自动控制电路（通用12篇）
自动控制电路 篇1
1概述
随着汽车电子控制技术的发展, 汽车的自动化控制程度越来越高。各种电子线路和微处理技术在汽车的自动化控制中发挥了重要的作用。微处理器通过对车速和发动机转速的检测, 实现对发动机油量的电喷控制, 对自动变速器档位的无极控制, 对车速表和转速表的显示控制等等。高档轿车还可以实现自动巡航驾驶, 剩余油量可行驶里程的显示, 以及车速控制的车门锁机构等等。在轿车的各种功能中, 中控门锁、电动车窗是一项重要内容。然而车速控制的车门自动落锁机构, 则只见于少数高档轿车, 例如皇冠、宝马、奔驰、卡迪拉克等等, 它是轿车档次的标志之一。这些车速控制的车门自动落锁机构, 都是和车用微电脑处理器统一设计、一体安装的。本文介绍一种应用音频译码器LM567、集成锁相环电路CD4046及其他集成电路研制的车速控制车门锁机构的控制电路。
2集成锁相环电路基本原理
锁相环技术在现代通信、自动控制等电子技术应用领域内得到了广泛的应用。LM567是一种低频锁相环解码器, 工作频率可以从几Hz到几百Hz, 引脚功能见图1。其中 (5) 、 (6) 脚外接电阻R电容C决定内部压控振荡器的中心频率:fo=1/1.1RC。第 (1) 、 (2) 脚分别对地接一只电容, 形成输出滤波网络和环路单极点滤波网络。 (3) 脚是信号输入端, 第 (8) 脚是逻辑输出端, 平时为高电平。因为是集电极开路输出, 所以在实际电路中要在 (8) 脚和电源之间接一只电阻或阻性、感性负载。当输入信号频率落入解码器的捕捉带宽之内时, (8) 脚电平由高变低。 (4) 脚接电源, (7) 脚接地.应用电路如图2所示。
3车速检测电路的设计与调整
一般的汽车速度传感器输出的是0~200Hz的方波信号, 送入汽车里程表控制电路和其他速度控制电路, 显示汽车速度和行驶里程。如果用车速控制车锁的话, 当汽车行驶速度达到十几~二十公里时车门就应该自动落锁, 控制频率大约在几~几十Hz之间。把LM567的中心频率fo设置为十几Hz时, 输入信号fi落入解码器的捕捉范围之内, (8) 脚电平由高变低, 标志着锁相环电路已经锁定。然而 (8) 脚输出电平并不像模拟LC或RC选频电路那样, 由高电平逐渐地平滑地转变为低电平。而是如图所示, 当fi逐渐逼近和离开fo时, 在低电平的两端会出现许多不规则的窄脉冲。也就是说, (8) 脚高电平是通过一连串不规则的窄脉冲过渡到低电平的, 如图3所示。笔者认为, 这种现象是由于低频信号的多谐波成份和LM567的捕捉带宽在低频状态下的不确定性造成的。这就使得LM567对低频信号的解码很不准确, 容易在fo附近产生误动作。
那么怎样才能提高LM567对低频信号解码的准确度, 降低误动作率呢?经过实验, 采用倍频的方法, 提高输入信号的频率, 可以有效地提高解码的准确度, 减少了误动作。解码电路的原理框图如图4所示:倍频电路由CMOS集成锁相环电路CD4046和二-五-十进制计数器74LS90组成。集成锁相环CD4046内部电路由相位比较器、低通滤波器、压控振荡器组成, 具有CMOS电路功耗低、噪声容限低、输入阻抗高, 与LSTTL电路兼容等优点。计数器74LS90具有二输入端R1R2复位与门和二输入端S1S2置位与门, 可以很方便的设置从2~10范围内的任意进制计数器。用74LS90构成一个1/N的分频器, 选择从输出端Qa~Qd引出信号, 可以得到2~10分频的信号, 与集成锁相环CD4046相连, 组成2~10的倍频器, 满足了不同倍频器的要求。控制电路由一个双D触发器CD4013、电阻、电容、三极管和继电器组成。双D触发器其中一个触发器构成单稳态延时电路, 以去除解码电路输出误动作信号。另一个触发器构成双稳态触发电路, 可以由单稳态电路触发, 也可以由复位端R和置位端S手动触发, 用一个双向开关人为控制车门锁的开闭。双稳态触发电路的输出Q端驱动一个三极管和继电器, 为汽车门锁的中控机构提供驱动电流。
4车速检测控制电路实际应用中应考虑的问题
车速控制车门锁解码电路在实验室条件下试验是成功的, 然而, 实验室的电源、信号源都是标准的, 那么在电路安装到汽车上的实际工况下电路工作会怎样, 还有哪些实际问题需要考虑和解决呢?比如说和汽车电源、传感器信号源的匹配, 会不会对汽车里程表造成影响, 抗电磁、振动干扰, 对中控门锁的驱动等等问题, 都需要到实际条件下去检测、试验。由汽车速度传感器送来的脉冲信号经过倍频器N倍频, LM567组成的解码器的中心频率fo可以设置得高一些, 这样对车速检测的准确度就明显提高了。由于汽车速度传感器输出的脉冲信号的频率是随着汽车行驶速度在不断地变化的, 当汽车从静止状态开始平稳地、匀速地启动时, 传感器信号频率也在匀速上升。这种情况下, 车速控制车门锁解码电路的动作比较稳定可靠, 误动作较少。如果汽车在静止状态下急加速启动, 或者在高速状态下急煞车减速, 传感器信号频率急剧变化, 门锁解码电路就容易出现误动作。所以用手动开关可以纠正或调整车门锁的开闭, 手动开关的控制优先于传感器信号的控制。汽车中控门锁的吸合电流一般在1安培以上, 所以控制电路应选用触点电流大于1安培的继电器。
与微处理器控制的自动控制车门锁电路相比, 车速控制车门锁解码电路原理简单, 结构紧凑, 体积小, 耗电量少, 成本低廉, 可以在各种类型的汽车上安装。还可以进一步提高可靠性和稳定性。
参考文献
[1]中国集成电路大全.CMOS集成电路[M].北京:国防工业出版社, 1985, 2.
[2]中国集成电路大全.TTL集成电路[M].北京:国防工业出版社, 1985, 2.
[3]高吉祥.电子技术基础实验与课程设计[M].北京:电子工业出版社, 2002, 2.
[4]康华光.电子技术基础.数字电路部分[M].北京:高等教育出版社, 2006, 12.
[5]秦曾煌.电工学.下册, 电子技术[M].北京:高等教育出版社, 2007, 5.
[6]曾庆贵.北京电子报, 1996 (8、13, 18) .
