一種具有容錯(cuò)功能的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制方法

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第32卷第36期中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)Vol.32No.36Dec.25,2021一種具有容錯(cuò)功能的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制方法（完整版）實(shí)用資料(可以直接使用，可編輯完整版實(shí)用資料，歡迎下載）2021年12月25日ProceedingsoftheCSEE?2021Chin.Soc.forElec.Eng.109文章編號(hào):0258-8013(202136-0109-08中圖分類號(hào):TM352文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A學(xué)科分類號(hào):470·40一種具有容錯(cuò)功能的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制方法蔡駿,鄧智泉(江蘇省新能源發(fā)電與電能變換重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(南京航空航天大學(xué),江蘇省南京市210016AFault-tolerantSensorlessControlMethodforSwitchedReluctanceMotorDrivesCAIJun,DENGZhiquan(JiangsuKeyLaboratoryofNewEnergyGenerationandPowerConversion(NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,JiangsuProvince,ChinaABSTRACT:Afault-tolerantsensorlesscontrolmethodforswitchedreluctancemotors(SRMispresentedinthispaper.Thismethodissuitableformediumandhighspeedoperatingmachines.Inmediumandhighspeedoperatingconditions,thesinglepulsecontrolmodeisutilized.Whentheturn-onangleisadvanced,thephasecurrentslopedetectingandthephaseinductanceslopezero-crossingdetectingmethodarecombinedforestimatingthealignedpositionofthestatorandrotorpoles.Whentheturn-onangleislaggedbehindzerodegree,onlythephaseinductanceslopezero-crossingdetectingmethodisutilized.Usingthismethod,thealignedpositionineachelectricalcyclecanbeestimated,andthepositionindexpulsescanalsobeestimated.Basedonthepositionindexpulses,thespeedandrotorpositioncanbeestimated.Toverifytheproposedmethod,theexperimentshavebeenperformedina12/8structureSRMprototype.Theexperimentalresultsshowthatthismethodcanavoidtheeffectsoftheturn-onangleandkeeptheindependenceofpositionestimationofeachphase.Thus,theheterogeneousredundancyofthepositionsignalscanberealized.Inaddition,thismethodrequiresnoadditionalhardwareandnocomplexcomputationormemorystorage.Thus,themethodisquiteeasyforimplementationandpossessesgoodgeneralityandportability.KEYWORDS:switchedreluctancemotor;sensorless;phaseinductanceslope;phasecurrentslope;positionestimation;fault-tolerant摘要:提出一種適合中、高速運(yùn)行的具有容錯(cuò)功能的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制方法。在中、高速運(yùn)行區(qū)域,電機(jī)采用單脈沖控制模式,當(dāng)開通角提前時(shí),采用相電流斜率檢基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(50877036。ProjectSupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(50877036.測(cè)與相電感斜率過零檢測(cè)相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)定、轉(zhuǎn)子對(duì)齊位置的估計(jì);當(dāng)開通角大于或等于零度時(shí),采用相電感斜率過零檢測(cè)法實(shí)現(xiàn)定、轉(zhuǎn)子對(duì)齊位置的估計(jì)。該方法在每個(gè)電周期內(nèi)均可估計(jì)出對(duì)齊位置這一特殊位置點(diǎn),并得到相應(yīng)的位置檢索脈沖。利用位置檢索脈沖可以估計(jì)出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置信息。為驗(yàn)證方法的可行性,在一臺(tái)12/8結(jié)構(gòu)樣機(jī)中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法不僅避免了開通角的影響,而且保持了位置檢測(cè)各相獨(dú)立的特點(diǎn)。因此,可以實(shí)現(xiàn)位置信號(hào)的多相冗余。另外,該方法無需增加額外硬件,也避免的復(fù)雜的計(jì)算和存儲(chǔ)過程。因此,該算法方便實(shí)現(xiàn),具有較強(qiáng)的通用性和可移植性。關(guān)鍵詞:開關(guān)磁阻電機(jī);無位置傳感器;相電感斜率;相電流斜率;位置估計(jì);容錯(cuò)0引言開關(guān)磁阻電機(jī)(switchedreluctancemotor,SRM采用雙凸極結(jié)構(gòu),定子上繞有集中式繞組,轉(zhuǎn)子無永磁材料和繞組,具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固等特點(diǎn),適于高速運(yùn)行和惡劣的工作環(huán)境。同時(shí),SRM優(yōu)異的容錯(cuò)運(yùn)行能力也拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域,在航空航天、電動(dòng)汽車、船舶、分布式電源系統(tǒng)以及精密加工、紡織機(jī)械、飛輪儲(chǔ)能、半導(dǎo)體加工等諸多場(chǎng)合具有良好的應(yīng)用前景,尤其在一些諸如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、核電站等需要工作在高溫、高速、高污染、強(qiáng)電磁干擾和核輻射等極端條件下的應(yīng)用場(chǎng)合具有獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。然而,要保證SRM可靠運(yùn)行和高性能控制,就必須準(zhǔn)確的獲取轉(zhuǎn)子位置信息。傳統(tǒng)的光電式、電磁式以及磁敏式等位置或轉(zhuǎn)速傳感器的引入不僅會(huì)增加系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度,而且降低了系統(tǒng)的可靠性,從而限制了SRM的應(yīng)用范圍。因此,110中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)第32卷研究具有容錯(cuò)功能的無位置傳感器技術(shù)對(duì)于充分發(fā)揮SRM的高速性、環(huán)境適應(yīng)性、以及強(qiáng)容錯(cuò)運(yùn)行能力具有重要的意義。近年來,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)SRM的無位置傳感器技術(shù)開展了廣泛的研究,相繼提出了一些無位置傳感器控制算法[1-2]。這些方法主要是利用SRM的電磁特性(如電感、磁鏈等與轉(zhuǎn)子位置和電流的之間的關(guān)系,通過數(shù)學(xué)模型求解[3-4]、查表[5]、觀測(cè)器[6-8]以及智能擬和算法[9-14]等方法來估計(jì)轉(zhuǎn)子位置信息,或者通過設(shè)置切換閥值來直接獲得各相驅(qū)動(dòng)信號(hào)[15-16],實(shí)現(xiàn)無位置傳感器運(yùn)行。這些方法考慮了電機(jī)飽和非線性的因素,通常對(duì)于不同的SRM都需要預(yù)先測(cè)量電機(jī)的電磁特性曲線,從而為建模、作表或智能擬合提供參考數(shù)據(jù)。然而,電磁特性的離線測(cè)量過程復(fù)雜,精度有限,都直接影響到位置估計(jì)的性能。另外,這些算法模型復(fù)雜,對(duì)控制器要求較高,實(shí)現(xiàn)起來相對(duì)比較困難。1998年,G.Gallegos-Lopez等人提出了一種基于相電流梯度法的SRM無位置傳感器技術(shù)[17]。該方法通過檢測(cè)相電流梯度的過零信號(hào)來估計(jì)定、轉(zhuǎn)子齒極開始重合的位置點(diǎn)信號(hào)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于無需預(yù)知電機(jī)的電磁特性數(shù)據(jù)和精確SRM數(shù)學(xué)模型。此外,該方法采用一種單周期單特殊點(diǎn)檢測(cè)的策略,提高了位置估計(jì)的快速性,適合用于高速運(yùn)行時(shí)的位置估計(jì)。2021年,英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)P.P.Acarnley教授等將這一方法應(yīng)用于高速SRM的位置估計(jì),通過仿真分析了該方法對(duì)母線電壓、轉(zhuǎn)速以及開通角的影響[18]。