【正文】 示可以接收數(shù)據(jù)3CLK2數(shù)字輸入/輸出接收數(shù)據(jù)信道2的時鐘輸出/輸入4DOUT2數(shù)字輸出接收數(shù)據(jù)信道25CS數(shù)字輸入片選，用于激活配置模式6DR1數(shù)字輸出該腳輸出可用于表示數(shù)據(jù)信道1接收數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好7CLK1數(shù)字輸入/輸出在數(shù)據(jù)信道1的3—線接口發(fā)送時鐘輸入和接收的時鐘輸出/輸入8DATA數(shù)字輸入/輸出接收信道1/發(fā)送數(shù)據(jù)輸入/3—線接口9DVDD 功率數(shù)字電源正端，使用時應(yīng)退耦10VSS功率接地（0V）11XC2模擬輸出晶振接入端12XC1模擬輸入晶振接入端13VDDPA功率輸出功率放大器電源端（）14ANT1射頻天線接口115ANT2射頻天線接口216VSSPA功率接地（0V）17VDD功率 +3V DC 電源端18VSS功率地（0V）19IREF模擬輸入?yún)⒖茧娏鬏斎攵?0VSS功率地（0V）21VDD功率+3V DC 直流電源端22VSS功率地（0V）23POWUP數(shù)字輸入功率上限24VDD功率+3V DC 電源表320 nRF401的引腳功能設(shè)計電路時應(yīng)注意以下問題。重要時序參數(shù)TX與RX之間的切換當(dāng)從RX切換TX模式時，數(shù)據(jù)輸入腳(DIN)必須保持為高至少1 ms才能收發(fā)數(shù)據(jù)。當(dāng)從TX切換到Rx時，數(shù)據(jù)輸出腳(DOUT)要至少3ms以后有數(shù)據(jù)輸出。Standby與RX之間的切換從待機模式到接收模式，當(dāng)PWR UP輸入設(shè)成1時，經(jīng)過3ts 時間后，DOUT腳輸出數(shù)據(jù)才有效。對nRF401來說，ts 最長的時間是3ms。nRF401無線收發(fā)芯片有多種工作模式。不同工作模式下的時序如表321所示表321 不同工作模式下的時序從待機模式到發(fā)射模式，所需穩(wěn)定的最大時間是t 。Power Up與TX間的切換從加電到發(fā)射模式過程中，為了避免開機時產(chǎn)生干擾和輻射，在上電過程中TXEN的輸入腳必須保持為低，以便于頻率合成器進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)。當(dāng)由上電進(jìn)入發(fā)射模式時，TXEN必須保持lms以后才可以往DIN發(fā)送數(shù)據(jù)。從上電到接收模式過程中，芯片將不會接收數(shù)據(jù)，DOUT也不會有數(shù)據(jù)輸出，并且至少保持5ms。如果采用外部振蕩器，這個時間可以縮短到3ms。應(yīng)用電路及設(shè)計應(yīng)注意問題在實際應(yīng)用中，微控制器采用Microchip公司的PIC16F877單片機，分別用單片機的RCRCRCRCRE2口各管腳控制nRF401的DIN、DOUT、TXEN、PWRUP、CS這五個腳即可。具體連接可在芯片使用時，設(shè)定好工作頻率，進(jìn)入正常工作狀態(tài)后，根據(jù)需要進(jìn)行收發(fā)轉(zhuǎn)換控制，發(fā)送／接收數(shù)據(jù)或進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。在本設(shè)計中的無線通信電路如下圖322所示。硬件電路的設(shè)計要點如下:（1）射頻電路對于電源噪聲相當(dāng)敏感,必須采用星形布線的方法使數(shù)字部分和RF部分有各自的電源線路,并且應(yīng)在靠近集成電路電源引腳處分別去耦 。（2）外接VCO電感應(yīng)選用高頻電感,Q45 ,精度為2%,本設(shè)計采用深圳順百科技有限公司的LQW18AN22NG00,電感的精度對無線通信的距離有較大的影響,也可使用精度為 5 %的,但通信距離會大大減小。VCO電感連線應(yīng)與其他控制線保持一定的距離,應(yīng)避免數(shù)字控制線從電感引腳之間經(jīng)過,并且應(yīng)該使 VCO電感元件的中心距離 nRF401 的 VCO1 ,VCO2 引腳焊盤的中心514 mm 左右,電感元件的選擇與布局很重要,是設(shè)計成敗的關(guān)鍵點。