【正文】 錄C 硬件實物圖 34沈陽化工大學學士學位論文 第一章 國內外發(fā)展概況第一章 國內外發(fā)展概況 國際驅動電源現狀根據美國半導體產業(yè)協(xié)會（SIA）的預測，從2009年到2011年，全球半導體銷售額的年復合增長率（CAGR）%，到2011年將達3090億美元。從地理位置來看，SIA預計亞太地區(qū)（日本除外）是增長最迅速的地區(qū)，%的CAGR增長——市場規(guī)模從2008年的888億美元成長到2011年的1504億美元。亞洲的市場占有率預計將增加7個百分點，%，而其它所有地區(qū)的占有率則下降。SIA主席George Scalise在2009年11月中旬指出，雖然IT產品繼續(xù)是半導體的最大應用市場，但消費電子將是帶動市場成長的最主要力量。與此相同，市場調查公司Databeans在最后的一份報告中表示，消費電子市場已經從歷來的線性成長趨勢一躍而為指數成長。Databeans 估計2008年消費半導體營收427億美元，占2140億美元的整個半導體市場的20%左右。平均每年成長12%，到2012年消費電子產品市場占有率應該達到22%，大約810億美元。 國內驅動電源現狀我國的電源技術研究，從理論到實驗、仿真，與世界水平比較是不低的，在一些方面還常有突破，但是在產品方面，結構和工藝的差距就明顯了?，F在看來，我國電源企業(yè)據統(tǒng)計大小有幾千家。有條件的企業(yè)能實現整機系統(tǒng)集成、全自動的生產，產品體積小，具有明顯優(yōu)勢，若價格便宜又能大量供貨，自然就會占領市場。而那些中小企業(yè)或者被兼并或者自然淘汰?，F在我國一些大公司生產的開關電源，性能完全可以和進口產品競爭，因而有一定數量的出口。在國內的研究領域已出現了一些可喜的動向，然而對一些固定產品的驅動電源研究卻很少，如對德國Burket電磁閥的驅動，國內的驅動電源很難達到其要求的效果。 比例電磁閥驅動電源設計的意義隨著機械控制和工業(yè)，醫(yī)療的發(fā)展，比例電磁閥以其顯著的優(yōu)越性，已成為現代一些重工業(yè)和清工業(yè)控制領域的發(fā)展趨勢之一。而綜觀中國市場對電磁閥的需求，猶如一個金字塔結構。塔尖為進口產片所有，以質精,價高，量小壟斷著高端用戶。塔的中部事外商獨資，合資企業(yè)的地盤，對應要求閥門質量上乘，價格適中的中高端用戶。至于內資企業(yè)基本上是在塔底徘徊，以拼數量，拼價格的方式爭奪著低端用戶。隨著中國用戶采購行為的日趨理性化，品牌與質量越來越受到重視，獨資，合資企業(yè)的產品也越來越受到青睞。同時，獨資合資企業(yè)又不斷通過用提高質量，降低成本的方式蠶食著進口產品的份額[1]。用戶之所以選擇進口產品的最終因素就是質量，質量是品牌決策的關鍵，價格方面只要在承受的范圍之內寧可選擇較貴一點但品質有保證的產品。因為這樣不但可以節(jié)約維護成本，還可以減少不必要的時間浪費。為了實現比例電磁閥平穩(wěn)，寬范圍的調節(jié)要求，就需要優(yōu)化比例電磁閥驅動技術來提高流量的穩(wěn)定性。我國的電源技術研究，從理論到實驗仿真，與世界水平相比是不低的，但是在產品方面，結構和工藝的差距就明顯了。 目前我國主要應用國外電磁閥廠商自帶的驅動電源，這就加大了成本的投入。為了能夠使電磁閥發(fā)揮更好的性能，優(yōu)質的驅動電源是必不可少的，因此本設計具有實際的工作意義。2第二章 比例電磁閥電流環(huán)控制優(yōu)缺點開環(huán)控制控制器與被控對象間只有順序作用而無反向聯(lián)系且控制單方向進行。優(yōu)點：簡單、穩(wěn)定、可靠。若組成系統(tǒng)的元件特性和參數值比較穩(wěn)定，且外界干擾較小，開環(huán)控制能夠保持一定的精度。缺點：精度通常較低、無自動糾偏能力。閉環(huán)控制閉環(huán)控制系統(tǒng)特點：輸出端和輸入端之間存在反饋回路，輸出量對控制過程有直接影響。閉環(huán)的作用：應用反饋，減少偏差。優(yōu)點：精度較高，對外部擾動和系統(tǒng)參數變化不敏感缺點：存在穩(wěn)定、振蕩、超調等問題，系統(tǒng)性能分析和設計麻煩。電流閉環(huán)控制與電流開環(huán)控制相比之下，有許多優(yōu)點。其一就是電流實時跟蹤，確保電流實際值與設定值幾乎一樣，使工作穩(wěn)定；其二就是閉環(huán)控制比開環(huán)控制穩(wěn)定。