研究結(jié)果表明,該方法必須滿足“導(dǎo)通相電感上升區(qū)的反電勢(shì)大于繞組兩端電壓”這一條件,因此該方法易受開通角變化的影響。另外,該方法由于增加了一些信號(hào)調(diào)理電路,增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度。本課題組于2021年提出了一種基于電感斜率過零法的SRM位置估計(jì)方法[19]。該方法通過設(shè)計(jì)電感分區(qū)原則,可以實(shí)現(xiàn)定、轉(zhuǎn)子對(duì)齊位置的估計(jì),適合高速時(shí)的無位置傳感器控制。從國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)來看,目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)SRM無位置傳感器技術(shù)的研究主要是針對(duì)電機(jī)正常運(yùn)行的狀態(tài)提出位置估計(jì)或驅(qū)動(dòng)估計(jì)策略,并對(duì)算法的可行性進(jìn)行驗(yàn)證。而對(duì)電機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的無位置傳感器控制策略尚未開展過研究。然而,開關(guān)磁阻電機(jī)作為一種本身具備強(qiáng)容錯(cuò)能力的電機(jī),采用無位置傳感器技術(shù)的主要目的是為進(jìn)一步提升系統(tǒng)的可靠性,那么,無位置傳感器技術(shù)也應(yīng)該滿足電機(jī)容錯(cuò)運(yùn)行的要求。因此,具備容錯(cuò)能力的SRM無位置傳感器技術(shù)的研究將是一個(gè)重要的研究方向。本文提出了一種相電流斜率檢測(cè)與相電感斜率過零檢測(cè)相結(jié)合的無位置傳感器控制方法。該方法不僅避免了開通角的影響,而且保持了位置檢測(cè)各相獨(dú)立的特點(diǎn)。因此,該方法具備較強(qiáng)的容錯(cuò)能力。另外,該方法無需增加額外硬件,也避免的復(fù)雜的計(jì)算和存儲(chǔ)過程。因此,該算法方便實(shí)現(xiàn),具有較強(qiáng)的通用性和可移植性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文算法的可行性。1單周期單特殊位置點(diǎn)檢測(cè)法的分析在開關(guān)磁阻電機(jī)中、高速運(yùn)行階段,通常采用調(diào)節(jié)開通角、優(yōu)選關(guān)斷角的單脈沖控制模式。由于隨轉(zhuǎn)速的升高,每個(gè)電周期大大縮短,因此在一個(gè)電周期內(nèi)的轉(zhuǎn)速可以認(rèn)為近似不變。只要在每個(gè)電周期內(nèi)檢測(cè)到一個(gè)已知的特殊位置點(diǎn),即可估計(jì)出位置脈沖信息,從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速估計(jì)。采用這種“單周期單特殊點(diǎn)”檢測(cè)的位置估計(jì)方法,無須預(yù)知復(fù)雜的電磁特性曲線,無須復(fù)雜的存儲(chǔ)、建模、和運(yùn)算過程,也不會(huì)增加任何系統(tǒng)硬件,因此,算法簡(jiǎn)單,具備高速適應(yīng)性、通用性和各相獨(dú)立的特點(diǎn),適合SRM中、高速運(yùn)行的無位置傳感器控制。根據(jù)SRM結(jié)構(gòu)和電氣對(duì)稱性,在一個(gè)電周期內(nèi)可供選擇的特殊點(diǎn)位置有不對(duì)齊位置、對(duì)齊位置、定轉(zhuǎn)子齒極開始重合位置,以及變壓器電動(dòng)勢(shì)與運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)交點(diǎn)位置,如圖1所示。A—不對(duì)齊位置;B—變壓器電動(dòng)勢(shì)與運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)交點(diǎn)位置;C—定、轉(zhuǎn)子齒極開始重合位置;D—對(duì)齊位置。圖1特殊位置點(diǎn)示意圖Fig.1Principlediagramofthespecialpositions根據(jù)檢測(cè)方法的不同,可分為如下3種方式:1方式①:不對(duì)齊位置點(diǎn)或?qū)R位置點(diǎn)的檢第36期蔡駿等:一種具有容錯(cuò)功能的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制方法111測(cè)。通過檢測(cè)相電感斜率過零點(diǎn),正向過零時(shí)為不對(duì)齊位置,負(fù)向過零時(shí)為對(duì)齊位置。但這種方法存在3個(gè)問題:①不對(duì)齊位置處電感變化很小,實(shí)際檢測(cè)電感斜率過零位置時(shí)容易產(chǎn)生誤差;②受開通角變化的影響,當(dāng)零度以后開通時(shí),不對(duì)齊位置檢測(cè)的算法失效;③受相電感實(shí)際計(jì)算值的影響,當(dāng)相電流下降到0以后,相電感值被設(shè)置為0;而當(dāng)相開通瞬間,電感計(jì)算值由0瞬變?yōu)閷?shí)際值,因此存在一個(gè)電感突變,從而使得相電感斜率存在一個(gè)正的階躍信號(hào)。因此,當(dāng)開通角提前時(shí),會(huì)產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤的位置脈沖,使得位置檢測(cè)失效。2方式②:定、轉(zhuǎn)子齒極開始重合位置點(diǎn)的檢測(cè)。在單脈沖模式下,通過檢測(cè)相電流斜率的負(fù)向過零信號(hào)即可檢測(cè)到定、轉(zhuǎn)子齒極開始重合位置。但是,由于開通角和轉(zhuǎn)速會(huì)影響運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)的大小,從而影響相電流的波形。只有在導(dǎo)通相的電感上升區(qū)的運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)大于繞組兩端電壓時(shí),相電流才會(huì)開始衰減,從而可以檢測(cè)到該特殊位置點(diǎn);反之,該位置估計(jì)算法將失效。3方式③:變壓器電動(dòng)勢(shì)與運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)交點(diǎn)位置檢測(cè)。通過檢測(cè)導(dǎo)通相繞組端電壓值與二倍變壓器電動(dòng)勢(shì)值相等的點(diǎn),即為變壓器電動(dòng)勢(shì)與運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)交點(diǎn)位置。該特殊點(diǎn)位置位于不對(duì)齊位置與定、轉(zhuǎn)子齒極開始重合位置之間,但該點(diǎn)的位置并不是固定的,會(huì)隨開通角變化而變化。因此,采用該點(diǎn)作為位置檢測(cè)特殊點(diǎn)的位置估計(jì)算法的動(dòng)態(tài)性能較差,轉(zhuǎn)速估計(jì)波動(dòng)大。通過上述分析可以看出,這些特殊點(diǎn)的檢測(cè)都會(huì)受到開通角變化的影響。因此,這些方法都限制了開關(guān)磁阻電機(jī)的控制靈活的特點(diǎn),無法滿足動(dòng)態(tài)調(diào)速性能的要求。2一種具有容錯(cuò)功能的位置檢測(cè)方法由于采用上述幾種“單周期單特殊點(diǎn)”估計(jì)的方法都存在各自的缺陷。而理想的“單周期單特殊點(diǎn)”位置檢測(cè)方法則需要滿足如下幾點(diǎn)要求:1特殊位置點(diǎn)應(yīng)為固定點(diǎn);2檢測(cè)到的特殊位置點(diǎn)不受開通角變化的影響;3滿足各相位置估計(jì)的獨(dú)立性。為此,本文提出了一種將相電流斜率檢測(cè)法與相電感斜率過零檢測(cè)法相結(jié)合的對(duì)齊位置估計(jì)方法。具體實(shí)施方式如下:1相電感的估計(jì)。開關(guān)磁阻電機(jī)在忽略互感影響時(shí),相電壓方程可以簡(jiǎn)化為ddkkkURitψ=?(1兩邊積分可以得到一相磁鏈的表達(dá)((dtkkktUiRtψψ=?+∫(2在實(shí)際控制系統(tǒng)中,繞組磁鏈的計(jì)算通常采用數(shù)字積分的形式:(1((((kkvkRikTψψ+=+?Δ(3式中:ψ(k和ψ(k+1分別為第k個(gè)和第k+1個(gè)采樣時(shí)刻的磁鏈值;ΔT為采樣周期;i(k和v(k分別為第k個(gè)采樣時(shí)刻的電流和電壓。由此,相電感可以根據(jù)其與相磁鏈及相電流之間的關(guān)系得到(,(,iLiiψθθ=(4由于當(dāng)導(dǎo)通相關(guān)斷后,相電流將續(xù)流到零。此時(shí),已經(jīng)無法正常估計(jì)相電感值。因此,當(dāng)電流下降為零時(shí),相電感的估計(jì)值通過軟件設(shè)置為零。2位置估計(jì)策略。本文以12/8結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻電機(jī)樣機(jī)為例對(duì)所提出的新型位置估計(jì)策略進(jìn)行說明。對(duì)于12/8結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻樣機(jī)而言,通常假定0°為不對(duì)齊位置,22.5°為對(duì)齊位置,其中一個(gè)電周期為45°機(jī)械角度。如圖2和圖3所示,當(dāng)電機(jī)工作在單脈沖控制模式時(shí),估計(jì)的相電感波形在開通角θon處都存在一個(gè)由0到電感實(shí)際值L(θon的一個(gè)突變過程。因此,此時(shí)的相電感斜率則存在一個(gè)正的階躍。但在關(guān)斷角位置,由于相電流進(jìn)入續(xù)流階段,續(xù)流區(qū)間內(nèi)電感是仍可以連續(xù)計(jì)算,因此不存在電感斜率的突變問題。圖2開通角θon≥0°時(shí)的對(duì)齊位置估計(jì)原理圖Fig.2Estimationprinciplediagramofthealignedpositionwhenθon≥0°112中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)第32卷脈沖脈沖脈沖圖3開通角θon<0°時(shí)的對(duì)齊位置估計(jì)原理圖Fig.3Estimationprinciplediagramofthealignedpositionwhenθon<0°如圖2所示,當(dāng)θon≥0°時(shí),雖然相電感斜率在θon處存在一個(gè)正的階躍,但是該階躍信號(hào)與[θon,22.5°]區(qū)間的電感斜率同為正,因此不會(huì)影響電感斜率的過零檢測(cè)。