自动控制电路 篇2
教学目标
科学探究
1、经历查找故障的活动，训练学生发现问题，解决问题的能力。
2、通过制作开关的活动，培养学生的动手能力。情感、态度与价值观
1、愿意与同学交流遇到的问题，并通过小组合作解决问题。
2、意识到开关是安全用电的有力保障。科学知识 了解开关的作用。
教学准备
学生准备：小灯泡、导线、电池；图钉2个、小木块1块（可用泡沫板、曲别针一个。教师准备：
为各组准备有故障的电路，用硬纸板托着；绘有完整电路的图纸一张（所以部件都是简笔画而非图形符号）；
演示材料一份；解决故障、制作开关的材料各两份（学生实验出现意外可给予支援）； 幻灯片：各种电器开关图片；空气开关、光控开关和声控开关的简单介绍；爱迪生发明电灯的故事。
教学重难点
理解开关工作原理，制作小开关。
教学过程
一、教学导入
出示干电池、小灯泡（灯丝已断）、导线：怎样连接小灯泡才会发亮？（学生口述）教师出示电池盒、灯座，边演示边讲述它们的用途和用法。按照大家认可的方法将电池、小灯泡用导线连接起来。
电路中的小灯泡不亮！这是怎么回事，可能是哪些因素造成的？
二、新授
（一）查找故障
1、独立思考小灯泡不亮的可能原因，再与小组交流，并记录下来。
2、下面，请各组同学来领取本组电路，仔细观察，找出并排除故障。完成后迅速送到讲台前的空桌上，我们比一比，哪个小组完成最快。（这样可以避免下面讲授过程中，学生的注意力停留在电路上）
3、分组活动，教师巡视，提供必要的支援（为了提高课堂效率，教师可在一个小组完成后立即通报：灯泡最先亮起来的xx小组！并示意该组同学坐端正。若有小组最后还没有完成，可让他们送到前面大家一起排除。）
4、小结：电路断开灯就灭了，电路通了灯就亮了。
（二）认识开关
1、人们根据以上规律，设计了开关，用它来控制电路的通与断两种状态。
2、出示幻灯片，观察各种开关图片：他们是如何控制电路的通与断的。（两个连接点、可以活动的接触点）
（三）制作小开关
1、出示材料：图钉2个、小木块1块、曲别针一个，你能用这些材料制成一个小开关吗？
2、思考，完成制作。
3、我们的小开关可以实现开关功能吗？只有连接到电路中才能检验开关的作用。小开关该放在电路的什么位置呢？
4、教师拿着电路图纸，说：请同学们先分小组讨论，各小组设计好后，在图纸上标出来，带上图纸到讲台前领取本组电路，然后按照图纸，把开关连接在电路中检验。
5、小组活动，教师巡视。
6、收集各组设计图纸，小结实验情况，指导学生了解“一个完整的电路应该由电源、用电器、导线、开关4部分组成”。
7、生活中的开关还有很多种，举例。
三、拓展
今天各小组都成功的利用自己制作的小开关控制了小灯泡的亮和灭，你们知道电灯是谁发明的吗？
你还知道哪些关于爱迪生的事迹？
自动控制电路 篇3
自动调节的一般方法
多频同步显示器能够自动适应显示模式的变化，捕捉同步信号，实现行、场扫描的同步而不致于发生显示混乱的情况，同时又能在信号频率变化时自动调节行、场电路的工作状态，使画面的幅度（行幅和场幅）不发生明显的变化。具体表现在下述几个方面：
1. 控制行、场振荡器的振荡频率，迫使行、场振荡频率和相位与外部输入的行同步信号同步；
2. 作为场幅控制信号，控制场扫描电路场幅控制端，使得场幅不随场频的增加而缩小；
3. 改变行逆程电容容量，使其随行频的升高而增加，保持逆程脉冲幅度的稳定，从而使行输出变压器副边的中、高压保持稳定，以实现亮度的稳定；
4. 改变行偏转电路中S校正电容的容量，使其随行频的升高而增加，使得显示的图像不随行频的变化而产生S形几何失真。
为了达到上述目的，常见的实现方法有两种。一种方法是利用频率/电压转换集成电路LM331N将各种显示模式下的同步信号的不同频率转换成相应的直流电压信号，在显示器的自动调节电路中可以使用该电压信号实现上述所有项目的自动控制。另一种方法是利用多频显示器专用的同步信号处理集成电路WT8043或WT8045等直接控制显示器的各部分电路，实现显示控制参数的自动调节。下面详细介绍这两种自动调节电路的实现原理。
LM331N构成的参数自动调节电路
LM331N是一种精密频率/电压转换器，它有两种封装形式，如图1所示。该集成电路采用一种“能隙基准电路”，使之具有非常好的温度特性，当电源在3.9~40V范围内变化时，f/V转换的精度可达±0.01%。LM331也可以反过来作为V/f转换器使用。
图2是由LM331N构成的频率/电压转换电路，图中的fH是是行同步输入信号频率，VH是输出电压，该电路的功能是将不同的输入信号频率fH转换成不同的直流输出电压VH。
在由LM331N构成的f/V转换电路中，VH和fH之间存在确定的线形关系，VH = kfH。其中k是一个常数，它由外接R、C元件的参数决定，可以用公式k = 2.09×RL/RS×(Rt×Ct)进行计算，其中RL为外部负载电阻、RS为基准电流调节电阻、Rt为定时电阻、Ct为定时电容。在上面的电路中，k = 2.09×RL/(VR1+R5)×(Rt×Ct) ≈ 0.27。
根据上述关系，可以算出各种显示模式所对应的VH：VCGA= 0.27×15.6 ≈4.2V， VEGA= 0.27×21.7 ≈ 5.9 V，VVGA= 0.27×31.5 ≈ 8.5V。
该芯片的供电电压Vc可根据实际需要确定，如果需要输出的电平高，则应提高供电电压，一般可取+5~+27V。
由频率/电压转换电路得到了随行频fH作线形变化的电压VH，利用VH就可以对各部分的电路参数进行自动调节了。下面是利用LM331构成的自动S 校正电路的一个实例。
显示器中的S校正，是通过在偏转电路中串联电容（称之为S校正电容Cs）来实现的，S自动校正实际上只能通过多个逆程电容CS0、CS1、CS2、CS3、…等的不同组合使S电容总容量发生变化，从而实现按频率变化的分段补偿。所以，不能直接使用VH，而必须进行相应的处理，将VH按照数值的变化进行分割，用分割后的电压值去控制串联在S校正电容回路中的电子开关，使其“通”或“断”，以达到增加或减少电容个数的目的。
图3是一个典型的自动S校正电路。行频信号fH从LM331的6脚输入，变换成电压信号VH后，经过电压跟随器HA17538进行信号缓冲，送至四电压比较器LM339的负极，在4个比较器的正极上由分压电路提供了4个互不相同的对应于相应视频模式的基准电压Er1~Er4。我们已经知道，当显示器分辨率设定较高时，fH较高，VH也高。当LM339四个比较器的公共正极上的电压高于某个比较器的负极基准电压时，则该比较器输出低电平，使场效应管（其作用相当于电子开关）截止，该回路则处于断开的状态。
反过来，行频越低，并联的电容数量越多，S校正电容的容量也越大。作为极端的情况，当显示模式被设定在该显示器的最小分辨率状态时，四个比较器均输出高电平，四个场效应管均饱和导通，逆程电容为5个电容并联的总容量，即CS = CS0 + CS1 + CS2+ CS3 + CS4。而当显示模式被设定在该显示器的最大分辨率状态时，四个比较器均输出低电平，这时逆程电容仅有CS0起作用。
采用LM331构成的自动调节电路实现参数的自动适应的方法，同样可以实现亮度的自动控制。具体做法是：通过使用LM331输出的电压VH来改变逆程电容的数量或电路结构，以改变逆程电容的容量，达到亮度的自动控制，使屏幕亮度不随频率的升高而自然增大。
以LM331N为核心构成的自动调节电路，其输出的电压难以直接被自动调节电路使用，而需要另外的电路进行转换，因而电路复杂，它正在被专用芯片WT8043所取代。
WT8043构成的参数自动调节电路
WT8043系列芯片（如图4）是台湾伟诠公司推出的多频同步显示器专用的同步信号处理IC，具有行频与场频鉴别、显示状态选择、同步脉冲极性检测与转换等功能。使用该器件可实现多频同步显示器的自动幅度控制及行频范围的自行设定。
