继电器式（共7篇）
继电器式 篇1
汽车电器是车辆工程专业及汽车维修专业中一门重要的课程, 其中试验在汽车电器课程的教学过程中占据相当大的比例。但在实际的试验教学过程当中, 受到经费、场地、设备的多重限制, 严重影响了教学工作的正常进行和效果。所以本课题小组利用积木式的原理, 设计了可变结构的汽车电器试验台。试验台中的发电机、起动机、蓄电池、全车电线束、仪表盘、各种开关、前后灯光分电器、点火线圈、调节器、继电器、熔断器、中央线路板、中央控制器、雨刷等均用实物装成。
1 需求分析
如今汽车零部件电子化程度越来越高, 高校专业教学很有必要开发汽车电器试验台作为车辆工程等相关专业的教具[1]。伴随汽车电器技术的进步, 本试验台可以进行更新换代, 节约研制经费。对试验台的开发和设计, 可以建立一种科研环境, 给学生营造良好的学习氛围。在设计过程中, 需要对以往学过的知识进行复习, 还有很多的理论需要深入的研究, 以便同实际操作结合。本课题设计的试验台具有的功能如下:直观清晰界面, 采用图形化线路图界面方式, 把电路各部件以直观的形式配套显现, 强化学生对汽车电器电路工作原理及系统检修思路的理解与掌握。试验台的最大优点在于其仿真性, 根据实际汽车电器设备电路学习过程中, 对实际各部件动作相互协调关系进行清晰直观的仿真, 较好地理解整个系统工作时相互关系, 以利于整体思维及大局观的培养。积木式试验台改善了传统的“保姆式”教学方法, 使学生不产生依赖心理, 释放了学生的积极性与创造性。
2 试验台制作流程
首先确定了试验台的总体设计方案, 如图1所示。先后进行台架、台面、电动机、V带、电路图设计和校核, 并运用Auto CAD软件绘制出主要零部件的工程图和装配图, 最后完成积木式汽车电器试验台的设计。试验台架使用45号钢通过焊接、打磨、喷漆制成, 试验台面使用密度板固定在试验台架上, 全车线束全部外露, 可清晰的看清线路走向[2]。
具体制作过程如下:
a.学习相关知识, 查阅资料。b.总体设计方案是通过对实验台的设计, 台面的规划, 电器元件的布置, 电路的连接, 实现对汽车电器电路的实习。c.利用UG.80软件绘制试验台, 电器元件布置图与电路图图纸, 完成相关设计的说明书。d.试验台的台面规划与设计, 实现其合理性;试验台的台架设计, 选材, 强度校核, 验证其可靠性。e.实验台上电器元件布置与教学应用的分析研究;实验台电器元件的布置设计;完成相应的电路布线;试验台教学应用的实践以验证其教学作用。
3 试验台功能组成
本试验台为积木式试验台, 使用者可自由的选择、组合、堆积“积木”以满足其试验的不同需求[4]。同时试验台具有较好的可扩充性, 可以根据不同的使用者需求随时增加“积木”的种类和数量[5]。试验台整体布局, 如图2所示。
3.1汽车电源启动系统。本设计中的电源系统, 在实现其教学目的的基础之上, 进行了一定的简化。供电设备为蓄电池, 产生12V稳定电压为汽车电器系统供电。发电机采用了14V, 90A的硅整流交流发电机。在实际车辆中采用发动机带动发电机工作模式, 但是考虑到教学的针对性及台架的整体布局, 本设计通过电动机及带轮组合来模拟发动机, 实现发电机工作时的供电。电动机用Y系列的三项鼠笼式异步电动机 (Y90S-2型号) 其中发电机与电动机传动装置采用V带传动设计。发电机装配图, 如图3所示。
3.2汽车仪表显示系统。本设计中的组合仪表主要包括:车速里程表、水温表、燃油表、转速表、各类指示灯等, 但在本试验台中为了增加系统的通用性, 便于不同实验间部件的重复利用。四块指示表有通用插口, 便于换装不同的指示表, 如下文介绍的ABS压力表, 指示灯也采用了类似的思想。
4 试验台案例
例一、汽车ABS防抱死系统演示。汽车制动系统是保证汽车安全行驶的重要总成之一, 在突发情况下能使车辆在最短的距离内停止。但是传统的制动系统, 制动压力随驾驶员脚踩制动踏板的力度线性增加, 最终车轮发生抱死, 失去操纵稳定性。
汽车通过轮胎与路面之间的相互作用[6], 把发动机传至车轮的驱动转矩转变为推动汽车前进的驱动力。路面所能提供的附着力 (即纵向、侧向作用力) 与附着系数有关, 附着系数μ定义为路面附着力Ft与作用在车轮上的垂直负荷FN之比:
μ与轮胎的结构、材料、花纹、气压以及路面特性等多种因素有关。根据汽车的行驶方向可将附着系数分为纵向附着系数μb和侧向附着系数μs。在车轮制动时, 作用在车轮上的纵向制动力和侧向附着力分别为:
附着系数还与车轮的滑移率有关。在分析ABS制动问题时, 把车轮的滑移率定义为λ:
式中VV———实际车速 (VV=ωVrd) ;
rd———车轮有效滚动半径;
ωV———车轮滚动有效角速度;
VW——车轮的切线速度 (==rd) ;
ωW——车轮转动角速度。
滑移率的定义式可以写成另一种形式:
式中λ在 -100%~+100%范围内变化, λ在 -100%~0区间为驱动工况, 其轮速大于车速, 车轮相对于地面滑转;λ在0~100%为制动工况, 此时车速大于轮速, 车轮相对于地面滑移。特殊情况, λ=0、λ=-100%和λ=100%分别对应车轮的自由滚动, 车轮纯空转和车轮被完全抱死状态。
车轮的滑移率与纵向、横向附着系数的关系如图4所示。由图4可以看出ABS控制器的控制目标就是将λ控制在阴影部分的稳定区间内, 从而使纵向附着系数和横向附着系数最大, 进而使得车轮上的纵向制动力和侧向附着力最大, 保证汽车安全制动。