此時(shí)只要檢測(cè)相電感斜率由正變負(fù)的點(diǎn),即可估計(jì)出定、轉(zhuǎn)子對(duì)齊位置這一特殊位置點(diǎn)信息。如果設(shè)置相電感斜率大于零時(shí)為高電平,小于等于零時(shí)為低電平,便可以得到如圖2所示的對(duì)齊位置檢索脈沖信號(hào),其下降沿即為對(duì)齊位置。而相鄰電周期內(nèi)的2個(gè)檢索脈沖下降沿之間相差一個(gè)電周期即45°,那么只要記錄它們之間相隔的時(shí)間Δt,便可由(5和(6式分別估計(jì)出轉(zhuǎn)速信息和轉(zhuǎn)子位置信息:tθωΔ=Δ(5式中Δθ和Δt分別表示相臨電周期的位置檢索脈沖下降沿之間的角度差和時(shí)間間隔。(1(kkTθθω+=+Δ(6式中:θ(k+1和θ(k分別為相臨采樣周期的位置信號(hào)值;ΔT為DSP中斷周期。當(dāng)θon<0°時(shí),如圖3所示,相電感斜率在開通角θon處同樣存在一個(gè)正的階躍,但由于在區(qū)間(θon,0°內(nèi)的電感斜率為負(fù),因此電感斜率在[θon,0°]區(qū)間內(nèi)會(huì)存在一個(gè)由正變負(fù)的過零點(diǎn)F。該點(diǎn)會(huì)與對(duì)齊位置處的電感斜率負(fù)向過零點(diǎn)N混淆,因此,在θon<0°時(shí)如果僅采用電感斜率過零檢測(cè)法,那么如圖3所示,在一個(gè)電周期內(nèi)所得到的位置檢索脈沖P1中將存在一個(gè)誤脈沖,會(huì)影響轉(zhuǎn)速和角度的估計(jì)。為解決這一問題,在θon<0°時(shí),系統(tǒng)采用相電感斜率過零檢測(cè)與相電流斜率檢測(cè)相結(jié)合的位置估計(jì)方法。如圖3所示,通過檢測(cè)相電感斜率過零點(diǎn),并將斜率大于零時(shí)設(shè)置為高電平,可以得到位置檢索脈沖信號(hào)P1;同時(shí),通過檢測(cè)相電流斜率,并將斜率小于零時(shí)設(shè)置為高電平,便可得到信號(hào)檢索脈沖P2;將P1和P2的脈沖信號(hào)相“與”,可以得到位置檢索脈沖P3。由圖3可知,位置檢索脈沖P3保留了P1中對(duì)齊位置的檢測(cè)信號(hào),同時(shí)消除了開通位置處的誤脈沖干擾。因此與θon≥0°時(shí)類似,通過檢測(cè)相鄰電周期內(nèi)的2個(gè)P3脈沖下降沿信號(hào),同樣可由式(5和(6分別估計(jì)出轉(zhuǎn)速信息和轉(zhuǎn)子位置信息。與文獻(xiàn)[3-4]中的相電流梯度法不同,本文方法中雖然采用了電流斜率的過零檢測(cè),但是該檢測(cè)的目的并不在于實(shí)現(xiàn)對(duì)定、轉(zhuǎn)子開始重合位置這一特殊位置點(diǎn)的檢測(cè)。因此,在單脈沖控制模式下,相電流的單脈沖波形并不會(huì)影響對(duì)電流斜率為負(fù)區(qū)域的檢測(cè)。從上述位置估計(jì)方法的原理可以看出,僅通過檢測(cè)相電壓和相電流信號(hào),便可以在各電周期中估計(jì)出唯一的對(duì)齊位置點(diǎn)。這種方法不僅避免了開通、關(guān)斷角的影響,而且保持了位置檢測(cè)各相獨(dú)立的特點(diǎn)。因此,利用任意相的位置估計(jì)信號(hào),均能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無位置傳感器控制。當(dāng)電機(jī)發(fā)生一相故障時(shí),電機(jī)可進(jìn)入缺相運(yùn)行模式,傳統(tǒng)的缺相運(yùn)行算法可以直接引入,而不受位置估計(jì)的影響。因此,該位置估計(jì)算法具備較強(qiáng)的容錯(cuò)能力。3仿真分析為驗(yàn)證本文方法的可行性,在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建了12/8結(jié)構(gòu)SRM樣機(jī)的仿真模型。并分別針對(duì)開通角θon≥0°和θon<0°兩種情況進(jìn)行了仿真研究。圖4為開通角θon=0°,關(guān)斷角θoff=18°,轉(zhuǎn)速為3500r/min時(shí)基于電感斜率過零檢測(cè)法的對(duì)齊位置點(diǎn)估計(jì)和轉(zhuǎn)子位置估計(jì)仿真結(jié)果。與圖2比較可知,在相開通瞬間,相電感的估計(jì)值存在一個(gè)突變會(huì)使得計(jì)算的電感斜率存在一個(gè)正的階躍。但由于從開通角θon=0°到對(duì)齊位置θ=22.5°之間的電感斜率均大于等于零,因此該階躍信號(hào)并不會(huì)改變電感斜率計(jì)算值在該區(qū)間內(nèi)的正負(fù)極性,那么此時(shí)僅通過檢測(cè)電感斜率由正變負(fù)的點(diǎn)即可檢測(cè)到對(duì)齊位置點(diǎn)信息。將電感斜率大于零的區(qū)域設(shè)置為高,小于等于零的區(qū)域設(shè)置為低,即可得到如圖4所示第36期蔡駿等:一種具有容錯(cuò)功能的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制方法113t/ms參考角度/(°035255038404237394136估計(jì)角度/(°02550P1012相電感斜率?20相電感/mH024圖4開通角θon≥0°時(shí)的位置估計(jì)仿真波形Fig.4Simulationresultswhenθon≥0°的P1位置檢索脈沖。該脈沖的下降沿即代表對(duì)齊位置信息。由于相鄰2個(gè)下降沿之間相差45°,根據(jù)式(5和(6即可估計(jì)出轉(zhuǎn)子位置信息。與參考位置信號(hào)比較可以看出,位置估計(jì)具有較高的精度,滿足無位置傳感器控制的要求。圖5給出了開通角θon<0°時(shí)的位置估計(jì)過程仿真波形。該仿真中,開通角θon=?3°,關(guān)斷角θoff=17°,轉(zhuǎn)速為7500r/min。與圖4類似,在開通瞬間,計(jì)算的電感斜率亦存在一個(gè)正的階躍。但理論上由于在(?3°,0°區(qū)間內(nèi)的電感斜率為負(fù),那么該階躍信號(hào)會(huì)使得電感斜率計(jì)算值在θon=?3°位置存在一個(gè)由正變負(fù)的過零點(diǎn),該點(diǎn)不易與對(duì)齊位置處的電感斜率由正變負(fù)的過零點(diǎn)區(qū)分。因此,僅利用電感斜率過零點(diǎn)法得到的位置檢索脈沖P1無法實(shí)現(xiàn)位置信號(hào)的精確估計(jì)。本文在不引入濾波環(huán)節(jié)的前提下,將相電流斜率為負(fù)的區(qū)域設(shè)置為高電平,即可得到如圖5中的脈沖信號(hào)P2。由于在相電感底部區(qū)域(即不對(duì)齊位置附近的運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)很小,使得相電流將在該區(qū)域不斷上升,當(dāng)且僅當(dāng)導(dǎo)通區(qū)的運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)大于繞組兩端電壓時(shí),電流才開始下降。因此,相電流斜率為負(fù)的區(qū)域應(yīng)位于0°之后,那么將位置檢索脈沖P1與脈沖信號(hào)P2相“與”后得到的脈沖信號(hào)P3亦位于0°之后,這樣可以有效的避免θon<0°時(shí)位置檢索脈沖P1中的誤脈沖干擾。通過檢測(cè)位置檢索脈沖P3的下降沿信號(hào)即可得到對(duì)齊位置信息,據(jù)此,利用式(5和(6同樣可估計(jì)出轉(zhuǎn)子位置信息。從圖5給出的參考位置信號(hào)和估計(jì)位置信號(hào)的仿真波形可以看出,該位置估計(jì)方法具備較高的估計(jì)精度,有效的避免了開通角變化的影響。t/ms參考角度/(°10111213估計(jì)角度/(°P3P2P1相電感斜率?相電感/mH相電流斜率/104?相電流/A圖5開通角θon<0°時(shí)的位置估計(jì)仿真波形Fig.5Simulationresultswhenθon<0°此外,從圖4和5的仿真波形可以看出,在單脈沖控制模式下,僅通過檢測(cè)某一導(dǎo)通相的相電流和相電壓信號(hào),即可估計(jì)出轉(zhuǎn)子位置信息,實(shí)現(xiàn)無位置傳感器控制。因此,該方法實(shí)現(xiàn)了位置估計(jì)的各相獨(dú)立性,具備無位置傳感器缺相容錯(cuò)控制的潛力。本文將在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步驗(yàn)證這一性能。4實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為進(jìn)一步驗(yàn)證本文提出的無位置傳感器算法的可行性,在一臺(tái)12/8結(jié)構(gòu)SRM樣機(jī)上進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。圖6為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)硬件實(shí)物圖,其中功率系統(tǒng)和控制系統(tǒng)主要包含不對(duì)稱半橋功率變換器,以功率變換器和控制器PC和示波器SRM樣機(jī)測(cè)功機(jī)調(diào)壓器圖6實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)物圖Fig.6Hardwareimplementation114中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)第32卷TMS320F2812DSP為核心的數(shù)字控制器以及電流、電壓傳感器及其信號(hào)調(diào)理電路等。圖7(a和(b分別給出了θon=0°和θon=3°時(shí)采用電感斜率過零檢測(cè)法無位置傳感器運(yùn)行模式下的三相電感估計(jì)波形和C相的對(duì)齊位置檢索脈沖的波形。與原理圖2以及圖4所示的仿真波形比較可以看出，當(dāng)θon≥0°時(shí)，采用電感斜率過零檢測(cè)法可較好的估計(jì)出對(duì)齊位置的檢索脈沖，從而實(shí)現(xiàn)無位置傳感器穩(wěn)定運(yùn)行。LaL(3mH/格LcLbP1t(100μs/格(aθon=?3°時(shí)電感斜率過零檢測(cè)法的位置檢索脈沖估計(jì)L(3mH/格相電感相電感斜率P1L(3mH/格LaLcLbP1t(250μs/格(bθon=?3°時(shí)的位置檢索脈沖估計(jì)和相電感波形t(1ms/格(aθon=0°Ia(4.15A/格P2P1P3Δθ=45°t(250μs/格P1L(3mH/格LaLcLb(cθon=?3°時(shí)的新型位置估計(jì)算法和無位置傳感器運(yùn)行t(1ms/格(bθon=3°圖8開通角θon<0°時(shí)的對(duì)齊位置檢索脈沖估計(jì)Alignedpositionindexpulseestimationwhenθon<0°Fig.8圖7開通角θon≥0°時(shí)的對(duì)齊位置檢索脈沖估計(jì)Alignedpositionindexpulseestimationwhenθon≥0°Fig.7脈沖信號(hào)，所得到的位置檢索脈沖P3中保留了對(duì)齊位置的位置信息。