使用WT8043芯片实现行供电电压的自动调节的方法是：在WT8043的输出端产生随频率变化的控制电压，利用该电压来控制开关电源向行电路供电的电压调节电路，使其输出电压随频率的增加而升高，所以简便而可靠。
下面以OLITI牌15英寸彩显为例，说明使用WT8043实现行幅度自动调节的原理和方法。图5是具体电路。图中Q803的工作状态是受显示器工作模式控制的，行频改变，其基极电压随之改变，从而控制前级Q504及Q503的导通状态，达到改变行供电电压的目的。
当显示模式为标准VGA（行频为31.5kHz），WT8043的7、8、9脚均为高电平，D807、D808和D810均截止，此时的A点电压较高，Q803截止，行电路仅由D507整流输出供电，电压较低。
当显示器分辨率提高时，行频随之提高，D807、D808和D810中的三只二极管逐一导通，A点电压随之降低，改变了Q803的饱和导通状态，其集电极电压上升，抬高了Q504的基极电位，由于B点电压高于C点电压，因此Q503的c、e极之间有电流通过，D507因反偏而截止，行電路由D506整流供电。随着行频的升高，Q503导通程度提高，行电路供电电压也随之提高。
自动控制电路 篇4
对于控制系统的主电源来说,本系统采用的是直流供电,在实际应用中的电动汽车使用的也是直流供电。本系统的直流电源为300V,可以串联蓄电池获得,也可以经过交流电进行整流获得。系统主电路如图1所示。
1、功率器件的选取
由于无刷直流电机PWM调速时要求较高的开关频率,因此,对开关元件的驱动电路提出了如下要求:改善开关元件的开关特性,减少开关时间;减少驱动功率,提高驱动效率;对开关元件的过流提供快速、可靠的保护。
随着电力电子器件的发展,快速关断器件如门极可关断晶体管GTO、功率双极型晶体管GTR、金属氧化硅晶体管MOSFET和绝缘栅双极晶体管IGBT等相继开发成功。其中IGBT是集MOSEFT和GTR优点于一身。即具有少子器件GTR的通态压降低、耐压高、可承受大电流等优点。又兼有多子器件MOSFET的开关速度快、热稳定好、无二次击穿、输入阻抗高、驱动微功耗的长处。因此倍受青睐。尤其是在电机控制、中频和开关电源以及要求快速、低损耗的领域发展迅速。在大功率全桥变换中。IGBT作为功率开关元器件是非常适合的。
IGBT是一压控器件。它所需的驱动电流与驱动功率非常小,可直接与模拟或数字功能块相接,不需加任何附加接口电路而且转换功率也大大提高。IGBT的导通与关断是由栅极电压UGE来控制的。当UGE大于开启电压UGE时。IGBT导通。当栅极和发射极间施加反向或不加信号时,使得IGBT关断。
本研究选用FS400R12KF4为驱动器件,FS400R12KF4基本参数:400A/1200V/6U。图2为功率器件。
2、IGBT驱动电路工作原理
本系统采用了EXB系列中的EXB841驱动模块。图3为驱动模块的外形图。EXB841是日本富士公司提供的300A/1200V高速型IGBT专用驱动模块。其最高工作频率为40kHz:单20V电源供电,内部自己产生-5V的反偏电压:具有过流保护和软关断功能。
从图4和图5看出,EXB841主要由放大、过流保护、5V基准电压和输出等部分组成。其中放大部分由TLP550、V2、V4、V5和R1、C1、R2,、R9组成,TLP550起信号输入和隔离作用,V2是中间级,V4和V5组成推挽输出;短路过流保护部分由V1、V3、V6、VZ1和C2、R3、R4、R5、R6、C3、R7、R8、C4等组成,实现过流检测和延时保护功能。EXB841的6脚通过快速恢复二极管接至IGBT的C极,检测IGBT的集射之间的通态电压降的高低来判断IGBT的过流情况加以保护;5V电压基准部分由R10、VZ2、C5组成,为IGBT驱动提供-5V反偏压。表1为EXB841的各端子。
(1)正常开通过程
当控制电路使EXB841输入端14和15脚有10mA的电流流过时,光耦TLP550导通,A点电位迅速下降至0V,使V1、V2截止;V2截止使D点电位上升至20V,V4导通V5截止,EXB841通过V4及栅极电阻R,向IGBT提供电流使之迅速导通,IGBT的VCE下降至3V,与此同时,EXB841的V1截止使+20V电源通过R3向电容C2充电,使B点电位上升,它们由零上升到13V的时间为2.54μs,由于IGBT约1μs后已导通,VCE下降至3V左右,从而使EXB841的6脚电位特制在8V左右,因此B点和C点电位不会充至13V,而是充至8V,稳压管VZ1的稳压值为13V,IGBT正常开通时不会被击穿,V3不通,E点电位仍为20V,二极管VD6截止,不影响V4,V5的正常工作。
(2)正常关断过程
控制电路使EXB841输入端14,15脚无电流流过,光耦TLP550不通,A点电位上升使V1,V2导通;V2导通使V4截止,V5导通,IGBT栅极电荷通过V5迅速放电,使EXB841的1脚电位迅速下降至0V,使IGBT可靠关断,VCE迅速上升,使EXB841的6脚“悬空”。与此同时V1导通,C2通过V1更快放电,将B点和C点电位箱制在0V,使VZ1仍不通,后续电路不会动作,IGBT正常关断。
(3)过流保护
设IGBT正常导通,则EXB841中V1和V2截止,V4导通,V5截止,B点和C点电位稳定在8V左右,VZ1不被击穿,V3不通,E点电位保持在20V,二极管VD6截止。若此时发生短路,IGBT承受大电流而退饱和,VCE上升很多,二极管VD7截止,EXB841的6脚“悬空”,B点和C点电位由8V上升,当上升至13V时,VZ1被击穿,V3导通,C4通过R7和V3放电,E点电位逐渐下降,二极管VD6导通使D点电位也逐渐下降,从而使EXB841的3脚电位也逐步下降,慢慢关断IGBT。
3、驱动电路驱动板的设计
3.1 驱动板的电源电路
驱动模块使用的供电电压为20伏,而驱动板的供电为24伏,内部需要加设电源电路,以此来稳定驱动模块的供电电压。首先,由接口提供24伏的直流电压,经过电容滤波,再使用芯片7818将电压降至18伏,因为三个二极管D29、D30、D31和电容的作用,电压被稳定为20.1伏左右。以此为驱动板内的各驱动模块供电。图6所示。
3.2 驱动模块的驱动电路
驱动电路的设计如图7。
驱动电路的内部原理前面已经叙述过了,在这里就不再重复,需要说明的有以下几点:
①驱动板内共有驱动这样的驱动应用电路6个,分别用来驱动功率器件内的6个IGBT;
②驱动信号来自处理器芯片的PWM引脚或I/O引脚;
③本电路中IGBT栅极进行了保护设计,D11和D12两个反向连接的稳压管可以保证VGE在-5V—+15V之间;
④驱动芯片EXB841的6脚(集电极电压监测端)输出串接一个稳压管和二极管接到IGBT集电极。集电极电压监测端的主要作用是进行前面我们所讲的过电流保护的。
参考文献
[1]PHILIPS公司.LPC2114/2124/2212/2214UserManual[N].PHILIPS公司,2004:80-89.
[2]王田苗.嵌入式系统设计与实例开发-基于ARM微处理器与uC/OS-II实时操作系统[M].北京:清华大学出版社,2003:154-168.
[3]田泽.嵌入式系统开发与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005:150-190.
[4]王晓明,王玲.电动机的DSP控制[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004:13-24.
[5]杨兴瑶.电动机调速的原理及系统[M].北京:水利电力出版社,1995:52-78.
