通过可控硅的T1和T2，从而可以测量电流的变化率，当可控硅的电特性(静态参数)发生变化时说明该器件已经受损，此前测量的dIT/dt值即为该可控硅能承受的最大导通电流变化率。

测试电路原理图见图1，一个配置是隔离变压器，可用来产生一个39V左右的交流电压来控制可控硅的触发导通，同时我们可以通过上下两个单刀双掷开关来改变控制端的电压极性，从而可用来测量可控硅的四个导通象限：1+，1-，3+，3-。220k的可调电阻R2用来控制导通的相位角，我们可以设置这个可调电阻使得在交流电的尖峰点触发使得可控硅导通，这样可以得到一个高的dIT/dt。

另一种配置是220欧姆的可调电阻R6与12欧姆R5和0.1μF的电容C2构成的阻尼电路，调整该电阻可改变流经可控硅的电流的变化率，即dIT/ dt，当我们需要加一个50A/μs的电流在可控硅上时，我们需要调高电阻值，而当我们加一个大于100A/μs的电流在可控硅上，我们就需要使该变阻器的阻值变得很小，这样可以得到高的dIT/dt。

需要说明的是，该测试电路中的灯泡，从40W到1000W的范围可选，通常我们可以使用市场上常有的40W的灯泡。

测试线路原理图

测试线路原理图如图1所示。

测试的步骤及注意事项

(1)在测量可控硅的dIT/dt前，需要先测量它的各项静态参数，确保它是一个好的器件，以便后面进行dIT/ dt的测试。

(2)测量前操作：①1+和3-象限：开关向上拨；②1-和3+象限：开关向下拨；③在第一次测试时，为了得到最高的dIT/dt能力，需要调整220k可调电阻器，直到可控硅在交流电的尖峰时刻导通，以后的测量，我们就可以固定此电阻的阻值，无需调整了。

(3)开始测试：通过调整220欧姆的可调电阻R6得到某个dIT/dt值，我们规定不间断的测试时间至少大于3秒钟。

(4)测量完dIT/dt后，再测试该器件的各项静态参数，从而判断在某个dIT/dt值下，该器件是否受损或失效。

(5)增加施加在可控硅上的dIT/ dt，重复步骤3和步骤4直到发现该器件的电特性发生改变，此时可以测试出dIT/dt的最大能力。

测量与计算

d I T / d t的测试条件通常是IT=1.5*IT(RMS)，IG=0.2A，dIG/ dt=0.2A/μs，Tj=25℃，既然我们已经设计完成了电路，那么我们怎样测量IG，dIG/dt，IT，dIT/dt呢？我们可以使用两个电流探棒，电流探棒XCP1测量dIT/dt，IT；电流探棒XCP2测量dIG/dt，IG，如图2。

dIT/dt的值可由下面的计算公式得到：

dIT/dt = y/t

其中dIT/dt是导通电流变化率，产品说明书上的dIT/dt是产品能承受的最大值；y是导通电流的变化，y通常取单位时间内电流最快变化值，即电流开始上升或开始下降时刻的变化值；t是在y条件下的时间变化，如图3。

测试结果

我们测试了BTA208-600B，测试了1+，3-和1-三个象限，这三个象限的dIT/dt值都达到了100A/μs，与该产品的数据表给出的值吻合。其中1+，3-象限的测试波形如图4和图5。CH3：IT(紫色的)，2A/DIV；CH4：IGT(绿色的)，100mA/DIV。

结束语

此设计的电路能够测试的dIT/dt最大的能力与待测试的可控硅的结电容及其相关，目前我们用此电路可以测试到的最大能力在150A/μs左右，如果我们需要更大的测试能力，我们可以通过减小阻尼电路上的电阻R5和电容C2的值达到。此电路设计简单，操作方面安全，可应用于可控硅的动态参数dIT/dt的测试和验证。

参考文献：

[1] 童诗白,华成英主编.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2000-07

[2] BTA208-600B datasheet[Z].NXP Semiconductors N.V.