通過檢測(cè)P3的下降沿信息，即可由式(5和(6估計(jì)出轉(zhuǎn)子位置信息。由圖9可以看出，采用該方法所得到的位置估計(jì)波形與傳感器提供的參考位置波形基本一致，因此具有較高的估計(jì)精度。值得說明的是，通過比較圖8與圖3和5可以發(fā)現(xiàn)，在理想狀態(tài)仿真中，不對(duì)齊位置的電感斜率為0，而在(0°,22.5°之間的電感斜率均大于0，因此，P1脈沖從0°開始轉(zhuǎn)為高電平信號(hào)。而在實(shí)驗(yàn)中，由于在不對(duì)齊位置0°附近的電感非常接近，使得電感斜率的計(jì)算值近似為零，因此，如圖8(a—圖8(a給出了θon=?3°時(shí)的相電感估計(jì)波形，相電感斜率估計(jì)波形，以及采用相電感斜率過零法得到的位置檢索脈沖P1波形。與圖3和圖5對(duì)比可以證明，在開通瞬間相電感斜率的計(jì)算值存在一個(gè)正的階躍，該階躍信號(hào)使得估計(jì)的P1信號(hào)在(?3°,0°區(qū)間存在一個(gè)誤脈沖信號(hào)，從而會(huì)影響轉(zhuǎn)子位置估計(jì)。圖8(b給出了轉(zhuǎn)速為7500r/min時(shí)的三相電感以及P1脈沖的估計(jì)波形，驗(yàn)證了在θon<僅采用電感斜率過零檢測(cè)法不易實(shí)現(xiàn)精0°區(qū)域內(nèi)，確的位置估計(jì)。圖8(c為θon=?3°，θoff=17°，轉(zhuǎn)速(c中所示的P1脈沖在0°附近位置仍為低電平，只有當(dāng)相電感在開始上升時(shí)才轉(zhuǎn)為高電平信號(hào)，但這種區(qū)別并不影響轉(zhuǎn)子位置估計(jì)原理的實(shí)現(xiàn)。由理論分析和仿真結(jié)果得知，本文提出的位置估計(jì)算法實(shí)現(xiàn)了位置估計(jì)的各相獨(dú)立性，在電機(jī)發(fā)7500r/min時(shí)，采用相電流斜率檢測(cè)法與相電感斜率過零檢測(cè)法相結(jié)合的位置估計(jì)方法下的無位置傳感器運(yùn)行波形。從圖8可以看出，通過結(jié)合相電流負(fù)斜率檢測(cè)，有效的避開了θon<0°區(qū)域內(nèi)的誤第36期蔡駿等：一種具有容錯(cuò)功能的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制方法1155結(jié)論P(yáng)1θ(90°/格P3估計(jì)位置角參考位置角本文提出了一種適合中、高速運(yùn)行的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器位置估計(jì)方法。該方法將電流斜率檢測(cè)和電感斜率過零點(diǎn)檢測(cè)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)齊位置點(diǎn)的估計(jì)，解決了電感斜率過零檢測(cè)法易受開t(500μs/格通角變化影響的問題。該方法的實(shí)現(xiàn)無需增加系統(tǒng)硬件，也無需預(yù)先測(cè)量電機(jī)的電磁特性曲線，而且算法避免了復(fù)雜的查表、模型計(jì)算等耗時(shí)環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了軟件結(jié)構(gòu)并提高了運(yùn)行速度，非常適合轉(zhuǎn)速較高的應(yīng)用場(chǎng)合。此外，由于該方法實(shí)現(xiàn)了位置估計(jì)的各相獨(dú)立，因此可以實(shí)現(xiàn)無位置傳感器缺相容錯(cuò)控制。圖9Fig.9開通角θon=?3°時(shí)的位置估計(jì)波形Positionestimationwhenθon=?3°生缺相故障時(shí)，仍然可以估計(jì)出轉(zhuǎn)子位置信息。本文通過實(shí)驗(yàn)對(duì)這一特點(diǎn)進(jìn)行了驗(yàn)證。10(a為θon=圖?3°時(shí)，三相正常運(yùn)行時(shí)各相的位置估計(jì)波形，可以看出通過檢測(cè)各相的相電壓和相電流信號(hào)可以從各相分別獨(dú)立的估計(jì)出轉(zhuǎn)子位置信息。C相驅(qū)當(dāng)動(dòng)信號(hào)被切斷后，如圖10(b所示，相即進(jìn)入?yún)s缺C相運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)故障相已無法實(shí)現(xiàn)位置估計(jì)，而其它正常相A和B仍能正常估計(jì)出位置檢索脈沖。此時(shí)，利用A和B相中任意一組位置檢索脈沖信號(hào)均可實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子位置的估計(jì)，維持電機(jī)缺相運(yùn)行。A相P3脈沖參考文獻(xiàn)[1]FahimiB，SureshG，EhsaniM．Reviewofsensorlesscontrolmethodsinswitchedreluctancemotordrives[C]//IndustryApplicationConference．Roma，2000：1850-1857．[2]EhsaniM，F(xiàn)ahimiB．Eliminationofpositionsensorsinswitchedreluctancemotordrives：stateoftheartandfuturetrends[J]．IEEETransactionsonIndustrialElectronics，2002，49(1：40-47．[3]GaoHongwei，SalmasiFR，EhsaniM．Inductancemodel-basedsensorlesscontroloftheswitchedreluctancemotordriveatlowspeed[J]．IEEETransactionsonPowerElectronics，2004，19(6：1568-1573．[4]FahimiB，EmadiA，SepeRB．FourquadrantpositionsensorlesscontrolinSRMdrivesovertheentirespeedrange[J]．IEEETransactiononPowerelectronics，2005，20(1：154-163．[5]LyonsJP，MacMinnSR，PrestonMA．Flux-currentmethodsforSRMrotorpositionestimation[C]//IndustryApplicationsSocietyAnnualMeeting．Dearborn，1991：482-487．[6]McCannR，IslamMS，HusainI．Applicationofslidingmodeobserverforswitchedreluctancemotordrives[J]．IEEETransactiononIndustryApplications，2001，37(1：θ(90°/格C相估計(jì)角度B相估計(jì)角度A相估計(jì)角度t(500μs/格(a在θon=?3°時(shí)三相正常運(yùn)行時(shí)的各相位置估計(jì)A相P3脈沖θ(90°/格C相估計(jì)角度B相估計(jì)角度A相估計(jì)角度t(1ms/格(bθon=?3°時(shí)切斷C相驅(qū)動(dòng)后的各相位置估計(jì)51-58．[7]IslamMS，HusainI，VeilletteRJ，etal．Designandperformanceanalysisofsliding-modeobserversforsensorlessoperationofswitchedreluctancemotors[J]．IEEETransactiononControlSystemsTechnology，2003，11(3：383-389．[8]HossainS，HusainI，KlodeH，etal．Fourquadrantandzerospeedsensorlesscontrolofaswitchedreluctancemotor[J]．IEEETransactionsonIndustrialApplications，2003，39(5：1343-1349．圖10θon<0°時(shí)電機(jī)正常運(yùn)行和C相缺相運(yùn)行的位置估計(jì)PositionestimationundernormalandCphaselackingphasefaultoperationwhenθon<0°Fig.10上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文方法有效的解決了電感斜率過零檢測(cè)法受開通角θon變化影響的問題，實(shí)現(xiàn)了中、高速時(shí)的無位置傳感器控制，同時(shí)具備多相冗余和容錯(cuò)能力。116中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)第32卷[9]CheokA，ErtugrulN．Highrobustnessandreliabilityoffuzzylogicbasedpositionestimationforsensorlessswitchedreluctancemotordrives[J]．IEEETransactiononPowerElectronic，2000，15(2：319-334．[10]MeseE，TorreyDA．Anapproachforsensorlesspositionestimationforswitchedreluctancemotorsusingartificialneuralnetworks[J]．IEEETransactiononPowerElectronics，2002，17(1：66-75．[11]HudsonCA，LoboNS，KrishnanR．Sensorlesscontrolofsingleswitch-basedswitchedreluctancemotordriveusingneuralnetwork[J]．IEEETransactionsonIndustrialElectronics，2021，55(1：321-329．[12]ParamasivamS，VijayanS，VasudevanM，al．etReal-timeverificationofaibasedrotorpositionestimationtechniquesfora6/4poleswitchedreluctancemotordrive[J]．IEEETransactionsonMagnetics，2007，43(7：3209-3222．[13]夏長(zhǎng)亮，王明超，史婷娜．