§9.1点动控制电路教案 篇5
[教学目标]： 知识目标：
1、了解电动机控制的有关概念。
2、掌握控制电路的应用范围。
3、掌握电动控制电路的组成、动作原理。技能目标：了解电动控制电路的适用范围。
情感目标：培养科学严谨的科学态度和创新能力。[教学重点]：
1、掌握控制电路的应用范围。
2、掌握电动控制电路的组成、动作原理。[教学难点]：掌握电动控制电路动作原理 [教学课时]：2课时 [教学方法]：讲解法 [教学用具]：示教板 [教学内容]：
三相笼型异步电动机坚固耐用，结构简单，且价格经济，在生产机械中应用十分广泛。电动机的启动是指其转子由静止状态转为正常运转状态的过程，在此过程中电动机启动电流将增至额定值的４～７倍，会造成供电线路电压的波动。另外，频繁的启动产生的较高热量会加快线圈和绝缘的老化，影响电动机使用寿命。
1、点动控制线路
实际生产中，生产机械常需点动控制，如机床调整对刀和刀架、立柱的快速移动等。所谓点动，指按下启动按钮，电动机转动； 松开按钮，电动机停止运动。与之对应的，若松开按钮后能使电动机持续工作，则称为长动。区分点动与长动的关键是控制电路中控制电器得电后能否自锁，即是否具有自锁触点。点动控制线路如图1所示。L1L2L3QSFU1KMFRMM3～FRSBKM(a)FRFRSB1SB1KMKMSB2SB2SB3SASB3KMKM(b)(c)图1点动控制线路
§9.2 单向全压启动控制线路
单向全压启动控制线路如图2所示，图中左侧为主电路，由刀开关QS、熔断器FU1、接触器KM主触点、热继电器FR的热元件和电动机M构成； 右侧控制线路由熔断器FU2、热继 电器FR常闭触点、停止按钮SB1、启动按钮SB2、接触器KM常开辅助触点和它的线圈构成。
1）工作原理
电动机启动时，刀开关QS置于闭合位置，三相电源引入。
图2单向全压启动控制线路2）保护环节
L1L2L3QSFU1FU2FU2KMFRSB2MM3～KMKMSB1FR
(1)短路保护： 熔断器FU1、FU2分别作主电路和控制线路的短路保护，当线路发生短路故障时能迅速切断电源。
(2)过载保护： 通常生产机械中需要持续运行的电动机均设过载保护，其特点是过载电流越大，保护动作越快，但不会受电动机启动电流影响而动作。
(3)失压和欠压保护： 依靠接触器自身电磁机构实现失压和欠压保护。
§9.3 正反转控制线路
生产实践中，许多设备均需要两个相反方向的运行控制, 如机床工作台的进退、升降以及主轴的正反向旋转等。此类控制均可通过电动机的正转与反转来实现。由电动机原理可知，电动机三相电源进线中任意两相对调，即可实现电动机的反向运转。通常情况下, 电动机正反可逆运行操作的控制线路如图3 所示。
图3正反转控制线路
L1L2L3QSFUFRSB1SB3KM1KM2SB2KM1KM2SB2FRSB1KM1SB3KM2KM2FRM3～KM1KM2KM1KM1KM2KM1KM2(a)(b)(a)“正—停—反”控制；(b)“正—反—停”控制(1)“正—停—反”控制。由图3(a)可见，接触器KM1、KM2 的主触点在主电路中构成正、反转相序接线，两者的辅助常闭触点分别接于对方线圈电路中。
(2)“正—反—停”控制。
图 3(b)将图 3(a)中的启动按钮均换为复合按钮，则该电路为按钮、接触器双重联锁的控制电路。
§9.4 自动循环控制
自动往复循环控制是利用行程开关按机床运动部件的位置或机件的位置变化来进行的控制，通常称为行程控制。生产中常见的自动循环控制有龙门刨床、磨床等生产机械的工作台的自动往复控制，工作台行程示意及控制线路如图4所示。
L1L2L3QSFU1工作台MKM1KM2SQ3SQ1SQ2SQ4FRMM3～图4自动循环控制线路
FRSB1SQ2SB3KM2SQ1SB2KM1SQ1SQ2SQ3SQ4KM2KM1KM1KM2SB1SB2SB3SB4KMKM§9.5图5两地控制线路多点控制
多点控制是指在两地或两个以上地点进行的控制操作，多用于规模较大的设备，以方便操作。此类电路应具有多组按钮，且这多组按钮的连接原则为： 常开按钮均相互并联，组成“或”逻辑关系； 常闭按钮均相互串联，组成“与”逻辑关系。图5为两地控制，遵循以上原则还可实现三地及更多点的控制。
§9.6 顺序控制
一般机械设备的拖动电动机常按一定的顺序控制要求，对控制线路提出顺序工作的联锁要求，此类电路属于顺序启动控制或称条件控制电路。
L1L2L3FR1QSFUSB1SB3SB4SB2KM1FR1M3～KM2FR2M3～KM1KM2KM1KM2SB2KM1FR1FR2KTKM2FR2SB1M1M2KM1KM2KM1KTKM2(a)(b)
图6顺序启动控制线路
§9.7三相笼型异步电动机降压启动控制
降压启动是指启动时降低加在电动机定子绕组上的电压，启动后再将电压恢复至额定值，使之在正常电压下运行。容量大于 10 kW 的笼型异步电动机直接启动时，启动冲击电流为额定值的 ４～８ 倍，故一般均需采用相应措施降低电压，即减小与电压成正比的电枢电流，从而在电路中不至于产生过大的电压降。常用的降压启动方式有定子电路串电阻降压启动、星形 〖CD*2〗 三角形（Ｙ△ 降压启动线路
§9.8三相笼型异步电动机制动控制
1.能耗制动控制
能耗制动控制的工作原理： 在三相电动机停车切断三相交流电源的同时，将一直流电源引入定子绕组，产生静止磁场，电动机转子由于惯性仍沿原方向转动，则转子在静止磁场中切割磁力线，产生一个与惯性转动方向相反的电磁转矩，实现对转子的制动。能耗制动控L1L2L3QSFUKM2TCFRRVCKM2KM1SB1FRKTKM2KM1SB2KM1KTMM3～KM2KM1KM2KT制线路如图9所示，图中变压器TC、整流装置VC提供直流电源。
图9 能耗制动控制线路
§9.9反接制动控制
反接制动控制的工作原理： 改变异步电动机定子绕组中的三相电源相序，使定子绕组产生方向相反的旋转磁场，从而产生制动转矩，实现制动。反接制动要求在电动机转速接近零时及时切断反相序的电源，以防电动机反向启动，其实现电路见图10。
自动控制电路 篇6
有些生产机械如刨床、铣床等要求工作台在一定距离内做往返自动循环运行。实现这一控制要求的电路称为自动往复行程控制电路。
电路图如下：
工作原理：
合上空气开关QF，按下点动按钮SB2----KM1线圈得电---- KM1辅助触点闭合并自锁，
----- KM1主触点闭合，电动机正转。
当工作台向左运动，运动部件碰到行程开关SQ1时
----- 行程开关SQ1常闭触点断开，行程开关SQ1常开触点闭合，-----KM1线圈失电，电机停转，通电延时继电器KT线圈得电-------通电延时继电器KT触点延时闭合----KM2线圈得电，行程开关SQ1复位 ---- KM2辅助触点闭合并自锁，KM2主触点闭合，电动机反转。
工作台开始向右运动，运动部件碰到行程开关SQ2时
-----行程开关SQ2常闭触点断开，行程开关SQ2常开触点闭合-------恢复原始状态，重复往返循环。
如此往返，实现工作台自动往返循环运动，直到按下停止按钮SB1，工作台停止运动。
当现有时间继电器不是通电延时的，而是断电延时继电器时，我们将电路改为如下，效果也很好。
