【文章內(nèi)容簡介】 。電路利用CMOS電流開關(guān)和控制邏輯來取得最少的電能損耗和最小的輸出泄露電流誤差。特殊的電路也能提供TTL邏輯輸入電壓的水平兼容。CS：芯片選擇（低電平工作）。線性誤差I(lǐng)LE:數(shù)據(jù)輸入允許鎖存信號(hào)引腳（高電平有效），與CS一起選通輸入寄存器WR1。WR1:輸入寄存器寫選通信號(hào)，當(dāng)WR1為高電平時(shí)，輸入鎖存器的數(shù)據(jù)開始鎖存，當(dāng)ILE為高電平，同時(shí)CS和WR1為低電平，輸入鎖存器數(shù)據(jù)更新。WR2:寫選通信號(hào)2（低電平有效）。這個(gè)信號(hào)和XFER邏輯組合，使輸入寄存器的8位數(shù)據(jù)打入DAC寄存器并開始D/A 轉(zhuǎn)換。XFER:傳送控制輸入線，低電平有效，使WR2工作。其他引腳功能：DI0DI7:數(shù)據(jù)輸入端，DI0是最低信號(hào)輸入位（LSB），DI7是最高信號(hào)位（MSB）IOUT1：DAC電流輸出1端。當(dāng)數(shù)模轉(zhuǎn)換鎖存器全1或全0時(shí)，IOUT1為最大值。IOUT2:DAC電流輸出2端。IOUT2是一個(gè)持續(xù)的負(fù)IOUT1 ，或IOUT1 + IOUT2 =常數(shù)（固定參考電壓的滿幅值）。RFB: 反饋電阻。反饋電阻為IC芯片提供并聯(lián)反饋電阻，外部運(yùn)算放大器是用來數(shù)模轉(zhuǎn)換器提供輸出電壓。這個(gè)片內(nèi)電阻應(yīng)始終使用（而不是外部電阻器） ，因?yàn)樗c所用的芯片的R 2R介變電阻匹配并跟蹤這些電阻溫度。VREF:輸入?yún)⒖茧妷?。這種輸入將外部精密電壓源與內(nèi)部R2R階梯電阻連接起來。VREF的選擇范圍可以是+10V到10V。這也是四象限乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器所適合的模擬輸入電壓。VCC:數(shù)字電源電壓。是整個(gè)部分的電源供應(yīng)引腳。VCC可接5V到15V的直流電壓。運(yùn)行時(shí)的最佳電壓是15V。GND：10號(hào)引腳必須與地相連，使IOUT1和IOUT2作為電流輸出開關(guān)，10號(hào)引腳與地的任何誤差將會(huì)導(dǎo)致如下的線性變化：VOS PIN10/3VREF。 DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。經(jīng)過第一個(gè)放大器輸出為單極性模擬電壓輸出電壓為0~5V。再利用另一個(gè)放大器，把電壓放大2倍。從而匹配西門子MM440的模擬電壓輸入范圍。改變供電電壓的頻率可以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的速度控制，這就是變頻器調(diào)速?，F(xiàn)在變頻器在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的使用越來越廣泛，這得益于變頻調(diào)速性能的提高和變頻器價(jià)格的大幅度降低。實(shí)現(xiàn)變頻器調(diào)速的關(guān)鍵因素有兩點(diǎn)：一是大功率開關(guān)器件。雖然早就知道變頻器調(diào)速是交流調(diào)速中最好的方法，但是受限于大功率電力電子器件的實(shí)用化問題，變頻器調(diào)速直到20實(shí)際80年代才取得了長足的發(fā)展。二是微處理器的發(fā)展加上變頻控制方式的深入研究使得變頻控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高性能、高可靠性。變頻調(diào)速的特點(diǎn)有：可以使用標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)，可以連續(xù)調(diào)速，可以通過電子回路改變相序、改變旋轉(zhuǎn)方向。其優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)電流小，可調(diào)節(jié)加減速度，電動(dòng)機(jī)可以高速化和小型化，防爆容易，保護(hù)功能齊全。