带位置传感器（精选7篇）
带位置传感器 篇1
1 引言
有位置传感器的无刷直流电机一般采用霍尔式位置传感器测定转子磁极位置,为电子换相提供依据,非常便于实现可靠的数字式控制,因而其应用十分广泛[1]。
本文设计了以带霍尔式位置传感器的无刷直流电机为控制对象、以Microchip公司的PIC16F73单片机为控制核心的无刷直流电机控制方案、硬件实现和软件编程,并且对PIC16F73单片机进行了CAN总线接口设计,实现了基于CAN总线的无刷直流电机控制。
2 无刷直流电机的工作原理
本文研究的带霍尔式位置传感器的无刷直流电机,其内部绕组是三相星形联结,所以下面以应用最为广泛的三相星形全桥驱动、两两导通、三相六状态方式来简要说明无刷直流电机的工作原理。AH、AL、BH、BL、CH、CL为六个MOSFET功率管,每一瞬间有两个功率管导通,每隔60°电角度定子绕组电流换相一次,每次换相更换一个功率管,每个功率管一次导通120°电角度[2]。功率管导通顺序依次为:CH、BL—AH、BL—AH、CL—BH、CL—BH、AL—CH、AL。图1为无刷直流电机三相星形全桥驱动原理图。
3 控制方案
本系统采用三相星形全桥驱动、两两导通、三相六状态方式,设计内环电流环、外环转速环的双闭环调速控制系统。系统控制框图如图2所示。
系统设置了速度调节器和电流调节器,两者串联。由霍尔式位置传感器测定的转子位置信号一方面用于控制三相星形全桥驱动电路中功率管的导通顺序,另一方面则用于速度计算。速度反馈值与速度给定值的偏差送给速度调节器,速度调节器的输出作为电流给定值。该电流给定值与电机相电流的反馈值的偏差送给电流调节器,由电流调节器控制PWM的占空比,继而控制功率管的导通时间,实现对电机转速和电流的控制。速度调节器和电流调节器均采用PI调节,并且均有限幅功能。速度调节器的输出限幅决定了电流调节器电流给定值的最大值;电流调节器的输出限幅决定了电机电流的最大值。
4 系统硬件设计
本系统硬件组成如图3所示。控制核心是Microchip公司的PIC16F73单片机,主要外围电路包括位置传感器信号处理电路、驱动控制信号预处理电路、功率驱动电路、电机电流检测电路、CAN总线接口电路。
4.1 PIC16F73单片机
该款单片机工作频率为20MHZ,有4K Flash程序存储器、192 bytes数据存储器、11个中断、I/O Ports A,B,C、3个定时计数器、2个C CP模块、5通道8位ADC模块、SSP和USART串口[3]。资源丰富,稳定性好。
在本系统中,单片机引脚分配如下:
RA 0:电机电流检测信号输入口;
RA1、RA2、RA3:霍尔信号Ha、Hb、Hc输入口;
R B0:过流中断信号输入口;
RB2~RB7:三相星形全桥驱动电路中上下桥功率管导通逻辑信号输出口;
R C 1:转速信号输入口;
RC 2:PWM信号输出口;
RC3、RC 4、RC5:用于扩展CAN总线接口。
4.2 位置传感器信号处理电路
霍尔式位置传感器信号处理电路如图4所示。霍尔式位置传感器输出为三路脉宽
180°的霍尔信号Ha、Hb、Hc,三路信号互差120°相位差,所以在360°电角度内,Ha、Hb、Hc信号变化规律为100—110—010—011—001—101。这六种状态分别持续60°电角度。
霍尔式位置传感器安装在电机内部,有5根信号线(电源线、地线、3根霍尔信号线)。由于采用开路输出,所以外部必须加上拉电阻,并对Ha、Hb、Hc进行阻容滤波以抗干扰。同时电源处接二极管,接地采用细铜膜做保险丝,防止电机相线与霍尔信号线短路后高电压反串近来损坏其他部分电路。
霍尔信号Ha、Hb、Hc送到RA1、RA2、RA3口,采用定时扫描方式读取Ha、Hb、Hc状态。单片机根据Ha、Hb、Hc的状态输出相应的控制字到RB口,控制三相星形全桥驱动电路中上下桥功率管的导通和关断。另外,霍尔信号Ha送到RC1,利用CCP2的捕捉功能,得出Ha两个上升沿的时间间隔t秒,从而计算出电机转速n=1/pt(转/秒),p为电机磁极对数。
4.3 驱动控制信号预处理电路
驱动控制信号由两种信号合成:PWM信号和相位逻辑信号。预处理电路主要实现上下桥的逻辑硬件互锁、死区控制,防止上下桥同时导通。以A相上下桥的驱动控制信号为例,预处理电路如图5所示。单片机输出的PWM信号一路通过与门,经R2、R3、C1截波(缩小占空比)后,与单片机输出的A相上桥逻辑信号RB4相与,作为A相上桥的驱动控制信号;另一路经R4、C2、反相器移相、反相形成PWM2,PWM2与RB1、RB4、单片机输出的A相下桥逻辑信号RB7合成,作为A相下桥的驱动控制信号。在电机电流较小时,RB1输出高电平,al仅受RB7控制;而当电机电流比较大且PWM占空比小于100%时,由于A相上桥在PWM间隙关断导致电机线圈中出现较大感应电流,感应电流通过另一相的下桥和A相下桥的二极管泄放,为降低该二极管的功耗,此时应将A相下桥MOSFET打开以减小压降,这时应将RB1置为低电平。在RB1信号和反向后的RB4信号共同作用下,PWM2信号传递到最后一级或非门。而由于此时RB7为低,所以al仅受PWM2控制,在上桥PWM信号关断的间隙使下桥MOSFET导通。由于硬件上实现了PWM和PWM2的死区控制,所以不必担心上下桥会同时导通。