按照实验图 (图5) 完成搭建后, 当脚踩制动踏板, 车轮发生抱死后, ABS控制器调节电磁阀, 实现制动通道内压力的降低、保持、增加。在ABS控制系统介入到制动过程中, 每当电磁阀有动作, 都会触发报警灯点亮, 指示当前ABS ECU的工作。
例二、汽车电动车窗系统演示。汽车电动车窗系统中车窗的升降是通过伺服电机来驱动的, 它取代了传统的依靠转动摇柄控制车窗升降的方式, 使得车窗的升降自动化、舒适化、便捷化。
本试验台中的门窗升降器通过三个固定点通过螺栓将其固定在350mm×200mm的密度板上。按照电动车窗的电路图组装实物, 除驾驶员侧之外, 其他乘员侧分别有升降开关, 而控制器和驾驶员侧的主开关为一体式。图6中简略了相应的熔断器和继电器, 这些零部件在整车中发挥了重要的保护的功能, 在实际教学中, 应当将这些电器元件加入其中。
结束语
通过多次实践, 本试验台具备积木式试验台的基本性能, 可为使用者提供其所需要的汽车电器试验设备。积木式试验台拆装便捷, 可根据自身需求更换其中的各种部件。该试验台可以根据实车上的故障在试验台上进行故障模拟, 学生可以在试验台上进行故障排除的试验, 学习如何进行性能检测、故障诊断、调取故障码、进行故障点的电压检测等。该积木式电器试验台的应用为学生对汽车电器的各种系统的深入学习提供了工具。
摘要：本设计是基于捷达轿车车身电器制作的积木式试验台。该试验台可以模拟电源及起动系统、照明系统、信号系统及辅助电器系统的实际工作情况。通过实际的演示和排除故障的过程让使用者对每个电器元件和整个电器系统更加深刻的理解, 从而达到理论与实际相结合目的。
关键词：汽车,积木式,电器,试验台,布置
参考文献
[1]张永辉, 韩涛.汽车电器实验实训平台研究[J].西安航空学院学报, 2013, 31 (3) .
[2]刘建江, 刘占锋, 吉平.汽车电器设备试验台架研制与探索[J].实验室科学, 2010, 13 (5) .
[3]张玉春, 杨成峰, 李红全, 曹海英.新型积木式电子综合实验系统的开发与应用[J].江苏电器, 2007, 6.
[4]蔡书华.一种多功能积木式自动检测实训平台的设计[J], 2008.04
[5]苏宏银, 蔡书华, 欧亚军.积木式多功能自动检测实验实训平台的研制[J], 2006, 12 (2) .
[6]王瑛.基于XC164CS的汽车防抱死系统分析与硬件设计[D].2006, 3.
智能式中央电器盒的设计与诊断 篇2
关键词：智能,集成,电源分配,功能,诊断
引言
智能式中央电器盒,是汽车上集成了中央配电系统和BCM控制系统的总成装置。其中中央配电系统是大电流执行机构,BCM是小电流驱动机构。两者结合共同实现对整车的电源分配、线路保护、信号传输、功率驱动、逻辑控制等功能。
传统的中央电器盒结构简单、功能单一,体积也较大,只作为线路保护和电路集中控制的元件,已经无法满足现代汽车的智能化要求。BCM控制器也是作为一个独立模块,参与着信息交互和逻辑控制的功能。随着技术的发展,两者的关联也更加的紧密,从而有了将两者整合为一体的需求。
1、系统设计
智能式中央电器盒主要由微控板、映射板和电器盒三部分组成。
微控板是BCM控制系统的核心部件,主要由单片机和驱动芯片组成。整车供给12V或24V电源经过电压转换芯片生成5V电源,给MCU、芯片及信号处理电路供电;用飞思卡尔、英飞凌等半导体厂商的单片机进行软件开发来实现BCM的控制逻辑时序。它可持续监测继电器、熔断器的工作状态,响应来自CAN总线上的网络报文,诊断各用电器回路的短路、断路、虚接等状态。
微控板需提前规划BCM的电源工况条件和功能需求。电源工况条件需设定BAT、ACC、15和on档电源,对设备工作条件进行分类。功能需求一般来说,应具备灯光控制功能、雨刮控制功能、传感器信号采集功能,网络功能及诊断功能。
映射板由可编程电路和可用于存放编程数据的存储器ROM组成。可编程电路一般由可编程逻辑块CLB,输入输出模块即I/O口和互联介质组成。映射是将设计好的逻辑门关系映射成物理元素,分割到各个编程电路中的过程。它是一个虚拟的过程,经过一系列的算法最终转化成物理电路,通过实际的端口来实现。
电器盒是集成了保险、继电器和负载电路的控制模块,主要功能是整车的电源分配、开关线路信号控制和BCM驱动控制。它是最直观的可观测到的部分,包含了大量的保险盒继电器、二极管、稳压管等,并通过插接件进行整车输入输出的交换。接插件一般是与盒体注塑成一个整体,便于节省空间和模块化。接插件的形式比较多,目前主流的是泰科的MCP系列产品,可根据不同的线路要求选择具有防错功能的插接器。
三者之间通过PCB板、端子或者铜条采用嵌入式结构连接就组成了智能式中央电器盒的主体结构。壳体选用硬质阻燃PAB材料,它有良好的绝缘性和耐老化性,价格相对便宜,在国内主机厂普遍采用。
2、模块设计
模块设计是具体的将智能式中央电器板的三大主体部分进行详细设计。微控板是要通过无数电路集成来实现所需的具体功能,也是设计工作的核心和难点。映射板涉及到软件编程,用软件代码实现与外电路的信息交换,是微控板和电器板之间信息交互的纽带。电器板则由很多铜条负责电流的分配,并输出到各用电设备。
2.1 微控板的电路设计