圖322 無線通信電路（3）在電路板的正反兩面均使用大面積鋪銅作為接地面,使所有的器件容易去耦,兩面的鋪銅應(yīng)使用多個過孔相連,所有對地線層的連接必須盡量短,接地過孔應(yīng)放置在非?？拷暮副P處[1617]。（4）天線的設(shè)計使用 PCB 板的環(huán)形天線,尺寸為35 mm20 mm,天線增益為 11 dB ,天線阻抗為380Ω, 天線應(yīng)位于 PCB 板的頂部,天線部分不要鋪銅,有關(guān)環(huán)形天線的設(shè)計可參考 Nordic 公司的技術(shù)文檔 nAN400—03和 nAN400—05。（5）如果PCB板的 VCO電感設(shè)計合理,當(dāng)模塊處于接收狀態(tài)時,nRF401的第4 177。 V。第六節(jié) 主回路部分設(shè)計 風(fēng)冷機的保護(hù)簡要介紹風(fēng)冷式電動機是電動機的一種形式。電動機的保護(hù)往往與其控制方式有一定關(guān)系，即保護(hù)中有控制，控制中有保護(hù)。如電動機直接啟動時，往往產(chǎn)生4～7倍額定電流的啟動電流，可以由接觸器或斷路器來控制，電器的觸頭應(yīng)能承受啟動電流的連接和分段考核，應(yīng)該要選用可頻繁操作的接觸器。在使用中往往于啟動器串聯(lián)在主回路中一起作用，此時由啟動器的接觸器來承載啟動電流的考核，而其他電器只承載通常運轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的電動機過載電流分段的考核，至于保護(hù)功能由配套的保護(hù)裝置來完成。此外，對電動機的控制還可以采用無觸點方式，即采用軟啟動控制系統(tǒng)，電動機主回路由晶閘管來連接和分?jǐn)啵械臑榱吮苊庠谶@些元件上的持續(xù)損耗，正常運行中采用真空接觸器承載主回路（并聯(lián)晶閘管上）負(fù)載，這種控制有程控或非程控，近控或遠(yuǎn)控，慢速啟動或快速啟動等多種方式，另外，依賴電子線路，很容易做到如電子式繼電器那樣的各種保護(hù)功能。 電動機在運行中可能發(fā)生的故障是多種多樣的，它與設(shè)計和制造質(zhì)量、使用條件、工作方式以及使用維護(hù)等因素密切相關(guān)，故障原因也比較復(fù)雜。詳細(xì)分析電動機損壞的主要原因，能夠幫助正確地使用和維護(hù)電動機，并能減少不應(yīng)有電動機的損壞。電動機在運行中往往會出現(xiàn)過載故障、過壓故障、缺相故障、短路故障、漏電故障等，在本設(shè)計中，由于是對變壓器的油溫進(jìn)行檢測及控制，啟動風(fēng)機是為了控制變壓器的油溫，所以只涉及了風(fēng)冷式電動機的過載、過壓、缺相故障，下面對這三種保護(hù)簡要說明一下：過載保護(hù)——過載保護(hù)是通過對電動機熱容量的跟蹤計算來保護(hù)電動機，免于因過熱而縮短壽命或損壞，電動機的熱量值可以直接顯示在操作面板上，同時通過總線上傳給上位機。過壓保護(hù)——過壓保護(hù)是根據(jù)最小線電壓或最大線電壓和額定電壓的比值，來判斷是否起動保護(hù)功能。缺相保護(hù)——缺相保護(hù)是根據(jù)最大相電流是否超過90﹪的額定電流，最小相電流是否低于10﹪的額定電流來判斷是否起動缺相保護(hù)功能[18]。 輸出驅(qū)動電路設(shè)計設(shè)計中要對電機進(jìn)行控制，只需要控制電機的啟動和停止，不需要調(diào)速，因此較為簡單，是普通的開關(guān)量控制。由于單片機I/O口的負(fù)載能力很小，所以輸出應(yīng)該加驅(qū)動電路，驅(qū)動電路可以采用固態(tài)繼電器。設(shè)計中采用三極管和光耦來驅(qū)動繼電器，來控制電機的起停。單片機輸出的控制量會輸入到Q1的基極[19]，若此信號低電平，則光電耦合器件導(dǎo)通，使CMOS三級管導(dǎo)通，從而繼電器通電，常開觸點閉合，致使輸出220V 電壓；否則輸出0V電壓。在實際電路中，用6個上述的類似電路對電機進(jìn)行監(jiān)視控制。例如：當(dāng)溫度超過風(fēng)機溫度上限時，單片機就會通過軟件將輸出端置為低電平，進(jìn)而使CMOS導(dǎo)通，對繼電器加上220V電壓，從而使風(fēng)機加電，開起風(fēng)機；若溫度再高，達(dá)到超溫報警溫度上限，就會發(fā)出超溫報警；若溫度高到超溫跳閘溫度上限，就會發(fā)生超溫跳閘。