【正文】 　 　圖 另 外 對(duì) 于 切 割 磁 感 線 運(yùn) 動(dòng) 的 運(yùn) 動(dòng) 速 度 可 由 汽 車 的 行 駛 速 度 確 下 ， 汽 車 行駛 時(shí) 輪 轂 內(nèi) 側(cè) 的 線 速 度 Ｖ最 后 磁 電 強(qiáng) 度 側(cè) 由 系 統(tǒng) 電 路 控 制 ， 此 處 引 入 勵(lì) 磁 調(diào) 節(jié) 器感應(yīng)部分的線路與結(jié)構(gòu)是固定不變的，當(dāng)輪子轉(zhuǎn)速變化時(shí)排布于輪轂內(nèi)側(cè)的線圈轉(zhuǎn)速隨之變化，即可簡(jiǎn)單地說發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也隨之變化，因而發(fā)電機(jī)的出口電壓也會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，這將導(dǎo)致硅整流器輸出的直流電壓及發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的變化，并造成勵(lì)磁磁場(chǎng)的變化，這樣又造成發(fā)電機(jī)出口電壓的波動(dòng)。這種連鎖反應(yīng)是的發(fā)電機(jī)的出口電壓的波動(dòng)范圍不斷增加。顯而易見，如果電壓的波動(dòng)得不到控制，在向負(fù)載供電的情況下，將會(huì)影響供電質(zhì)量，即不可能給輪胎內(nèi)部電池充電，甚至損壞用電設(shè)池及內(nèi)部用電裝置。此外獨(dú)立運(yùn)行的發(fā)電系統(tǒng)26 / 54都帶有蓄電池，電壓的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致蓄電池組的過充電，從而降低蓄電池的使用壽命。為了消除發(fā)電機(jī)輸出端電壓的波動(dòng)，該硅整流交流發(fā)電機(jī)配有勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，如圖所示，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器由電壓繼電器 V電流繼電器 I逆流繼電器 I2 及其所控制的動(dòng)斷觸電 VI1 和動(dòng)合觸電 I2 以及電阻 R2 等組成。 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的工作原理勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的作用是使發(fā)電機(jī)能自動(dòng)調(diào)節(jié)其勵(lì)磁電流（即勵(lì)磁磁通）的大小，來抵消因車速變化而導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化對(duì)發(fā)電機(jī)端電壓的影響。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低，發(fā)電機(jī)端電壓低于額定值時(shí)，電壓繼電器 V1 不動(dòng)作，其動(dòng)斷觸點(diǎn) V1 閉合，硅整流器輸出端電壓直接施加在勵(lì)磁繞組上，發(fā)電機(jī)屬于正常勵(lì)磁狀態(tài)；當(dāng)車速加大，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增高，發(fā)電機(jī)端電壓高于額定電壓時(shí)，動(dòng)斷觸電 V1 斷開，勵(lì)磁回路中被串入了電阻 R2，勵(lì)磁電流及磁通隨之減小，發(fā)電機(jī)輸出端電壓隨之下降；當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓降至額定值時(shí)，觸點(diǎn) V1 重新閉合，發(fā)電機(jī)恢復(fù)到正常勵(lì)磁狀態(tài)。電壓繼電器工作時(shí)發(fā)電機(jī)端電壓與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系如圖 所示。圖 214 發(fā)電機(jī)端電壓與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系負(fù)載過大時(shí)，可能出現(xiàn)負(fù)載電流過大超過額定值的狀況，如果不加以控制，使發(fā)電機(jī)過負(fù)荷運(yùn)行，會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)的使用壽命有較大的影響，甚至損壞發(fā)電機(jī)的定子繞組。電流繼電器的作用是為了抑制發(fā)電機(jī)過負(fù)荷運(yùn)行。