BCM模块中需要用到很多上拉电路或者下拉电路,通过输入信号的采集来进行继电器的控制。设计要求中规定了高有效或者低有效的控制逻辑,并要满足对电源和对地的短路保护功能、防电磁干扰的功能及高低电平的幅值转换、阀值限定等,综合考虑以上因素可以得出高低电平输入端处理电路的基本结构:
以上输入处理电路在BCM控制模块中是最常用的,其可判断开关信号进行高低电平判断,进而控制继电器触点端的开闭,实现小电流控制大电流的目的。将很多类似的模块集成在一个PCB线路板上,就构成了集成控制模块。另外,有些输入可能是数字量,也有些输入可能是模拟量,数字量可直接由单片机读取,而对于有些模拟量输入则必须经过信号调理/数据采集接口转换成数字信号,供MCU读取,常用的模拟信号采集电路如下图所示:
输入电路接受传感器和其它装置输入的信号,对信号进行分压、滤波和放大,然后转换成适合单片机AD转换器采集的输入信号。单片机将采集的信号进行逻辑分析和运算处理,并将处理数据送至输出电路,输出电路将数字信息的功率放大,有些还要还原为模拟信号,以驱动继电器或者传感器等元器件的工作。
2.2 电器板的电源分配设计
电器板设计的核心的问题在于如何进行电源分配和保险、继电器规格的选择、电性能及电磁兼容性设计。
保险的选择方面,本着先烧保险后烧线的原则,需对输出的各用电器的实际工作电流进行计算;选择带LED指示灯的保险便于故障排查。
用电设备的电流强度为:I=P/U。所以电压一定的情况下,电流强度直接与设备的功率有关。考虑电压降和热损耗等因素,保险容量一般选为:FA=1.25P/U。实际的设计中还需要考虑冲击电流、保险共用、30+电、B+电及IG电等。
电性能及电子兼容性设计方面,在供电电路的上游增加TVS管抑制瞬态电压突变,在感性负载两端并联反向二级管,来抑制反向电流冲击。
选择过电流能力较强的T2y紫铜作为预埋的汇流条材料,综合考量得出最优性价比的设计方式。
电源分配方面,分配方式完全基于整车电气的设计要求,某电器盒的电源分配局部电路如下图:
上图中近光灯、左右前雾灯由BCM驱动,当BCM收到灯光开关信号,则拉低继电器线圈控制端,灯光开启。IG1电通过可驱动40A电流的继电器控制,同理也是由BCM控制继电器线圈。其它电路直接由保险输出。将电器盒和微控板、映射板通过PCB、汇流条压接在一起,智能中央电器盒的主体结构就设计完成了。图6为典型的层叠式结构:
图6中PCB板分为上下两层,上层为BCM控制模块,下层为继电器保险插接模块,层与层之间通过音叉端子连接。预埋了30+电和地线接线柱各一个,通过插接器实现输入或输出功能。
2.3 软件编程
微控板还涉及到一些简单的程序设计,用函数调用的方式实现MCU所设定的循环寻址功能。首先设定默认基地址值,此值不能与其它控制器冲突。预先将很多物理地址存放在ROM存储器中,数据以十六进制的形式存在,编程的目的就是为了更好的调用存储器中的这些数据。每个功能对应一个唯一的ID地址,又用FMI地址来对同一功能不同信号类型进行区分,这样控制器就会在各时间周期内按这个结构的程序进行循环。数据以CAN报文的形式,通过CAN＿H、CAN L两根总线与外部电路进行通信。
3、系统诊断
3.1 诊断原理
在CAN网络中,为了避免总线信息冲突,引入了“非破坏性逐位仲裁机制”。每一个报文都被分派了标识符,标识符=ID=优先级,标识符越小,优先级越高。标识符都是由0100101……等的二进制数字组合而成。0:代表显性位、覆盖;1:代表隐性位、被覆盖。转化为直观的概念就是3.5V和2.5V的电压变化,只是这种变化周期是毫秒级的。收发器会定期接收和发送具有双向传递功能的CAN-BUS电信号,由主芯片检查有效的电信号并转换为数字信息。
CAN源地址=基地址+偏移地址(设定基地址为:00A0)
PGN偏移常值:保险丝0x00、继电器0x01、错误信息0x02。
在CAN协议中,所有数据均以固定格式的数据帧发送,在发送过程中边发送边检测,若发现错误则终止发送,并将此单元从总线上隔离,不会影响其它单元的数据传输。标准的数据帧结构包含帧起始、仲裁段、控制段、数据段、CRC校验、ACK段、帧结束等七个数据段,每个数据段由不同的位字节构成。
传递这个数据段的介质就是CAN总线,它是由一条黄线和一条绿线双绞而成的铜质导线,有的还需带屏蔽层。在导线最远端串联两个120Ω终端电阻,防止信号反射。将智能式中央电器盒及诊断接口以树状结构并联到整个网络上,则一个网段便建立了。
3.2 诊断工具
目前使用的诊断工具为CANoe,它集诊断、仿真、分析、记录于一体,具有功能强大、操作简单的特点,还可提供数据库支持。CANoe有八大窗口,常用的为trace window和Bus Statistics window。前者预加载数据库后,用于错误ID信息的显示,后者用于总线负载监控和数据帧检查。
4、结语
本文对智能式中央电器盒的设计与诊断作了简要介绍,剖析了它的组成形式和结构特点,对其原理和整个设计过程进行了简要分析。
本文的目的在于使读者对系统的设计工作有所了解。智能中央电器盒实际的设计过程是一个系统的工程,只有结合很多方面的知识,才能设计出在功能和性能上满足主机厂需求的优秀产品。
参考文献
[1]童诗白,华成英.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]罗峰,孙泽昌.汽车CAN总线系统原理、设计与应用[M].北京:电子工业出版社,2010.
