【畢業(yè)學(xué)位論文】(Word原稿)電冰箱模糊控制器的設(shè)計

目 錄 摘要 . I . 一章 概論 . 1 題研究背景及意義 . 1 課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 1 課題的技術(shù)要求及功能 . 1 第二章 電冰箱控制系統(tǒng)介紹 . 3 冰箱的工作原理 . 3 冰箱控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) . 4 芝 公司的 紹 . 5 構(gòu) . 5 行 I/O 口 . 5 ，近年來，隨著微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)及控制理論的發(fā)展，冰箱具有溫度模糊控制、智能化霜、除臭除菌等功能，同時具有控制精度高、 性能可靠、節(jié)能等優(yōu)點，并能達(dá)到高質(zhì)量食品保鮮的目的，這也是冰箱發(fā)展的主要方向。 本文采用模糊控制技術(shù)可以方便地提高控制精度，配以電子溫度檢測，對壓縮機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到精確控溫和節(jié)能的目的。通過變頻控制可以使冷凍室的溫度控制更加合理。當(dāng)冷凍室需要制冷量比較大的時候，可以通過變頻調(diào)控，使電機(jī)高速轉(zhuǎn)動，就加強(qiáng)壓縮機(jī)制冷；同理，當(dāng)冷凍室制冷量比較小時，則使電機(jī)轉(zhuǎn)速慢一些，就降低壓縮機(jī)制冷。而冷藏室采用風(fēng)冷控制，冷藏室的溫度控制是通過控制風(fēng)門電風(fēng)扇來實現(xiàn)的。同時本文還通過光敏管和紅外發(fā)射管組成了霜厚檢測電路， 最終實現(xiàn)了智能化霜的功能。 電冰箱溫度控制系統(tǒng)是利用溫度傳感器采集電冰箱冷藏室和冷凍室的溫度，單片機(jī)采用 東芝 公司的 為模糊控制器，從而達(dá)到智能控制的目的。 關(guān)鍵詞： 變頻，冰箱，模糊控制技術(shù)， 單片機(jī) 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 n as a as so on of s of of it is of By of be so it So be it to of it to of of to in At of of 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 he of in as to of 1 第一章 概論 題研究背景及意義 節(jié)能和智能化是冰箱研制的主要主題，因此利用智能模糊控制技術(shù)控制變頻冰箱成為冰箱開發(fā)的一個重要研究方向。節(jié)約能源是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的需要，在呼喚節(jié)能的形勢下，變頻技術(shù)成為人們關(guān)注的熱點。隨著微電子電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)以及控制理論的發(fā)展， 變頻技術(shù)日益成熟，變頻技術(shù)應(yīng)用也越來越廣泛，節(jié)能效果明顯。 家用電冰箱作為常用的家庭電器設(shè)備，品種多，需求量大，其節(jié)能也越來越得到重視。傳統(tǒng)的恒頻冰箱壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速恒定，溫度控制裝置、化霜裝置等都是事先設(shè)定的，這就易使許多能量消耗在目的相異的各種動作及因缺少靈活性而發(fā)生各種多余動作，造成器件的頻繁開啟，一方面造成器件損壞，維修成本高。另一方面，無法根據(jù)實際食品的冷量需要自動增加降低壓縮機(jī)輸出功率，因此溫度的起伏較大，不利于食品保鮮，浪費了大量能量。變頻冰箱采用變頻壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)采用可調(diào)速電機(jī)，實際使用時通過改 變電動機(jī)轉(zhuǎn)速來改變壓縮機(jī)的制冷量以匹配冰箱的實際負(fù)荷，溫度波動小，制冷效率高，節(jié)能明顯。同時，在大多數(shù)情況下，冰箱體內(nèi)的溫度場分布極不均勻，用數(shù)學(xué)模型難以精確描述，因此用傳統(tǒng)的 制難以達(dá)到預(yù)期效果，這類控制系統(tǒng)最適合于采用模糊控制。 