基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制[J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2005，25(13：123-128．XiaChangliang，Wangmingchao，ShiTingna．Positionsensorlesscontrolforswitchedreluctancemotorsusingneuralnetwork[J]．ProceedingsoftheCSEE，2005，25(13：123-128(inChinese．[14]夏長(zhǎng)亮，謝細(xì)明，史婷娜，等．開關(guān)磁阻電機(jī)小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)無位置傳感器控制[J]．電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2021，23(7：33-38．XiaChangliang，Ximing，Tingna，al．XieShietPositionsensorlesscontrolofswitchedreluctancemotorusingwaveletneuralnetworks[J]．TransationofChinaElectrotechnicalSociety，2021，23(7：33-38(inChinese．[15]邱亦慧，詹瓊?cè)A，馬志源，等．基于簡(jiǎn)化磁鏈法的開關(guān)磁阻電機(jī)間接位置檢測(cè)[J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2001，21(10：59-62．QiuYihui，ZhanQionghua，MaZhiyuan，etal．TheindirectpositionsensingofSRMonthebasisofsimplifiedfluxmethod[J]．ProceedingsoftheCSEE，2001，21(10：59-62(inChinese．[16]鄭洪濤，蔣靜坪，徐德鴻，等．開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)無位置傳感器能量?jī)?yōu)化控制[J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2004，24(1：153-157．ZhengHongtao，JiangJingping，XuDehong，etal．Switchedreluctancemotorsensorlessdrivewithenergyoptimizingcontrolstraregy[J]．ProceedingsoftheCESS，2004，24(1：153-157(InChinese．[17]Gallegos-LopezG，KjaerPC，MillerTJE．Anewsensorlessmethodforswitchedreluctancemotordrives[J]．IEEETransactiononIndustryApplications，1998，34(4：832-840．[18]BatemanCJ，MecrowBC，ClothierAC，al．etSensorlessoperationofanultra-high-speedswitchedreluctancemachine[J]．IEEETransactiononIndustryApplications，2021，46(6：2329-2337．[19]蔡駿，鄧智泉．一種開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器轉(zhuǎn)子位置估計(jì)方法[P]．專利號(hào)：ZL202110238771.6．CaiJun，DengZhiquan．Asensorlesspositionestimationmethodforswitchedreluctancemotor[P]．Patentnumber：ZL202110238771.6．收稿日期：2021-07-03。作者簡(jiǎn)介：蔡駿(1982，男，博士研究生，研究領(lǐng)域?yàn)殚_關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制技術(shù)，高速開關(guān)磁阻起動(dòng)/發(fā)電系統(tǒng)研究，qinghuadianji@163；蔡駿鄧智泉(1969，教授，男，博士生導(dǎo)師，研究領(lǐng)域?yàn)闊o軸承電機(jī)，高速電機(jī)，交流電機(jī)控制。(責(zé)任編輯王劍喬《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)故障診斷與維修》課程教案單元標(biāo)題1－4冷卻液溫度傳感器的檢修課次位置2教學(xué)學(xué)時(shí)2授課班級(jí)上課地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)故障診斷與維修一體化室上課時(shí)間第周月日第節(jié)第周月日第節(jié)教學(xué)目標(biāo)能力目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)能正確使用故障診斷儀對(duì)冷卻液溫度傳感器進(jìn)行檢查。能使用萬用表對(duì)噴油器對(duì)冷卻液溫度傳感器及信號(hào)電路進(jìn)行檢查。掌握冷卻液溫度傳感器的作用、結(jié)構(gòu)及工作原理。正確識(shí)讀冷卻液溫度傳感器的信號(hào)電路。熟悉冷卻液溫度傳感器故障對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成的影響。具有團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神；能通過各種媒體資源查找所需信息，自主學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技術(shù)；能不斷積累經(jīng)驗(yàn)，從個(gè)案中尋找共性。能力訓(xùn)練任務(wù)任務(wù)1.進(jìn)行冷卻液溫度傳感器及其信號(hào)電路的檢測(cè)。本次課中涉及到的專業(yè)核心外語詞匯THAthermometerofair進(jìn)氣溫度THWthermometerofcoolant冷卻液溫度WTScoolanttemperaturesensor冷卻液溫度傳感器ATSairtemperaturesensor空氣溫度傳感器ECTenginecoolanttemperature發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度本次課所需教學(xué)資料案例1.一輛捷達(dá)，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難，怠速嚴(yán)重抖動(dòng)。案例2.一輛上海別克轎車，用戶反映該車起動(dòng)困難，每次要起動(dòng)三四次發(fā)動(dòng)機(jī)才能著車，而且車輛起動(dòng)后還會(huì)出現(xiàn)怠速不穩(wěn)、熱車后水溫易高、排氣管冒黑煙和收油門容易熄火的現(xiàn)象，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示燈有時(shí)還常亮不熄參考資料：《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)》，《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)故障診斷與維修學(xué)材》，《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)故障診斷與維修》網(wǎng)站-課件、電子教案、Flash教學(xué)動(dòng)畫，維修手冊(cè)儀器、設(shè)備：發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)3臺(tái)、汽車萬用表、故障診斷儀、汽車專用示波器、跨接線、測(cè)試燈、燃油壓力表。教學(xué)過程序號(hào)教學(xué)內(nèi)容時(shí)間(min)教學(xué)方法溫度傳感器(IATS)功用：給ECU提供進(jìn)氣溫度信號(hào)，作為燃油噴射和點(diǎn)火正時(shí)控制的修正信號(hào)，包括燃油脈寬、點(diǎn)火正時(shí)、怠速控制和尾氣排放等，若進(jìn)氣溫度傳感器信號(hào)中斷，將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熱起動(dòng)困難，燃油脈寬增加，尾氣排放惡化。安裝：D型--空氣濾清器內(nèi)或進(jìn)氣總管內(nèi)；L型--在空氣流量計(jì)內(nèi)。熱敏電阻：正溫度系數(shù)（PTC）型：電阻值隨溫度升高而增大負(fù)溫度系數(shù)（NTC）型：電阻值隨溫度升高而減小臨界溫度型熱敏電阻（CTR）：阻值以某一溫度(稱為臨界溫度)為界，高于此溫度時(shí)阻值為某一水平，低于此溫度時(shí)阻值為另一水平。熱敏電阻是利用陶瓷半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度變化而變化的特性制成的，其突出優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、響應(yīng)及時(shí)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、成本低廉。1進(jìn)氣溫度傳感器進(jìn)氣溫度傳感器如圖2-58，殼體內(nèi)裝有一個(gè)熱敏電阻，進(jìn)氣溫度變化時(shí)，熱敏電阻的阻值發(fā)生變化。電路如圖2-59，ECU通過THA端子測(cè)得的分壓值隨之變化，ECU根據(jù)此分壓值判斷進(jìn)氣溫度。檢測(cè)：測(cè)量?jī)蓚€(gè)端子之間應(yīng)無斷路故障，否則應(yīng)更換傳感器。2．冷卻液溫度傳感器(ECTS)給ECU提供發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度信號(hào)，作為燃油噴射和點(diǎn)火正時(shí)控制的修正信號(hào)。冷卻液溫度傳感器一般安裝在氣缸體水道上或冷卻水出口處。結(jié)構(gòu)和電路如圖2-60和圖2-61-，其工作原理與進(jìn)氣溫度傳感器相同。1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2概述2.1系統(tǒng)組成框圖利用單片機(jī)和傳感器構(gòu)建一套完整的液位自動(dòng)控制系統(tǒng)?？筛鶕?jù)需要設(shè)定液位的上限和下限，同時(shí)具備報(bào)警功能。