4.4 功率驱动电路
以A相上下桥的功率管驱动电路为例,功率驱动电路如图6所示。功率管采用N沟道增强型MOSFET。
4.4.1 上桥驱动电路
由于功率管MOSFET用作高压侧开关时,栅极电压要比源极电压高10~15V,才能保证功率管完全导通。这样在上桥功率管MOSFET导通时,源极电压为电源电压Vc,栅极电压就必须要大于电源电压Vc 10~15V。为了获得比电源电压还高的栅极电压,采用一种被称为“高压浮栅型驱动电路”来驱动上桥。电容C1在功率管导通之前已充电至+13.5V(相对于源极),导通时,便能保证功率管MOSFET的栅极电压比源极电压(电源电压Vc)高出13.5V。ah为高电平时,T1导通,T2导通,T3截止,功率管MOSFET由截止变为导通;ah为低电平时,T1截止,T2截止,T3导通,功率管MOSFET由导通变为截止。
4.4.2 下桥驱动电路
下桥功率管的MOSFET的源极通过康铜丝R10(6毫欧)连接到地,无论MOSFET是否导通,源极电压基本接近为零,所以栅极电压维持在13.5V左右就可以保证MOSFET完全导通了。al为高电平时,T4截止,T5截止,T6导通,功率管MOSFET由导通变为截止;al为低电平时,T4导通,T5导通,T6截止,功率管MOSFET由截止变为导通。
4.5 电机电流检测电路
电机电流检测电路如图7所示。LM358的两个运放,一个构成比较器,一个构成放大器。康铜丝采样来的电机电流信号(康铜丝上的电压降,经S引入)送入比较器,电机正常工作时比较器不会发生翻转。当电机电流大到一定程度,比较器便会发生翻转从而触发单片机外部中断,单片机便立即关断全部功率管。同时,电机电流信号经过放大器放大送入单片机进行AD转换,供电流环PI调节使用。
4.6 CAN总线接口电路
电机的正反转信号、停车信号、转速给定,可以通过开关信号量或者电压幅值送给单片机,很容易实现。然而,实际中基于CAN总线的电机控制应用越来越广泛,另外考虑到PIC16F73单片机引脚资源有限,所以本文设计了如图8所示的CAN总线接口电路。上位机可以通过CAN总线实现电机的正反转、停车、调速等功能。
MCP2510是Micr och ip公司一种带有SPI接口的C AN总线控制器,它支持C A N技术规范V2.0 A/B;并能够发送和接收标准的和扩展的信息帧,同时具有接收滤波和信息管理的功能。该器件包含三个发送缓冲器和两个接收缓冲器,减少了单片机的管理负担。MCP2510通过SPI接口与单片机进行数据传输,最高数据传输速率可达5Mb/s。
CAN总线收发器82C250则作为MCP2510与物理总线的接口。如果需要进一步提高系统的抗干扰能力,可在MCP2510和82C250之间再加一个光电隔离器。
5 系统软件实现
本系统软件设计采用模块化思想、C语言编程,主要包括主程序、初始化子程序、霍尔信号采集子程序、速度环运算子程序、电流环运算子程序、中断服务子程序、CAN口子程序。主程序流程图如图9所示。
PIC16F73的CCP1模块产生频率为15.625k Hz的PWM信号,这里需用到定时器TIMER2。考虑到电机的转速响应要求不是很高,每隔10ms刷新一次PWM的占空比。PIC16F73的CCP2模块设置成捕捉方式,用来计算转速,这里需用到定时器TIMER1。由定时器TIMER0产生128us的定时中断,在中断中进行霍尔信号采集,由于霍尔信号可能出现干扰,为了避免换相错误,应连续读取霍尔信号三次,直到三次相同时才进行换相。每两个PWM周期对电机电流进行一次AD采样。
6 结束语
在以TI公司TMS320F2812为上位机、以本文设计带霍尔式位置传感器无刷直流电机控制器为底层控制器的双电机控制系统研究实验中,上位机成功实现了基于C A N总线的双电机控制。电机参数为:额定电压48V,额定功率35 0W,额定转速34 5r/m in。
实验中,电机运行良好,系统静态、动态性能良好。实验表明本文设计的带霍尔式位置传感器无刷直流电机控制器设计合理,运行可靠,能应用于基于CAN总线的多电机应用场合。
参考文献
[1]王小明.电动机的单片机控制[M].北京:北京航空航天大学出版社.2002.