課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 變頻冰箱模糊控制技術(shù)成功地被海信集團(tuán)有限公司、海信 (北京 )電器有限公司申請專利，該發(fā)明提供了一種可以根據(jù)冰箱各間室的溫度變化率和目標(biāo)接近度的對冰箱各間室的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)并且具有自學(xué)習(xí)功能的冰箱的控制方法。當(dāng)前，西門子、海爾、松下等知名品牌都 在競相研究該技術(shù)。變頻冰箱模糊控制技術(shù)發(fā)展趨勢：現(xiàn)在冰箱的四個發(fā)展趨勢是 個性時尚、節(jié)能環(huán)保、智能高端、兩極分化，因此 實踐證明 , 采用模糊控制技術(shù)，則可以對環(huán)境溫度、箱內(nèi)溫度、箱內(nèi)溫度變化率等條件綜合判斷，來調(diào)節(jié)冰箱的運行。它還可以根據(jù)用戶的不同習(xí)慣，調(diào)節(jié)制冷、化霜等運行過程，完全不需要人工干預(yù)。因此毫無疑問，變頻冰箱模糊控制技術(shù)研究是當(dāng)代值得深入研究的課題。 課題的 技術(shù)要求及功能 家用電冰箱通常具有雙門雙層結(jié)構(gòu)，一層是冷藏室，另一層是冷凍室。冷南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 2 藏室用于食物保鮮，為了不凍傷食物，本課題將冷藏 室溫度控制在 0 10 ；冷凍室用于長期存放食物，故本課題將冷凍室的溫度控制在 。本課題采用模糊控制技術(shù)及變頻調(diào)速，可提供較高的溫度控制精度和較好的節(jié)能效果。本課題設(shè)計的冰箱具有以下功能： 溫度模糊控制功能 ； 模糊智能化霜功能 ； 模糊智能除臭除菌功能 ； 壓縮機(jī)斷電延時保護(hù)功能 ； 變頻壓縮機(jī)的智能調(diào)速功能 ； 顯示功能 。 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 3 第二章 電冰箱控制系統(tǒng)介紹 冰箱 的工作原理 電冰箱是用電源為動力源來驅(qū)動壓縮機(jī)，把冷媒加以 壓縮，然后迅速使其升華汽化，通過吸熱使對象溫度下降而實現(xiàn)制冷 的 ，即 制冷是通過熱交換的過程實現(xiàn)的，可采用壓縮式制冷或半導(dǎo)體制冷的方法。 電冰箱是以液化和汽化兩個重要過程進(jìn)行熱交換獲得低溫的。 蒸氣壓縮式電冰箱制冷系統(tǒng)原理圖如圖 2示，主要由壓縮機(jī)、冷凝器、干燥過濾器、毛細(xì)管、蒸發(fā)器等部件組成，其動力均來自壓縮機(jī)，干燥過濾器用來過濾贓物和干燥水分，毛細(xì)管用來節(jié)流降壓，熱交換器為冷凝器和蒸發(fā)器。制冷壓縮機(jī)吸入來自蒸發(fā)器的低溫低壓的氣體制冷劑，經(jīng)壓縮后成為高溫高壓的過熱蒸氣，排入冷凝器中，向周圍的空氣散熱成為高壓過冷液體，高壓過冷液體經(jīng)干燥過濾器流入毛細(xì)管節(jié)流降壓，成為低 溫低壓液體狀態(tài)，進(jìn)入蒸發(fā)器中汽化，吸收周圍被冷卻物品的熱量，使溫度降低到所需值，汽化后的氣體制冷劑又被壓縮機(jī)吸入，至此，完成一個循環(huán)。壓縮機(jī)冷循環(huán)周而復(fù)始的運行，保證了制冷過程的連續(xù)性。 圖 2冰箱制冷系統(tǒng)原理圖 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 4 冰箱 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 一般來說，冷凍室采用直冷控制方式，其溫度控制是通過控制壓縮機(jī)來實現(xiàn)的。冷藏室采用風(fēng)冷控制，其溫度與壓縮機(jī)的工作狀態(tài)有關(guān)，也與冷凍室的溫度有關(guān)， 蒸發(fā)器的制冷和冷凍室的溫度都通過風(fēng)門傳送到冷藏室，風(fēng)門的控制狀況決定了向冷藏室輸送的冷風(fēng)量，故冷藏室的溫度控制通過控 制風(fēng)門電風(fēng)扇來實現(xiàn)。 模糊電冰箱模糊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2示。該系統(tǒng)由輸入部分、單片機(jī)、輸出部分組成。