變頻調(diào)速的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，原因是節(jié)能效果顯著。它應(yīng)用于機(jī)床和起重機(jī)等。變頻調(diào)速的實(shí)現(xiàn)必須使用變頻器，變頻器有很多種類型選擇合適的變頻器很重要。根據(jù)變流分類可分為現(xiàn)在使用的變頻器主電路大多數(shù)為交直交電壓型變頻器，它整流器、中間電路和逆變器組成，而對(duì)逆變器的控制主要采用V/f控制、矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制三種方式。 變頻器的組成方框圖～VD6組成三相整流橋，它們將三相380V工頻交流電整流成直流。中間電路包括濾波電路、限流電路和制動(dòng)電路三部分。濾波電路整流電路輸出的整流電壓是脈動(dòng)的直流電壓，必須加以濾波。圖中的濾波電容CF的主要作用就是對(duì)整流電壓進(jìn)行濾波，另外，它在整流器與逆變器之間起去藕作用，以消除相互干擾。值得指出的是CF是一個(gè)大容量電容器，這樣可使加于負(fù)載上的電壓值不受負(fù)載變動(dòng)的影響，基本保持恒定，通常稱這樣的變頻器為電壓型變頻器，電壓型變頻器逆變電壓波形為方波，而電流的波形經(jīng)電動(dòng)機(jī)繞組感性負(fù)載濾波后接近于正弦波。如果將濾波電路的元件改為電感，這樣可使加于逆變器的電流值穩(wěn)定不變，所以輸出電流基本不受負(fù)載影響，通常稱這樣的變頻器為電流型變頻器，電流型變頻器逆變電流波形為方波，而電壓的波形經(jīng)電動(dòng)機(jī)繞組感性負(fù)載的濾波后接近于正弦波。 限流電路在電壓型變頻器的二極管整流電路中，由于在接通電源時(shí)，濾波電容CF的充電電流很大，該電流過大時(shí)能使三相整流橋損壞，還可能形成對(duì)電網(wǎng)的干擾，影響同一電源系統(tǒng)的其他裝置正常工作。為了限制濾波電容CF的充電電流，在變頻器開始接通電源的一段時(shí)間內(nèi)，電路串入限流電阻RL，當(dāng)濾波電容CF充電到一定程度時(shí)將SL閉合，將RL短接。制動(dòng)電路制動(dòng)電路包括制動(dòng)電阻RB和制動(dòng)控制管VB1）制動(dòng)電阻RB。電動(dòng)機(jī)在降速時(shí)處于再生制動(dòng)狀態(tài)，回饋到直流電路中的能量將使電壓UD不斷上升，可能導(dǎo)致危險(xiǎn)。因此需要將這部分能量消耗掉，使UD保持在允許的范圍內(nèi)，制動(dòng)電阻RB就是用來消耗這部分能量的。2）制動(dòng)控制管VB。制動(dòng)控制管一般由功率晶體管GTR（或IGBT）及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，其作用是控制流經(jīng)RB的放電電流。 變頻器結(jié)構(gòu)圖逆變器的基本作用是將直流變成交流，是變頻器的核心部分。它一般由逆變橋、續(xù)流電路和緩沖電路組成。1）逆變橋由V1～V6組成三相逆變橋，V1～V6工作在開關(guān)狀態(tài)，V1～V6導(dǎo)通時(shí)相當(dāng)于開關(guān)接通，V1～V6截止時(shí)相當(dāng)于開關(guān)斷開。V1～V6交替通斷，將整流后的直流電壓變成交流電壓。目前，常用的逆變管有可關(guān)斷晶閘管（GTO）、電力場效應(yīng)管（MOSFET）、絕緣柵雙極晶體管（IGBT）和智能功率模塊（IPM）等。各自的特點(diǎn)如下：可關(guān)斷晶閘管（GTO）的優(yōu)點(diǎn)是電壓、電流容量較大，目前其電壓可達(dá)到6000V，電流可達(dá)到6000A，多應(yīng)用于大功率高壓變頻器；其缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜；關(guān)斷控制易失敗，工作頻率不夠高，一般在10KHz以下。電力場效應(yīng)管（MOSFET）屬于電壓驅(qū)動(dòng)型器件，輸入阻抗高，驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路簡單；開關(guān)速度快，開關(guān)頻率可達(dá)500KHz以上。MOSFET的缺點(diǎn)是電流容量小，耐壓低。