電動執(zhí)行器的設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p>　　電動執(zhí)行器設(shè)計 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　電動執(zhí)行器被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自動化過程的控制環(huán)節(jié)，能夠精確地實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。主要由伺服放大器和執(zhí)行器兩大部分組成。電動執(zhí)行器接受調(diào)節(jié)器來的4-20mA的直流信號，將其線性地轉(zhuǎn)換成機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角或直線位置位移，用以操作風(fēng)門、擋板、閥門等調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。

2、本設(shè)計的重點(diǎn)是設(shè)計電動執(zhí)行器的控制部分?？刂撇糠种饕蓡纹瑱C(jī)和可控硅組成。其中單片機(jī)選用AT89C2051，AT89C2051單片機(jī)是51系列單片機(jī)的一個成員，是8051單片機(jī)的簡化版。AT89C2051構(gòu)成的單片機(jī)系統(tǒng)是具有結(jié)構(gòu)最簡單、造價最低廉、效率最高的微控制系統(tǒng)，省去了外部的RAM、ROM和接口器件，減少了硬件開銷，節(jié)省了成本，提高了系統(tǒng)的性價比?？煽毓柽x用BTA16。本設(shè)計的電動執(zhí)行器的控制部分主要是控制伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。&l

3、t;/p><p>　　關(guān)鍵詞：電動執(zhí)行器；控制；單片機(jī);可控硅；電機(jī)</p><p>　　Electric actuator design</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Electric actuators are widely used in various industrial

4、 automation control links, which can realize remote control precisely. Mainly by the servo amplifier and the actuator is composed of two parts, Electric actuator for DC signal regulator to 4~20mA, the linear conversion m

5、echanism of the angular or linear displacement, to operate a damper, baffle, valve adjustment mechanism, in order to achieve automatic adjustment. The point of this design is to control the design of electric actuator pa

6、rt.C</p><p>　　Keywords: electric actuator, Control; MCU; thyristor; motor</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 設(shè)計的背景和意義1&

7、lt;/p><p><b>　　1.2 概述1</b></p><p>　　1.3 電動執(zhí)行器的性能特點(diǎn)2</p><p>　　1.4 電動執(zhí)行器的發(fā)展2</p><p>　　第二章 總體設(shè)計方案6</p><p>　　2.1 電動執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)框圖6</p><p&g

8、t;　　2.2 單片機(jī)的選取7</p><p>　　2.2.1 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)7</p><p>　　2.2.2 軟硬件的開發(fā)7</p><p>　　2.2.3 引腳說明8</p><p>　　2.2.4 主要性能9</p><p>　　2.3 輸入電路的設(shè)計10</p><p>

9、　　2.4 防止振蕩電路的設(shè)計11</p><p>　　2.5 信號的比較14</p><p>　　2.6可控硅的選擇與說明15</p><p>　　2.7 光電耦合器17</p><p>　　2.8 晶振電路19</p><p>　　2.9 開關(guān)電源模塊20</p><p>　　2

10、.10 系統(tǒng)總體電路設(shè)計21</p><p>　　2.10.1 系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容21</p><p>　　2.10.2 電壓跟隨器的作用22</p><p>　　第三章 控制電機(jī)的程序和設(shè)計流程圖23</p><p>　　3.1 流程圖23</p><p>　　第四章 電動執(zhí)行器故障分析與維護(hù)25</p&

11、gt;<p>　　3.1 注意事項25</p><p>　　3.2 故障分析與維護(hù)25</p><p><b>　　結(jié)論27</b></p><p><b>　　致謝28</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p>&

12、lt;p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 設(shè)計的背景和意義</p><p>　　電動執(zhí)行器在自動控制系統(tǒng)中的作用是接受來自控制器的控制信號，通過電動執(zhí)行器本身開度的變化，控制閥體等節(jié)流件的開度，達(dá)到控制流量的目的。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是以電動機(jī)為驅(qū)動源、以直流電流為控制及反饋信號，當(dāng)上位儀表或計算機(jī)發(fā)出控制信號后，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸按照信號

13、大小比例地動作，使閥門或風(fēng)門開到相對應(yīng)的開度，并將系統(tǒng)開度信號反饋回控制室內(nèi)，從而完成系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能。然而，電動機(jī)作為機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，其應(yīng)用范圍已遍及國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域以及人們的日常生活之中，同時也是最為常見的電動執(zhí)行器。 </p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，科技的日異月新，電力電子也同樣取得了巨大的發(fā)展和進(jìn)步。新型材料以及新型半導(dǎo)體的應(yīng)用，逐漸產(chǎn)生了以電子換相代替?zhèn)鹘y(tǒng)電刷機(jī)械換相的無刷直流

14、電動機(jī)。1955年，美國Harrison等人首次申請了應(yīng)用晶體管換相替代電動機(jī)機(jī)械換相的專利，這邊是無刷直流電動機(jī)的雛形。1962年，借助霍爾元件來實現(xiàn)換相的無刷直流電動機(jī)的問世開創(chuàng)了無刷直流電動機(jī)產(chǎn)品化的新紀(jì)元。1978年，原聯(lián)邦德國MANNESMANN公司的Indramat分部在漢諾威貿(mào)易展覽會上正式推出其MAC無刷直流電動機(jī)及其驅(qū)動系統(tǒng)，標(biāo)志無刷直流電動機(jī)正式邁入實際使用階段。</p><p>　　本文的研

15、究方向為設(shè)計一種具有實用價值的電動執(zhí)行器。宗旨是通過對電動執(zhí)行器的設(shè)計，綜合應(yīng)用所學(xué)各門專業(yè)知識，并且掌握電動執(zhí)行器的基本原理，熟悉單片機(jī)設(shè)計、電路設(shè)計的基本方法及步驟，鍛煉機(jī)電設(shè)計的能力。</p><p><b>　　1.2 概述</b></p><p>　　電動執(zhí)行器（又稱為電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)） </p><p>　　英文名稱：Electron

16、ic Actuator </p><p>　　對于執(zhí)行機(jī)構(gòu)最廣泛的定義是：一種能提供直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的驅(qū)動裝置，它利用某種驅(qū)動能源并在某種控制信號作用下工作。執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用液體、氣體、電力或其它能裝源并通過電機(jī)、氣缸或其它置將其轉(zhuǎn)化成驅(qū)動作用。應(yīng)用于各種工業(yè)自動化過程控制環(huán)節(jié)。</p><p>　　按照運(yùn)動方式分為：角行程、直行程和多轉(zhuǎn)式。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)是能

17、源取用方便，信號傳輸速度快，傳輸距離遠(yuǎn)，便于集中控制，靈敏度和精度較高，與電動調(diào)節(jié)儀表配合方便，安裝接線簡單。 缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，平均故障率高于氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，適用于防爆要求不高，氣源缺乏的場所。</p><p>　　1.3 電動執(zhí)行器的性能特點(diǎn)</p><p>　　1 功能強(qiáng)勁：智能型、比例式、開關(guān)式、各類信號輸出型應(yīng)有盡有。 </p><p>　　2 體積小巧：體積