因此達(dá)到對被控對象進(jìn)行實時監(jiān)控的目的[20]。 風(fēng)機型號的選擇設(shè)計要求中提出了風(fēng)機的容量應(yīng)為375W，經(jīng)過對相近容量風(fēng)機的比較，本設(shè)計最終選擇了AO系列微型電動機中的AO6322 型，其技術(shù)數(shù)據(jù)可參看下表，額定電流較小，便于選擇保護(hù)器件，功率因數(shù)較高，提高了風(fēng)機的實用性，啟動電流、最大轉(zhuǎn)矩與其他型號的一致。AO系列微型電動機主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下表323所示：型號容量W轉(zhuǎn)速r/mi額定電流A功率%功率因數(shù)啟動電流A最大轉(zhuǎn)矩AO632237028006AO631225028006AO634437014006AO632425014006表323 AO系列微型電動機主要技術(shù)數(shù)據(jù)注：額定電壓380V，頻率50Hz，連續(xù)工作，可逆。 主回路設(shè)計 在本設(shè)計中，風(fēng)機的保護(hù)部分對整個系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用，他決定了這個系統(tǒng)的運行壽命及運行的可靠性。風(fēng)機的保護(hù)可以有很多種方案，下面介紹了兩種方案。方案一：這是一組風(fēng)機的保護(hù)系統(tǒng)，它對兩臺并聯(lián)運行的小風(fēng)機進(jìn)行過載、缺相的保護(hù)，其中用到了兩個接觸器，兩個空氣開關(guān)，一個熱過載繼電器，一個固態(tài)繼電器，三個熔斷器，六個小型繼電器，并用兩個接觸器的常閉觸點對兩條線路進(jìn)行了互鎖。圖324 主回路一方案二：圖325也是一組風(fēng)機的保護(hù)系統(tǒng)，用了一個空氣開關(guān)，一個熱過載繼電器，一個接觸器，六個小型繼電器，一臺小風(fēng)機配了三個小繼電器，一旦發(fā)生缺相，立即報警，并將這組風(fēng)機從系統(tǒng)切除，維護(hù)了其他組風(fēng)機的正常運行。兩種方案的區(qū)別在于同樣實現(xiàn)了小風(fēng)機的保護(hù)，但前者的用的器件較多，成本比后者高，對于這樣一套控制系統(tǒng)可以選經(jīng)濟型的后者，雖然前者的安全系數(shù)較后者高，但由于器件多，可靠性就會降低，設(shè)計系統(tǒng)是一套應(yīng)該能長期運行的無間斷設(shè)備，所以這里選擇了圖325的方式。圖325 主回路圖二下面對于風(fēng)機在控制回路中的原理做一說明。用一個單刀雙擲開關(guān)來控制電機的手動和自動操作，六組風(fēng)機的啟停控制分別由六個固態(tài)繼電器負(fù)責(zé)，由PIC送出的高電平啟動或低電平停止信號控制接觸器線圈的得電與失電，實現(xiàn)風(fēng)機運行與停止的控制。這里的 KM7常閉提供手動操作的，當(dāng)線圈得電后，常閉打開，這時的KM8線圈不帶電，固態(tài)繼電器起作用，進(jìn)行手動啟動電機。當(dāng)開關(guān)打到自動時，KM8線圈帶電， KM8的常閉打開，KM7 線圈不帶電，即進(jìn)入自動狀態(tài)。此時由單片機送出的高電平啟動或低電平停止信號控制接觸器線圈的得電與失電，實現(xiàn)風(fēng)機運行與停止的控制?？刂苹芈冯娐穲D如圖326所示。圖326 風(fēng)機控制回路圖 主回路中器件的選型（一）固態(tài)繼電器 固態(tài)繼電器（SSR）是一種無觸點通斷功率型電子開關(guān)。當(dāng)施加觸發(fā)信號后，其主回路呈導(dǎo)通狀態(tài)；無信號時，呈阻斷狀態(tài)。它利用電子技術(shù)實現(xiàn)了控制回路（輸入端）與負(fù)載回路（輸出端）之間的電隔離和信號耦合，而沒有任何可動部件和觸頭，實現(xiàn)了相當(dāng)于電磁繼電器的功能，故稱為固態(tài)繼電器。與普通電磁繼電器相比，它具有體積小、開關(guān)速度快、無機械觸點和機械噪音、無開關(guān)電弧、耐沖擊、抗有害氣體腐蝕、壽命長等優(yōu)點，在微機控制系統(tǒng)中應(yīng)用很好[21]。通常是4端組件，兩個輸入端和兩個輸出端，下圖為其結(jié)構(gòu)框圖。