輸入部件主要用于輸入電冰箱的內(nèi)部狀態(tài)、電源狀態(tài)和用戶設(shè)定的溫度。輸出部件主要用于控制壓縮機(jī)、風(fēng)門和除霜電熱絲的工作方式，以及溫度的 顯示 。 圖 2糊電冰箱控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 輸入部分由冷凍室溫度檢測電路、冷藏室溫度檢測電路、霜厚度檢測電路、壓縮機(jī)時間檢測電路、溫度設(shè)定電路和電源電路組成。 本課題的 單片機(jī)采用 東芝 公司的 片作為模糊控制器。輸出部分由壓縮機(jī)控制電路、除霜電熱絲控制電路、溫度顯示電路和風(fēng)門控制電路組成。 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 5 芝公司的 紹 構(gòu) 東芝公司的 片是高性能的 8 位單片機(jī)系列，它在 42 引腳的封裝內(nèi)集成了以下功能：一個高性能的 8 為 核，最小指令 周期在 88K 片內(nèi) 序存儲器； 512 字節(jié) 據(jù)存儲器； 14 個中斷源，其中內(nèi)部 8 個，外部 6 個； 5 個 I/O 口共 35 跟 I/O 線； 2 個 16 位定時 /計數(shù)器； 2 個 8 位定時 /計數(shù)器； 8 路 8 位逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間在 83s；有 5 種節(jié)電工作方式：停機(jī) 速 閑 外還具有基本定時器和分頻輸出。 其引腳圖如圖 2示。 圖 2片機(jī)引腳圖 行 I/O 口 （ 00） 是一個 8 位通用輸入 /輸出口，輸入 /輸出方式由 入 /輸出控制寄存器 0相應(yīng)位設(shè)定。在復(fù)位后， 始化為“ 0”，即 為輸入口。 （ 10） 是一個 8 位通用輸入 /輸出口，輸入 /輸出方式由 入 /輸出控制寄存器 0 相應(yīng)位設(shè)定。在復(fù)位后， 始化為“ 0”，即 為輸入口。 還可以用作外部中斷輸入、定時器 /計數(shù)器輸入和分頻輸出。當(dāng)南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 6 作第二功能時，輸入引腳應(yīng)該設(shè)為輸入方式，輸出引腳應(yīng)設(shè)為輸出方式。 （ 20） 是一個 3 位輸入 /輸出口，它可以用作外部中斷輸入、 式釋放信號輸入以及低頻晶振連接端。當(dāng)它們用作輸入口或第二功能時，輸出鎖存器應(yīng)置“ 1”。在復(fù)位后，輸出鎖存器被初始化為“ 1”。 （ 30） 是一個 8 位輸入 /輸出口，具有直接驅(qū)動 大電流輸出能力 。當(dāng) 用作輸入口時，輸出鎖存器應(yīng)置“ 1”。在復(fù)位期間，輸出鎖存器已初始化為“ 1”。 （ 40） 是一個 8 位輸入 /輸出口，也可以用作串行接口 2（ 輸入 /輸出。當(dāng)它用作第二功能時，輸出鎖存器應(yīng)置“ 1”。 （ 50） 是一個 7 位輸入 /輸出口，也可以用作串行接口 1（ 輸入 /輸出、外部中斷輸入、定時器 /計數(shù)器輸入 /輸出。當(dāng)它用作輸入口或第二功能時，輸出鎖存器應(yīng)置“ 1”。 （ 60）和 （ 70） 都是 8 位通用 輸入 /輸出口，輸入 /輸出方式由 7 口 輸入 /輸出控制寄存器 7相應(yīng)位設(shè)定。 。 模擬輸入選擇位 (共有八個輸入通道，即： 0000： 0001： 0010： 0011： 0100： 0110： 0111： 1*：保留。 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 7 第三章 電冰箱控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 電冰箱控制電路結(jié)構(gòu)如圖 3示，它由輸入電路、 糊控制器、輸出電路和功率控制電路組成。 圖 3冰箱控制電路結(jié)構(gòu) 源部分 電源部分由 5V 穩(wěn)壓電源、電壓過零檢測電路和電源電壓檢測電路組成。 壓電源 穩(wěn)壓電源由橋式整流和三端穩(wěn)壓器 7805 組成，用于控制系統(tǒng)和單片機(jī)提供5V 電壓，其電路如圖 3示。 變壓器 220V 的交流電壓轉(zhuǎn)換成 8V 低壓，并利用整流橋 變?yōu)槊}動直流電壓，然后通過二極管 D 經(jīng)濾波電容 波后，生成無紋波的直流電壓。