[3]宋雪静.基于双MCU的纯电动汽车整车控制器硬件设计[J].汽车电器,2014(5):35.
[4]李海方,张献军.汽车BCM应用电路设计[J].万方数据库,汽车电器,2009(12):13-16.
继电器式 篇3
一、分析岗位技能, 为实施任务驱动式教学做好充分 准备
通过对企业的调研, 牵引电器检查员工作岗位人员应具备电力机车电器的总体布置、电力机车低压电器的检查与维护、电力机车高压电器的检查与维护、电力机车车顶和司机控制室专用电器的检查与维护等专业能力, 同时应具备获取信息、资料收集整理能力、制定实施工作计划的能力、工艺文件理解能力、交接工作流程确认能力、独立检查分析判断能力等方法能力, 具备语言表达、沟通协调能力、安全与自我保护能力、树立良好的职业道德责任心等社会能力。
二、以工作过程为导向, 实施任务驱动型教学
( 一) 课程教学内容的设计
依据岗位真实工作任务整合, 由易至难, 设计课程的5个学习情境: 电力机车电器的总体布置; 低压电气柜电器的检查与维护; 高压电气柜电器的检查与维护; 车顶专用电器的检查与维护; 司机室电器的检查与维护。在每个学习情境中, 按照认知规律和职业能力培养规律, 设计学习性工作任务。
课程学习情境顺序、工作任务内容及对应的学时如下表所示。
( 二) 实践性教学环节的设计
实践性教学环节包括现场教学、实验、实习、实训、专业实践、顶岗实习等多种类型, 将各种类型的实践性教学环节贯穿在整个教学培养过程中, 且增加操作性强的实践环节比例, 使学生的操作技能和应用能力得到充分的演练; 基本摒除验证性的实验项目, 开发综合性较强的实践项目, 增加生产现场实际任务的项目。
根据实践教学设计的指导思想, 结合生产现场的真实工作任务, 对电力机车专用电器及新型电器设计以下实践项目。
( 三) 教学内容的组织与安排
以岗位真实工作任务为载体, 以工作过程为导向, 结合本课程的特点, 按照“任务布置”、“任务计划与决策”、“任务实施”、“任务检查与评价”的步骤开展任务驱动式教学。
1. 任务布置: 以岗位真实工作任务为载体, 分别制作电力机车电器的总体布置; 低压电气柜电器的检查与维护; 高压电气柜电器的检查与维护; 车顶专用电器的检查与维护; 司机室电器的检查与维护任务单。向学生下发任务单, 老师进行任务目标的描述, 提供任务完成需要的学习资料, 提供电子、网络、实践性的教学资源。
2. 任务计划与决策: 对学生进行分组, 以小组为团队, 通过集体讨论或方案比较竞赛等方法, 由小组制定任务的执行计划, 进行任务分工; 老师对小组制定的计划进行决策, 确定任务的实施方案; 学生作好任务实施的相关准备。
3. 任务实施: 以学生为主体, 通过多媒体交互软件的使用, 利用现场教学、实物演练等方法, 进行理论知识的学习和专业能力的训练。任务实施过程中要把理论与实践交融并进, 使学生能边看边学, 边做边学, 在学中做, 在做中学。学生进行理论知识学习的同时, 可以结合实训室的电器实物进行观察; 老师进行实物现场教学时, 学生可以边看边学, 理解电器的结构和原理, 通过完成工作单巩固理论知识; 学生实物演练过程中, 通过操作电器, 加深对电器工作原理的理解, 加强对电器检查和维护的能力、学生解决实际现场问题的能力、创新能力的培养, 使学生具有一定的可持续发展能力, 为今后的工作和学习打好基础。如受电弓的检查与维护任务中, 先用案例分析电器的作用与特点, 引出受电弓, 通过多媒体动态示教软件, 用动画等方式形象地演示受电弓的动作过程, 分解受电弓的结构, 分析受电弓的动作原理。再根据受电弓的实物来讲解, 把受电弓的结构组成, 升降弓动作过程在实物上表现出来, 让学生体验受电弓真实的动作过程, 直观了解其组成和动作原理。然后可以通过讨论、实物演练、互换角色等教学方法, 以学生为主体, 自行分析受电弓的结构原理, 自主学习。在此基础上, 针对岗位所需职业技能, 动手实践, 进行受电弓的升降弓实验、静态接触压力实验、升降弓时间调整实验、受电弓检查与维护综合实训等, 教师加以适当的引导, 理论与实践交叉进行, 融会贯通, 提高学生分析问题、解决问题的能力, 提高学生的职业技能。
4. 任务检查与评价: 任务完成时, 通过角色扮演等方式进行任务完成效果的展示, 老师对完成效果进行检查; 通过学生自评、小组互评、教师评价, 对任务完成效果及实施的过程进行综合评价。
5. 在教学内容的组织与安排过程中应注意以下几方面的实施:
( 1) 理论与实践相结合: 从案例引出应用特点—应用电器—结构组成—动作原理分析—动作分析实验—相关机车电路—系统综合实验—综合实训, 每个重要知识点均与实际任务及应用结合起来, 理论实践融合, 使理论和技能得到全面提高。
( 2) 课内与课外相辅相成: 课堂内学习实际案例的知识和技能, 课堂外通过牵引电器网络多媒体交互软件, 通过开放实训室、参与实验实训室设备维修等方式将知识转化为技能。
( 3) 紧贴前沿新技术: 在课程内容中引入轨道牵引最前沿的新技术、新工艺、新设备, 在通过各模块的学习、知识讲座、现场教学等方式, 使传统知识与新技术相呼应。
( 4) 实践逐层次提高: 通过从现场教学、到实验、再到实训; 由结构相对简单的继电器、接触器到结构复杂的受电弓、主断路器等主型电器, 由浅入深地完成各项技能实训, 全方位进行实践技能训练。
( 5) 加强应用能力培养: 从“以电器位置布局为载体”的学习情境课程结构的设计, 到逐层次提高的实践教学, 紧密联系实际, 形成突出技能、适应岗位的有效教学模式。