耦合隔離器控制觸發(fā)器開關(guān)電路吸收保護(hù)網(wǎng)絡(luò)輸入端輸出端零壓檢測器圖327 固態(tài)繼電器結(jié)構(gòu)框圖 它一般有5部分組成，其中耦合隔離器的作用是在輸入與輸出兩端電氣上完全隔離下傳遞信號，控制觸發(fā)器是為后級開關(guān)電路導(dǎo)通提供觸發(fā)，吸收保護(hù)電路的功能是為了防止電源的尖峰和浪涌對開關(guān)電路造成損壞而采用的RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和壓敏電阻，零壓檢測器用于控制開關(guān)開通時刻消除射頻干擾，開關(guān)電路是用來接通或關(guān)斷直流和交流負(fù)載的大功率器件。過零型交流SSR是只當(dāng)加入控制信號后，交流電壓過零時固態(tài)繼電器為通態(tài)；而當(dāng)斷開控制信號后，SSR要等交流點的正負(fù)半周的零電位時（嚴(yán)格說是負(fù)載電流小于可控硅導(dǎo)通的維持電流時）SSR才斷開。過流型交流SSR能防止高次諧波的干擾。圖328 過零輸出型交流固態(tài)繼電器的內(nèi)部電路原理圖固態(tài)繼電器由三部分組成：輸入電路、隔離（耦合）電路和輸出電路。在輸入電路控制端加入信號后，IC1光電耦合器內(nèi)光敏三極管呈導(dǎo)通狀態(tài)，R1串接電阻對輸入信號進(jìn)行限流，以保證光耦合器不致?lián)p壞。LED發(fā)光二極管指示輸入端控制信號，VD1可防止當(dāng)輸入信號正負(fù)極性接反時以保護(hù)光耦I(lǐng)C1。V1在線路中起到交流電壓檢測作用，使固態(tài)繼電器在電壓過零時開啟、負(fù)載電流過零時關(guān)斷。當(dāng)IC1光敏三極管截止時（控制端無信號輸入時）,V1通過R2獲得基極電流使之飽和導(dǎo)通，從而使SCR可控硅門極觸發(fā)電壓被箝在低電位而處于關(guān)斷狀態(tài)，最終導(dǎo)致BTA雙向可控硅在門極控制端R6上無觸發(fā)脈沖而處于關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)IC1光敏三極管導(dǎo)通時（控制端有信號輸入時），SCR可控硅的工作狀態(tài)由交流電壓零點檢測三極管V1來確定其工作狀態(tài)。如電源電壓經(jīng)R2與R3分壓，A處電壓大于過零電壓時,V1處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，SCR、BTA可控硅都處于關(guān)斷狀態(tài)。如電源電壓經(jīng)R2與R3分壓，A處電壓小于過零電壓時，V1處于截止?fàn)顟B(tài)，SCA 可控硅通過R4獲得觸發(fā)信號而導(dǎo)通，從而使BTA在R6上也獲得觸發(fā)信號而呈導(dǎo)通狀態(tài)，對負(fù)載電源進(jìn)行關(guān)斷控制。如此時控制端信號關(guān)斷后，負(fù)載電流也隨之減小至BTA雙向可控硅的維持電流時可自行關(guān)斷，切斷負(fù)載電源[20]。交流過零型固態(tài)繼電器，因有其電壓過零時開啟、負(fù)載電流過零時關(guān)斷的特性，它的最大接通、關(guān)斷時間是半個電源周期，在負(fù)載上可得到一個完整的正弦波形，也相應(yīng)地減少了對負(fù)載的沖擊。而在相應(yīng)的控制回路中產(chǎn)生的射頻干擾也大大減少。過零型與隨機型的工作波形如圖320所示。圖329　交流固態(tài)繼電器的工作波形 (1)輸入控制電壓低3～14V，驅(qū)動電流?。?～15mA），輸入控制電壓與 TTL 、DTL 、HTL 電平兼容，直流或脈沖電壓均能作輸入控制電壓。(2)輸出與輸入之間采用光電隔離，可實現(xiàn)在以弱控強的同時，做到強電與弱電完全隔離，兩部分之間的安全絕緣電壓大于2 kV，符合國際電氣標(biāo)準(zhǔn)。(3)輸出無觸點、無噪音、無火花、開關(guān)速度快。(4)輸出部分內(nèi)部一般含有RC過壓吸收電路，以防止瞬間過壓而損壞固態(tài)繼電器。(5)有多種規(guī)格可選擇：輸入有電阻限流直流恒流直流和交流等類型。輸出有直流輸出方式和交流輸出方式。輸出額定電壓有220～380V交流電壓及30～180 V直流電壓。交流輸出中有過零觸發(fā)型和非過零觸發(fā)型（隨機型）。(6)過