直流電壓經(jīng)三端穩(wěn)壓器 7805 穩(wěn)壓后，形成 5V 直流電壓。 濾波電容 責(zé)負(fù)載突變情況下的濾波工作。二極管 時 ，由整流橋輸出的脈動直流電壓經(jīng)整型電路整形后，產(chǎn)生 10負(fù)脈沖過零信號，用于進(jìn)行時間計數(shù)。 壓過零檢測電路 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 8 電壓過零檢測電路用于向單片機(jī)的外部中斷輸入端 供反映交流電壓信號過零點的負(fù)脈沖信號，以供模糊控制器控制晶閘管的同步移相。 其電路如圖 3示。 其原理：當(dāng)輸入電壓大于 ， 通，二極管反向偏置， 止， 為高電平；當(dāng)當(dāng)輸入電壓小于 ，則 止， 通，為低電平，可向 請中斷。顯然，這種過零檢測電路具有過零檢測精確、 靈敏度高等優(yōu)點。 圖 3壓 電源電路 圖 3壓過零檢測電路 壓檢測電路 電源電壓檢測電路向單片機(jī)的 A/D 輸入通道 供實際電源電壓，該電壓經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后，供軟件判斷當(dāng)前的電壓值，其電路圖如圖 3示。 如果電源電壓過高或者過低，都會損壞壓縮機(jī)的電機(jī)，因此當(dāng)檢測到電源電壓不正常時，必須立即關(guān)閉壓縮機(jī)，以保安全。 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 9 圖 3壓檢測電路 態(tài) 檢測電路 狀態(tài)檢測電路由冷凍室溫度檢測電路、冷藏室溫 度檢測電路、 霜厚度檢測電路 和壓縮機(jī)斷電時間檢測電路 組成。 凍室 溫度檢測電路 冷凍室溫度檢測電路由偏置電阻 R和熱敏電阻 成，其電路如圖 3 圖 3凍室溫度檢測電路 熱敏電阻 有負(fù)溫度系數(shù)，其阻值隨溫度的變化而變化，即溫度越高，阻值越低。冷凍室的溫度控制在 ，溫度通常為 左右。為了提高溫度檢測的準(zhǔn)確度，通常偏置電阻 R的阻值應(yīng)取熱敏電阻在 時的電阻值。應(yīng)采用在標(biāo)準(zhǔn) 25 時電阻值較小的熱敏電阻，這種電阻在負(fù)溫度時有較大的電阻值。 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 10 單片機(jī)的 A/D 輸入端 于讀取電阻 R和 間的分壓電壓 并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量。然后通過軟件查表法求出相應(yīng)的冷凍室溫度值。分壓電壓 計算公式如下所示。 5V (3藏室 溫度檢測電路 冷藏室溫度檢測電路由偏置電阻 R 和熱敏電阻 成，其電路如圖 3示。 圖 3藏室溫度檢測電路 冷藏室的溫度控制在 0 10 ，溫度通常為 5 左右。為了提高溫度檢測的準(zhǔn)確度，通常偏置電阻 R 的阻值應(yīng)取熱敏電阻在 5 時的電阻值。冷藏室的溫度要比冷凍室高，在標(biāo)準(zhǔn) 25 時，熱敏電阻 阻值應(yīng)比 阻值高。 單片機(jī)的 A/D 輸入端 于讀取電阻 R 和 間的分壓電壓 將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量。然后通過軟件查表法求出相 應(yīng)的 冷藏室 溫度值。分壓電壓 計算公式如下所示。 5V （ 3 厚度 檢測電路 霜厚度檢測電路由光敏管 紅外發(fā)射管 成，其電路如圖 3示。 圖 3厚度檢測電路 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 11 光敏管用于接收來自紅外發(fā)射管的光線。如果霜越厚，光敏管的光通量越大，輸出電平 越小；如果霜越薄，光敏管的光通量越小，輸出電平越大。因此，利用光敏管便可將霜的厚度轉(zhuǎn)換為電壓信號，并通過單片機(jī)的 A/D 輸入端 縮機(jī) 斷電時間檢測電路 此電路克服了傳統(tǒng)的只要控制器主板上電，無論壓縮機(jī)斷電時間是否已超過三分鐘，都需要再延遲三分鐘后，才能啟動壓縮機(jī)的缺陷。實現(xiàn)了無論壓縮機(jī)是自動停機(jī)還是非自動強(qiáng)制斷電停機(jī)，只要壓縮機(jī)的停電時間超過三分鐘 ，都可以啟動壓縮機(jī)。壓縮機(jī)斷電時間檢測電路如圖 3示。 圖 3縮機(jī)斷電時間檢測電路 其工作原理是：當(dāng) 為低電平時，經(jīng)斷電延時驅(qū)動電路后，三極管飽和導(dǎo)通，繼電器 圈帶電，觸電 合，壓縮機(jī)工作。