本課題采用的是以8051系列的AT89C51單片機(jī)為核心開發(fā)壓力傳感器實(shí)現(xiàn)液位自動(dòng)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)原理圖如圖2-1：壓力傳感器采集到壓力信號(hào)傳送給信號(hào)處理模塊,它與單片機(jī)通信測(cè)出液位的高低，經(jīng)過線性化處理后發(fā)給繼電器電路，控制繼電器的通斷及發(fā)光二極管的亮滅。2.2壓力傳感器實(shí)現(xiàn)液位控制原理及特性壓力傳感器簡(jiǎn)介：壓力傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過這個(gè)范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失（這個(gè)高溫就是所謂的“居里點(diǎn)”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場(chǎng)變化微?。ㄒ簿驼f壓電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。利用壓力傳感器實(shí)現(xiàn)液位控制的基本原理：基于單片機(jī)、壓力傳感器實(shí)現(xiàn)的液位控制器是以AT89C51芯片為核心，由壓力傳感器、A／D轉(zhuǎn)換器、繼電器、發(fā)光二極管等組成。工作過程如下：水箱(水塔液位發(fā)生變化時(shí)，引起連接在水箱(水塔底部壓力的變化，壓力傳感器在接收到壓力信號(hào)后，即把變化量轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)；該信號(hào)經(jīng)過運(yùn)算放大電路放大后變成幅度為0～5V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，送入A／D轉(zhuǎn)換器，A／D轉(zhuǎn)換器把模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)量，由單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，并進(jìn)行處理，根據(jù)設(shè)定要求控制輸出。壓力傳感器的特性：壓電傳感器的重要特性就是壓電效應(yīng)，即某些電介質(zhì)物體，在沿一定方向?qū)ζ涫┘訅毫屠Χ怪冃螘r(shí)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在其表面上就會(huì)產(chǎn)生電荷；當(dāng)將外力去掉后，它們又重新回到不帶電的狀態(tài)的現(xiàn)象。3壓力傳感器實(shí)現(xiàn)液位控制系統(tǒng)的單元電路介紹3.1單片機(jī)的介紹AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如圖所示：圖3-1AT89C51實(shí)物圖圖3-2AT89C51管腳分布單片機(jī)引腳功能說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：表3-1P3口特殊功能七年級(jí)（下）期中測(cè)驗(yàn)卷（選擇題）班級(jí)____________學(xué)號(hào)_____________姓名_____________說明：考試時(shí)間為90分鐘，總分為100分，附加題20分不計(jì)入總分。一、選擇題.（每題3＇，共24＇，每題只有一個(gè)選項(xiàng)是正確的或最確切的）1.下列長(zhǎng)度的三條線段能組成三角形的是（）A．1,2,3B．2,3,4C.3,6,9D．4,4,102.已知是方程的解，則k的值是（）A．2B．-2C．1D．-13.若a則下列結(jié)論不正確的是（）(A-a＞-b(B(C<0(Da2＞b24.不等式的自然數(shù)解的個(gè)數(shù)是（）(A0(B1(C2(D無數(shù)5.一個(gè)兩位數(shù)能被3整除，且滿足個(gè)位數(shù)字比十位數(shù)字小3，這樣的兩位數(shù)一共有（）(A1個(gè)(B2個(gè)(C3個(gè)(D4個(gè)6.老師在新生分組時(shí)發(fā)現(xiàn)，若每組7人則多2人，若每組8人則少4人，那么這個(gè)班的人數(shù)是((A40(B44(C51(D567.若不等式組有解，則a的取值范圍是（）(A<2(B≥2(C≤2(D＞28.已知方程組的解是的一個(gè)解，那么的值為((A5(B6(C7(D8――――――――――――――――班級(jí)學(xué)號(hào)姓名――――――――――――――――――七年級(jí)（下）期中測(cè)驗(yàn)卷（答卷）說明：考試時(shí)間為90分鐘，總分為100分，附加題20分不計(jì)入總分。一、選擇題.（每題3＇，共24＇）題號(hào)12345678答案二、填空題.（每題3＇，共24＇）9.用方程或不等式表示：x與2的和等于y；_______________________a與b的和是非負(fù)數(shù)；_______________________x的相反數(shù)不大于它的絕對(duì)值．_______________________10.已知二元一次方程，用含spanx的式子表示y：_________________.11.不等式3x―2≤4x+1的最小整數(shù)解是________.12.在方程中，若x項(xiàng)的系數(shù)為0，則k的值應(yīng)為_______.13.的解集是____，的解集是_____，的解集是_______.14.如果a＞b，那么_____,如果<，那么a_____b.15.若，則＝_____，＝_____.16.若，則______.三、解答題.（本大題共52＇）17.解下列方程（組）、不等式（組）(每題4＇，共20＇①.②.③.④.⑤.18.學(xué)校田徑隊(duì)的小剛在400米跑測(cè)試時(shí),先以6米/秒的速度跑完了大部分路程,最后以8米/秒的速度沖刺到達(dá)終點(diǎn),成績(jī)?yōu)?分零5秒,問小剛在離終點(diǎn)多遠(yuǎn)時(shí)開始沖刺？（本題10＇）19.一張

圓桌由1個(gè)桌面、3條桌腿組成.如果1立方米木料可以做方桌的桌面40個(gè)或做桌腿200條，現(xiàn)有4.8立方米木料，那么用多少立方米木料做桌面、多少立方米木料做桌腿，做出的桌面和桌腿，恰好能配成方桌？能配成多少?gòu)垐A桌？（本題11＇）20.初一年級(jí)師生外出春游，若每輛車坐45人，則恰好少1輛車；若輛車坐54人，則只有一輛車沒有坐滿，但超過。問有多少輛車？多少名師生？（本題11＇）附加題：(每題10＇，共20＇高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3.2信號(hào)處理模塊分析90分；若最后一次考試得圖3-4ADC0809管腳分布圖87？當(dāng)控制端端電平置高，公共觸點(diǎn)與常開端吸合。我們可以將常開端接入一發(fā)光二極管，公共端接+5V電平。圖中的二極管D是起續(xù)流作用，可以防止在切斷繼電器線圈中的電流時(shí)出現(xiàn)的很高的反壓，保護(hù)驅(qū)動(dòng)三級(jí)管或其他驅(qū)動(dòng)繼電器的器件。圖3-7繼電器輸出電路4利用壓力傳感器實(shí)現(xiàn)液位控制的硬件電路設(shè)計(jì)4.1液位測(cè)量電路的設(shè)計(jì)本此設(shè)計(jì)系統(tǒng)的原理圖如圖4-1所示，通過壓力傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)的通信控制繼電器工作即可實(shí)現(xiàn)液位的控制，電路簡(jiǎn)單，精度高，容易實(shí)現(xiàn)，大大簡(jiǎn)化了硬件的設(shè)計(jì)。5利用壓力傳感器實(shí)現(xiàn)液位控制的軟件設(shè)計(jì)5.1程序設(shè)計(jì)框圖圖5-1程序設(shè)計(jì)流程圖5.2匯編語言程序ORG0000HAJMPSTARTORG0030HSTART:MOV40H,#25H;設(shè)置下限MOV41H,#70H;設(shè)置上限MOVP0,#0FFHMOVR0,#25HMOVDPTR,#8000HCAIYANG:MOVX@DPTR,A;啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換LCALLDELAYMOVXA,@DPTR;保存轉(zhuǎn)換結(jié)果CMP:CJNEA,41H,LOOPAJMPCLOSE;等于上限，關(guān)閉閥門LOOP:JNCCLOSE;大于上限，關(guān)閉閥門CJNEA,40H,LOOP1AJMPOPEN;等于下限，打開閥門LOOP1:JCOPEN;小于下限，打開閥門AJMPCAIYANGCLOSE:CLRP2.0;關(guān)閉閥門AJMPCAIYANGOPEN:SETBP2.0;打開閥門AJMPCAIYANGDELAY:DJNZR0,DELAYRETSJMP$END總結(jié)與展望此次小學(xué)期課程設(shè)計(jì)中：我在小學(xué)期課程設(shè)計(jì)開始前又重新對(duì)傳感器應(yīng)用技術(shù)中的壓力傳感器部分知識(shí)進(jìn)行了詳細(xì)閱讀，對(duì)傳感器的知識(shí)應(yīng)用有了一定的了解。我和小組成員在了解了壓力傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)和壓力器工作原理的基礎(chǔ)上研究和分析了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并對(duì)壓力傳感器應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了設(shè)想與分析。完成利用壓力傳感器實(shí)現(xiàn)液位控制系統(tǒng)的硬件選型和電路設(shè)計(jì)和利用壓力傳感器實(shí)現(xiàn)液位控制系統(tǒng)的程序流程圖設(shè)計(jì)及程序的編寫。通過對(duì)利用壓力傳感器實(shí)現(xiàn)液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程及分析得出如下結(jié)論:利用壓力傳感器實(shí)現(xiàn)液位控制的系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，精確度高。此次小學(xué)期課程設(shè)計(jì)關(guān)于利用壓力傳感器實(shí)現(xiàn)液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，雖然可以滿足一般工業(yè)的需求，也做了一些嘗試性的探索工作，但是還存在很多不完善的地方，仍有許多方面有待進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)?？傊?