[2]张琛.直流无刷电动机原理及应用[M].北京:机械工业出版社.2004.
[3]李荣正,刘启中,陈学军.PIC单片机原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.
带位置传感器 篇2
传统直流电动机作为最早的电动机广泛应用于工农业生产的各个领域, 由于其宽阔而平滑的优良调速性能, 在需要调速的应用领域占有重要地位, 但机械换向装置的存在, 限制了其发展和应用范围。机械换向不良的后果是电刷下面产生危害性火花, 严重时可能产生环火, 使其在煤矿、油田等具有可燃性气体的场合受到限制, 同时换向火花能引起对无线电通迅及控制设备的电磁干扰, 转速也受到机械换向的干扰限制而不能很高。这些缺点在很长时间内没有得到根本改善。
随着科学技术的飞速发展, 带来了半导体技术的飞跃, 开关型晶体管的研制成功及高性能的磁性材料制造技术的提高为创造新型的无刷直流电动机带来生机, 1955年, 美国人首次提出用晶体管换向线路代替机械换向装置, 经过反复实验, 人们终于找到了用位置传感器和电子换向线路来代替有刷直流电动机的机械换向装置刷出现了磁电耦合式、光电式及霍尔元件作为位置传感器的无刷直流刷因此使这种电动机不仅保留了直流电动机的优点, 而且又具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点, 使它一经出现就以极快的速度发展和普及。从1962年问世以来, 尤其经过近20多年的发展, 目前无刷直流电动机已广泛应用在计算机外围设备 (如软驱、硬盘、光驱等) 、办公自动化设备 (如打印机、复印机、扫描仪、绘图仪等) 、家电 (如洗衣机、空调、风扇) 、音像设备 (VCD、摄像机、录像机等) 、汽车、电动自行车、数控机床、机器人、医疗设备等方面和领域。另外, 在去年我国发射成功的“神舟五号”宇宙飞船上用于检测温度、湿度的高精密设备中, 也使用了无刷直流电动机。可见无刷直流电动机已经在一些高、精、尖的技术场合发挥着重要作用。
近年来, 电动机的机构和控制方式都发生了很大的变化。随着计算机进入控制领域以及新型的电力电子功率元器件的不断出现, 使采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制PWM (Pulse Width Modulation) 控制方式已成为主流, 它在逆变、斩波、整流、变频及交流电力控制中均可应用, 使电路的控制性能大为改善, 使以前难以实现的功能也得以实现, 实现了电动机数字控制。本文以家用小型直流无刷电动机的PWM调速系统为主体进行介绍的。
2 带位置传感器的无刷电机调速系统的电路介绍
此电路由MC33033作为主控芯片, 由它来接受位置传感器的输入信号并输出控制信号, 输出的控制信号再通过IR2130对三相桥的六个MOCFET的通断来进行控制。通过调节MC33033的9管脚接的电位器来控制对无刷直流电动机的转速。其主电路连接如图1所示。
本文介绍了一种基于MC33033的带位置传感器无刷直流调速系统。该系统以MC33033集成芯片为核心, 并外加输入和输出电路;主回路功率开关器件采用MOSFET, 构成了三相式逆变电路, 它是用IR2130来驱动的, 实现了PWM桥式调制方式的电机数字控制。在本设计中, 用霍尔原件作为位置传感器, 利用它的检测信号来实现对无刷直流电动机的换相, 方便地构成一个完整的电动机控制系统。本电路可完成有固定频率的PWM控制、闭环速度控制和制动控制并且有噪声抑制安全正反转、防止上下桥臂直通等保护功能。
图2为无刷电机伺服系统原理框图, 在实际控制过程中, 计算机送来的D/A输出信号作为控制信号, 为双极性模拟电压。为配合MC33033工作以实现所需的控制功能, 需对该信号进行隔离放大、绝对值提取、方向信号提取等一系列变换, 绝对值信号送至MC33033的输入端, 控制电机的转速;方向信号送至换向控制端, 完成电机转动方向的控制;为防止计算机接口受到干扰, 接口电路与控制电路相关联的环节均应实行光电隔离。
用于电机转子位置检测的霍尔传感器置于无刷电机内部, 用于实现电子换向功能。MC33033的基准电压为它提供工作电源。MC33033外接IR2130, 再由IR2130接6个功率器件组成三相驱动器, 实现三相无刷直流电机驱动。一般情况下高端为三个P沟道, 而低端为三个N沟道。对于高端也为三个P沟道时, 则须将高端驱动信号进行反向。控制驱动电路如图1所示, 图1中脚3控制电机转向, 脚19控制系统起停, 脚10、11之间的开关选择系统开环或闭环运行, 脚18选择转子位置检测信号为60°或120°方式, 60°或120°选择可使MC33033很方便地控制具有60°、120°、240°或300°传感器相位的无刷电机。脚9信号大小决定电机转速。整个控制电路工作过程如下。
(1) 系统开环调速过程。