電流繼電器 I1的動(dòng)斷觸點(diǎn) I1 串接在發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁回路中，發(fā)電機(jī)輸出的負(fù)荷電流則通過電流繼電器的繞組；當(dāng)發(fā)電機(jī)的輸出電流低于額定值時(shí)，繼電器不工作，動(dòng)斷觸點(diǎn)I1 閉合，發(fā)電機(jī)屬于正常勵(lì)磁狀態(tài)；當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出電流高于額定值時(shí)，動(dòng)斷觸點(diǎn) I1 斷開，電阻 R2 被串入勵(lì)磁回路，勵(lì)磁電流減小，從而降低了發(fā)電機(jī)輸出端的電壓，并減小了負(fù)載電流。電流繼電器工作時(shí)，發(fā)電機(jī)負(fù)載電流與發(fā)電機(jī)27 / 54轉(zhuǎn)速的關(guān)系如圖 2—15 所示。圖 215 發(fā)電機(jī)負(fù)載電流與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系為了防止停車或車速太低時(shí)，蓄電池組向發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組送電，及蓄電池組由充電運(yùn)行變?yōu)榉错懛烹姞顟B(tài)，這不僅會(huì)消耗蓄電池組所儲(chǔ)電能，還可能燒毀勵(lì)磁繞組，因此在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器裝置內(nèi)，還裝有逆流繼電器 I2。發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)，逆流繼電器的電壓線圈及電流線圈內(nèi)流過的電流產(chǎn)生的吸力是動(dòng)合觸點(diǎn)I2 閉合；當(dāng)風(fēng)速太低，發(fā)電機(jī)端電壓低于蓄電池組電壓時(shí)，繼電器電流線圈瞬間流過反向電流，此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與電壓線圈內(nèi)流過的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用相反，而電壓線圈內(nèi)流過的電流由于發(fā)電機(jī)電壓下降也減小了，由其產(chǎn)生的磁場(chǎng)也減弱了，故由電壓線圈及電流線圈內(nèi)電流所產(chǎn)生的總磁場(chǎng)的吸力減弱，是的動(dòng)合觸點(diǎn) I2 斷開，從而斷開了蓄電池想發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組送電的回路。采用勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的硅整流交流發(fā)電機(jī)，與永磁發(fā)電機(jī)比較，其特點(diǎn)是能隨風(fēng)速變化自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出端電壓，防止產(chǎn)生對(duì)蓄電池組過充電，延長(zhǎng)蓄電池組的使用壽命；同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)電機(jī)的過負(fù)荷保護(hù)，但由于勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的動(dòng)斷、動(dòng)合觸點(diǎn)動(dòng)作頻繁，需對(duì)出頭材質(zhì)及斷弧性能做適當(dāng)?shù)奶幚?。而且用該交流發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電時(shí)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速必須達(dá)到在該轉(zhuǎn)速下的電壓時(shí)才能對(duì)蓄電池組充電。 整流部分 由于車輪轉(zhuǎn)速的不穩(wěn)定性，交流發(fā)電機(jī)輸出的是不穩(wěn)定的交流電，頻率和幅值都在不斷地變化，而用戶需要的是正常頻率（即 50HZ）的穩(wěn)定直流電，因此必須進(jìn)行 AC—DC 變換，即先經(jīng)過整流變成直流電。如果電能足夠充足的話或者空載時(shí)還可以將多余的直流電儲(chǔ)存在蓄電池組內(nèi)。 電路圖和工作原理 目前在所有的整流電路中采用最廣泛的是單相橋式全波整流電路，本系統(tǒng)亦采用了該整流電路。單相橋式整流電路由 4 個(gè)二極管接成橋式電路，RL 為負(fù)載電阻。圖 511 所示為單28 / 54相橋式整流電路的畫法。圖 單相橋式整流電路下面按圖 所示電路進(jìn)行分析。 在 U2 的正半周，其極性為上（+）下（） ，即 a 點(diǎn) 的點(diǎn)位高于 b 點(diǎn)時(shí)，DD3導(dǎo)通，DD4 截止，電流由 a 經(jīng) D1→R1→D3→b 形成通路，如圖中實(shí)線箭頭所示。