絕緣柵雙極晶體管（IGBT）的輸出特性好，開關(guān)速度快，工作頻率高，一般可達(dá)20KHz以上，通態(tài)壓降比MOSFET低，輸入阻抗高，耐壓、耐流能力比MOSFET高，最大電流可達(dá)1800A，最高電壓可達(dá)4500V。目前在中小容量變頻器電路中，IGBT的應(yīng)用處于絕對(duì)優(yōu)勢。智能功率模塊（IPM）是將大功率開關(guān)器件和驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路、檢測電路集成在同一個(gè)模塊內(nèi)。這種功率集成模塊特別適應(yīng)逆變器高頻化發(fā)展方向的需要，而且由于高度集成化，結(jié)構(gòu)緊湊，避免了由于分布參數(shù)、保護(hù)延遲所帶來的一系列技術(shù)難題。目前IPM一般采用IGBT作為功率開關(guān)器件，構(gòu)成一相或三相逆變器的專用功能模塊，在中小容量變頻器中廣泛應(yīng)用。（2）續(xù)流電路續(xù)流電路由反向并聯(lián)在六個(gè)逆變管的六個(gè)續(xù)流二極管VD7～VD12組成。續(xù)流二極管主要有以下功能：1）由于電動(dòng)機(jī)是一種感性負(fù)載，在導(dǎo)通的橋臂開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電流不可能降為零，此時(shí)由與其并聯(lián)的二極管進(jìn)行續(xù)流，將其能量返回直流電源。2）當(dāng)電機(jī)降速時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)，VD7～VD12為再生電流返回直流電源提供通道。（3）緩沖電路緩沖電路由R01～R06，VD01～VD06, C01～C06組成。當(dāng)逆變管V1～V6每次由導(dǎo)通狀態(tài)切換至截止?fàn)顟B(tài)的關(guān)斷瞬間，集電極和發(fā)射極（即C、E）之間的電壓UCE很快地由0V升至直流電壓UD，這過高的電壓增長率會(huì)導(dǎo)致逆變管損壞。C01～C06的作用就是減少電壓增長率。當(dāng)逆變管V1～V6每次由截止?fàn)顟B(tài)切換到導(dǎo)通狀態(tài)的瞬間，C01～C06上所充的電壓將向V1～V6放電。該放電電流的初始值是很大的，R01～R06的作用就是減小C01～C06的放電電流。而VD01～VD06接入后，在V1～V6的關(guān)斷過程中，使R01～R06不起作用。而在V1～V6的接通過程中，又迫使C01～C06的放電電流流經(jīng)R01～R06。逆變原理電壓型三相橋式逆變電路的基本工作方式是1800導(dǎo)通方式，即每個(gè)橋臂的導(dǎo)電角度為1800，同一組上下兩個(gè)橋臂的2個(gè)逆變管交替導(dǎo)電，6個(gè)逆變管每隔600觸發(fā)導(dǎo)通一次，相鄰兩相的逆變管觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)間互差1200，一個(gè)周期共換相6次，對(duì)應(yīng)6個(gè)不同的工作狀態(tài)。從上述分析可以看出，通過6個(gè)開關(guān)的交替工作可以得到一個(gè)三相交流電，只要調(diào)節(jié)開關(guān)的通斷速度就可調(diào)節(jié)交流電頻率，當(dāng)然交流電的幅值可通過調(diào)節(jié)UD的大小來實(shí)現(xiàn)。 變頻器選擇的方式分為V/F控制和矢量控制，根據(jù)實(shí)際情況我們選擇了V/F控制方法。因?yàn)楫惒诫姍C(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)由電源頻率和對(duì)數(shù)決定，所以改變頻率，就可以對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速。但是頻率改變時(shí)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部阻抗也改變，僅改變頻率會(huì)產(chǎn)生有弱勵(lì)磁引起的轉(zhuǎn)矩不足或由過勵(lì)磁引起的飽磁現(xiàn)象。是電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)和效率下降。