从电机转子位置检测器送来的三相位置检测信号A, B, C送入MC33033, 经芯片内部译码电路结合正反转控制、起停控制、制动控制、电流检测等控制逻辑信号的状态, 经运算后, 产生三相驱动电路上下桥臂开关器件共6路控制信号, 其中三相上桥臂 (高端) 控制信号用于完成无刷电机的换向控制, 三相下桥臂 (低端) 控制信号为PWM脉冲, 通过脉宽调制实现调速功能, 下桥臂控制信号可直接驱动N沟道。上、下桥臂协调工作产生电机正常驱动所需的三相方波电压。为防止上、下桥臂出现短路, 芯片内的逻辑电路对驱动信号时序进行了控制, 避免了三相桥式电路上下桥臂出现同时导通的危险。为防止霍尔信号受干扰, 在其三个输入端可加去耦电容, 以降低干扰, 增加系统的稳定性。
(2) 系统闭环控制过程。
MC33033与MC33039配合构成闭环三相控制电路!可实现精确的速度调整。转子位置检测信号除送入MC33033外, 还送入MC33039经频率、电压转换, 得到一个频率与电机转速成正比的脉冲信号, 该信号通过简单的阻容网络滤波后形成转速反馈信号, 利用MC33033中的误差放大器可构成一个简单的P调节器, 实现电机转速的闭环控制。构成闭环的主要原理是当负载变化增大, 则电机速度下降, 测速器MC33039引脚5输出方波密度变低, 此信号经积分形成载波信号后幅值变高, 使输出PWM占空比加大输出电流增加, 速度逐渐提高实现稳速控制。应用中, 还可外接各PI、PD调节电路以实现更复杂的闭环调节控制。
本文介绍了一种基于MC33033的带位置传感器无刷直流调速系统。该系统以MC33033集成芯片为核心, 并外加输入和输出电路;主回路功率开关器件采用MOSFET, 构成了三相式逆变电路, 它是用IR2130来驱动的, 实现了PWM桥式调制方式的电机数字控制。在本电路中, 用霍尔原件作为位置传感器, 利用它的检测信号来实现对无刷直流电动机的换相, 方便地构成一个完整的电动机控制系统。本电路可完成有固定频率的PWM控制、闭环速度控制和制动控制并且有噪声抑制安全正反转、防止上下桥臂直通等保护功能。
参考文献
[1]航兵.MC33033在无刷直流电动机调速中的应用[J].集成电路应用, 1998 (5) .
巧修曲轴位置传感器 篇3
例1一辆海南马自达轿车, 累计行驶里程23万km。该车正常行驶中熄火后发动机不能重新起动, 遂被送进厂里检修。
起动发动机, 无任何着车征兆。查看供油系统, 正常;查看电控燃油喷射系统各传感器, 怀疑曲轴位置传感器工作不良。
用万用表测量传感器线圈电阻, 为1.27kΩ, 正常。起动发动机, 测量传感器输出电压, 为0.9V, 偏低。将传感器与触发齿轮的间隙调小, 传感器输出电压达到1.3V, 但故障依旧。替换同类车型的传感器, 故障消失。
怀疑该车传感器的磁场变弱, 抱着试一试的想法, 找来一块磁力较强的磁铁放在原车传感器的后面, 发动机立即能正常起动。
用环氧树脂胶将磁铁可靠地粘合在该传感器后面, 数月后进行电话随访, 该车起动、行驶一切正常。
例2一辆上海大众2002款时代超人轿车, 搭载GSI型发动机, 累计行驶里程16万km。该车在更换发动机曲轴后, 发现怠速上下波动。经检查, 燃油压力、节气门传感器、空气流量传感器、电控单元和管路连接等都正常, 这时抱着试一试的想法, 检查曲轴位置传感器, 在发动机怠速运转时去拔曲轴位置传感器, 刚拔一点时发现怠速波动得更厉害了, 因此怀疑曲轴位置传感器感应信号过弱, 但测量传感器电阻为960Ω, 在正常值 (480～1000Ω) 范围内。替换其它车上的曲轴位置传感器, 故障依旧。
节气门位置传感器的检修 篇4
1 节气门位置传感器的检测方法
1.1 万用表检测
1.1.1 开关输出型节气门位置传感器检测
(1) 检测IDL、PSW触点的信号电压。 (1) 拔下线束插头; (2) 用跨接线将插头与插座的IDL、PSW端子、E端子跨接; (3) 点火开关“ON”; (4) 用万用表电压档测量IDL、PSW端子的信号电压正极与负极间的电压值, 应为4.5~5.0 V。
若IDL、PSW端子的信号电压值为0V, 则应检测IDL、PSW端子与ECU线路的导通情况;若线路导通, 则检测ECU的供电情况;若ECU的供电情况也没有问题, 则是ECU损坏, 需更换ECU。
(2) 检测搭铁线的阻值。 (1) 点火开关“OFF”; (2) 拔下线束插头; (3) 用万用表电阻档测量节气门位置传感器的搭铁端子与车身搭铁之间的电阻值应<1Ω。
若阻值过大, 应检查搭铁端子与ECU的导通情况;若导通应检查ECU的搭铁线;若ECU的搭铁线也导通, 则是ECU损坏, 需更换ECU。
(3) 检测IDL、PSW触点的电阻。 (1) 点火开关“OFF”; (2) 拔下线束插头; (3) 用万用表电阻档测量IDL、PSW端子与搭铁端子E间的阻值。
测量结果如下表所示, 如果电阻值不符合表中规定, 应更换或维修节气门位置传感器。
1.1.2 线性输出型节气门位置传感器检测
皇冠3.0节气门位置传感器采用了线性输出型节气门位置传感器, 其工作电路如图1所示。
(1) 检测电源电压。 (1) 拔下线束插头; (2) 用跨接线将插头与插座的VC端子跨接; (3) 点火开关置于“ON”; (4) 用万用表电压档测量VC端子与车身搭铁间的电压值, 应为4.5~5.0 V。