18、僅相當(dāng)于同類產(chǎn)品的35％左右。 </p><p>　　3 輕便宜人：重量僅相當(dāng)于同類產(chǎn)品的30％左右。 </p><p>　　4 性能可靠：軸承牙口電器元件等關(guān)鍵零部件采用進(jìn)口名牌產(chǎn)品。 </p><p>　　5 美觀大方：鋁合金壓鑄外殼、精細(xì)流暢、且可減少電磁干擾。 </p><p>　　6 精密耐磨：蝸輪輸出軸一體化特殊鋁合金鍛造、強(qiáng)度高

19、、耐磨性好。</p><p>　　7 回差極小：蝸輪輸出軸一體化、避免了鍵聯(lián)結(jié)的間隙、傳動精度高。 </p><p>　　8 安全保證：通過1500V耐壓檢測，F(xiàn)級絕緣電機(jī)，安全有保障。 </p><p>　　9 套簡單：采用單相電源、外接線路特別簡單，也可做380V、直流電源。 </p><p>　　10 使用方便：免加油、免點(diǎn)檢、防水防銹

20、、任意角度安裝。 </p><p>　　11 保護(hù)裝置：雙重限位、過熱保護(hù)、過載保護(hù)（選裝）。 </p><p>　　12 多種速度：全行程時間5秒、10秒、15秒、30秒、60秒、100秒等。 </p><p>　　13 防腐防銹：支架、聯(lián)軸器、螺釘均采用不銹鋼。 </p><p>　　14 智能數(shù)控：數(shù)字設(shè)定、數(shù)字整定、高度精確、自診斷、

21、一機(jī)多能。 </p><p>　　15 集成一體：智能控制模塊高度集成于電動裝置本體中，無須外接定位器等</p><p>　　1.4 電動執(zhí)行器的發(fā)展</p><p>　　國內(nèi)狀況：我國自行設(shè)計開發(fā)的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)品,目前形成較大批量生產(chǎn)能力的有ZAJ、ZAZ型小功率電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和DDZ-Ò、Ó型電動單元組合儀表電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。</p>

22、<p>　　由于現(xiàn)場條件不同,對執(zhí)行機(jī)構(gòu)也提出一些新的特殊要求,如冶金行業(yè)提出快速型執(zhí)行機(jī)構(gòu)(全行程時間為10 s);電力系統(tǒng)中一些高溫、高壓調(diào)節(jié)閥需用多轉(zhuǎn)式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu);造紙行業(yè)中的紙漿流量控制需要精密型步進(jìn)電動執(zhí)行機(jī)構(gòu),而目前主要存在的問題是:功能參數(shù)缺少大于6 kN#m規(guī)格的執(zhí)行機(jī)構(gòu);死區(qū)較大,為3%;缺少力矩保護(hù)、行程保護(hù)機(jī)構(gòu),電動執(zhí)行器一旦失去輸入信號,就會引起閥門的迅速關(guān)閉,反饋信號一旦失去,也會造成嚴(yán)重后果。

23、</p><p>　　我國電動執(zhí)行器的研制起步較晚，是從蘇聯(lián)有觸點(diǎn)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿制開始的，60年代末70年代初，逐步發(fā)展了DDZ－Ⅱ型和DDZ－Ⅲ型產(chǎn)品?！　?0年代以來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電動執(zhí)行器發(fā)展快速，無觸點(diǎn)的DKJ型角行程和DKZ型直行程電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大類產(chǎn)品進(jìn)入市場，DKJ，DKZ是我國最早的，唯一生產(chǎn)的電動執(zhí)行器，此產(chǎn)品以結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)實用等優(yōu)點(diǎn)被最早的國營大型企業(yè)使用。　　隨著現(xiàn)代工控

24、計算機(jī)管理的發(fā)展，目前我國儀器儀表行業(yè)整體綜合技術(shù)水平普遍上升，微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)在儀器儀表產(chǎn)品中普遍采用，多數(shù)產(chǎn)品實現(xiàn)了智能化。今天，DKJ，DKZ系列與以前相比有了兩大實質(zhì)性改進(jìn)：　 1 生產(chǎn)出直接受計算機(jī)控制的智能電子型，戶外型，隔爆型等改進(jìn)型產(chǎn)品；　 2 將電路控制部分灌封在一個小型塑料盒中，即模塊，形成了便于維護(hù)的即插即用型。因此，普通DKJ型和DKZ型的可靠性，精度，負(fù)載能力，信號品質(zhì)系數(shù)等性能有了很大提高，而且對環(huán)

25、境條件的要求降低了很多；　 目前國內(nèi)普遍使用DKJ型和DKZ型兩大類產(chǎn)品，一些企業(yè)使用DKJ，DKZ的更新?lián)Q代產(chǎn)品，但在控制要求較高的實驗，生產(chǎn)控制中，主要是依賴價</p><p>　　國際狀況：自1929年LIMITORQUE公司制造出了世界第一臺電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)以來，國際上電動執(zhí)行器技術(shù)水平發(fā)展迅速。20世紀(jì)80年代起，國外相繼推出了符合各種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的智能執(zhí)行器，在工業(yè)現(xiàn)場取得了較好的應(yīng)用效果。由于高新技術(shù)

26、的迅猛發(fā)展，目前國外已開發(fā)出新一代智能電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)品，電子計算機(jī)技術(shù)，微機(jī)控制技術(shù)已在閥門設(shè)計中得到廣泛應(yīng)用。這些智能化電動執(zhí)行器功能強(qiáng)大，簡單可靠，技術(shù)先進(jìn)。國際上智能電動執(zhí)行器有以下特點(diǎn)： 1 智能通信，智能控制智能電動執(zhí)行器利用微機(jī)技術(shù)和現(xiàn)場通信技術(shù)，實現(xiàn)雙向通信，PID調(diào)節(jié)，在線自動標(biāo)定，自校正與自診斷等多種控制技術(shù)要求的功能，有效提高控制水平?！?2 機(jī)電一體化新型智能電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)將伺服放大器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)合為一體，

27、驅(qū)動電路應(yīng)用功能強(qiáng)大的集成模塊，結(jié)構(gòu)簡單，控制性能好?！?3 控制策略更為先進(jìn)，先進(jìn)的控制方法有利于解決電機(jī)的慣性問題，實現(xiàn)準(zhǔn)確定位，提高控制精度。Nucom電動執(zhí)行器利用先進(jìn)的電制動技術(shù)，控制精度可達(dá)1/250，國產(chǎn)的普通型DKJ電動執(zhí)行器控制精度一般為2.5/100。</p><p>　　電動執(zhí)行器的總體發(fā)展?fàn)顩r：電力電子技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)及通訊技術(shù)的快速發(fā)展必將推動電動執(zhí)行器更加快速的發(fā)展，機(jī)電一體化將取

28、代分體式結(jié)構(gòu)；智能通訊取代模擬；控制精度將越來越高，使用環(huán)境越來越廣；功能更加強(qiáng)大，可靠性更高，以適應(yīng)不斷發(fā)展的自動控制的要求。1 總線化，網(wǎng)絡(luò)化　　國外，以工業(yè)局域網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的工廠自動化（Factory Automation）工程技術(shù)在最近十年來得到了長足的發(fā)展，作為自動控制中自動化儀表之一的電動執(zhí)行器為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢，也應(yīng)具有標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接 口和專用的局域網(wǎng)接口，以增強(qiáng)其與其它控制設(shè)備間的互聯(lián)能力，只需要一根電纜或光纜，就