V/F控制方式是這樣一種控制方式，即改變頻率的同時(shí)控制變頻器輸出電壓，使電動(dòng)機(jī)的磁通保持一定，在較廣泛的范圍內(nèi)調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率不下降。但是V/F控制是一種開環(huán)控制不能精確地控制轉(zhuǎn)速，電路設(shè)計(jì)簡單比較經(jīng)濟(jì)化。此設(shè)計(jì)并不要求非常精確的控制轉(zhuǎn)速。因此選擇西門子公司的MM440變頻器，作為控制電機(jī)用的變頻器。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、調(diào)速功能。根據(jù)功能要求，首先要對(duì)變頻器進(jìn)行調(diào)試。根據(jù)控制要求選擇合適的運(yùn)行方式。如線性V/F控制、無傳感器適量控制等；頻率設(shè)定值信號(hào)源選擇模擬輸入，由DAC0832進(jìn)行模擬量輸入。選擇控制端的功能，將變頻器DINDIN2分別設(shè)置為正轉(zhuǎn)運(yùn)行和反向運(yùn)行。當(dāng)運(yùn)行時(shí)單片機(jī)發(fā)出數(shù)字調(diào)速信號(hào)，經(jīng)DAC0832進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后，把模擬信號(hào)輸入到西門子MM440變頻器中，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。 電機(jī)熱保護(hù)模塊 440 有一個(gè)完善的、新的集成方案用于電動(dòng)機(jī)熱保護(hù)。它有許多電動(dòng)機(jī)有效保護(hù)的可能性，但同時(shí)應(yīng)確保電機(jī)高的利用率。該改進(jìn)方案的基本原理是檢測臨界熱狀態(tài)，輸出報(bào)警和初始的適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)。利用對(duì)臨界狀態(tài)的響應(yīng)，它可以將傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行在熱功率限值并避免在所有情況下的立即斷開(傳動(dòng)變頻器脫扣)。 電機(jī)控制開關(guān)電路，變頻器的DIN1為正轉(zhuǎn)、DIN2為反轉(zhuǎn)控制。，電磁開關(guān)閉合，DIN1產(chǎn)生高電平從而控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。，電磁開關(guān)閉合，DIN2產(chǎn)生高電平從而控制電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。當(dāng)單片機(jī)檢測到報(bào)警距離時(shí)，單片機(jī)會(huì)輸出調(diào)速數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后輸入到MM440中。從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)降速。 當(dāng)單片機(jī)檢測到危險(xiǎn)距離是，，從而達(dá)到立刻停車。只有當(dāng)檢測距離大于危險(xiǎn)距離時(shí)。第4章 軟件設(shè)計(jì)軟件編程是系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)不可或缺的組成部分。秉承結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想，系統(tǒng)程序具有良好的模塊性、可修改性和可移植性。所有程序均結(jié)合硬件電路板卡進(jìn)行了調(diào)試，系統(tǒng)預(yù)設(shè)的各項(xiàng)功能均能實(shí)現(xiàn)。程序的控制功能應(yīng)通過以下步驟來實(shí)現(xiàn):開始程序使單片機(jī)顯示等芯片初始化。 執(zhí)行超聲發(fā)射程序，同時(shí)計(jì)時(shí)程序啟動(dòng)。當(dāng)接收模塊接收到信號(hào)時(shí)，向單片機(jī)輸出高電平。同時(shí)計(jì)時(shí)程序停止，獲得超聲波往返時(shí)間t。