若电源电压值为0 V, 则应检测节气门位置传感器与ECU线路的导通情况;若线路导通, 则检测ECU的供电情况;若ECU的供电情况没有问题, 则是ECU损坏, 需更换ECU。
(2) 检测怠速触点IDL的信号电压。 (1) 拔下线束插头; (2) 用跨接线将插头与插座的IDL端子跨接; (3) 点火开关置于“ON”; (4) 用万用表电压档测量IDL端子与车身搭铁间的电压值, 应为4.5~5.0 V。
(3) 检测搭铁线的阻值。 (1) 点火开关置于“OFF”; (2) 拔下线束插头; (3) 用万用表电阻档测量节气门位置传感器的搭铁端子E2与车身搭铁之间的电阻值应<1Ω。
若阻值过大, 应检查搭铁端子与ECU的导通情况;若导通应检查ECU的搭铁线;若ECU的搭铁线也导通, 则是ECU损坏, 需更换ECU。
(4) 检测节气门位置传感器怠速触点IDL的阻值。 (1) 点火开关置于“OFF”; (2) 将一定厚度的塞尺插入节气门限位螺钉与限位杆之间; (3) 用万用表电阻档测量节气门位置传感器的怠速触点IDL端子与搭铁E2之间的电阻值:当节气门的限位螺钉与限位杆的间隙值<0.45 mm时, 阻值应<0.5Ω;当节气门的限位螺钉与限位杆的间隙值>0.55 mm时, 阻值应为∞。若阻值不符合上述值, 则应更换或维修节气门位置传感器。
(5) 检测节气门位置传感器滑动电阻器的阻值。 (1) 点火开关置于“OFF”; (2) 拔下线束插头; (3) 用万用表电阻档测量节气门位置传感器的信号端子VTA与E2之间的电阻值:当节气门关闭时的电阻值应为0.34~6.3 kΩ;当节气门全开时的电阻值应为2.4~11.2 kΩ。节气门的开度越大, 阻值越大。若阻值变化不连续有间断, 则应更换节气门位置传感器。
用万用表电阻档测量节气门位置传感器的电源端子VC与E之间的阻值, 应为3.1~7.2 kΩ, 否则应更换节气门位置传感器。
1.2 KT600解码器检测
1.2.1 读取数据流
(1) KT600解码器的使用。首先连接KT600解码器, 选择汽车诊断, 然后选择车型, 选择发动机系统, 然后选择读取动态数据流。
(2) 动态数据流分析。读取测量数据流01组第2项, 在怠速时, 节气门数据应显示数据“<5”, 如果显示“>5”, 说明节气门没有做基本设定或节气门拉索太紧或节气门控制部件损坏。
1.2.2 波形检测及特点
(1) 开关输出型节气门位置传感器波形分析。开关输出型节气门位置传感器的标准波形如图2所示。标准波形的特点:
怠速触点IDL以及功率触点PSW接触不良或节气门回位弹簧弹性下降会导致波形有轻微波动。
信号电压是矩形波, 是相互垂直的直线。
当波形出现异常时, 应更换开关输出型节气门位置传感器。
(2) 线性输出型节气门位置传感器波形检测步骤: (1) 首先连接KT600解码器; (2) 将探针与节气门位置传感器的信号输出端子VTA连接;将鳄鱼夹与搭铁连接; (3) 打开KT600解码器开关, 选择汽车诊断, 然后选择车型, 选择发动机系统, 然后选择通用示波器; (4) 点火开关置于“ON”, 不启动发动机, 慢慢踩油门, 使节气门从关闭逐渐到全开位置, 然后慢慢抬起油门直到节气门关闭。重复以上过程数次, 标准波形应如图3所示。
(3) 线性输出型节气门位置传感器标准波形的特点: (1) 标准波形的信号电压随着节气门开度的增大而增大; (2) 信号电压应从节气门关闭时的小于1 V增大到节气门全开时的接近于5 V; (3) 标准波形不应有断裂、对地尖峰有大跌落。
传感器的碳膜在节气门开度大约为前1/4时最常用到, 并且碳膜在前1/8~1/3会先磨损, 碳膜最易损坏、断裂的情况通常发生在信号电压为2.8 V时。碳膜一旦损坏, 发动机ECU将不能接收正确的节气门位置信号, 因此发动机ECU也就无法计算正确的喷油量, 从而会导致发动机输出功率下降、启动困难、怠速不稳、加速不良、易熄火等故障现象;如果波形出现异常, 则应更换节气门位置传感器, 故障波形如图4所示。
2 节气门位置传感器的调整
当节气门关闭时, 节气门限位螺钉与节气门拉杆之间不应有间隙, 如果是由于节气门与内壁磨损造成的限位螺钉与限位拉杆间产生间隙, 则会导致节气门位置传感器失效, 发动机ECU将不能接收正确的节气门位置信号, ECU就会按照错误的信号计算喷油量, 从而造成发动机故障。应对节气门位置传感器的电阻进行测量, 如果阻值正常, 则应对节气门位置传感器进行调整。
在调整之前先用KT600解码器读取故障码, 应在无故障码输出的情况下进行调整。节气门位置传感器的调整方法:首先用节气门清洗剂清洗节气门体内的油污与积碳, 其次关闭节气门, 将厚度为0.5 mm的塞尺插入节气门摇臂与节气门调整螺栓之间, 再次旋松锁紧螺母, 然后用万用表的电阻档检测怠速触点与搭铁端子, 若万用表显示为接通则锁紧调整螺栓。
参考文献
[1]舒华.汽车电子控制技术[M].北京:人民交通出版社, 2012.