[3] Steve.BTA204-600D & BTA212-600D dIT/dt tests[Z].2010-08

测控电路篇8

【关键词】变频器;FC302;开关电源;驱动电路

1.引言

丹佛斯FC302系列变频器具有以下功能：外型紧凑，适合并排水平/垂直安装，绝无降容问题;控制器提供了必需的PLC功能，三种安全停车功能; 通过RFI滤波器、DC电抗器的选型可以获得直流制动功能;在静态中测试电机，测量定子阻抗，检查电机缺相，达到最佳的匹配。下面将对FC302变频器控制回路的通电调试方法进行分析。

2.FC302变频器控制回路电路结构及原理

FC302变频器控制回路主要有以下几部分组成。直流电压检测电路，检测直流中间回路电压，具有直流低压及过压保护功能，具有直流过压制动检测功能，直流充电检测功能。开关电源电路，将直流高压转换成不同等级的直流低电压输出，是变频器控制电路的能量中心，FC302变频器电源电路，控制芯片采用UC2844，开关管采用K2225场效应管。

图1 FC302变频器控制电路结构图

IGBT驱动电路，驱动电路的功能是将CPU产生的驱动脉冲进行放大，然后输出去控制逆变电路IGBT的通断，通过改变驱动电路的导通频率来改变变频器的交流输出频率。FC302变频器驱动电路的控制芯片采用A3120作为主控元件，A3120电源电压为10-35V，输出电流为0.5A，可直接驱动50A 1200V的IGBT模块。其他电路包括：CPU控制电路、输入输出接口电路、保护电路、温度检测电路等。

3.FC302变频器控制回路调试方法分析

3.1 FC302变频器带电调试前的检测

变频器通电测试前，必须用万用表检测其整流部分、直流部分及逆变部分的完好性。将数字万用表打至“二极管”档，测量电源输入侧R、S、T三相分别与直流正负极P（+）、N（-）间的管压降，正向压降应为0.5V左右，反向为无穷大。如果用指针式万用表，将表打至R×100或R×1k档，正向电阻为7千欧左右，反向电阻为无穷大。

用相同的方法测量变频器输出侧U、V、W与直流正负极P（+）、N（-）间的管压降，正向压降应为0.35V左右，反向为无穷大。如果用指针式万用表，将表打至R×100或R×1k档，正向电阻为4千欧左右，反向电阻为无穷大。需要说明的是整流部分使用的是低频二极管，正向压降等同于一般二极管。逆变器的续流二极管是高频二极管，管压降较低，

检测直流回路正负极P（+）、N（-）间的电阻值应在2兆欧以上。测量各充电电容的电容值符合要求。通过以上检测，如果符合要求，可对FC302变频器通电调试。

3.2 FC302变频器通电调试方法

FC302变频器控制回路通电调试前，由于控制回路与主回路脱开，直流回路的共模电感的接线端子必须短接。在直流输出端子DC+、DC-间用直流调压器加入530伏直流电压，注意电源极性，如果正负极接反将烧毁元件。将调压器电压由0V逐渐升高，当直流电压升至230V左右时，变频器显示面板工作，当电压升至390V左右时，充电接触器吸合。当直流电压升至490V左右时，直流低电压报警信号消失。通过以上检测，基本可以判断FC302变频器的开关电源回路、变频器启动充电回路、电压检测及电压保护回路无故障。

FC302变频器开关电源，提供以下几种电压输出：CPU及附属电路、控制电路、操作面板的+5V供电;电压、电流、温度等故障检测电路、控制电路的±15V供电;控制端子、工作继电器线圈的24V供电。四路互相隔离的22V驱动电路的供电。开关电源工作正常后，检测各种输出电压值是否正常。

FC302变频器的驱动回路采用A3120作为控制芯片。检测驱动回路前，将逆变器与驱动电路完全分离。防止IGBT误导通引起直流短路。变频器通电后，在变频器停止状态，测量驱动回路输出端电压，一般应为直流-10V，如果使用整流、逆变一体化模块，驱动输出为直流0V。通过面板设置启动频率，启动变频器，在变频器运行状态，测量驱动回路输出端电压，一般应为直流4V，交流电压为16V左右。通过以上检测可判断驱动回路正常。

FC302变频器逆变部分通电检测。通过面板设置初始频率为5Hz，启动变频器，用万用表的直流电压档，测量输出U、V、W端子与直流正负极P（+）、N（-）端子间的电压，应为270V左右，说明逆变器IGBT工作正常。

4.结束语

FC302变频器具有调速控制精确，噪音小，传输距离长等诸多优点，但随着使用年限的增加故障率必将上升。变频器的通电调试，使用直流530V电源与直接使用交流三相380V电源相比较，安全性较高。以上只对开关电源、驱动回路、IGBT调试进行了分析，其余部分的调试方法还有待于进一步探讨。

参考文献

[1]FC302变频器使用说明[S].