29、可以將數(shù)臺，甚至數(shù)十臺電動執(zhí)行器與上位計算機(jī)連接成為整個數(shù)控系 統(tǒng)?，F(xiàn)場總線是安裝在生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場設(shè)備、儀表與控制室內(nèi)的自動控制裝置、系統(tǒng)之間的一種串行，數(shù)字式，多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線現(xiàn)場總線企業(yè)網(wǎng)作為今后控 制系統(tǒng)的發(fā)展方向，以其所具有的開放性，網(wǎng)絡(luò)化優(yōu)點(diǎn)，使它與Internet的結(jié)合成為可能，現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用于電動執(zhí)行器成為必然趨勢。現(xiàn)場總線技術(shù)的 應(yīng)用，取代了傳統(tǒng)的420mA模擬信號，實現(xiàn)了電動執(zhí)行器的遠(yuǎn)程監(jiān)控，狀態(tài)，故障，參數(shù)信

30、息</p><p>　　國際上,電動執(zhí)行器正朝著小型化、一體化、數(shù)字化、智能化、總線化和網(wǎng)絡(luò)化方向快速發(fā)展,國產(chǎn)電動執(zhí)行器在產(chǎn)品的品種、控制精度、工藝水平、可靠性、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方面還有較大差距,具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能電動執(zhí)行器十分匱乏。本文旨在找到我們與世界在電動執(zhí)行器方面的差距,明確目標(biāo),通過我們的努力盡快減小國產(chǎn)電動執(zhí)行器與世界先進(jìn)水平的差距。</p><p>　　第二章 總體設(shè)

31、計方案</p><p>　　2.1 電動執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　電動執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)原理框圖如下圖所示：</p><p><b>　　輸入信號</b></p><p><b>　　反饋信號</b></p><p>　　圖2.1 電動執(zhí)行器工作原理框圖</p&g

32、t;<p>　　由框圖可知，電動執(zhí)行器主要由放大器，單片機(jī)，電機(jī)，減速器，制動裝置和位置發(fā)送器這幾部分組成。放大器接受來自調(diào)節(jié)器的輸入信號和位置發(fā)送器的反饋信號，經(jīng)比較放大后輸送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)輸送來的電平的高低來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。若輸入信號大于反饋信號則電機(jī)正轉(zhuǎn)，若反饋信號大于輸入信號則電機(jī)反轉(zhuǎn)。若輸入信號等于反饋信號則電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。電動執(zhí)行器是一個用二相交流伺服電機(jī)為原動機(jī)的位置伺服機(jī)構(gòu)，當(dāng)輸入端無輸入信號時，伺服

33、放大器無輸出，輸出軸穩(wěn)定在預(yù)選好的零位上，當(dāng)輸入端有輸入信號時，伺服放大器把輸入信號Ii和來自位置發(fā)送器的反饋信號If相比較，得一偏差信號，這一偏差信號使功率放大后，驅(qū)動伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動，再經(jīng)減速器減速，帶動輸出軸改變轉(zhuǎn)角，輸出軸轉(zhuǎn)角的改變，經(jīng)位置發(fā)送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的反饋信號，反饋到伺服放大器的輸入端當(dāng)位置反饋信號與輸入信號數(shù)值相等時，伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，輸出軸就穩(wěn)定在與輸入信號相應(yīng)的位置上。</p><p>　　2.2

34、 單片機(jī)的選取 </p><p>　　本設(shè)計選用單片機(jī)TA89C2051，AT89C2051是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含2k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128bytes的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C2051單

35、片機(jī)在電子類產(chǎn)品中有廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　2.2.1 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　AT89C2051是一個帶有2K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器（EEPROM）的低電壓，高性能8位CMOS微處理器。它采用ATMEL的高密非易失存儲技術(shù)制造并和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。通過在單塊芯片上組合通用的CPLI和閃速存儲器，ATMEL的AT89C2051是一強(qiáng)勁

36、的微型處理器，它對許多嵌入式控制應(yīng)用提供一定高度靈活和成本低的解決辦法。</p><p>　　AT89C2051提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：2K字節(jié)閃速存儲器，128字節(jié)RAM，15根I/O口，兩個16位定時器，一個五向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行口，一個精密模擬比較器以及兩種可選 的軟件節(jié)電工作方式?？臻e方停止CPU工作但允許RAM、定時器/計數(shù)器、串行工作口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM內(nèi)容但振蕩器停止工作并

37、禁止有其它部件的工作到下一個硬件復(fù)位。</p><p>　　2.2.2 軟硬件的開發(fā)</p><p>　　AT89C2051可以采用下面兩種方法開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　1、由于89C2051內(nèi)部程序存貯器為Flash，所以修改它內(nèi)部的程序十分方便快捷，只要配備一個可以編程89C2051的編程器即可。調(diào)試人員可以采用程序編輯-編譯-固化-插到電路板中試驗這

38、樣反復(fù)循環(huán)的方法，對于熟練的MCS-51程序員來說，這種調(diào)試方法并不十分困難。但是做這種調(diào)試不能夠了解片內(nèi)RAM的內(nèi)容和程序的走向等有關(guān)信息。</p><p>　　2、將普通8031/80C31仿真器的仿真插頭中P1.0～P1.7和P3.0～P3.6引出來仿真2051,這種方法可以運(yùn)用單步、斷點(diǎn)的調(diào)試方法，但是仿真不夠真實，比如，2051的內(nèi)部模擬比較器功能，P1口、P3口的增強(qiáng)下拉能力等等。</p>

39、<p>　　2.2.3 引腳說明</p><p>　　AT89C2051的引腳圖如圖2.2所示</p><p>　　圖 2.2 AT89C2051芯片引腳圖</p><p>　　1、VCC：電源電壓。</p><p><b>　　2、GND：地。</b></p><p>　　3、P1

40、口：P1口是一個8位雙向I/O口?？谝_P1.2~P1.7提供內(nèi)部上拉電阻，P1.0和P1.1要求外部上拉電阻。P1.0和P1.1還分別作為片內(nèi)精密模擬比較器的同相輸入(ANI0)和反相輸入(AIN1)。P1口輸出緩沖器可吸收20mA電流并能直接驅(qū)動LED顯示。當(dāng)P1口引腳寫入“1”時，其可用作輸入端，當(dāng)引腳P1.2~P1.7用作輸入并被外部拉低時，它們將因內(nèi)部的寫入“1”時，其可用作輸入端。當(dāng)引腳P1.2~P1.7用作輸入并被外部拉低

41、時，它們將因內(nèi)部的上拉電阻而流出電流。</p><p>　　4、P3口：P3口的P3.0~P3.5、P3.7是帶有內(nèi)部上拉電阻 的七個雙向I/O口引腳。P3.6用于固定輸入片內(nèi)比較器的輸出信號并且它作為一通用I/O引腳而不可訪問。P3口緩沖器可吸收20mA電流。當(dāng)P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可用作輸入端。用作輸入時，被外部拉低的P3口腳將用上拉電阻而流出電流。</p><p&g