磁脉冲式曲轴位置传感器波形分析 篇5
磁电式传感器上集成了感应线圈和永久磁铁,当目标轮转动时,齿尖与齿缺交替变换,使永久磁铁通过极柱的磁通密度不断变化,从而影响到在极柱外面线圈中的磁场变化,使线圈感应出交变电压, 并在线圈两端输出。磁电式传感器通常有3根输出线,分别为信号输出线、搭铁线和屏蔽线。
1磁脉冲式曲轴位置传感器标准波形
汽车波形检测方法:连接波形测试设备,起动发动机,怠速运转,而后加速或按照行驶性能发生故障的需要驾驶等,获得波形,典型的磁脉冲式曲轴位置传感器信号波形如图1所示。对于将发动机转速和凸轮轴位置传感器制成一体的具有两个信号输出端子的曲轴位置传感器可用双通道的波形检测设备同时进行检测其信号波形,其典型信号波形如图2所示。
2磁脉冲式曲轴位置传感器波形分析
2.1触发轮上相同的齿形应产生相同型式的连续脉冲,脉冲有一致的形状、幅值( 峰对峰电压) 并与曲轴(或凸轮)的转速成正比,输出信号的频率(基于触发的转动速度)及传感器磁极与触发轮间气隙对传感器信号的幅值影响极大。
2.2靠除去传感器触发轮上一个齿或两个相互靠近的的齿所产生的同步脉冲, 可以确定上止点的信号。这会引起输出信号频率的变化,而在齿数减少的情况下, 幅值也会变化。
2.3各个最大(最小)峰值电压应相差不多,若某一个峰值电压低于其他的峰值电压,则应检查触发轮是否有缺角或弯曲。
2.4波形的上下波动,不可能在0V电位的上下完美地对称,但大多数传感器的波形相当接近,磁脉冲式曲轴(或凸轮轴) 位置传感器的幅值随转速的增加而增加, 转速增加,波形高度相对增加。
2.5波形的幅值、频率和形状在确定的条件下( 如相同转速) 应是一致的、可重复的、有规律的和可预测的。也就是说测得波形峰值的幅度应该足够高,两脉冲时间间隔( 频率) 应一致( 除同步脉冲外), 形状一致并可预测。
2.6波形的频率应同发动机的转速同步变化,两个脉冲间隔只是在同步脉冲出现时才改变。能使两脉冲间隔时间改变的唯一理由,是触发轮上的齿轮数缺少或特殊齿经过传感器,任何其他改变脉冲间隔时间的波形出现都可能意味着传感器有故障。
2.7如果发动机异响和行驶性能故障与波形的异常有关,则说明故障是由该传感器故障造成的。
2.8不同类型的传感器的波形峰值电压和形状并不相同。由于线圈是传感器的核心部分,所以故障往往与温度关系密切,大多数情况是波形峰值变小或变形, 同时出现发动机失速、断火或熄火。通常最常见的传感器故障是根本不产生信号, 这说明是传感器的线圈有断路故障。
2.9当故障出现在示波器上时,摇动线束可以进一步证明磁脉冲式曲轴位置传感器是不是故障的根本原因。
2.10在大多数情况下,如果传感器或电路有故障,波形检测设备上将完全没有信号,所以波形测试设备中间0V电压处是一条直线便是很重要的诊断资料。
2.11如果示波器显示在零电位时是一条直线,则说明传感器信号系统中有故障, 那么应该在确定示波器到传感器的连接是正常的之后,进一步检查相关的零件( 分电器轴、曲轴、凸轮轴) 是否旋转、磁脉冲式曲轴位置传感器的空气间隙是否适当和传感器头有无故障。注意:也有可能是点火模块或发动机ECU中的传感器内部电路搭铁, 此时可以用拔下传感器导线连接器后再用波形测试设备测试的方法来判断。
2.12图3示为两种磁脉冲式曲轴位置传感器的故障波形。图A所示故障波形为齿槽中填有异物造成的,图B所示故障波形是传感器触发轮安装不当造成的。如果检测出的波形异常,应更换磁脉冲式曲轴位置传感器(含传感器头和触发轮)。
摘要：曲轴位置传感器是发动机电子控制系统中最主要的传感器之一,它提供点火时刻(点火提前角)、确认曲轴位置的信号,用于检测活塞上止点、曲轴转角及发动机转速。曲轴位置传感器所采用的结构随车型不同而不同,可分为磁脉冲式、光电式和霍尔式三大类。本文针对磁脉冲式曲轴位置传感器分析了其波形检测的方法。
天面避雷带安装位置的探讨 篇6
该楼接闪器采用避雷带与避雷短针综合的形式, 其中避雷带安装在花架中间位置, 支持卡高度0.1米, 避雷带短针则接至建筑物拐角位置, 针高0.28米, 避雷带距女儿墙边沿1.79米, 拐弯处距建筑物拐角最远端2.03米, 见图2。