合上空气开关QF，按下点动按钮SB2----KM1线圈得电，断电延时继电器KT得电---- KM1辅助触点KM1闭合并自锁，KM1主触点闭合，电动机正转。
当工作台向左运动，运动部件碰到行程开关SQ1时
----- 行程开关SQ1常闭触点断开，行程开关SQ1常开触点闭合，----KM1线圈失电，电机停转，断电延时继电器KT线圈失电，------断电延时继电器KT触点延时闭合-----线圈KM2得电，KM2辅助触点闭合并自锁，KM2主触点闭合，电动机反转。行程开关SQ1复位。
工作台开始向右运动，运动部件碰到行程开关SQ2时
--------行程开关SQ2常闭触点断开，行程开关SQ2常开触点闭合-------恢复原始状态，重复往返循环。
一种自动增益控制电路的实现 篇7
关键词：自动增益控制,中频放大器,取样电路
在数据采集过程中, 常常会由于输入信号强度变化较大, 且与系统的动态范围不相一致, 使系统不能正常工作。例如, 在接收机中, 无线电信号强弱差异很大, 中频放大器本身也有一定的动态范围, 输入信号增大时会出现失真。为了解决外界各种因素对接收机输入信号的影响, 常需要使用自动增益控制技术。自动增益控制 (AGC) 电路是通信设备, 特别是通信接收设备的重要电路之一, 其主要作用是使设备的输出电平保持为一定的数值。它能够保证在接收弱信号时, 接收机的增益高;而接收强信号时则增益低, 从而使输出信号保持适当的电平。本文采用AD公司的集成运放AD8655/AD8656设计并实现了一种具有AGC特性的中频放大电路。
(一) 自动增益控制设计原理
1. 集成宽带放大器AD8655简介
AD8655/AD8656是AD公司生产的一种电压反馈、轨-轨输入输出的精密CMOS放大器。AD8656是AD8655的双放大器版本, 它们采用+2.7~+5.5V低电源电压供电, 并具有很好的低噪声性能, 因此非常适用于各种工业、通信、消费类和医学设备。由于AD8655/AD8656采用了ADI公司的Digi Trim封装内数字微调技术, 因此无需依靠系统调节便可达到高精度的要求。其外部引脚功能框图如图1所示。
2. 自动增益控制设计原理
自动增益电路控制框图见图2。
图中, 可控增益放大器的放大倍数AV受控制电压VC的控制, 闭环后系统对VA进行自动控制。环路中电平检测电路检测出反映信号电平的平均值, 通过低通滤波器 (LPF) 后, 在比较器中与参考电平VR相比较, 产生控制信号VC去控制AV。若输入电压幅度iV增加或电路参数变化使增益变大而导致Vo增加时, 环路产生一控制信号, 使VA减小;反之, 在各种因素造成Vo减小时, 环路也会产生控制电压CV, 使VA增加。即通过环路控制作用, 无论iV变化或系统参数变化, 输出信号电平Vo都将保持在由VR决定的电平上几乎不变。图2中, 低通滤波器的作用是决定反馈支路的反应速度, 因此, 低通滤波器时间常数是整个自动增益控制环路的重要参数。时间常数小, 通带宽, 反应速度快, 即在输入端信号起伏频率较高时, 自动增益控制系统的反馈支路也能及时地反应, 使输出的信号基本保持不变。一般AGC电路均具有低通特性, 即环路对高于某一频率的信号幅度变化无反应, 而对低于某一频率的信号幅度缓慢变化才有控制作用。如在移动通信系统中由于多径衰落, 造成信号的幅度变化, 这就需要自动增益对接收信号因信道而引起的缓慢幅度变化进行补偿。一般选择接收机中环路控制的上限频率为10~20Hz。
根据电路形式不同, 自动增益类型可分为闭环系统和开环系统。图3为常用于电压幅度控制中的反馈型AGC。
信号通过VCA、检波器、滤波器, 然后反馈到VCA, 并通过调整增益来去除输入信号包络中不希望的随时间变化的变化量。控制环的元件引入了信号的延迟迭加, 并决定了整个电路的响应延迟时间。因此, 反馈型AGC固有速度较慢。前馈AGC (见图4) 具有快速的响应时间, 因为信号检测和增益控制是并行的。输入信号被分成两路:一路到VCA, 另一路到检波器。检波器的设计需保证VCA根据输入中频信号的幅度, 得到所需的控制电压和合适的增益。在两路中的任一路加入额外的延迟, 能使两路并行传输延迟达到平衡。作为一个开环控制系统, 它的精度有限, 只在很小范围内, 输出随输入而变化。
(二) 自动增益控制电路设计
1. 中频放大电路的整体结构
设计中频放大电路的结构如图5所示。
中频信号送至AD8655的同相端, 经放大后从其第6脚分两路输出。其中一路经跟随器送往下一级, 另一路送给取样电路取样后反馈到AD8655的反相端, 使得当输入信号较大时, AD8655的反相端电压抬高, 其输出端信号幅值将减少, 当输入信号幅度较少时, 无自动增益控制信号输出, 从而达到了自动增益控制的目的。
2. 跟随器电路设计
为起到缓冲、前后隔离以及提高带负载能力设计了跟随器电路。该设计采用了双集成运放AD8656芯片的第一片来实现, 具体电路如图6所示。输入信号送到本级AD8656的同相输入端 (管脚3) , AD8656的反相输入端 (管脚2) 通过电阻R5接地, 构成跟随器电路, 通过耦合电容C5输出。
3. 取样电路设计
为实现AGC功能, 需要设计取样电路, 本设计的取样电路如图7所示。
V1为取样信号放大电路, 双集成运放AD8656的第二片运放为中心构成电压比较放大电路, VD2, R14, R11, C10组成峰值检波器。AD8655输出的信号经耦和电容C6加到放大管1V的基极, 由于1V的基极接有二极管VD1, 它使1V基极电位嵌位在0.7V, 1V处于临界状态, 这样当无输入信号时, 1V无输出;当有输入信号时, 1V有输出, 且经其放大后的信号加至AD8656的同相端 (管脚5) 。+5 V电压经R8, 1RP分压后得到基准电压加至AD8656反相端 (管脚6) 。当输入信号较大时, 即AD8656同相端的电压大于反相端的电压, 电压比较放大电路有输出, 放大后的信号经峰值检波电路后得到一直流电压反馈到中频放大器的AD8656的反相端;当输入信号幅度较少时, 电压比较放大电路无输出, 峰值检波二极管VD2截止, 无反馈电压, 从而达到了自动增益控制的目的。
最后, 把设计好的电路进行实践应用, 得到了好的效果。
(三) 结论
具有自动增益控制特性的该中频放大器电路, 能够将接收到的微弱信号放大到下级电路所需的电平, 使在整个接收范围内的高端和低端的灵敏度比较均匀;由于采用了自动增益控制电路, 能够保证输入到下级电路的信号电平幅度恒定, 即使在输入信号电平发生大幅度变化时, 中放的增益能够随之改变, 保持输出电平不变, 使工作稳定而且不易引起自激振荡。
参考文献
[1]鹿麟, 等.AD8656/AD8655及其应用低电压高精度低噪声运算放大器[J].电子元器件应用, 2008, 10 (1) :4-5.
[2]王永龙, 等.基于自动增益控制的声信号处理电路[J].仪表技术与传感器, 2007, 12:42-43.
[3]王诚训.中频放大器[M].北京:人民邮电出版社, 1988.
顺序控制电路的设计 篇8
我们如何设计线路才能做到顺序控制呢?