42、t;　　P3口還接收一些用于閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。</p><p>　　5、RST：復(fù)位輸入。RST一旦變成高電平所有的I/O引腳就復(fù)位到“1”。當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時，持續(xù)給出RST引腳兩個機(jī)器周期的高電平便可完成復(fù)位。每一個機(jī)器周期需12個振蕩器或時鐘周期。</p><p>　　6、XTAL1：作為振蕩器反相器的輸入和內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入。</p><p&

43、gt;　　7、XTAL2：作為振蕩器反相放大器的輸出。</p><p>　　2.2.4 主要性能</p><p>　　1、和MCS-51產(chǎn)品兼容；</p><p>　　2、2KB可重編程FLASH存儲器（10000次）；</p><p>　　3、2.7-6V電壓范圍；</p><p>　　4、全靜態(tài)工作：0Hz-24M

44、Hz；</p><p>　　5、2級程序存儲器保密鎖定；</p><p>　　6、128*8位內(nèi)部RAM；</p><p>　　7、15條可編程I/O線；</p><p>　　8、兩個16位定時器/計數(shù)器；</p><p><b>　　9、6個中斷源；</b></p><p&g

45、t;　　10、可編程串行通道；</p><p>　　11、高精度電壓比較器（P1.0，P1.1，P3.6）；</p><p>　　12、直接驅(qū)動LED的輸出端口。</p><p>　　2.3 輸入電路的設(shè)計</p><p>　　電動執(zhí)行器接受來自調(diào)節(jié)器的4~20mA的直流電流信號，經(jīng)I/V轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)換成1~5V的電壓信號，與來自位置發(fā)送器的反饋

46、信號相比較，將比較的結(jié)果輸送至單片機(jī)進(jìn)行電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制。由于來自位置發(fā)送器的反饋信號不穩(wěn)定，所以應(yīng)用了運(yùn)放組成的加減運(yùn)算電路及比例運(yùn)算來調(diào)節(jié)，使兩個電壓信號的值相匹配，在比較時更容易計算。</p><p>　　輸入部分的電路圖如圖2.3所示：</p><p><b>　　圖2.3 輸入電路</b></p><p><b>　　根據(jù)虛

47、短虛斷：</b></p><p><b>　　比例運(yùn)算：</b></p><p><b>　　根據(jù)虛短虛斷：</b></p><p>　　假設(shè)來自位置發(fā)送器的反饋信號，在減法運(yùn)算電路中，將調(diào)為2V，經(jīng)過減法運(yùn)算電路運(yùn)算后，，在比例運(yùn)算電路中，比例系數(shù)的數(shù)值可以是大于，等于或小于1的任何值。電路中用兩個反相比例運(yùn)

48、算電路是為了調(diào)節(jié)輸出電壓的正反相。為了便于運(yùn)算，將比例系數(shù)調(diào)為2，即經(jīng)過比例運(yùn)算后，，來自調(diào)節(jié)器的輸入信號為(1~5)V，經(jīng)過減法運(yùn)算電路運(yùn)算后變?yōu)?0~4)V，這樣和在比較時更容易計算。</p><p>　　2.4 防止振蕩電路的設(shè)計</p><p>　　過程控制系統(tǒng)投入自動狀態(tài)經(jīng)常會 遇到民動執(zhí)行機(jī)構(gòu) 出現(xiàn)這種振蕩現(xiàn)象，振蕩的頻率也較高。由于這種振蕩現(xiàn)象的存在，極易引起磁放大器的故障，

49、此外，由于電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)經(jīng)常處于振蕩狀態(tài)下運(yùn)行，嚴(yán)重影響機(jī)構(gòu)的使用壽命。因此，在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中應(yīng)消除這種振蕩，以保證調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。</p><p>　　引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥位振蕩的原因較多,現(xiàn)結(jié)合設(shè)計、安裝調(diào)試及運(yùn)行的經(jīng)驗，說明引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)振蕩的原因及消除的方法。</p><p>　?。?）電動、執(zhí)行 器閥位反饋小回路振蕩，產(chǎn)生振蕩的原因主要有以下兩個方面。</p><p&g

50、t;　　a 由于磁放大器的不靈敏區(qū)△ g太小，磁放大器過于靈敏，使執(zhí)行器小回路無法穩(wěn)定而生產(chǎn)振蕩。</p><p>　　b 當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)失去制動作用而產(chǎn)生惰走現(xiàn)象時，也會引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)小回路振蕩。</p><p>　　針對上述引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)振蕩的原因，對磁放大器不靈敏△g太小引起振蕩，根據(jù)運(yùn)行中的經(jīng)驗，把磁放大器的不靈敏區(qū)△ g 調(diào)在± 120-140 μA時可以消除小回路振蕩。對于執(zhí)

51、行機(jī)構(gòu)失去制動應(yīng)查出機(jī)構(gòu)失去制動的原因給以排除。</p><p>　　（2）由于信號源波動而造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)的振蕩?？梢栽谙到y(tǒng)設(shè)計地，在回路中加入阻尼器環(huán)節(jié)，也可在管路中加機(jī)械濾波緩沖的裝置。用機(jī)械阻尼的方法減少變送器輸出信號的波動，以至消除機(jī)構(gòu)的振蕩。</p><p>　?。?）由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)整定不當(dāng)而引起系統(tǒng)振蕩，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)振蕩。</p><p>　　調(diào)節(jié)器的參數(shù)

52、整定不適合，會引起系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的振蕩。對于單回睡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，比例帶過小、積分時間過短、微分時間和微分增益過大都可能產(chǎn)生系統(tǒng)振蕩。對于多回路系統(tǒng)和單回路系統(tǒng)有共性的問題外，還存在著回路之產(chǎn)的相互影響，由于參數(shù)整定不合適產(chǎn)生各回路間的共振。</p><p>　　對于上述原因引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)的振蕩，可能在系統(tǒng)整定時合理的選擇這些參數(shù)，使回路都要保持所要的穩(wěn)定裕度。</p><p>　　（4）由于調(diào)

53、節(jié)閥門流量特性太陡或閥門運(yùn)行在小 開度時，引起調(diào)節(jié)器過調(diào)而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)振蕩。當(dāng)調(diào)節(jié)閥流量特性太陡時，被調(diào)量只需加油站小的偏差就將使被調(diào)介質(zhì)產(chǎn)生較的變化，往往使調(diào)節(jié)過頭，使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩。由于調(diào)節(jié)閥門的特性受工藝條件限制，較難修改時，可以把調(diào)節(jié)的比例帶適當(dāng)增加，以改善調(diào)節(jié)品質(zhì)。</p><p>　　（5）由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)以聯(lián)桿和調(diào)節(jié)閥門閘的聯(lián)接件的游隙和間隙。所有聯(lián)接件應(yīng)按三級精度配合制造。</p><