从目测情况看, 该楼避雷带不能全面保护到建筑物外边沿位置。
1 技术分析
1) 根据《建筑物防雷设计规范》要求, 天面避雷带宜安装在女儿墙外侧或女儿墙中间位置, 并应计算其是否能全面保护到楼面。
2) 本楼天面避雷带保护范围的计算。
a.当女儿墙上的避雷带距地面的高度不大于滚球半径时, 外侧以地面为基准面进行计算, 内侧按《建筑物防雷设计规范》附录四第7条确定。内侧计算又分为两种情况, 第一种情况为当屋面内钢筋作接闪器时, 以屋面为基准面。
第二种情况为屋面无接闪器时, 与对面女儿墙上的避雷带组合成两根避雷带滚球放在这两根避雷带上, 球体不触及屋面, 屋面就得到保护。
b.天面避雷带可视为无数根避雷针的集合, 再根据《建筑物防雷设计规范》附录四滚球法“确定接闪器保护范围”, 附录4.1、4.2式计算, 其中hr为60米, h= (29+1.8+0.1) =30.9米。
式中:rx——避雷针在hx高度的xx’平面上的保护半径
hr——滚球半径
hx——被保护物的高度
经计算得:rx=0.05米。
避雷带对女儿墙两边保护范围分别为0.05米, 远小于避雷带距女儿墙外沿的1.79米。
3) 避雷短针的保护范围。
通过计算确认是否可以保护到拐角处, 与避雷带保护范围计算方法相同, 己知避雷短针高0.28米, 距拐角最远端0.62米。据据已知数据代入式 (1) 得:rx=0.15米。
避雷短针在女儿墙上的保护半径为0.15米, 小于短针距拐角最远端的0.62米, 如图6。
结论为避雷短针不能全面保护到拐角最远端。
2 整改方案
1) 避雷带整改:根据现有情况提出两种解决方案, 第一种方案为在女儿墙处增设避雷带, 并保留花架处避雷带;第二种方案为增加避雷带高度。显然, 第一种方案比较安全合理。
在女儿墙处加装一圈避雷带, 至墙外沿0.05米, 并与花架处避雷带不于25米连接一次。
2) 避雷短针整改:可增加针的高度或将针的位置移至距拐角最远端0.15米处。
3 设计与施工过程中应重视的问题
1) 设计天面接闪器时, 应有足够的技术数据支持。
2) 接闪器的安装位置应考虑天面保护范围应足以全面覆盖天面上的所有物体。
3) 施工时应根据女儿墙体的宽度及形状, 在符合规范的前提下, 确定避雷带的安装位置。
4) 拐角处应设置避雷短针, 并应确定好其高度与位置。
4 结语
该楼存在的问题值得从事防雷行业人员的反思, 在以后的设计和施工过程中, 每一步都应严格按照规范要求进行。把每一次防雷工程都做细、做精, 防患于未然, 把雷击事故控制在源头上。在审图、验收和调查过程中也发现了设计单位、施工单位对防雷的重视和认知度不够, 防雷意识淡薄的问题, 从而导致工程中很多问题的发生, 影响了防雷的效果与质量。
摘要：本文通过对天面避雷带安装过程中天面避雷带保护范围的计算、避雷短针的保护范围以及提出了一些整改措施, 希望对设计和施工人员引起足够的重视。
带位置传感器 篇7
在乘用车整车制造的总装车间, 通常有内饰、底盘、后内饰、最终装配线、调整线、检测线及淋雨线等主线, 另外还有前后桥动力总成分装线、车门分装线及若干条直送输送线等。为了保证生产线的简洁美观、维修的便捷、物流的顺畅及人机工程的友好, 前后桥总成与车身在底盘线合装时, 工艺上多采用AGV (Automatic GuidedVehicle) 小车 (载有前后桥总成) 与底盘线吊具 (载有车身) 同步随行技术, 如图1所示。
根据工艺特点, 子线与主线的同步方式可以分为两大类:速度同步位置无需同步, 速度位置均同步;另外根据同步精度的不同, 有近似同步 (同步误差厘米级) 和精同步 (同步误差毫米级) 。对于精同步, 多采用光电位置敏感器件PSD (Position Sensitive Detector) 及嵌入式计算机控制技术。
2 PSD原理
PSD是一种能测量光点在探测器表面上连续位置的光学探测器[1]。如图2截面图所示, PSD由在平面硅衬底上的三层组成:P型层在表面, N型层在另一面, I层在它们中间。当入射到P型层上的光束距中心点的距离为xA时, 在入射位置上产生与入射光强成正比的电荷, 此电荷形成的光电流通过P型层分别由电极1与2输出。设P型层的电阻是均匀的, 两电极间的距离为2L, 流过两电极的电流分别为I1和I2, 则流过N型层上电极的电流I0为I1和I2之和。