同時延時驅(qū)動電路給出一反饋信號，使 為低電平。當(dāng) 高電平時，經(jīng)斷電延時驅(qū)動電路后，三極管截止，繼電器 圈失電，觸點 開，壓縮機(jī)停止工作。壓縮機(jī)斷電時開始計時，經(jīng)斷電延時驅(qū)動電路反饋給 的電平為高電平。經(jīng)三分鐘后， 動為低電平，為下次啟動壓縮機(jī)做準(zhǔn)備。單片機(jī)通過檢測 低電平時，說明壓縮機(jī)停機(jī)時間已經(jīng)超過三分鐘或者壓縮機(jī)正在運行，壓縮機(jī)可以啟動或繼續(xù)運行。 度 給定和顯示電路 度 給定電路 溫度給定 電路由按鍵 相關(guān)的電阻組成。兩個按鍵都是利用單片機(jī)內(nèi)部的軟件計數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)的溫度輸入值。按鍵按下的時間越長，軟件計數(shù)所產(chǎn)生的溫度值越大。其電路如圖 3示。 當(dāng)按鍵 下時，發(fā)光二極管 光、 滅。同時，如果按鍵 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 12 下的時間很短時，顯示器顯示當(dāng)前冷凍室的溫度；如果按鍵 下的時間很長時，表示進(jìn)行冷凍室溫度的設(shè)置操作，顯示器將顯示用戶設(shè)置的冷凍室的溫度。 當(dāng)按鍵 下時，發(fā)光二極管 光、 滅。同時，如果按鍵 下的時間很短時，顯示器顯示當(dāng)前冷藏室的溫度；如果按鍵 下的時間 很長時，表示進(jìn)行冷藏室溫度的設(shè)置操作，顯示器將顯示用戶設(shè)置的冷藏室的溫度。 圖 3度給定電路 示電路 顯示電路由 3 個 7 段數(shù)碼顯示管和兩個發(fā)光二極管 成。數(shù)碼管采用軟件掃描方式輪流顯示，掃描頻率設(shè)置為 25 次 /秒。 顯示電路如圖 3示。 圖 3示電路 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 13 率 輸出電路 控制電路中有三種功率輸出電路，分別用于控制加熱絲、風(fēng)門和壓縮機(jī)的工作狀態(tài)。 熱絲 控制電路 加熱絲控制電路是簡單的功率放大電路。它由加熱絲、繼電器 晶體管成。繼電器與加熱絲相連，單片機(jī)的輸出引腳 晶體管 連。 其對加熱絲的控制是這樣進(jìn)行的：當(dāng)輸出引腳 出低電平時，晶體管止，繼電器 開，使加熱絲停止工作，不發(fā)熱；當(dāng)輸出引腳 出高電平時，晶體管 通，繼電器 合，使加熱絲工作而發(fā)熱。 加熱絲控制電路如圖 3示。 3熱絲控制電路 門 控制電路 控制電路中采用小型三相步進(jìn)電機(jī)對風(fēng)門進(jìn)行控制。這種電機(jī)可以選擇單三拍、雙三拍或三相六拍的工作方式。 步進(jìn) 電機(jī)工作原理 步進(jìn)電機(jī)原理圖如圖 3示。 圖 3進(jìn)電機(jī)原理圖 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 14 步進(jìn)電機(jī)是一個數(shù)字 /角度轉(zhuǎn)換器，也是一個串行的數(shù) /模轉(zhuǎn)換器。它是過程控制及儀表中的主要控制元件，廣泛用于定位系 統(tǒng)。 步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的根本原因：錯齒，術(shù)語：齒距角、步距角，通電一周，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒距角， N 為幾即一個齒距角分幾步走完。 步進(jìn) 電機(jī)控制系統(tǒng)原理 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的組成如圖 3示。 圖 3進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的組成 步進(jìn)控制器 包括：緩沖寄存器、環(huán)形分配器、控制邏輯及正、反轉(zhuǎn)向控制門等。 作用 : 把輸入脈沖轉(zhuǎn)換成環(huán)型脈沖，以控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向。 采用計算機(jī)控制系統(tǒng)，由軟件代替步進(jìn)控制器。 