顺序控制的方式:由于电路由主电路和控制电路组成, 为了达到顺序控制, 我们可以在主电路中想办法, 也可以在控制电路中想办法;如果顺序控制的先后有一定的时间要求, 我们还可以用时间继电器来完成设计。这样顺序控制可以采用1、主电路联锁;2、控制电路联锁;3.、用时间继电器完成先后控制三种方式。
一、主电路联锁的顺序控制电路:
在主电路中将先运行电机的电源开关接在后运行电机的电源开关之前, 也就是说将后运行电机的开关进线接在先运行电机开关的出线端, 如图T—1或T—2所示。
在T—1线路中, 合上QS
启动:按下启动按钮SB1、KM通电动作并自锁, 电机M1先启动运行, 电机M2的开关X才有电源, 插入X, 电机M2才能启动运行。M7120型平面磨床的砂轮电机和冷却泵电机就采用这种顺序控制线路。
停止:按下SB2、.大家同时停止
在T—2线路中:合上QS
启动:按下SB1、KM1通电并自锁、M1启动运行;再按下SB2、KM2通电并自锁、M2后启动运行。
停止:按下SB3.、大家同时停止
若先按下启动SB2、KM2通电并自锁, 但主电路电源 (KM1主触头) 不通, M1、M2都不能运行;再按下SB1、KM1通电并自锁, M1、.M2同时启动运行。也就是说即使操作有误, 也不会使M2先运行M1后运行。
从T—1、T—2线路可以看出:主电路联锁时, M1的电源是上级, M2的电源是下级, 上级制约下级, 而控制电路是同级 (互相不制约) 。
二、控制电路联锁的顺序控制:
我们可以把电机M1、M2的主电路设计为同一电源下的两个主电路并联 (无制约关系) , (注明;以后的主电路图不变, 只改变控制电路图。) 将控制电路设计成有一定层次, 如图T—3所示。
方法是:将后运行电机M2 (也是接触器KM2) 的启动按钮S B 2的进线接在先运行电机M 1 (也是接触器K M 1) 的启动按钮SB1的出线端 (5号) , 这样从结构上有一定的层次关系, 从作用上看:合上QS, 只有按下SB1 (KM1先通电, M1先运行) 、SB2才有电源, 再按下SB2、KM2通电、M2才运行, 也就做到了M1先启动、M2后启动。若操作有误, 先按下SB2、KM2不能通电 (4、5断开) 、M2也就不能先启动运行, 从而保证了M1先于M2启动运行。
从T—3线路可以得出结论:主电路设计成同级, 控制电路可以设计成有明显的上下级关系就能完成顺序控制。图中SB3是总停按钮。
除次之外, 我们还有什么办法也能完成顺序控制呢?大家知道, 当KM1通电后动作, 它的两个辅助常开触头也闭合, 那么用一对辅助常开触头再来控制KM2线圈电路, 如图T—4所示。
在该图中, 接触器KM1、KM2控制电路粗看是同一级的, 但细看时, KM2支路串入KM1的一对辅助常开触头, 所以只有KM1通电后, 该触头才能闭合, KM2支路才可能通电, M2才可能启动运行 (运行时要按下SB3) 。我们把这种控制电路看起来是同级, 实际还是有上下级的关系叫控制电路隐形上下级。
从T—4线路可以得出控制电路联锁的第二方法是:将先启动接触器 (如KM1) 的一对辅助常开触头串入在后启动接触器 (如KM2) 线圈电路中, 从而KM1、KM2是隐形上下级关系。 (图中SB2是总停按钮, SB4是电机M2的单停按钮。) X62W万能铣床的主轴电机和进给电机就是采用这种顺序控制线路。
其实在实际应用中, 不但对多台电机的启动顺序有要求, 而且对电机的停止顺序也是有一定的要求, 我们从最简单要求分析起:
(一) 顺序启动、同时停止:
在T—1、T—2、T—3控制电路中, 干线串入的停止按钮就是同停按钮。在T—4控制电路中, 去掉SB4后, SB2就是总停止按钮。
(二) 顺序启动、单停 (停止时互不影响) :
在T—1、T—2中无法做到互不影响。在T—3中KM1的停止必然影响KM2的运行, 我们可以这样想:KM2启动时必须受KM1的制约, 但启动后自锁运行能否甩掉KM1的影响, KM2线圈自己给自己供电, 不再依靠KM1, 也就是说KM2自锁触头不要接在5、6端子上, 而是接在3、6之间, 也可以按如图T—5所示接线。
我们给KM1线圈支路串入停止按钮SB2、给KM2线圈支路串入停止按钮SB4, SB2只能停止KM1、SB4只能停止KM2, 互不影响。
在T—4中, 同理将KM2的自锁范围扩大, 接在6、8之间, 如图T—6所示。
SB2、SB4各负责自己的接触器KM1、KM2断电, 互不干扰。
(三) 顺序启动、顺序停止: (即先启动的先停止, 后启动的后停止)
在T—5基础上, KM1先停止、KM2后停止, 也就是说KM1不停止按下SB4, KM2就不能断电, 那么我们给SB4并联KM1的一对常开触头, 使得KM2线圈电路通过两路触头供电, KM1不断电、KM1常开触头闭合, 即使先按下SB4也不会使KM2断电、M2不会先停止, 只有当KM1先断电 (M1先停止) , KM1常开触头断开, 再按下SB4, KM2才能失电, M2才能停止 (M2后停止) , 如图T—7所示。
通过以上分析我们总结出顺序停止的方法是:将先停止的接触器 (如KM1) 常开触头并在后停止接触器 (如KM2) 的停止按钮 (如SB4) 上, 只有先按下SB2让KM1失电, 再按下SB4、KM2才能失电。否则操作失误, 先按下SB4、KM2不会断电, M2不会先停止, 从而保证了只能是M1先停M2后停。
在T—6中也可以采用相同做法得到顺启顺停, 但由于KM1的辅助常开触头只有两对, 一对做自锁、一对做顺序启动了, 没有触头能做顺序停止了, 所以在T—6中顺启顺停是无法完成的。
(四) 顺序启动、逆序停止: (先启动的后停止, 后启动的先停止)
做法与3相同:将先停止的接触器的常开触头并在后停止接触器的停止按钮上就可以了。在T—3的基础上绘制顺启逆停控制电路如图T—8
在T—4的基础上绘制顺启逆停控制电路如图T—9
三、用时间继电器来完成顺序控制:
当M1启动运行一段时间后, M2才能启动运行, 这时我们考虑用时间继电器来完成顺序控制。 (这种方法更为简单, 在次不再详讲)
只要我们掌握了三种顺序启动方法、四种停止方法, 以后在工作和学习中碰到这一类问题, 都会轻松地解决。
参考文献:全国中等职业技术学校电工类专业通用教材:<<电力拖动控制线路>>顺序控制线路, (第一二三四版) , 中国劳动社会保障出版社, 劳动和社会保障部教材办公室组织编写, 责任编辑, 张秉淑, 李敬梅
参考文献
传真机电源控制电路 篇9
(1) 待机状态时，传真机电源关断;
(2) 有电话振铃或传真信号时，传真机电源自动接通工作，直到接收结束，延时一定的时间后自动切断传真机电源;
(3) 若要发传真或打电话时，只要轻触按钮传真机就会接通电源，进入工作状态。
一、电路组成和工作原理
该控制电路如图1所示，信号接收电路由R1, C1, D1和光耦G组成。在待机守候状态时，光耦G截止，集成电路N1的 (2) 、 (6) 脚为低电平， (3) 、 (7) 脚为高电平，继电器J不吸合，传真机电源关断。
当有振铃信号时，光耦G导通，信号经VT1, VT2放大，VT2集电极输出为高电平，使D2导通，集成电路N1的 (2) 、 (6) 脚被钳位在高电平， (3) 、 (7) 脚转换为低电平，继电器J吸合，传真机电源接通，发出振铃响声。摘机后，光耦继续导通，开始接听电话或接收图文，直到结束。挂机后，光耦截止，这时，电容器C2通过R6缓慢充电，N1的 (2) 、 (6) 脚电位逐渐降低，延迟50s左右，当降到电源电压的1/3时，N1的输出端 (3) 、 (7) 脚转为高电平，继电器J释放，传真机断电进入待机守候状态。
当需要发传真时，只要轻触开关SW, N1的 (2) 、 (6) 进入高电平复位状态，电容器C2迅速放电，N1的 (3) 、 (7) 脚跳变为低电平，继电器J吸合，传真机电源接通，传真机需经3～5s的时间才能进入正常工作状态，然后摘机，此时，电话线路中的“嘟”声使光耦导通，经VT1, VT2信号放大，发光二级管DL1亮，集成电路N1的 (2) 、 (6) 脚被钳位于高电平，在通话或发图文传真期间，确保集成电路N1的 (3) 、 (7) 脚为低电平，继电器J继续维持吸合状态，直到发送结束挂机，光耦截止，此时C2通过R6充电，延迟50s左右时间后，继电器才释放，传真机断开电源。