三、改革考核和评价模式
在本课程的任务驱动教学中, 我们采取的评价模式是综合多样性, 分别是过程性评价与终结性评价相结合; 理论与实践相结合; 技能与作业态度相结合; 采用笔试、口试、操作相结合; 学生自评、互评、教师点评相结合等。在具体的评价过程中, 我们不仅评价学生参与情况、遵守纪律情况、同学相互配合情况、任务完成情况、自主学习与分析问题、解决问题情况等, 还充分考虑学生的差异化 ( 有些善于组织、有些善于动手、有些善于交流等) , 使每一个学生都能在评价中得到肯定与激励, 培养学生对本课程的学习兴趣, 树立自信心, 激发学习主动性和创造性, 有力地提升教学成效。
参考文献
[1]李锁牢.任务驱动法在电工技术教学中的应用[J].科技教育, 2007, (4) .
便捷式太阳能充电器的研究与设计 篇4
1 基本理论
1.1 光伏电池工作原理
光伏电池是通过光电效应或者光化效应直接把光能转化为电能的装置。半导体P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。当太阳的光辐射照在太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了跃迁。半导体P-N结形成新的空穴-电子对。在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区成为自由电子，在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外电路闭合后，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是光子能量转换成电能的过程。
太阳能光伏电池用于把太阳的光能直接转化为电能且大量以硅为基底的太阳能电池，同时可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池。太阳能电池板是太阳能供电系统中心的核心部分。其功能是将太阳能的辐射能量转化为电能，故能量转化率是一个重要的参数。
1.2 太阳电池的工作特性
图1为太阳电池的工作特性曲线图。由图可知，太阳电池的工作特性为一组非线性曲线，A、B、C、D、E点为不同日照下的最大输出功率点，并且对应输出最大功率点处的电压值在不同日照下基本不变。
2 充电器设计
该充电器通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，经过升压、稳压处理后，由充电电路为负载供电。锂电池一般不宜采用全过程恒流充电方式，而是采取开始恒流快速充电，待电池电压上升到设定值时，自动转入恒压充电的方式，并且这样有利于保存电池容量。具有充电电池输入电压检测，输出电池电压设置，理论上能精确到0.001V本文考虑电池的实用性，只是精确到0.1V。其输出过程中采用LED灯指示，系统中设计有完备的过流过压保护，避免因电池过度充电而损坏。
2.1 最小系统和供电电路的设计
MCU最小系统的设计是运行的关键，保证单片机对整个系统的控制。该最小系统由51单片机，复位电路，晶振，电源组成。由太阳能电池板提供电压，通过稳压芯片Lm7805稳定输出5V电压，经储能电容平滑滤波之后，供给MCU, AD, DA使用。
2.2 测压电路和充电电路的设计
测压电路主要由DA转换芯片DAC0832组成，电压通过CH0通道输入，D0通道输出。这是一款串行输出的DAC，所以转换出来的数据需要单片机处理后送到数码管显示。充电电路的设计模块的功能是输出预置电压，系统由AD转换芯片和功率运放管MJE3055组成。由按键设置输入电压，然后单片机输出该电压的数据流，AD芯片接收后输出电压，该电压通过LM3055中功率放大芯片组成的运放电路，实现预置电压的输出，且输出电路带有指示灯。
2.3 键盘和显示的设计
键盘模块由3个2pin按键组成，显示模块由一组共阴数码管组成。3个键盘功能：一个作用于输出电压的个位，一个作用于输出电压的十位，最后一个作用于前两个键功能的输入。当前两个键盘输入数值后，单片机也采集完毕。当按下INT0键时，触发外部中断，该中断把数送至数码管和AD输入口。数码管采用动态显示，以节省单片机口资源。
2.4 太阳能电池板的选择
目前太阳能电池主要分为单晶硅、多晶硅和非晶硅太阳能电池。其中单晶硅太阳能电池板的光电转换率为15%～20%，甚至可达到24%，这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。多晶硅电池板的转化率约为12%左右，非晶硅约为10%左右，在能量转换效率和使用寿命等综合性能方面比较，本系统采用单晶硅电池。如今的便携式数码设备种类较多，所需电压电流不等，对于输入功率较大的设备，必须采用面积较大的电池板，而这又给携带带来不便。本设计考虑到不同产品需要不同的电压进行充电，所以设计成按键形式，增加应用的范围。
3 结论
随着经济的快速发展，资源短缺、环境污染与社会需求的矛盾日益突出，加速推广利用太阳能等可再生能源已成为实现可持续发展的重要条件。本文所设计的太阳能充电器的电池板采用折叠式结构，它可以像一本书那样展开，增加电池板的受光面积，扩大输出容量;采用贴片式芯片并且制作成标准产品体积可仅为手掌大，方便携带，使用灵活;并且针对现在市场充电器充电电压单一的现状，采用按键式增加输出电压的范围，具有更高的市场应用价值。
参考文献
[1]康华光.电子技术基础[M].北京:高等教育出版社, 1999.