54、p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)的振蕩是運(yùn)行中常見的一種故障現(xiàn)象，直接影響調(diào)節(jié)品質(zhì)，其內(nèi)在原因也是多方面的，在分析和排隊故障原因時，要從系統(tǒng)構(gòu)成安裝調(diào)試多方面去分析故障原因，再設(shè)法進(jìn)行消除。</p><p>　　防止振蕩電路圖如圖2.4所示：</p><p>　　圖2.4 防止振蕩電路圖</p><p>　　在本設(shè)計中采用了加減運(yùn)算電路來消除振蕩，在控制電機(jī)正轉(zhuǎn)的電路中，當(dāng)來

55、自調(diào)節(jié)器的信號大于反饋信號時，電機(jī)正轉(zhuǎn)。但是，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)的過程中，若反饋信號大于或等于來自調(diào)節(jié)器的信號時，電機(jī)反轉(zhuǎn)或者停止轉(zhuǎn)動，這樣就產(chǎn)生了振蕩，在本設(shè)計中采用了加減運(yùn)算電路來消除振蕩。在控制電機(jī)正轉(zhuǎn)的電路中采用了減法運(yùn)算電路來消除干擾電機(jī)正轉(zhuǎn)的振蕩，用電位器來調(diào)節(jié)參數(shù)值的大小。當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)的過程中，若反饋信號大于或等于來自調(diào)節(jié)器的信號時，減法運(yùn)算電路減去電位器調(diào)節(jié)的值使得來自調(diào)節(jié)器的信號始終大于反饋信號，保證電機(jī)正常正轉(zhuǎn)。在控制電機(jī)反轉(zhuǎn)

56、的電路中采用了加法運(yùn)算電路來消除干擾電機(jī)反轉(zhuǎn)的振蕩。當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)的過程中，若反饋信號小于或等于來自調(diào)節(jié)器的信號時，加法運(yùn)算電路加上電位器調(diào)節(jié)的值使得反饋信號始終大于來自調(diào)節(jié)器的信號，保證電機(jī)正常反轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖2.4中，u5是一個很小的值，電位器用來調(diào)節(jié)u5的大小，在控制電機(jī)正轉(zhuǎn)的電路中采用了減法運(yùn)算電路來消除干擾電機(jī)正轉(zhuǎn)的振蕩。在減法運(yùn)算電路中，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)的過程中，若反饋信號突然大于或等于來自調(diào)節(jié)器

57、的信號，則由減法運(yùn)算電路原理可知：，保證來自調(diào)節(jié)器的信號始終大于反饋信號，電機(jī)持續(xù)正轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)的過程中，若反饋信號突然小于或等于來自調(diào)節(jié)器的信號時，在加法運(yùn)算電路中，則由加法運(yùn)算電路原理可知：，保證反饋信號始終大于來自調(diào)節(jié)器的信號，電機(jī)持續(xù)反轉(zhuǎn)。</p><p>　　所以，用加減運(yùn)算電路能有效的消除振蕩。</p><p><b>　　2.5 信號的比較</b>&l

58、t;/p><p>　　經(jīng)過加減運(yùn)算和比例運(yùn)算電路的處理后，來自調(diào)節(jié)器的信號和反饋信號進(jìn)行相比較。本設(shè)計采用運(yùn)算放大器進(jìn)行兩信號的比較。兩信號比較的電路圖如圖3.5所示：</p><p>　　圖2.5 信號比較電路圖</p><p>　　輸入信號與反饋信號經(jīng)過加減運(yùn)算的處理后分別作為運(yùn)算放大器的正相輸入和反相輸入輸送給運(yùn)算放大器進(jìn)行比較。運(yùn)算放大器的輸出信號與兩個輸入端的

59、信號電壓差成正比，即：輸出電壓=A0（E1-E2），其中，A0 是運(yùn)放的低頻開環(huán)增益（如 100dB，即 100000 倍），E1 是同相端的輸入信號電壓，E2 是反相端的輸入信號電壓。</p><p><b>　　如圖2.5所示：</b></p><p>　　第一個運(yùn)算放大器的作用：E1為來自調(diào)節(jié)器的輸入電壓，E2為反饋電壓，經(jīng)過運(yùn)算放大器的運(yùn)算處理后，輸出電壓=A

60、0（E1-E2），若E1>E2，即來自調(diào)節(jié)器的電壓大于反饋電壓，則輸出為高電平，這個高電平輸送到單片機(jī)后，單片機(jī)的P1.7引腳輸出低電平，可控硅Q1導(dǎo)通，電機(jī)正轉(zhuǎn)。若E1=E2，即來自調(diào)節(jié)器的電壓等于反饋電壓，則輸出高電平，可控硅Q1截止，若E1<E2，即來自調(diào)節(jié)器的電壓小于反饋電壓，則輸出電壓為負(fù)，輸入到單片機(jī)后，單片機(jī)不做任何處理，即P1.7沒有輸出。</p><p>　　第二個運(yùn)算放大器的作用：

61、E1為反饋電壓，E2為來自調(diào)節(jié)器的電壓，經(jīng)過運(yùn)算放大器的運(yùn)算處理后，輸出電壓=A0（E1-E2），若E1>E2，即反饋電壓大于來自調(diào)節(jié)器的電壓，輸出高電平，則單片機(jī)的P1.6引腳輸出為低電平，可控硅Q2導(dǎo)通，電機(jī)反轉(zhuǎn)。若E1=E2，即反饋電壓等于來自調(diào)節(jié)器的電壓，輸出為低電平，則單片機(jī)的P1.6引腳輸出也為高電平電平，可控硅Q2截止，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。若E1<E2,即反饋電壓小于來自調(diào)節(jié)器的電壓，輸出電壓為負(fù)，輸入到單片機(jī)后，單

62、片機(jī)不做任何處理，P1.6沒有輸出。</p><p>　　2.6可控硅的選擇與說明</p><p>　　可控硅，是可控硅整流元件的簡稱，是一種具有三個PN 結(jié)的四層結(jié)構(gòu)的大功率半導(dǎo)體器件，亦稱為晶閘管。具有體積小、結(jié)構(gòu)相對簡單、功能強(qiáng)等特點(diǎn)，是比較常用的半導(dǎo)體器件之一。該器件被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備和電子產(chǎn)品中，多用來作可控整流、逆變、變頻、調(diào)壓、無觸點(diǎn)開關(guān)等。家用電器中的調(diào)光燈、調(diào)速風(fēng)扇

63、、空調(diào)機(jī)、電視機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)、照相機(jī)、組合音響、聲光電路、定時控制器、玩具裝置、無線電遙控、攝像機(jī)及工業(yè)控制等都大量使用了可控硅器件。</p><p>　　本設(shè)計選用型號為BTA16的雙向可控硅。</p><p>　　器件型號:BTA16-600 </p><p>　　封裝形式: TO-220</p><p>　　腳位排列: T1-T2-

64、G （A1-A2-G）；A1主電極，A2主電極，G門極</p><p>　　圖2.6 BTA16引腳圖</p><p><b>　　主要參數(shù): </b></p><p>　　電流-IT(RMS): 16.0A </p><p>　　電壓-VDRM: ≥600V </p><p>　　觸發(fā)電流:

65、IGT ≤18-25mA </p><p>　　雙向可控硅的工作原理</p><p>　　1.可控硅是P1N1P2N2四層三端結(jié)構(gòu)元件，共有三個PN結(jié)，分析原理時，可以把它看作由一個PNP管和一個NPN管所組成 </p><p>　　當(dāng)陽極A加上正向電壓時，BG1和BG2管均處于放大狀態(tài)。此時，如果從控制極G輸入一個正向觸發(fā)信號，BG2便有基流ib2流過，經(jīng)BG2放

66、大，其集電極電流ic2=β2ib2。因為BG2的集電極直接與BG1的基極相連，所以ib1=ic2。此時，電流ic2再經(jīng)BG1放大，于是BG1的集電極電流ic1=β1ib1=β1β2ib2。這個電流又流回到BG2的基極，表成正反饋，使ib2不斷增大，如此正向饋循環(huán)的結(jié)果，兩個管子的電流劇增，可控硅使飽和導(dǎo)通。由于BG1和BG2所構(gòu)成的正反饋?zhàn)饔茫砸坏┛煽毓鑼?dǎo)通后，即使控制極G的電流消失了，可控硅仍然能夠維持導(dǎo)通狀態(tài)，由于觸發(fā)信號只起觸

67、發(fā)作用，沒有關(guān)斷功能，所以這種可控硅是不可關(guān)斷的。</p><p>　　由于可控硅只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種工作狀態(tài)，所以它具有開關(guān)特性，這種特性需要一定的條件才能轉(zhuǎn)化。</p><p>　　可控硅控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路圖如圖3-4所示：</p><p>　　圖2.7 單片機(jī)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路圖</p><p>　　當(dāng)單片機(jī)的p1.7引腳輸出低電平時，可

68、控硅Q1導(dǎo)通，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)單片機(jī)的引腳p1.6輸出低電平時，可控硅Q2導(dǎo)通，電機(jī)反轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　2.7 光電耦合器</b></p><p>　　光耦合器（optical coupler，英文縮寫為OC）亦稱光電隔離器，簡稱光耦。光耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。目前它已成為種類最

69、多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。 光電耦合器充當(dāng)隔離器件，是利用光電耦合器具有很高的輸入輸出絕緣性能和光電變換，可構(gòu)成固態(tài)繼電器， 使電氣完全隔離或輸出與負(fù)載隔離；構(gòu)成交、直電源電路隔離，使交流、直流電源相互獨(dú)立；光電耦合器充當(dāng)傳遞信號，利用電－光－電的轉(zhuǎn)換，使輸入輸出間

70、互相隔離，且電信號傳輸具單向性等特點(diǎn)，具備既隔離又能傳遞信號。</p><p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動電路由MOC3081和雙向晶閘管等器件組成。MOC3081的輸入控制電流15mA，過零檢測電壓值為20V，輸出額定電壓是600V，最大重復(fù)浪涌電流為1A，輸出輸入隔離電壓大于7500V。驅(qū)動電路的觸發(fā)部分如圖2所示。</p><p>　　光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件

71、。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管 其工作原理：在光電耦合器輸入端加電信號使發(fā)光源發(fā)光，光的強(qiáng)度取決于激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就可以實現(xiàn)電一光一電的轉(zhuǎn)換。</p><p>

72、;　　圖2.8 光電耦合器</p><p>　　光耦的基本結(jié)構(gòu)是將光發(fā)射器(紅外發(fā)光二極管、紅外LED)和光敏器(硅光電探測敏感器件)的芯片封裝在同一外殼內(nèi),并用透明樹脂灌封充填作光傳遞介質(zhì),通常將光發(fā)射器的管腳作輸入端,光敏器的引腳作為輸出端。當(dāng)輸入端加電信號后,光發(fā)射器在電信號的作用下將其轉(zhuǎn)換成光信號,其光的強(qiáng)弱與信號電流成正比,此光照射到封裝在一起的受光器上后,再轉(zhuǎn)變成輸出電流加到負(fù)載上,從而完成電)光)電

73、轉(zhuǎn)換。此種信號傳輸方式的優(yōu)點(diǎn)是信號回路與輸出回路完全隔離,即沒有電的直接連接,可以各自采用獨(dú)立的電源系統(tǒng),特別適用于長距離信號傳輸。</p><p><b>　　2.8 晶振電路</b></p><p>　　在單片機(jī)電路中晶振的作用非常大，結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機(jī)所必需的時鐘頻率，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在晶振的基礎(chǔ)上。</p><p

74、>　　晶振利用一種特殊的晶體，在電能和機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)化產(chǎn)生共振，提供穩(wěn)定精確的單頻震蕩，為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。</p><p><b>　　2.9 晶振電路</b></p><p><b>　　晶振電路的作用：</b></p><p>　　晶振是給單片機(jī)提供工作信號脈沖的。這個脈沖就是單片機(jī)的工作速度。比如&#

75、160;12M晶振。單片機(jī)工作速度就是每秒 12M。和電腦的 CPU概念一樣。當(dāng)然。單片機(jī)的工作頻率是有范圍的。不能太大。一般 24M就不上去了。不然不穩(wěn)定。 </p><p>　　接地的話數(shù)字電路弄的來亂一點(diǎn)也無所謂?？窗遄由嫌袥]有模擬電路。接地方式也是不固定的。一般串聯(lián)式接地。從小信號到大信號依次接。然后小信號連到接地來削減偕波對電路的穩(wěn)定性的影響，所以晶振所配的電容在

76、10pf-50pf之間都可以的，沒有什么計算公式。但是主流是接入兩個33pf的瓷片電容，所以還是隨主流。 晶振電路的原理 </p><p>　　晶振是晶體振蕩器的簡稱，在電氣上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個網(wǎng)絡(luò)有兩個諧振點(diǎn)，以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?在這個極窄的頻率范

77、圍內(nèi)，晶振等效為一個電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會組成并聯(lián)諧振電路。這個并聯(lián)諧振電路加到一個負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄,所以即使其他元件的參數(shù)變化很大,這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。 </p><p>　　2.9 開關(guān)電源模塊 </p><p>　　開關(guān)電源模塊是給電路中的運(yùn)放電路供電的，其中輸出的+5V是給單片

78、機(jī)供電。如圖所示電路為輸出電壓+12V、-12V，輸出電流1.5A的穩(wěn)壓電源。它由電源變壓器B，濾波電容C1、C3，防止自激電容C2、C4和一只固定式三端穩(wěn)壓器(7805)極為簡捷方便地搭成的。 </p><p>　　220V交流電通過電源變壓器變換成交流低壓，濾波電容C1的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器LM7805的Vin和GND兩端形成一個并不十分穩(wěn)定的直流電壓(該電壓常常會因為電壓的波動或負(fù)載的變

79、化等原因而發(fā)生變化)。</p><p>　　此直流電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和C3的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。本穩(wěn)壓電源可作為TTL電路或單片機(jī)電路的電源。三端穩(wěn)壓器是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡捷方便等特點(diǎn)，成為目前穩(wěn)壓電源中應(yīng)用最為廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器件。</p><p>　　如