，通過此次小學(xué)期課程設(shè)計(jì)使我進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)到了傳感器的強(qiáng)大功能，由于此次小學(xué)期課程設(shè)計(jì)也用到了單片機(jī)的知識(shí)，所以又從一定的程度上加深了我對(duì)單片機(jī)知識(shí)的運(yùn)用水平和理解水平。最后，特別感謝老師的精心指導(dǎo)與耐心講解使我們能夠順利完成本次小學(xué)期課程設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)教育部參賽_汽車?yán)鋮s液溫度傳感器的檢測(cè)_朱清燕一、教案背景1、面向?qū)W生：中職學(xué)生2、學(xué)科：汽修專業(yè)《汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修》3、課時(shí)：4課時(shí)（第1-2課時(shí)主要通過“看一看”、“想一想”、“學(xué)一學(xué)”完成案例引入、理論教學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真檢測(cè)教學(xué)對(duì)汽車?yán)鋮s液溫度傳感器的作用、類型、工作原理及檢測(cè)部分的掌握，第3-4課時(shí)主要通過“做一做”、“練一練”、“評(píng)一評(píng)”完成汽車?yán)鋮s液溫度傳感器實(shí)車檢測(cè)、小組PK等部分）4、教學(xué)設(shè)計(jì)理念：利用互聯(lián)網(wǎng)百度搜索、多媒體仿真軟件和校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地企業(yè)化模式下的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，根據(jù)中職學(xué)生好奇心強(qiáng)和喜歡動(dòng)手的特點(diǎn)，通過網(wǎng)絡(luò)視頻創(chuàng)設(shè)情景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣；通過多媒體仿真軟件中的模擬實(shí)操，使學(xué)生更易掌握知識(shí)點(diǎn)；通過多媒體課件中的教學(xué)互動(dòng)，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體能夠促進(jìn)教師教學(xué)的改進(jìn)；通過多媒體課件中的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，學(xué)生可以檢測(cè)掌握知識(shí)的情況；通過校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地企業(yè)化模式下的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，提高學(xué)生實(shí)際的汽修檢測(cè)技能。5、教學(xué)基礎(chǔ)條件：（1）連接到Internet的多媒體教學(xué)平臺(tái)。（2）上海鵬達(dá)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開發(fā)公司提供的多媒體仿真軟件。（3）中山市沙溪理工學(xué)校汽車實(shí)訓(xùn)基地提供的4S管理模式下的整車實(shí)訓(xùn)平臺(tái)二、教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1、掌握汽車?yán)鋮s液溫度傳感器的作用及類型；2、理解汽車?yán)鋮s液溫度傳感器的工作原理。能力目標(biāo)：1、通過對(duì)汽車?yán)鋮s液溫度傳感器檢測(cè)模擬的操作；掌握冷卻液溫度傳感器檢測(cè)原理和操作方法；2、通過實(shí)物圖片和動(dòng)畫的展示，培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析能力；3、通過校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地企業(yè)化模式下的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，提高學(xué)生實(shí)際的汽修檢測(cè)技能。情感目標(biāo)：1、通過創(chuàng)設(shè)情景、實(shí)物演示，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲；2、通過多媒體仿真軟件提供自主學(xué)習(xí)和反饋，增強(qiáng)學(xué)生的自信心和成就感；素質(zhì)目標(biāo)：1、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作、吃苦耐勞等精神2、培養(yǎng)良好的職業(yè)素養(yǎng)。三、教材分析1、教材使用本文選自中等職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材人民交通出版社的《汽車?yán)鋮s液溫度傳感器的檢測(cè)》第四章第四節(jié)。汽車?yán)鋮s液溫度傳感器的工作原理及檢測(cè)是本章的重點(diǎn)，只有掌握好這部分內(nèi)容，學(xué)生才能更好進(jìn)行故障分析和檢修。2、主要參考書《汽車傳感器原理與檢測(cè)200問》宋年秀//張俊祥//劉超編著，中國(guó)電力出版社（2021ISBN:9787508380483）和《汽車傳感器檢測(cè)圖解(二版》魯植雄//趙蘭英編著，江蘇科學(xué)技術(shù)出版社（2007ISBN:9787534556647）。教學(xué)重點(diǎn)：1、汽車?yán)鋮s液溫度傳感器的工作原理；2、汽車?yán)鋮s液溫度傳感器的檢測(cè)。教學(xué)難點(diǎn)：汽車?yán)鋮s液溫度傳感器的檢測(cè)。四、教學(xué)方法中職學(xué)生的學(xué)習(xí)問題主要是方法問題，其特點(diǎn)是喜歡動(dòng)手操作，因此，我在教學(xué)過程中力求突出方法及興趣結(jié)合的滲透。1、引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)法（如頭腦風(fēng)暴）2、直觀分析法；3、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法4、分組教學(xué)法；5、項(xiàng)目PK6、問題引入等結(jié)合理實(shí)一體化的教學(xué)方法。五、課前準(zhǔn)備【教師活動(dòng)】1、教師利用百度互聯(lián)網(wǎng)搜索，查找汽車?yán)鋮s液溫度傳感器相關(guān)的圖片和視頻資料；2、帶動(dòng)學(xué)習(xí)小組組長(zhǎng)，讓其優(yōu)先掌握多媒體仿真軟件的使用來帶動(dòng)小組成員；3、和小組組長(zhǎng)一起熟悉校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地企業(yè)化模式下的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（整車實(shí)訓(xùn)檢測(cè)）【學(xué)生活動(dòng)】提前一周下發(fā)要求，讓學(xué)生上網(wǎng)查閱汽車空調(diào)的相關(guān)資料和觀察汽車?yán)鋮s液溫度傳感器實(shí)物構(gòu)成，為新課學(xué)習(xí)奠定一定的基礎(chǔ)。六、流程設(shè)計(jì)根據(jù)該教學(xué)任務(wù)，通過多媒體仿真軟件將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成七個(gè)環(huán)節(jié)，如下圖所示：七、教學(xué)過程教學(xué)過程設(shè)計(jì)意圖（一）、“看一看”創(chuàng)設(shè)情景（案例引入）【教師活動(dòng)】案例引入——通過汽車發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難的故障案例，來引入汽車?yán)鋮s液溫度傳感器的檢測(cè)新課?！景俣人阉鳌浚浩嚻饎?dòng)困難【學(xué)生活動(dòng)】讓學(xué)生根據(jù)起動(dòng)困難的故障進(jìn)行思考討論，該故障很可能是什么原因引起的？【學(xué)法指導(dǎo)】情景導(dǎo)入，問題驅(qū)動(dòng)。配合網(wǎng)絡(luò)及音樂，創(chuàng)設(shè)情景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和探究的興趣。（二）、“想一想”激發(fā)思維【教師活動(dòng)】1、通過視頻，提出問題，講授新課，解答汽車起動(dòng)困難產(chǎn)生的原因有那些。2、問題可能產(chǎn)生原因：【學(xué)生活動(dòng)】讓學(xué)生分組討論，并派代表回答問題?！緦W(xué)法指導(dǎo)】問題驅(qū)動(dòng)，交流談?wù)?。激發(fā)學(xué)生的思維，導(dǎo)入汽車?yán)鋮s液溫度傳感器探究和學(xué)習(xí)。（三）、“學(xué)一學(xué)”掌握知識(shí)【教師活動(dòng)】1、通過實(shí)物及百度搜索圖片、百度搜索視頻，介紹汽車?yán)鋮s液溫度傳感器的作用、分類、原理，通過動(dòng)畫演示分析原理，使這個(gè)教學(xué)難點(diǎn)容易讓學(xué)生理解和掌握?！景俣人阉鳌浚浩?yán)鋮s液傳感器分類【百度搜索】：汽車?yán)鋮s液溫度傳感器【學(xué)生活動(dòng)】師生互動(dòng)，共同得出結(jié)論：1、汽車?yán)鋮s液溫度傳感器的作用：2、汽車?yán)鋮s液溫度傳感器的工作原理：3、汽車?yán)鋮s液溫度傳感器的檢測(cè)：【學(xué)法指導(dǎo)】觀察分析，講授指導(dǎo)。動(dòng)畫演示工作原理，實(shí)物及圖片展示，讓學(xué)生掌握重難點(diǎn)內(nèi)容。（四）“做一做”仿真實(shí)操【教師活動(dòng)】本環(huán)節(jié)通過仿真軟件模擬汽車?yán)鋮s液溫度傳感器的檢測(cè)的操作?！緦W(xué)生活動(dòng)】學(xué)生模擬演示，并講解相關(guān)的檢測(cè)原理?！緦W(xué)法指導(dǎo)】模擬操作，示范指導(dǎo)。模擬仿真，讓學(xué)生能夠真實(shí)感受汽車?yán)鋮s液溫度傳感器檢測(cè)的操作。（五）、“練一練”鞏固知識(shí)（實(shí)車檢測(cè)）【教師活動(dòng)】本環(huán)節(jié)通過通過校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地企業(yè)化模式下的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)真實(shí)進(jìn)行汽車?yán)鋮s液溫度傳感器檢測(cè)的操作?！