继电器式 篇5
关键词：智能变电站,继电保护装置,IEC61850继电保护测试仪
前言
输变电设备的不断增加使得智能变电站继电保护装置测试的工作难度也逐渐加大, 传统的以人工测试为主的继电保护装置的测试已难以满足输变电设备安全运行的需求。因此, 文章提出基于一键式测试的智能变电站继电保护装置的测试方法, 在对其测试原理和流程进行分析的基础上, 对一键式测试系统展开设计, 以期为提高电力系统的安全运行提供有价值的参考意见。
1 一键式测试方法分析
1.1 配置信息的导入
对智能变电站进行分析可知, 其对信息的导入配置功能是可自动实现的。智能变电站的配置信息大都集中在系统与自身的配置描述文件当中, 而继电保护装置的一键式测试方法则通过将被测变电站全站配置系统的扫描文件以及相应继电保护装置的CID文件予以导入, 从而获取所测变电站继电保护装置的各类运行指标和相关参数[1]。需要说明的是, 信息自动配置功能通常是以基于串流媒体传送协议的网络, 即MMS网络来实现的, 通过利用MMS网络对所测继电保护装置的定制信息予以获取, 并对Goose (面向对象的变电站时间) 的信息进行接收和传送, 从而对检验所需的软压板展开自动投退, 以达到配置信息导入的目的。
1.2 一键式自动测试原理
继电保护装置的一键式自动测试是利用SCD文件对待测继电保护装置信息以及相关智能单元信息进行配置, 并以MMS网络获取保护装置的保护定制信息予以实现的。在一键式测试过程中, 测试人员需要对既有的MU实施断电操作, 并利用一键式测试系统对MU进行模拟, 从而向保护装置发送信息, 在此过程中, 系统需要利用Goose网络同时获取保护装置的跳闸信息和智能终端断路器本身的位置信息, 而继电保护装置向智能变电站主站上传事件顺序记录 (SOE) 和故障动作报文这一操作, 则以MMS网络予以实现。
1.3 一键式自动测试系统及其工作流程
文章所分析的一键式测试系统为IEC61850测试系统, 其与SV网以及MMS网和Goose网间以光纤进行连接, 由于IEC61850 (电力系统自动化全球通用标准) 自身具有系统化以及网络化的特征, 故一键式测试装置以SCD文件所测继电保护装置的信息进行获取即可。在导入SCD文件后, 获取智能变电站全站各装置的配置信息, 从而获取不同装置中数据的具体流项, 如SV与Gssoe流向, 而后, 后台软件开始对全站模型进行搭建, 同时, 将全站的设备信息一一列举[2]。在继电保护装置测试前, 测试人员需要先对所测试的设备及其测试项目进行科学选择, 并根据系统所列的配置信息, 对继电保护装置展开测试。测试项目的确定方式如下:一键式测试系统将动作行为定义、动作行为定值以及装置信息进行有机整合, 从而获取所测项目以及项目的实施方案和测试结果的模板。对于用户而言, 其可在对系统提供的测试项目以及结果模板进行分析、调整的基础上, 对全部信息进行确认并开展一键式测试。
2 继电保护装置一键式测试系统分析
2.1 软件平台
对IEC61850一键式测试系统的软件平台进行分析如下。系统软件平台主要包括了两个部分, 分别为功能模块与公用平台, 其中, 功能模块可以继电保护装置的具体测试项目进行划分, 需要说明的是, 若软件平台的功能模块划分较细, 则每一模块的功能就需要设置的相对简单些, 从而提高各类功能模块的可操作性。在公用平台方面, 由于其具有各功能模块的公用部分, 因此, 其在系统运行时, 始终处于打开状态, 故可以动态链接库的方式实现公用平台对各类功能模块的控制, 从而确保系统结构和运行的稳定性。以模板调用功能模块为例, 在继电保护装置的一键式测试系统当中, 模板实际上是具有特定意义的格式文件, 通常情况下, 其编写形式为字符式编写[3]。在实际测试过程中, 由于包括模板在内的不同模块所具备的测试功能也不尽相同, 因此, 在实际检验过程中, 必须对模板所对应的格式文件进行单独检验和传输, 以达到对变电站继电保护装置实现一键式测试的目的。
2.2 硬件平台
基于一键式测试方法的智能变电站继电保护装置测试系统的硬件部分主要包括了计算机、IEC61850继电保护测试仪以及被测继电保护装置本身等, 其中, 计算机和IEC61850继电保护测试仪之间主要以以太网口进行连接, 其主要功能为导入、测试、管理SCD和CID两类文件, 同时, 生成SCD和CID文件的实验报告与用户图形的GUI界面。IEC61850继电保护测试仪主要负责对计算机所发出的实验控制指令与配置指令等予以接收, 并根据所接收的相关指令做出回应, 即发出与所接指令向对应的SV与Goose报文, 从而对被测智能变电站的继电保护装置进行测试。此外, 为了使一键式测试系统能够更好地与现场开关量的硬接点信号相兼容, 还需另外设置8路硬接点开关信号输入量以及4路硬接点开关信号输出量;为了确保保护装置各参数和指标测量的同步性, 还可引入基于GPS的光串行时间码, 即IRIG-B码进行对时[4]。