80、圖所示LM7805穩(wěn)壓電源電路中，各個電容都有各自的作用，其中</p><p>　　圖2.10 開關(guān)電源模塊 C1 為整流濾波電容，它把整流后的脈動波形濾波為脈動紋波很小的直流電壓，它的容量與負(fù)載有關(guān)，一般說，負(fù)載越重，C1的值要求越大，具體計算此處從略。 C2 為LM7805穩(wěn)壓集成電路所要求的，尤其當(dāng)LM7805與整流電路的濾波電容（此處為C1)不是緊緊連接的情況更是必不可少的，它用于穩(wěn)定LM

81、7805內(nèi)部放大器的工作狀態(tài)，它的數(shù)值生為產(chǎn)廠家規(guī)定值，不得小于0.33微法，它的連接必須盡可能緊連LM7805的1腳和2腳。 C3也為LM7805穩(wěn)壓集成電路所要求的，它用于穩(wěn)定LM7805內(nèi)部放大器的工作狀態(tài)，同時改善電壓調(diào)整的過渡響應(yīng)。它的數(shù)值為生產(chǎn)廠家規(guī)定值，不得小于0.1微法。 C4為負(fù)載電路退耦電容，它對負(fù)載提供一個端距離的本地回路，其數(shù)值與負(fù)載工作方式有關(guān)。</p><p>　　2.

82、10 系統(tǒng)總體電路設(shè)計</p><p>　　2.10.1 系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容</p><p>　　用單片機(jī)AT89C2051控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)。在此將由89C2051的P1.7、P1.6通過可控硅控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，當(dāng)P3.0輸入高電平時，P1.7輸出低電平，P1.6輸出高電平時，可控硅Q1導(dǎo)通，而可控硅Q2截止，從而導(dǎo)致電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)P3.1輸入高電平時，P1.7輸出高電平，P1.6輸出低電平，可控硅Q

83、1截止，Q2導(dǎo)通，電機(jī)反轉(zhuǎn)。 </p><p>　　圖2.11 系統(tǒng)總體電路圖</p><p>　　2.10.2 電壓跟隨器的作用</p><p>　　系統(tǒng)總體電路圖如圖所示：本電路中運(yùn)用了5個電壓跟隨器，概括地講，由于它的高輸入電阻（很容易達(dá)到兆歐級，起隔離、緩沖作用）、低輸出電阻（帶負(fù)載能力強(qiáng)），所以電壓跟隨器起緩沖、隔離、提高帶載能力的作用，完成阻抗匹配的功

84、能。共集電路的輸入高阻抗，輸出低阻抗的特性，使得它在電路中可以起到阻抗匹配的作用，能夠使得后一級的放大電路更好的工作。因為，電壓放大器的輸出阻抗一般比較高，通常在幾千歐到幾十千歐，如果后級的輸入阻抗比較小，那么信號就會有相當(dāng)?shù)牟糠謸p耗在前級的輸出電阻中。在這個時候，就需要電壓跟隨器來從中進(jìn)行緩沖。起到承上啟下的作用。應(yīng)用電壓跟隨器的另外一個好處就是，提高了輸入阻抗，這樣，輸入電容的容量可以大幅度減小，為應(yīng)用高品質(zhì)的電容提供了前提保證。舉

85、一個應(yīng)用的典型例子：電吉他的信號輸出屬于高阻，接入錄音設(shè)備或者音箱時，在音色處理電路之前加入這個電壓跟隨器，會使得阻抗配匹，音色更加完美。很多電吉他效果器的輸入部分設(shè)計都用到了這個電路。 </p><p>　　電壓隔離器輸出電壓近似輸入電壓幅度，并對前級電路呈高阻狀態(tài)，對后級電路呈低阻狀態(tài)，因而對前后級電路起到“隔離”作用。 </p><p>　　電壓跟隨器常用作中間級

86、，以“隔離”前后級之間的影響，此時稱之為緩沖級?；驹磉€是利用它的輸入阻抗高和輸出阻抗低之特點(diǎn)。電壓跟隨器的輸入阻抗高、輸出阻抗低特點(diǎn)，可以極端一點(diǎn)去理解，當(dāng)輸入阻抗很高時，就相當(dāng)于對前級電路開路；當(dāng)輸出阻抗很低時，對后級電路就相當(dāng)于一個恒壓源，即輸出電壓，不受后級電路阻抗影響。一個對前級電路相當(dāng)于開路，輸出電壓又不受后級阻抗影響的電路當(dāng)然具備隔離作用，即使前、后級電路之間互不影響。</p><p>　　控制電

87、機(jī)的程序和設(shè)計流程圖</p><p><b>　　3.1 流程圖</b></p><p>　　圖3.1 程序流程圖</p><p><b>　　流程圖說明：</b></p><p>　　單片機(jī)初始化后，系統(tǒng)輸入信號，經(jīng)信號的比較，判斷引腳P3.0、P3.1電平高低，若P3.0為高電平，則引腳P1.7

88、為低電平，P1.6為高電平，可控硅Q1導(dǎo)通，電機(jī)正轉(zhuǎn)；若P3.1為高電平，則引腳P1.7為低電平，P1.6為高電平，可控硅Q2導(dǎo)通，電機(jī)反轉(zhuǎn)；若P3.0、P3.1都為低電平，則電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。</p><p><b>　　匯編語言源程序：</b></p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　LJMP MAIN</

89、p><p>　　ORG 0030H</p><p>　　MAIN: MOV A,P3</p><p>　　ANL A,#07H</p><p>　　CJNE A,#6，PZZ</p><p>　　MOV P1，#01H</p><p>　　LCALL DELAY&

90、lt;/p><p>　　AJMP MAIN</p><p>　　PZZ: CJNE A,#5,PFZ</p><p>　　MOV P1,#02H</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　AJMP MAIN</p><p>　　PFZ: CJNE

91、 A,#3,MAIN</p><p>　　MOV P1,#03H</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　DELAY: MOV R5,#195</p><p>　　C1: MOV R6,#255</p><p>　　DJNZ R6,$</p>

92、<p>　　DJNZ R5,C1</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　END</b></p><p>　　第四章 電動執(zhí)行器故障分析與維護(hù)</p><p><b>　　3.1 注意事項</b></p><

93、;p>　　在通電前，必須進(jìn)行外觀檢查和絕緣檢查，動力回路（弧電回路）及信號觸點(diǎn)對外殼的絕緣，用500V兆歐表測最不得低于20MΩ:信號輸人、輸出回路及它們與動力回路之間的絕緣，除特殊要求外，不應(yīng)低于l0mΩ合格后方可通電。在通電后，應(yīng)檢查變壓器、電機(jī)及電子電路部分元件等是否過熱，轉(zhuǎn)動部件是否有雜音，發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象應(yīng)立即切斷電源，查明原因。未查明原因前，不要輕易焊下元件。更換電子元件時，應(yīng)防止溫度過高，損壞元件。更換場效應(yīng)管和集成電路