優(yōu)點：線路簡化，降低成本降低，可靠性提高；能 靈活改變步進(jìn)電機(jī)的控制方案，使用起來很方便。 功率 放大器：把環(huán)型脈沖放大，以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動。 用微型機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)原理系統(tǒng)圖如圖 3示。 圖 3型機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)原理系統(tǒng)圖 圖 3圖 3比，有以下優(yōu)點： 用微型機(jī)代替了步進(jìn)控制器把并行二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成串行脈沖序列，并實現(xiàn)方向控制。 只要負(fù)載是在步進(jìn)電機(jī)允許的范圍之內(nèi)，每個脈沖將使電機(jī)轉(zhuǎn)動一個固定的步距角度。 根據(jù)步距角的大小及實際走的步數(shù)，只要知道初始位置，便可知道步進(jìn)電機(jī)的最終位置。 風(fēng)門 控制電路的設(shè)計 由于對風(fēng)門控制角度的精度要求不高，在實際控制中常采用雙三拍控 制方式。 雙三拍工作方式是指，在步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)控制中，每次都是兩相通電，控制電流切換三次，磁場旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)子移動一個齒距位置。 步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與內(nèi)部繞組的通電順序相關(guān)，雙三拍的通電順序為： C 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 15 由于步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電流較大，所以微型機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的連接都需要專門的接口及驅(qū)動電路。接口電路可以是鎖存器，也可以是可編程接口芯片。驅(qū)動器可用大功率復(fù)合管，也可以是專門的驅(qū)動器。光電隔離器，一是抗干擾，二是電隔離。由于步進(jìn)電機(jī)運行時功率較大，可在微型機(jī)與驅(qū)動器之間增加一級光電隔離器，以防強(qiáng)功率的干擾信號反串進(jìn) 主控系統(tǒng)。 步進(jìn)電機(jī)與模糊控制器 接口電路如圖 3示 。 圖 3進(jìn)電機(jī)與模糊控制器 接口電路 風(fēng)門控制電路：為了在自動狀態(tài)實現(xiàn)對風(fēng)門的控制，設(shè)計了如圖 3控制電路。其中，固態(tài)繼電器（ 用日本東芝公司的 種 6裝，體積小，帶載能力 1A/600V。 圖 3門控制電路 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 16 縮機(jī) 控制電路 壓縮機(jī) 的啟動和停止控制 對壓縮機(jī)進(jìn)行控制時，必須防止壓縮機(jī)管道兩端冷 媒的壓力差過大，以免引起壓縮機(jī)因啟動電流過大而燒毀。單片機(jī)的輸出引腳 輸出信號經(jīng)反相電路，驅(qū)動功率放大電路。功率放大電路采用晶閘管帶動繼電器去控制壓縮機(jī)的啟動和停止。其電路如圖 3示。 3縮機(jī)啟?？刂齐娐?變頻 壓縮機(jī)控制電路 變頻冰箱是將 變頻技術(shù)應(yīng)用在壓縮機(jī)上，通過壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)使冰箱在節(jié)能、保鮮、靜音三大方面實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。 變頻 調(diào)速簡單介紹 變頻 器與逆變器、斬波器 變頻調(diào)速是以變頻器向交流電動機(jī)供電，并構(gòu)成開環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)。變頻器是把固定電壓、固定頻率的交流電變換為可調(diào)電壓、可調(diào)頻率的交流電的變換器，是異步電動機(jī)變頻調(diào)速的控制裝置。