由此可见, IEC61850继电保护测试仪则为一键式测试系统硬件平台的核心, 因此, 下文则着重对此硬件装置的工作特点和原理进行深入说明。IEC61850继电保护测试仪不仅能够实现基于多光以太网口的单一继电保护装置的测试, 而且能够实现基于多组 (≤4) 光以太网口的不同继电保护装置的测试。通过将DSP以及基于FPGA的数字信号处理系统进行有机结合, 在增强系统实时性的基础上, 从整体上提高其对数据的处理能力, 确保一键式测试系统在发送SV报文时, 仍然可以确保自身具有较稳定的输出。此外, DSP和数字信号处理系统的引入还能够保证一键式测试系统对继电保护装置各参数信息的最大采样率高于测试现场EVT, 即电子式电压互感器的采样率, 从而增加发送与解析的Goose的报文个数, 实现对继电保护装置的全面测试。
3 结束语
文章通过对一键式测试方法进行分析, 在对智能变电站继电保护装置一键式测试的原理予以说明的基础上, 结合具体测试流程, 从软件平台与硬件平台两方面对继电保护装置的一键式测试系统做出了全面探究。研究结果表明, 一键式测试系统在智能变电站继电保护装置测试中的应用, 具有较好地满足继电保护装置的测试要求, 对于确保输变电站的安全、有效运行具有至关重要的作用。
参考文献
[1]浮明军, 刘昊昱, 董磊超.智能变电站继电保护装置自动测试系统研究和应用[J].电力系统保护与控制, 2015, 1 (12) :40-44.
[2]唐志军, 林国栋, 朱维钧, 等.智能变电站二次设备集成测试系统[J].华东电力, 2014, 12 (6) :2516-2521.
[3]童洁, 陈晓刚, 侯伟宏.智能变电站不停电电力系统继电保护校验技术[J].水电能源科学, 2013, 7 (11) :218-221.
继电器式 篇6
为了更好的改善当前这一问题, 对汽修专业授课现状进行更加客观的探讨, 提出了对培育能够贴合企业需求, 适应岗位办事的技术型高新人才, 通过一系列相辅相成的课堂授业, 以及范例指导, 进一步完善汽车检修和维护专业等相关门科的科学性和实用性。以此, 现时提出了“理实一体化”的教学方式, 从而能够更好的促进汽电维修的课程全面性。
一、课程总体介绍
汽车电器和维修作为高等职校汽修和检测技术学科中的核心环节之一, 涵盖了相当多的节点:包括了电子电工的基本学习, 汽车器械的认识, 汽车的解构和养护, 汽车底盘组成和检测等, 其中主要将汽车电器和维修作为基础理论, 辅以相关学术的架构和检修维护作为详解点。
而上述提及的‘理实一体化’, 其实就是学科的授课时通过让学生了解汽车电器和基础养护的知识来掌握基本技术的。就相关理论依据和进行实践试练, 可以令学生更为规范的熟识汽车电器设施的脚骨和运行, 同时掌握基本工作原理, 检测和分辨各种方式的手法。对于更好的提升学生的分析理解, 促进其解决问题的应对力, 以符合毕业生可以在进入工作领域后, 更易于上手没有负担。
本门课程理实交融的授课形式是否合理, 会对学生之后的专业发展起到很大的作用, 从而影响其日后的就职问题。
二、课程改革理念
现代化的推进对学生日后就职的可能提出了更多的标准。为了更好的贴合生活实际和工作要求, 对于现时高职学生的岗位职能培训是十分有必要的。所以, 在日常教学中, 要更加侧重对学术实践的进行, 对于课本理论基础的熟识下, 还需要带入工作模式的课程指导改革, 这也是对于理念和实践两厢承接教学的一大亮点。将实际工作中的实例当作授课内容提供给学生, 这样可以更加具象有效的将相关的理论和架构解析成更多的概念和真实的参照, 从而引起学生的自主思路和带入转化。各种器械维修, 和检测手法的事例也会给学生带来真实的观感, 同时开阔其眼界, 拓宽其学术思路, 并学以致用。
改革并不是一味的进行学术指导, 而是将职业所需融合其中, 对于在校生来说, 其还没有确切接触到社会的复杂性和工作的多样化, 所以, 也可以通过邀请一些优秀的在岗人员, 和相关技术专家和教授来进行讲座, 最终达到以工作为向导, 将汽修技能灵活掌握一起的可能。
三、课程改革内容
对于学生而言, 电路基础是相对繁复课业所在, 其作为一门着重于实验的科目, 能够将抽象化的概念和实际的试验有机结合起来, 进而启发出不同思维创新和操作能力, 为手动学习的模式引出一个高层次的跃进。运用专业的, 富有感染力的教学视频, 传播相关的知识点和操作要求和方式, 对于一些课目的特点还可以用到相关的模型, 和实物来讲学, 从而可以提升学生的注意力和兴趣。
电路基础实验, 其主要是通过基本理念的支撑及实际状态下的实验两个方面组成的。学生可以运用相关实践手法来对器械进行检测观察和学习。从而带动学生的动手能力, 并且令学生可以得到一个全面性的操作认知。排除了一些错误的步骤以及各种测量的误差, 再通过掌握正确的器械使用方法, 最终让学生梳理出适合日后运用的知识点和操作手法。对其创造独立的思维能力, 同时对培养具有解决突发状况的应急职能作用力有着很好的带动性。