电源变压器T次级为12V，经桥式整流，C4、C5滤波及三端稳压集成电路N2稳压，输出+12V稳定的电压。C3是高频滤波电容，DL2和R7起电源指示的作用。K2是直通开关。
二、制作与使用
本控制电路比较简单，元器件少，用万能电路板安装也很方便。只要元器件选择正确，线路连接无误，经简单的调试即可使用。加电试验时，先断开二极管D2，左边电路是接收电路，右边电路是控制电路，分别加电，两部分都能正常工作后，再连接D2调试。
接收电路的试验应连接好传真机和电话线，传真机接上电源，在待机状态时，发光二极管DL1(红色)不亮。电话振铃信号到来时，发光二极管DL1(红色)随着振铃声闪烁，摘机后，DL1发出红光，不再闪烁。打电话时，只要摘机，DL1就会亮，能正常通话。说明接收电路正常。否则，应仔细检查电路的连接，元器件的参数，质量的好坏。
控制电路需要调整的是延时电路，延时时间的长短，可根据传真机的使用情况设置。调整C2和R6可改变延迟时间。只要按一下轻触开关SW，继电器J吸合，电源接通，延迟一段时间后，继电器J自动释放，电源切断。说明控制电路工作正常。这时，可连接二极管D2，当有振铃信号时，继电器吸合，电源接通。无信号时，经过一段延迟时间后关断电源。
摘机时，发光二极管DL1一直发光。只要DL1亮，传真机就应一直保持在通电状态。DL1不亮，控制电路延迟几十秒后，自动切断传真机电源。此时整个电路工作正常。
在使用中，有一部分激光传真机在接收图文时，先把接收的图文信息存储起来，等信号接收完后才启动打印。如果采取自动接收，当信号接收完，还未等到全部打印出来，就切断传真机电源，影响正常接收。延迟时间应根据所使用的传真机和经常接收的图文页数来确定的。我们使用的是松下传真机，经常接收的图文都在5页以内，所以设定延迟时间为50s左右，超过5页的，可设定较长的延迟时间。若采取人工接收，可采取不挂机，等接收完后再挂机，或人为闭合面板上的直通开关来完成多页图文的接收。若是同步接收的，即接收和打印同时进行，延迟时间可以短一些。只要传真信号存在，该控制电路就会一直保持传真机在通电接收状态。总之，延迟时间可根据实际需要来设置。
车载音响自动检测播放电路 篇10
目前汽车音响的功能越来越多, 从收音、CD到DVD、蓝牙、导航等功能, 同时AUX (辅助输入) 也是必备的功能, 它能将车上用户的便携式音响设备如MP3、i POD输入到车载音响中进行播放。现对设计的自动检测播放电路进行分析说明。
1 电路组成
本电路共6部分组成:电源电路、电压跟随电路、电压反相放大电路、低通滤波电路、比较电路、检测输出电路。电路图如图一所示:
2 电路分析
2.1 电源电路
电源是由8V和4V组成, 8V为运放提供电源, 同时用R13和R14分压产生运算放大器的偏置电压4V, 提供4个运放的输入偏置电压。
2.2 电压跟随电路
在电压跟随电路中, 运放IC1和IC2起到了电压跟随器的作用, 将正信号输入端叠加了直流偏置的信号, 无变化地传到下一级。运放电压跟随器中输入阻抗很大, 输出阻抗很小。由于输入阻抗很大, 输入的电压几乎无损失地传递给运放, 而输出阻抗很小, 又使输出的信号几乎全部传递给后面的电路。运放起了很好的缓冲作用, 隔断了后级对输入信号的影响。
在PSPICE中用80m V/1k Hz正弦信号进行仿真, 跟随电路的输入和输出信号见图2和图3。
图2电压跟随电路的输入信号 (参见右栏)
图3电压跟随电路的输出信号 (参见右栏)
2.3 反相电压放大电路
电路图参见图4。
图4反相电压放大电路 (参见右栏)
该电路 (其中R7=R8) 对交流信号的放大量可由下面公式推导得出:
对于交流信号可以将偏置电压等同于地来处理, 由式 (4) 可见调整反相放大器的放大倍数 (R9/R7=220k/4.7k=46.8约为33.41dB) , 可以改变检测电路的灵敏度。放大倍数绝对值越大, 能检测到的信号的幅度越小, 即灵敏度越高, 通常AUX的输入大于100mV, 本次仿真用80mV作输入信号。当输入信号较大时, 即反相放大电路发生了削波, 这时对检测功能也没有影响, 从后面的整流电路原理可知输出信号的上部对整流才起作用, 当上部信号削波时, 说明已达到运放的输出上限, 幅度肯定大于未削波的信号的, 且本电路只是检测功能, 不必顾及信号的失真, 故在发生削波现象时, 本电路的检测功能没有影响。
C5是防止低频噪声干扰的对策, 加了C5后, 反相放大器的放大倍数R9/R7中, R9仍为 (220kΩ) , R7则变成由C5 (0.22μF) 和4.7kΩ合成的。电容的容抗为1/ (j*w*C) , 对于低频信号容抗很大, 对于高频信号接近短路, 这样对于低频信号放大倍数较大幅度减小, 而对于高频信号放大倍数几乎不变, 起到了抑制低频干扰信号的作用, 防止了误触发。图5是该电路对80mV信号放大后在PSPICE中仿真的输出:
2.4 整流电路
整流电路由D1、R10、C6组成 (参见图6) 。它起到了平缓放大后信号的变化幅度, 使它接近直流信号的作用。当V1和V2之间的压差大于二极管的导通电压时, 二极管导通, 对电容C6充电 (同时一部分电流流过R10及比较器的输入阻抗) ;当V1和V2的压差小于二极管的导通电压时, 二极管截止, 电容上的电荷通过R10 (及比较器的输入阻抗) 放电。当放电到V1和V2的压差再次大于二极管的导通电压时, 二极管导通, 又开始充电的过程。该电路就反复地进行这样的充放电过程。由于R10、C6值都很大, 放电的速度很慢, 电容电压接近直流。由微分方程可得, 放电时间T=RCln (V0/Vt) , V0为放电初始电压, Vt为放电后的电压, R为放电通路的电阻值, C为放电的电容值。可见R, C越大, 放电时间越长, 即电压越不容易变化。图7为整流滤波的仿真输出。
图7整流输出V2 (参见右栏)
2.5 比较电路
整流滤波后的信号V2, 输入到比较器IC4的正信号端, 与IC4的负端电压 (V3=Vcc/2=4V) ) 进行比较。当信号电平值大于4V时, 比较器输出高电平 (V4接近运放的电源8V) , 当信号电平值小于4V时, 比较器输出低电平 (V4接近0V) , 该两个电平将控制后级检测电路。图8为AUX输入信号后经比较器输出高电平的仿真输出, 图9为滤波和比较器的仿真输出信号。
2.6 检测输出
比较器输出高电平后, 三极管Q1导通, 即Q1集电极输出被拉低, 电路输出V5为低电平。在本设计中设定低电平为有效, 即检测判断AUX有音频输入。
请参见图10, 仿真输出低电平信号:
图10检测电路输出信号 (低) (参见下页)
当比较器输出低电平, Q1截止, 8V通过R13与微控芯片 (MCU) 相应端口的输入阻抗RMCUIN进行分压, 通常MCU相应端口的输入阻抗RMCUIN≈50kΩ, 则输出高电平可以由如下计算得到:
电路输出高电平5V, MCU检测为高, 判断AUX无信号输入。
这样MCU检测到低电平信号后, 将自动切换音源从CD或收音到AUX输入, 对AUX信号进行自动播放。
3 总结
本电路简洁有效, 可应用在车载音响产品上, 进行自动检测播放, 提升了用户的体验度。
摘要：文章分析音频检测电路的原理, 音频信号通过该检测电路, 将触发输出低电平, 使系统自动切换到AUX (辅助输入) 信号源进行播放。
采用PWM控制的卤素灯调光电路 篇11
采用PWM控制电流方法的卤素灯调光电路如附图所示。卤素灯额定电压是12Ｖ，额定功率为20Ｗ，调光电路可使卤素灯光强从零调至最大值。