單片機(jī)計(jì)算出距離（ x340m/s）d。然后調(diào)用比較子程序進(jìn)行判斷比較。開始定時(shí)器和單片機(jī)初始化處理子程序超聲發(fā)射程序計(jì)時(shí)程序啟動(dòng)接收模塊程序計(jì)時(shí)程序停止計(jì)算距離d 主程序流程圖判斷子程序先判斷單片機(jī)計(jì)算的距離d與5m的關(guān)系。 當(dāng)d5m時(shí)為安全距離，直接調(diào)用顯示子程序顯示當(dāng)前距離d并返回。當(dāng)5md2m時(shí)為警告距離，啟動(dòng)燈光報(bào)警用以警示天車司機(jī)，調(diào)用顯示模塊顯示當(dāng)前距離d，然后單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)減速。當(dāng)d2m時(shí)為危險(xiǎn)距離，啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，調(diào)用顯示子程序用以顯示實(shí)時(shí)距離d，控制步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)制動(dòng)，繼續(xù)判斷直到實(shí)時(shí)距離d大于2m安全距離時(shí)才能解除制動(dòng)與報(bào)警。調(diào)用顯示子程序報(bào)警解除返回啟動(dòng)危險(xiǎn)聲光報(bào)警調(diào)用顯示子程序?qū)崪y距離d2m實(shí)測距離d5m啟動(dòng)燈光報(bào)警處理子程序入口調(diào)用顯示子程序返回電機(jī)減速返回YNYNNY自動(dòng)制動(dòng)是否安全 處理子程序流程圖開始延時(shí)12個(gè)時(shí)鐘周期功能設(shè)置清顯示返回設(shè)置輸入模式打開顯示查詢忙標(biāo)志查詢忙標(biāo)志查詢忙標(biāo)志NNNYYY 液晶顯示初始化子程序流程圖如何保持合適的車間距離是天車行駛過程中的關(guān)鍵問題。間距過大，則會(huì)生產(chǎn)效率低下；間距過小，則天車行駛時(shí)發(fā)生交通事故的可能性增大駕駛員通常是按照自己的經(jīng)驗(yàn)來判斷自車行駛的安全狀態(tài)，當(dāng)感覺危險(xiǎn)存在時(shí)，通常采用降低車速或者改變行駛方向的方法來避免危險(xiǎn)情況的發(fā)生，但這種對(duì)行車安全狀況的判斷往往并不夠準(zhǔn)確。天車防碰撞系統(tǒng)作為天車駕駛的輔助系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)建立相對(duì)比較合理的安全跟車距離模型，準(zhǔn)確判斷前方目標(biāo)物潛在的危險(xiǎn)性程度，既保證天車行駛的安全性，又保持良好工作效率，即盡可能保持理想的安全間距。天車安全行車間距的確定與天車的制動(dòng)距離有著十分密切的聯(lián)系，經(jīng)對(duì)天車制動(dòng)過程的分析，得出天車制動(dòng)距離的計(jì)算公式如下： ()d：制動(dòng)距離，單位為m。v0：天車制動(dòng)時(shí)刻的初速度，單位為m/s。：駕駛員反應(yīng)動(dòng)作時(shí)間，即駕駛員發(fā)現(xiàn)情況并做出決定，以及將右腳從加速踏板移到制動(dòng)踏板所需的時(shí)間，單位為s ：制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間，即消除制動(dòng)踏板間隙，消除各種鉸鏈、軸承間隙以及制動(dòng)摩擦片完全貼在制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤上所需的時(shí)間，單位為S。: 制動(dòng)減速度增長時(shí)間，制動(dòng)力從0增長到最大所需的時(shí)間，單位為s: 天車的最大制動(dòng)減速度，單位為m/s2。根據(jù)行車過程的實(shí)際狀況，把前目標(biāo)車分為三種運(yùn)行狀態(tài)，即靜止?fàn)顟B(tài)、減速狀態(tài)以及勻速或加速狀態(tài)，分別介紹如下:前車處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，兩