緦W(xué)生活動(dòng)】學(xué)生小組PK，加強(qiáng)技能掌握，并檢查學(xué)習(xí)效果?！緦W(xué)法指導(dǎo)】課堂演練和PK競(jìng)賽，及時(shí)點(diǎn)評(píng)。讓學(xué)生進(jìn)行課堂演練，加深鞏固知識(shí)，同時(shí)通過小組間的PK競(jìng)賽，讓學(xué)生及時(shí)檢測(cè)自己掌握技能的程度。（六）“評(píng)一評(píng)”教學(xué)反饋【教師活動(dòng)】設(shè)立教學(xué)調(diào)查反饋表，學(xué)生可以將自己對(duì)知識(shí)的掌握情況以及對(duì)老師的教學(xué)建議及時(shí)反饋給老師，學(xué)生通過發(fā)電子郵件或微博給老師。1、你是否清楚汽車?yán)鋮s液溫度傳感器的作用？是（）否（）2、你是否清晰汽車?yán)鋮s液溫度傳感器的工作原理？是（）否（）3、你是否清晰汽車?yán)鋮s液溫度傳感器的檢測(cè)？是（）否（）4、你對(duì)老師的教學(xué)是否滿意？滿意（）比較滿意（）不滿意（）5、你對(duì)教學(xué)的意見？發(fā)送email給老師6、與老師的微博互動(dòng)，發(fā)表你的看法?！緦W(xué)生活動(dòng)】學(xué)生課后反思完成反饋表?！緦W(xué)法指導(dǎo)】反思反饋，多練多改，溫故知新。教學(xué)相長(zhǎng)，認(rèn)真聽取學(xué)生的反饋，改進(jìn)教學(xué)方法。八、教學(xué)反思：選用的是專業(yè)實(shí)例進(jìn)行講解強(qiáng)調(diào)的是教學(xué)過程與專業(yè)內(nèi)容的緊密結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)目的性更強(qiáng)根據(jù)以往教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果會(huì)更好。九、教師個(gè)人介紹省份：廣東省學(xué)校：中山市沙溪理工學(xué)校姓名：朱清燕通訊地址：廣東省中山市沙溪理工學(xué)校，汽技部2021年華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車學(xué)院本科畢業(yè)，中共黨員中學(xué)一級(jí)教師，汽車維修高級(jí)技師、汽車電氣高級(jí)工。曾多次榮獲省市鎮(zhèn)優(yōu)秀教師、骨干教師、先進(jìn)教師等榮譽(yù)稱號(hào)，多篇論文發(fā)表、獲獎(jiǎng)。全極性霍爾傳感器開關(guān)介紹：根據(jù)數(shù)字輸出，霍爾效應(yīng)集成器件可以分為四種：?jiǎn)螛O性開關(guān)，雙極性開關(guān)，全極性開關(guān)和鎖存型開關(guān)。本文主要來闡述全極性開關(guān)。全極性霍爾開關(guān)又被稱作全極性開關(guān)，是一種在強(qiáng)的南磁場(chǎng)和強(qiáng)的北磁場(chǎng)下均工作的,數(shù)字量輸出的鎖存型開關(guān)。這簡(jiǎn)化了產(chǎn)品的應(yīng)用，因?yàn)閷?duì)于全極性器件而言，可以不考慮磁鐵的極性來進(jìn)行安裝。一個(gè)擁有足夠強(qiáng)磁性的單極磁鐵可以令器件工作。器件導(dǎo)通之后，全極性器件將一直保持導(dǎo)通狀態(tài)，直到磁場(chǎng)被移走，器件才恢復(fù)關(guān)斷的狀態(tài)。器件鎖存住變化之后的狀態(tài)，一直保持關(guān)斷，直到一個(gè)新的足夠強(qiáng)的磁場(chǎng)再一次到來。一個(gè)用來檢測(cè)車輛換擋桿位置的應(yīng)用，如圖1.換擋桿引用一個(gè)磁鐵（紫色的缸）。黑盒子組成的黑色的線是一個(gè)全極性開關(guān)器件組成的陣列。當(dāng)駕駛員移動(dòng)換擋桿，磁鐵便會(huì)在陣列當(dāng)中移動(dòng)?？拷盆F的器件會(huì)打開處于導(dǎo)通狀態(tài)，但是更多遠(yuǎn)離磁鐵的器件是不受影響的，是關(guān)斷的。無論是磁鐵的南極或北極都可以面向霍爾器件，霍爾器件的商標(biāo)面朝向磁鐵。磁場(chǎng)開關(guān)點(diǎn)的定義：B為磁場(chǎng)強(qiáng)度，用來表示霍爾器件的開關(guān)點(diǎn)，單位是GS（高斯），或者T（特斯拉），轉(zhuǎn)換關(guān)系是1GS=0.1mT。B磁場(chǎng)強(qiáng)度有南極和北極之分，所以有必要記住它的代數(shù)關(guān)系，北極磁場(chǎng)為負(fù)數(shù)，南極磁場(chǎng)為正數(shù)。該關(guān)系可以比較南極北極磁場(chǎng)的代數(shù)關(guān)系，磁場(chǎng)的相對(duì)強(qiáng)度是由B的絕對(duì)值表示，符號(hào)表示極性。例如：一個(gè)-100GS（北極）磁場(chǎng)和一個(gè)100GS（南極）磁場(chǎng)的強(qiáng)度是相同的，但是極性相反。-100GS的強(qiáng)度要高于-50GS。?BOP–磁場(chǎng)工作點(diǎn)；使霍爾器件打開的磁場(chǎng)強(qiáng)度。器件輸出的參數(shù)取決于器件的電學(xué)設(shè)計(jì)。?BRP–磁場(chǎng)釋放點(diǎn)；使霍爾器件關(guān)斷的磁場(chǎng)強(qiáng)度。器件輸出的參數(shù)取決于器件的電學(xué)設(shè)計(jì)。?BHYS–磁開關(guān)點(diǎn)滯回窗口。霍爾元件的傳輸功能利用開關(guān)點(diǎn)之間的這個(gè)差值來過濾掉在應(yīng)用中可能由于機(jī)械振動(dòng)或電磁噪聲引起磁場(chǎng)的小的波動(dòng)值。BHYS=|BOP?BRP|.典型工作狀態(tài)全極性霍爾傳感器的開關(guān)點(diǎn)是關(guān)于B=0對(duì)稱的，如圖2。開關(guān)點(diǎn)在與之相反的極性上是具有等效的強(qiáng)度的。比如，器件的南極BOP=60GS，BRP=30GS，那么它的北極BOP=-60GS，BRP=-30GS。鎖存最新的工作狀態(tài)，避免受外部微弱磁場(chǎng)的影響。圖2A全極開關(guān)的輸出特性圖2B全極開關(guān)的輸出特性全極性器件在任何足夠強(qiáng)的極性的磁場(chǎng)下打開的時(shí)候，輸出高電平（圖2A）（幾乎達(dá)到Vcc）還是低電平（圖2B）（輸出管的Vout，一般小于200mV），取決于器件輸出級(jí)的設(shè)計(jì)。全極性開關(guān)在一個(gè)較小的磁場(chǎng)內(nèi)關(guān)斷，輸出為一個(gè)與導(dǎo)通時(shí)極性相反的信號(hào)。磁場(chǎng)強(qiáng)度在滯回窗口內(nèi)的時(shí)候，器件的狀態(tài)不轉(zhuǎn)換。另外，當(dāng)外部為弱磁場(chǎng)（BRPn＜BBRPs）時(shí)，鎖存當(dāng)前的狀態(tài)可以避免器件狀態(tài)轉(zhuǎn)換。在器件狀態(tài)再次轉(zhuǎn)換前，沒有必要經(jīng)過B=0GS這個(gè)點(diǎn)。一個(gè)知道目前狀態(tài)的器件點(diǎn)可以通過相同或者相反極性的磁場(chǎng)來控制下面的開關(guān)狀態(tài)。雖然器件可以在任何外部磁場(chǎng)強(qiáng)度的狀態(tài)下開機(jī)，但是為了解釋圖2由存在北極磁場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于Bop的最遠(yuǎn)的左邊開始，器件導(dǎo)通，輸出高電平或者低電平取決于器件的設(shè)計(jì)。沿著正確的箭頭向右走，北磁場(chǎng)變的越來越弱，當(dāng)B＜Brpn時(shí)，器件關(guān)斷，輸出轉(zhuǎn)換為相反的狀態(tài)。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度一直弱于Bopn和Bops（在B=0附近）時(shí)，器件一直關(guān)斷，鎖存輸出狀態(tài)不變化。即使磁場(chǎng)強(qiáng)度超過Brpn和Brps，在Bhys內(nèi)的時(shí)候，輸出狀態(tài)也一直鎖存。如果強(qiáng)的南極磁場(chǎng)到來，按著向右的箭頭，當(dāng)B＞Bops時(shí)，器件導(dǎo)通，輸出狀態(tài)再次向相反的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。如果是強(qiáng)的北極磁場(chǎng)到來，按著向左的箭頭，當(dāng)B強(qiáng)于Bopn時(shí)，器件導(dǎo)通，輸出回到初始的狀態(tài)。上拉電阻上拉電阻必須連接在電源和輸出引腳之間，上拉電阻的阻值一般是1-10kΩ。最小上拉電阻是傳感器最大輸出電流（拉電流）和電源的函數(shù)。20mA是一個(gè)最大輸出電流的典型值，并在此情況下，最低可拉VCC/0.的負(fù)載。如果考慮消耗的電流，上拉電阻可以增大到50-100kΩ。注意：如果上拉電阻過大，那么即使外部的磁場(chǎng)是磁關(guān)斷狀態(tài)，電路的輸出也將是低電平。這并不是器件的問題，而是在與上拉電阻和傳感器IC的輸出引腳間發(fā)生的電流泄露。嚴(yán)重的話，會(huì)使大幅降低芯片的輸出電壓，使其失去邏輯功能。使用濾波電容參考圖3中濾波電容的擺放位置，一般來說：?對(duì)于沒有斬波穩(wěn)定的設(shè)計(jì)來說，建議在輸出和接地之間以及電源和接地之間分別放置一個(gè)0.01μF的電容。?對(duì)于斬波穩(wěn)定設(shè)計(jì)，必須在電源和地之間放置一個(gè)0.1μF的電容，建議在輸出和地面之間放置一個(gè)一個(gè)0.1μF的電容。圖3典型應(yīng)用

在通電情況下，只有外部磁場(chǎng)大于BOP或者小于BRP的情況下，雙極器件才能上電在一個(gè)有效的狀態(tài)。如果磁場(chǎng)強(qiáng)度是在遲滯帶，BOP和BRP之間，器件保持最初的狀態(tài)，然后經(jīng)過一個(gè)開關(guān)點(diǎn)，達(dá)到第一個(gè)正確的狀態(tài)。器件可以設(shè)計(jì)一個(gè)上電邏輯使器件在開關(guān)點(diǎn)到達(dá)之前，一直處于關(guān)閉狀態(tài)。上電時(shí)間上電時(shí)間某種程度上取決于器件的設(shè)計(jì)，數(shù)字輸出傳感器IC，如雙極器件，達(dá)到初始穩(wěn)定的上電時(shí)間如下：有斬波放大器設(shè)計(jì)的器件，上電時(shí)間＜25us，沒有斬波放大器設(shè)計(jì)的器件＜4us。一般說來，在通電之后經(jīng)歷這段時(shí)間之前，器件的輸出可能處于一個(gè)不正確的狀態(tài)，但是，經(jīng)過這段時(shí)間之后，器件的輸出肯定處于一個(gè)正確的狀態(tài)。功耗總功耗是兩個(gè)因素的總和：?消耗在器件上的功率，不包括在輸出端的功率