照明用卤素灯通常是利用电源变压器将工频市电(220V或110V)变换为12Ｖ的交流电压来供电。为了给调光电路中的PWM控制器SG3524(IC1)和运算放大器LM324(IC2)提供工作电压 ，将从变压器得到的12Ｖ的交流电压经桥式整流器(VD1~VD4)整流和电容(C1)滤波，得到的 16.8Ｖ的直流电压分别施加到IC1的15脚和IC2的4脚。在整流滤波电路输出端与卤素灯之间，连接PNP型复合晶体管VT1，并且VT1受IC1输出的PWM信号控制。通过晶体管VT1的 集电极输出，连接L1和C2组成的LC滤波器，以得到12Ｖ的直流电压为卤素灯泡供电。和卤素灯串联的电阻R4用作灯电流检测。由于灯电流是1.67A(20Ｗ/12Ｖ)，R4为0.1Ω，IC2在1脚上的输出(约5Ｖ)反馈到IC1的1脚，加至内部误差放大器的反相输出入端。IC1的2脚(误差放大器的同相输入端)上连接电位器RP1(10kΩ)，该 脚上电压从0Ｖ到5Ｖ(VREF）可调。IC1的1脚上的反馈电压与2脚上的调节输入电平相比较，在12脚和13脚输出占空因数可变的PWM信号施加到VT1的基极，从而控制和调节 输入到卤素灯的灯电流及功率，最终实现调光目的。 SG3524的振荡器频率fOSC由6脚外部定时电阻RT和定时电容CT决定。当选择RT=2kΩ和CT=50nF时，fOSC约为10kHz。
汽车前灯控制电路的设计 篇12
截至2010年底,我国机动车保有量达2.07亿辆,比09年增长10.98﹪[1]。09年全国汽车安全事故23万余起,据统计,在所有夜间交通事故中,汽车前灯故障占30﹪[2]。中央电视台在2008年1月7日新闻联播中强烈呼吁:“夜间会车时,车大灯没有及时从远光灯调为近光灯,会严重影响对方车辆的驾驶,这也是许多夜间车祸的元凶”。可见,高速发展的汽车消费在带给人们惬意享受的同时,也带来了巨大的伤痛。我国交通法规规定了机动车夜间会车“须距对面来车1 5 0 m外互闭远光灯,改用近光灯”的规定[5]。
截至目前,关于汽车前灯控制装置的研究有基于解决水平校正的[7,9],也有基于解决远近灯切换的[3,4]。前者没有解决夜间行车的主要安全问题,后者实用性不强,所以现有汽车前灯采用的是手动控制方式,在行驶过程中司机要频繁操作。所以,安全意识不是特别强的司机,干脆不操作。前灯要么不能及时打开,要么一开到底,根本不切换,这样,无疑大大增加了事故的几率。因此,开发一款能根据环境光线的变化和前方来车情况自动开启并随时切换的前灯控制装置正好可满足车企和司机的要求,保证夜间行车安全。
2 基本控制原理
2.1 前灯开启/断开控制
采用光敏电阻作为光线检测元件[10]。由光敏电阻感受汽车所处环境的光照度,随着光照度的增加,光敏电阻的阻值迅速下降,电流增大。当汽车在夜间或雨雾天或过隧道等光线较暗的环境中行驶时,光敏电阻的阻值较大,使控制电路接通前灯电路;当光线恢复到较亮时,光敏电阻的阻值较小,控制电路切断前灯电路。
2.2 前灯远/近电路切换控制
前灯远/近电路应能保证只要在法定的距离内远灯要一直关闭,为此,采用超声波测距报警系统来完成此功能。将超声波测距的范围设定在0～150m,在此距离内,测距系统发出电信号关闭远灯,接通近灯;超出此范围,测距系统电信号消失,关闭近灯,接通远灯。
3 电路结构及工作过程
3.1 前灯开启/断开控制电路
上图中,当光线较亮时,光敏电阻R 2阻值较小,T 1截止,电流继电器J 1线圈无电流,J 1常开触头断开,前灯灭;当光线较暗时,R 2为暗电阻,T1导通,J 1常开闭合,前灯亮。
并联S 1的目的是当自动控制电路失效时,仍可手动接通前灯。
3.2 前灯远/近电路切换控制电路
3.2.1 超声波测距系统[6]
超声波测距产品众多,根据产品性价比和实际需要,选用中易电测研究所研制的智能化超声波测距集成电路芯片SB5027[8],其内具有比较器、标准40kHz超声波发生器以及回波响应脉冲接收器,并有动态数码显示、操作键盘、数据存储、参数设定等功能。将SB5027用作距离检测时有以下特点:动态数码显示;可以对距离上限、中限、下限值等参数设定;可以对距离、时间、定时等报警允许参数设置;最大量程及最小分辨率均由用户设置;支持增值测距功能。系统硬件结构设计如图2所示,将测距的上限值设为150m,下限值设为0m。
3.2.1. 1 超声波测距原理
超声波测距的基本原理是利用超声波传感器发射和接收超声波的时间差求出所测得的距离。超声波发生器不断的发出4 0 k H z超声波,遇到被测物产生反射波,超声波接收器接收到反射波信号,并将其转变为电信号。测出发射出去的发射波与收到的反射波的时间差T,即可求出距离:,式中:s为距离,T为时间差,C为超声波音速。
3.2.1. 2 超声波发射和接收电路设计
超声波传感器由超声波发射电路和超声波接收电路组成。在超声波发射电路中,将S B 5 0 2 7内部引脚SONICOUT输出的标准的40kHz超声波信号经功率放大以后就可向外发射。
超声波信号接收处理是测距系统的关键。超声波接收电路要将探头输出的微弱信号放大到足够驱动控制后级电路,所以接收电路应具有信号放大和自动增益控制功能。设计中选用芯片LM331来完成电压/频率的转换。超声波接收器R将接收到的反射波通过电容和电阻滤波后经过LM331转换成电压,再经两个反向施密特触发器串接将LM331转换过来的电压放大整形后送至SB5027的ECHO IN端,电路如图3所示。
3.2.1. 3 远/近灯切换驱动和报警电路
远/近灯切换和报警电路在测距范围内时,由SB5027的BELLOUT端输出高电平使晶体管VT导通将继电器J2和报警器接通。电路如图4所示。
3.2.2 远/近灯切换电路
当对方来车处于0～150m时,SB5027的BELL OUT输出高电平,继电器J2线圈通电,J2-1断开,J2-2闭合,远灯灭,近灯亮;当会车结束,SB5027的BELL OUT输出低电平,J2无电流,J2-1闭合,J2-2断开,远灯亮,近灯灭,从而实现会车时前灯远/近灯的自动切换。
4 注意事项
首先,为保证在适当的光照下,前灯能自动开启/断开,要选配好图1中R1与R2的参数,确保R2为亮电阻时,T 1截止,暗电阻时,T1饱和导通。
其次,R 2要装在车的侧面或顶部,以保证光敏电阻采集的是本车所处环境的光照。
5 结束语
本设计采用光敏电阻构成环境感光电路,使该装置能在环境光线比较暗的情况下自动接通汽车前灯,光线亮时自动切断前灯;采用超声波测距系统实现前灯远近灯的自动切换功能。优选的XYC-PT5F850AC型光敏电阻,其亮电流可在30 uA～60uA之间调节,暗电流<0.1 uA,响应时间<15us。选择含芯片SB5027的超声波测距电路完全实现了不同气候条件下在0～150m范围内对对方来车的稳定测距。通过城市道路和郊外道路的试用表明,设计的电路彻底解决了夜间行车存在的前灯开启和远近灯切换的问题。
摘要：汽车消费在我国正飞速发展,其安全性已越来越受到高度的重视。为了消除汽车夜间行车安全事故,在此,通过比较研究法,设计了一种新的汽车前灯控制电路。该设计综合考虑了光照因素和会车的距离因素,克服了此前设计中单纯根据光照或者距离的变化解决问题的缺陷,有效地解决了汽车前灯的自动开启和远/近灯的自动切换问题。
关键词：汽车安全,光敏元件,超声波测距,前灯控制
参考文献
[1]王国强.交通管理工作简报(4)[EB/OL].2011.1.7.北京:公安部十七局,2011
[2]霜之哀伤.汽车灯光智能控制系统[EB/OL].2009.11.3.59爱车网:MMT数据,2009
[3]艾时俊.汽车远近灯自动切换增光控制装置:中国,CN02271650.5[P].2003-07-16
[4]杨家禾.江俊.汽车远近程灯自动转换电路[J].自动化与仪表,1998(3):13-14.
[5]常荣俊.一种汽车远近灯光智能切换系统的设计[J].湖北汽车工业学院学报,2010,(2):77-78.
[6]程自珠,吴佳林,周炳峰.汽车防碰撞安全系统研究[J].机械制造,2009,(9):37.
[7]冯香枝.基于模型的汽车前照灯自动调平控制系统[J].汽车电器,2010,(4):10-12.
[8]马永翔.基于单片机的汽车防碰撞报警系统的设计[J].现代电子技术,2009,(19):166-167.
[9]任建强.智能型汽车前灯自动调光系统的设计[J].自动化技术与应用,2005(24):10.