雙閉環(huán)控制包含電流和流量兩個閉環(huán)控制，使控制更精確，控制種類更多樣化。沈陽化工大學學士學位論文 第三章 比例電磁驅動電源設計原理第三章 比例電磁驅動電源設計原理 總體方案利用脈寬調制技術實現的電流閉環(huán)裝置由STC12C5A60S2單片機構成主控部分，進行主要的PWM輸出，以及占空比和頻率可調的控制信號，并完成對于電流閉環(huán)的處理[2]。本設計主要有單片機產生PWM新號，驅動MOS管，從而控制主電路里的比例電磁閥，并通過采樣電阻采集反饋電流，由于采樣信號弱，通過放大器放大給單片機AD，經過軟件PID算法完成電流閉環(huán)。VCCSTC12C5A60S2TLP250電磁閥單片機輸出PWM光耦采樣電阻電磁閥MOS管二極管358放大器 總體方案圖 基本思路 比例電磁閥簡介比例電磁閥的工作關鍵是確?；钊系淖饔昧Ρ３制胶?。這些平衡力包括專門為比例電磁閥配置的彈簧產生的機械力和電流通過線圈產生的磁力。彈簧產生的力被磁力成比例地抵消。 比例電磁閥實際圖通常，人們認為比例閥會對供給電壓做出成比例的反應。但是，實際上，電流通過線圈會使線圈變熱，并最終使內部電阻變大。在恒定電壓下，電阻變大將會使電流下降，并進而使磁力變小。最終，閥門將會慢慢關閉。為避免出現該問題，您可以使用穩(wěn)定的電流供應。電流應獨立于線圈電阻。唯一的缺點是這種設備比供壓設備昂貴。 硬件要求單片機能輸出PWM信號，驅動MOS管間接驅動比例電磁閥，使用采樣電阻測得反饋電流，通過放大電路反饋到單片機[3]。 比例電磁閥驅動電源的功能 功能簡介（1）STC12C5A60S2單片機可輸出可調占空比和可調頻率的PWM。（2）控制器可做電流源使用，并且可調。（3）控制器自帶報警功能，電流過大會自動切斷電源。（4）控制器自帶指示燈，可以指示報警狀態(tài)。（5）此控制器兼容性強，可用于多種型號的比例電磁閥。 技術指標由于比例電磁閥負載是一個線圈，就是說是感性負載，電流流過感性負載的時候，會有磁滯，所以本設計采用脈寬調制技術，盡量排除磁滯，使在同一電流時，比例電磁閥的開度一樣。 恒流電源流量曲線圖 含PWM的電源流量曲線圖電流的脈動量與比例電磁閥流量滯環(huán)有關，最好結合PWM電流波形說明，采用PWM開環(huán)電流控制后，流量滯環(huán)減小。 優(yōu)點此設計有很多優(yōu)點：（1）輸出電流精度高，穩(wěn)定性好。（2）抗干擾能力強。（3）報警準確。避免發(fā)生損壞電磁閥的現象。（4）使用方便。按鍵與顯示簡介易懂。（5）實時顯示與設定狀態(tài)獨立。 36沈陽化工大學學士學位論文 第四章 硬件系統(tǒng)設計分析第四章 硬件系統(tǒng)設計分析本設計的硬件主要包括控制電路、隔離電路、驅動電路、采樣電路、反饋電路和放大電路等。下面，針對每種電路作詳細介紹。 控制電路控制電路由單片機最小系統(tǒng)組成，包括單片機、晶振、復位電路。單片機最小系統(tǒng)較為簡單，30PF電容和10K的復位電阻就可以了,STC12C5A60S2是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。它可以反復擦除10萬次，5128位內部RAM，32個可編程I/O線，三個16位定時器/計數器，8個中斷源，低功耗的閑置和掉電模式[4]。 單片機原理圖 晶振和復位電路原理圖STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機是宏晶科技生產的單時鐘/機器周期（1T）的單片機，是高速/低功耗/超?抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快812倍。內部集成MAX810專用復位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉換（250K/S，即25萬次/秒）,針對電機控制，強干擾場合。（1）增強型 8051 CPU，1T，單時鐘/機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051（2）工作電壓：STC12C5A60S2 系列工作電壓： （5V單片機）（3）工作頻率范圍：0～35MHz，相當于普通8051的 0～