实验的设计最初只是为了满足课本知识的润色, 而现今, 对于一个具体的项目的设计, 就需要到多方面的配合了, 诸如进行相关的安装测试, 质量报告的反馈等, 都需要进行规范化的学习, 利用这些一系列的工序, 可以进一步锻炼学生的实践性, 并且这种新式的改革方式, 也为项目制的试验提供了便利和解决方案。
四、总结
总而言之, 利用实践和理解相互融合互相促进的教学改革举措, 可以进一步为汽配维修专业的学生带来更大的优点。只有当我们通过有限的课堂授课, 教导学生无限发散的思维活跃性和灵动的动手能力, 就是对教学授课的成功反馈。对于教学来说, 课堂的中心不是老师而是学生, 当课堂在一种和谐积极的氛围中进行, 且具备相关实际范例作为参照的前提下, 才可更好的激发学生的积极性, 带动学生的求知欲和向上心理, 进而推动学生能够掌握好学习的每一个步调, 跟紧改革的发展, 为自身学术的提高与日后的就业打下稳固的根基, 同时起到重大影响力。并为当前的汽车电器设备与维修的课程拓宽指导思路, 提升整体的学科质量, 吸引更多的人们去对其进行了解和接触。
摘要：随着时代改革的不断领先, 日益加快的社会步调和生产力度的上升, 无一不从侧面显示出教学职业范畴的不足之处。而通常情况下, 这些问题会通过相关的现实情景传递出来, 诸如从职业学校完成课业的学生到大型企业工作时, 其真实能力不能达到事业单位的基本需求, 企业对专业能力的标准越来越高。由于职校毕业生技术不过硬甚至是非专业水平的因素的存在, 往往会造成其就业的困难。为了更好的让汽车相关职校毕业的学生可以满足到现时职能的基本需求, 就十分需对教学的模式手法进行全面的深化和改革。
关键词：汽车电器设备,情景授课,专业能力,改革
参考文献
[1]甘祥根.电路基础[M].北京:清华大学出版社, 2012.
[2]于明飞, 高职课程教学实践与探索[J].科技信息, 2012, 10.
继电器式 篇7
1 太阳能电池板选型
考虑到实际使用需求,我们采用折叠式太阳能电池板。目前折叠式太阳能电池板中,电池板芯有单晶、多晶、和非晶体三种。为了达到预期效果,我们使用的是单晶电池板。电池板输出电压在开路情况下电压最高可达7.8V。
2 无线充电
2.1 原理:无线充电是通过线圈之间产生的磁场,利用电感耦合技术,给各种设备充电。一台充电基站可以给多种设备充电。
2.2 无线充电发射端、接收端电路设计。
由于发射端传输过来的电压为高频震荡波,需要转换成直流电压后再进行降压稳压,最后才能安全的给手机充电。在设计接收模块电路时,先通过二极管把接收到的无线端电量整流成直流。再利用T3168芯片构成的降压稳压电路,调节输出5V直流电压。
3 单片机供电电路设计
为了给控制器51单片机供5V直流电,选用的是A0Z 1016降压稳压芯片。其电路如图4所示。将R4和R9大小分别设定为10K和1.58K,A0Z1016芯片最终输出5v直流电压。
4 单片机系统电路
本设计采用AT89C51单片机作为控制器,为了能使51单片机正常工作,需要设计单片机系统电路。该电路共包括电源电路、复位电路、时钟源电路等组成。其中,电源电路直接采用AOZ1016降压稳压得到的5.3V电压;复位电路采用阻容复位电路。由于复位时高电平有效,当刚接上电源的瞬间,电容C6两端相当于短路,即相当于给RESET复位引脚一个高电平,单片机开始复位,等充电结束时(这个时间很短暂),电容相当于断开,这时已经完成了复位动作,单片机RESET引脚上为低电平,此时不再复位,单片机开始正常工作;时钟源电路采用无源晶振设计的,选用11.0592M晶振作为系统的时钟源。此外,单片机还直接驱动1602液晶屏,显示电压值信息。51单片机系统电路设计如图5所示。
5 液晶屏电路
显示电路选用1602液晶屏模块。它采用标准的16脚接口,通过单片机控制并行口数据,完成16字X2行的字符液晶显示控制。其内部已存有不同的点阵字符图形,分别对应固定的代码。在此设计中,该模块可显示太阳能电池板电压和单片机电源电压。
6 太阳能电池板电压采集电路
PCF8591是一款单电源、低功耗8位COMS型A/D、D/A转换芯片。在本电路中主要承担数模转的作用,将电路中测量的电压电流情况转换为数字信号并在LCD1602中显示。因为PCF8591量程限制,所测电压最大为5v。需要把太阳能电池板采集的电压进行分压后再测量。为此,电路中利用2个10k电阻对电压进行减半分压,在单片机运算过程中再将电压增大一倍。
7 结论
在此次设计过程中,最重要的是降压稳压电路的设计。为排除太阳光照强度对输出电压的波动影响,选用AOZ1016降压稳压芯片得到稳定标准电压,可以给手机充电并提供单片机的工作电压。
本次研究成果在测试中,能平稳的太阳能转换成电能,并直接给手机充电,运行可靠,表明了本文研究的正确性和稳定性,具有实际应用价值,为各类相关太阳能利用设计提供了有益参考。
参考文献
[1]张惠敏.数字电子技术[M].北京:化学工业出版社,2009.
[2]吕玉明.模拟电子技术[M].大连:大连理工大学出版社,2008.