设定PSD几何中心为坐标原点:
从式 (1) 、 (2) 可以看出, 当入射光强度不变时, 单个电极的输出电流与入射光斑中心距PSD中心的距离xA呈线性关系。将两个信号电极的输出电流按式 (3) 进行处理 (通过信号处理电路) , 则得到的结果Px只与光点坐标xA有关, 而与入射光强无关。此时PSD就成为仅对入射光点位置敏感的器件, Px称为一维PSD的位置输出信号。二维PSD[2]工作原理基本同上, 只是多了个Y方向的位置信号Py。文中所述AGV采用一维PSD位置敏感器件。
3 AGV系统主要硬件构成
AGV系统由一套计算机控制台及10套AGV小车构成。控制台计算机与所有AGV车载计算机构成一个无线局域网, 通讯协议为TCP/IP。
控制台主要由一台工控机、两个无线收发基站、I/O板及其它外围电气部件构成。控制台的主要功能是:负责AGV系统的参数设置;负责实时监控所有小车在工艺路线上的分布状态;负责控制AGV小车在指定位置充电;负责检测 (在底盘线合装区首端一合适的位置分布三套光电传感器) 底盘线吊具是否载有车身及是否进入一触发位置 (触发底盘线边等待的AGV小车横向移入底盘线) 。
AGV小车以车载计算机为核心, 配置加电系统、导航系统、伺服系统、I/O转换系统及无线通讯系统等。加电系统主要负责对车载蓄电池充电及对车载系统的供电进行控制管理;导航系统负责检测地面磁条, 以实现AGV小车沿铺设的磁条路线运行;I/O转换系统包含输入输出I/O板、A/D模数转换板。
AGV小车载有PSD总成 (如图3所示) , 该总成集激光源与PSD传感器于一体。PSD总成发射红色激光束并接收车身底部光靶反射的激光束, 同时生成Px模拟量信号, 经前述的A/D转换板转换成数字量后, 车载计算机便可以进行数据采集处理。
4 同步随行工作机制及关键技术
控制台检测到载有车身的吊具进入前述的触发位置后, 立即通过无线网络发送运行命令给底盘线边等待的AGV小车, 小车就开始在导航系统与伺服系统的共同控制下向底盘线横向移动 (小车移动速度大于底盘线吊具的前进速度) 。当小车的纵向中心线与底盘装配线的中心线基本重合时, 该小车恰好在底盘线的吊具与吊具的空当下方, 并又进入等待状态, 但其上的车载计算机启动了PSD光靶检测程序。
一旦PSD检测到光靶, 就正式启动了PSD跟踪程序, 跟踪分成两个阶段:追吊具阶段及同步阶段。考虑到装配人员站在AGV小车装配的人机工程的友好性、舒适性及安全性, PSD跟踪程序的设计编写采用模糊PID[3]控制技术, 设定值r为Px′, 控制对象为伺服电机驱动的AGV小车, 反馈值为Px。模糊PID控制方框图如图4所示。
图4在常规PID基础上, 以被控对象的反馈值Px与目标值的误差E和误差变化率EC作为输入, 用模糊推理的方法选择不同组别的PID参数 (Kp、Ki及Kd, 这些参数都是经过计算机仿真及现场调试得来的) , 以满足E和EC在不同范围内对PID控制器参数的不同要求, 从而使被控对象AGV小车具有良好的动态性能和静态性能。
5 结语
通过计算机MATLAB仿真及实际现场调试验证, AGV小车追吊具动作平顺, 随行同步精度控制在2~1 0 mm范围, 装配过程车载人员无冲击感, 完全满足大批量生产的需要。
摘要：在汽车装配线上, 多涉及子线与主线的同步工艺要求, 同步精度、稳定性、安全性及高效性一直困扰AGV小车的整车性能。文中简述了PSD位置敏感器件工作原理, 介绍了AGV系统的基本构成及部分模块功能, 分析了基于PSD的同步随行工作机制及关键技术。
关键词：PSD,AGV,同步,吊具,模糊PID
参考文献
[1]曾光宇, 等.光电检测技术[M].北京:清华大学出版社, 2008:68-76.
[2]曾超, 等.光电位置传感器PSD特性及其应用[J].光学仪器, 2002, 24 (4-5) :30-33.