94、時一定要把電烙鐵妥獸接地，或脫離電源利用余熱進(jìn)行焊接。拆卸零部件、元器件或焊接導(dǎo)線時，應(yīng)做好標(biāo)記，對應(yīng)記號。應(yīng)盡公避免被檢設(shè)備的輸出回路開路，避免被檢設(shè)備在有輸人信號時停電。檢修后的設(shè)備必須進(jìn)行校驗。對干電動機(jī)要檢查線圈對外殼及線圈之間的絕緣電阻，測皿線圈直流電組，清洗軸承并加優(yōu)質(zhì)潤滑油，檢查轉(zhuǎn)子、定子線圈及制動裝；對于減速器要解體清洗各部件，檢查行星齒輪部分的情況，檢查斜齒輪部分的情況，檢查渦輪渦桿或絲桿螺母的嚙合情況，最后進(jìn)行裝配、

95、調(diào)整并加長效鏗基潤滑脂。對于位置傳感器部分要進(jìn)行外觀檢查，檢查電位器與行程控制機(jī)構(gòu)的同軸連接情況，檢查電位器的基本情況，檢查電位器及放大</p><p>　　3.2 故障分析與維護(hù)</p><p>　　電動執(zhí)行器能否可靠運(yùn)行，能否在規(guī)定的時間內(nèi)和規(guī)定的條件下完成規(guī)定的功能，關(guān)鍵在于它的性能指標(biāo)。性能指標(biāo)一般用平均無故障運(yùn)行時間MTBF來表示，它包含基本誤差、回差、阻尼、死區(qū)等參數(shù)。這些參數(shù)

96、在某種程度上反映了電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能的好壞。 （1）電動執(zhí)行器運(yùn)行初期　　運(yùn)行初期屬于磨合期。其間出現(xiàn)的故障比較復(fù)雜，原因也是多方面的，如選型問題、設(shè)計制造問題或者安裝及環(huán)境問題等。若力矩選得太小則可能影響其調(diào)節(jié)速度甚至根本無法調(diào)節(jié)?！　嶋H應(yīng)用中有以下幾條：設(shè)計時未注意連桿與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的牢固連接，出現(xiàn)脫落現(xiàn)象；安裝時將動力線和信號線用同一根穿線管，從而造成信號干擾大；附近有未屏蔽的大電機(jī)設(shè)備，對電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響；位置定位器

97、的保險選型太大，造成其內(nèi)部扼流線圈損壞等。對于這些問題，一定要及時觀察，及時發(fā)現(xiàn)并處理，以免造成不必要的損失?！　。?）電動執(zhí)行器運(yùn)行中期　　運(yùn)行中期，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的整體性能也由磨合期轉(zhuǎn)入適應(yīng)期，此時表現(xiàn)得較為穩(wěn)定。出現(xiàn)的問題多是個別電子元器件存在質(zhì)量問題。如位置電流變換器TAM2，中間接觸器K1、K2，過力矩的微動開關(guān)等?！　。?）電動執(zhí)行器運(yùn)行后期　　進(jìn)入</p><p>　　從利于維護(hù)的角度出發(fā)，希

98、望專業(yè)設(shè)計人員在進(jìn)行電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)充分考慮現(xiàn)場維護(hù)和管理的方便，如盡量簡化系統(tǒng)，降低故障率；能夠?qū)崿F(xiàn)在線調(diào)試；所用元件標(biāo)準(zhǔn)化通用性高，易于修復(fù)；適當(dāng)引入容錯/糾錯功能等，這樣，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的維護(hù)工作會越來越輕松，在工業(yè)中的使用也會越來越廣泛。維護(hù)電動執(zhí)行器應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：1 定期做潤滑；2 改善運(yùn)行環(huán)境；3　定期檢查；4 作好故障臺帳的管理　　　　</p><p><b>　　結(jié)論<

99、/b></p><p>　　電動執(zhí)行器的應(yīng)用廣泛，幾乎涉及各行各業(yè)。我國在電動執(zhí)行器方面的研究起步比較晚，最初主要是防治前蘇聯(lián)的，隨著時代的發(fā)展、科技的進(jìn)步對電動執(zhí)行器提出了新的要求，特別是微處理器的廣泛應(yīng)用把電動執(zhí)行器推向了智能化、網(wǎng)絡(luò)化。</p><p>　　通過學(xué)習(xí)的大量國內(nèi)外有關(guān)電動執(zhí)行器的研究和發(fā)展?fàn)顩r，未來的發(fā)展方向可知我們還落后很多，在未來我們有很長的路要走，只有不斷創(chuàng)

100、新性的研究與發(fā)展，我們才能彌補(bǔ)差距奮起直追進(jìn)而反超。</p><p>　　由于本人的能力所限，本次設(shè)計從傳統(tǒng)型電動執(zhí)行器做起，應(yīng)用了單片機(jī)控制技術(shù)，所設(shè)計的產(chǎn)品能夠基本滿足一般性的控制要求。和先進(jìn)的電動執(zhí)行器比較，控制精度不夠高、結(jié)構(gòu)不夠緊湊，但基本工作原理一樣、基本設(shè)計理念不變。通過本次設(shè)計把所學(xué)的知識進(jìn)行了一次有機(jī)的整合，掌握了機(jī)電設(shè)計的方法，為今后從事設(shè)計工作奠定了基礎(chǔ)。</p><p&

101、gt;<b>　　致謝</b></p><p>　　本學(xué)位論文是在xx老師的精心指導(dǎo)下完成的。在本論文撰寫的整個過程中，滲透著老師大量的心血。老師嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度、勤奮忘我的工作精神，時刻激勵著我積極進(jìn)取、努力探索。設(shè)計的過程就是綜合運(yùn)用所學(xué)知識和學(xué)習(xí)新知識的過程，由于經(jīng)驗不足，難免出現(xiàn)一些小的失誤，但無論怎樣，本次畢業(yè)設(shè)計對于我來說都是一次難得的鍛煉機(jī)會，使我積累了許多寶貴的經(jīng)驗。<

102、;/p><p>　　從xx老師那里不只學(xué)到豐富的學(xué)科知識，夯實的專業(yè)理論，還學(xué)會了面對問題的態(tài)度、處理問題的方法。使我更加勇敢地面對困難、克服困難。當(dāng)然由于我在理論和實踐方面存在一定的不足，所以在設(shè)計思路和實現(xiàn)功能上難免有不足和沒有想到的地方，還請各位老師給予指正。最后我要感謝所有給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)們。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p>

103、<p>　　[1]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分[M].第五版.北京：高等教育出版社，2006.237—259 </p><p>　　[2]李勛,劉源.單片機(jī)實用教程[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.</p><p>　　[3]錢曉捷．匯編語言程序設(shè)計[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2000.</p><p>　　[4]吳金戌．80

104、51單片機(jī)實踐與應(yīng)用[M]．北京：清華大學(xué)出版社2002.</p><p>　　[5]付曉光.單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.</p><p>　　[6] 龔沛增.Visual Basic 程序設(shè)計教程.北京:清華大學(xué)出版社,2004.</p><p>　　[7] 譚浩強(qiáng).Visual BASIC程序設(shè)計.北京:清華大學(xué)出版社,2000.