逆變器是將固定直流電壓變換成固定的或可調(diào)的交流電壓的裝置（ 將固定直流電壓變換成可調(diào)的直流電壓的裝置稱為斬波器（ 變壓 變頻調(diào)速（ 在進(jìn)行電機(jī)調(diào)速時，通常要考慮的一個重要因素是，希望保持電機(jī)中每極磁通量為額定值，并保持不變。 如果磁通太弱，即電機(jī)出現(xiàn)欠勵磁，將會影響電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，由 （ 3 式中 磁轉(zhuǎn)矩 ， M：主磁通， 轉(zhuǎn)子電流， 子回路功率因素， 例系數(shù) 。 電機(jī)磁通的減小，勢必造成電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的減小。 由于電機(jī)設(shè)計時，電機(jī)的磁通常處于接近飽和值，如果進(jìn)一步增大磁通，將使電機(jī)鐵心出現(xiàn)飽和，從而導(dǎo) 致電機(jī)中流過很大的勵磁電流，增加電機(jī)的銅損耗和鐵損耗，嚴(yán)重時會因繞組過熱而損壞電機(jī) 。 因此，在改變電機(jī)頻率時，應(yīng)對電機(jī)的電壓進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，以維持電機(jī)磁通的恒定。 為此，用于交流電氣傳動中的變頻器實際上是變壓（ 稱頻（ 稱 ，即 以，通常也把這種變頻器叫 做 根據(jù)異步電動機(jī)的控制方式不同，變壓變頻調(diào)速可分為恒定壓頻比（ V/F）控制變頻調(diào)速、矢量控制（ 頻調(diào)速、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻調(diào)速等。 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 17 變壓 變頻協(xié)調(diào)控制 在進(jìn)行電機(jī)調(diào)速時，為保持電動機(jī)的磁通恒定，需要對電機(jī)的電壓與頻率進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，需要考慮基頻（額定頻率）以下和基頻以上兩種情況。 基頻，即基本頻率 f 1，是變頻器對電動機(jī)進(jìn)行恒轉(zhuǎn)矩控制和恒功率控制的分界線，應(yīng)按電動機(jī)的額定電壓（指額定輸出電壓，是變頻器輸出電壓中的最大值，通常它總是和輸入電壓相等）進(jìn)行設(shè)定，即在大多數(shù)情況下，額定輸出電壓就是變頻器輸出頻率等于基本頻率時的輸出電壓值，所以，基本頻率又等于額定頻率與電動機(jī)額定輸出電壓對應(yīng)的頻率）。 異步電動機(jī)變壓變頻調(diào)速時，通常在基頻 以下采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，基頻以上采用恒功率調(diào)速。 基頻以下調(diào)速，在一定調(diào)速范圍內(nèi)維持磁通恒定，在相同的轉(zhuǎn)矩相位角的條件下，如果能夠控制電機(jī)的電流為恒定，即可控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩為恒定，稱為恒轉(zhuǎn)矩控制，即電機(jī)在速度變化的動態(tài)過程中，具有輸出恒定轉(zhuǎn)矩的能力。 基頻以上調(diào)速，當(dāng)電機(jī)的電壓隨著頻率的增加而升高時，若電機(jī)的電壓已達(dá)到電機(jī)的額定電壓，繼續(xù)增加電壓有可能破壞電機(jī)的絕緣。為此，在電機(jī)達(dá)到額定電壓后，即使頻率增加仍維持電機(jī)電壓不變。這樣，電機(jī)所能輸出的功率由電機(jī)的額定電壓和額定電流的乘積所決定，不隨頻率的變化而變化 ， 具 有恒功率特性。 基 頻以上調(diào)速時，頻率可以從基頻往上增加，但電壓卻不能超過額定電壓，此時，電機(jī)調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。電機(jī)在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時，磁通與頻率成反比地降低，相當(dāng)于直流電機(jī)弱磁升速的情況。 V/， 在恒定 f 1控制中，頻率 f 1下降時，定子電阻壓降在 成氣隙磁通 取適