此時(shí)，電源電壓全部加在負(fù)載電阻 RL 上，得到一個(gè)半波電壓；D2 和 D4 則承受反向電壓。 在 u2 的負(fù)半周，其極性與上述相反，即 b 點(diǎn)的電壓高于 a 點(diǎn)時(shí)，DD4 導(dǎo)通，DD3 截止，電流由 b 經(jīng) D2→RL→D4→形成通路，如圖中虛線箭頭所示。同樣，在負(fù)載電阻 RL 上也得到一個(gè)半波電壓；D1 和 D3 則承受反向電壓。 有上述可見，盡管 u2 的方向是交變的，通過負(fù)載 RL 的電流 io 及其兩端電壓 uo 的方向都不變，因此在負(fù)載上得到大小變化而方向不變的脈動(dòng)直流電流和電壓，uo、io 及二極管承受的電壓 uD 的波形如圖 512（b） 、 （d）所示。下面討論單相橋式整流電路的定量關(guān)系及元件選擇。負(fù)載上得到的脈動(dòng)直流電壓，常用一個(gè)周期的平均值來說明它的大小。負(fù)載所得脈動(dòng)直流電壓的平均值是 2220 ??????29 / 54上式表示整流電壓平均值與整流變壓器二次側(cè)交流電壓有效值之間的關(guān)系，即整流電壓的平均值是交流電壓有效值的 倍。圖 單相橋式整流電路電壓與電流的波形負(fù)載電流的平均值是 ? 每個(gè)周期中，DD3 串聯(lián)與 DD4 串聯(lián)各輪流導(dǎo)電半周，所以每個(gè)二極管中流出的平均電流只有負(fù)載電流的一半，如圖 512（c）所示，即 ?30 / 54 由圖 可以看出，二極管截止時(shí)承受的最高反向電壓就是變壓器二次側(cè)交流電壓u2 的最大值 U2m，即 22UMDR?ID 和 UDRM 是選擇整流二極管的主要依據(jù)。 通過變壓器二次繞組的電流具有正、反兩個(gè)方向，是一個(gè)正弦波形，因此二次繞組的電流有效值為 ?目前已有各種規(guī)格的橋式整流電路成品，如 1CQ1A…H 至 1CQ7A…H 系列，輸出的平均電壓 30—36V，整流電流 50mA~5A，使用十分方便。 參數(shù)選擇由于電磁發(fā)電機(jī)的輸出電壓與輸出電流是會(huì)隨著車輪轉(zhuǎn)速的波動(dòng)而發(fā)生很大變化的。如果整流管的參數(shù)選擇不當(dāng)，將使元件遭到破壞。整流管的參數(shù)應(yīng)根據(jù)其在電路中可能承受的最大正、反向峰值電壓和流過的最大工作電流來選擇。假設(shè) 10W 發(fā)電機(jī)組的輸出電壓經(jīng)過整流后，負(fù)荷的額定直流電壓 Uz0=，帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的最高電壓為 ，最大負(fù)載電流 ，依式 4—1 所示計(jì)算出，元件承受的最大正、反向峰值電壓為 ???元件流過的最大電流為　　 AIzm7..由上式計(jì)算結(jié)果，可選擇最大電流 1Ａ，最大反向電壓 5V 的硅二極管。在整流回路中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)操作過電壓獲換向過電壓。為了防止過電壓破壞元件，通常在整流回路的直流側(cè)接入阻容過電壓保護(hù)。電阻 R 和電容 C 的值可參照式 4—3 所示方法估算，即 105()zUI???27/CuF式中： 為輸出的整流電壓，V； 為輸出的整流電流，A；P 為發(fā)電機(jī)輸出功率，1zU0zI31 / 54VA； 為整流器入口交流線電壓，V。2U 自動(dòng)加氣裝置 設(shè)計(jì)思路總體設(shè)計(jì)思路：首先由壓力傳感器將檢測(cè)到的車輪胎內(nèi)部的當(dāng)前氣壓參數(shù)， 傳輸?shù)侥?數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0832 的一路模擬信號(hào)通道，轉(zhuǎn)換出八路數(shù)字信號(hào)傳給單片機(jī) AT89S52，接著單片機(jī)把計(jì)算氣壓值送給 LCD1602 并讓它顯示當(dāng)前氣壓值。然后鍵盤輸入我們需要的氣壓值，經(jīng)單片機(jī) AT89S52 鍵盤掃描程序讀出鍵值，并在 LCD1602 上顯示出來，接著通過控制核心(單片機(jī))比較當(dāng)前氣壓值與輸入的氣壓值：如果輸入值大于當(dāng)前氣壓值時(shí)，通過單片機(jī)發(fā)出一個(gè)控制命令驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，開始充氣，在充氣的同時(shí)繼續(xù)對(duì)氣壓進(jìn)行采樣，當(dāng)兩個(gè)值相等時(shí)，中斷驅(qū)動(dòng)電路，停止充氣；而如果當(dāng)前氣壓值大于輸入值時(shí)，單片機(jī)發(fā)送控制命令到電磁閥驅(qū)動(dòng)器，開通電磁閥，放氣開始，與此同時(shí)仍然進(jìn)行氣壓采樣，當(dāng)兩值相等時(shí)，電磁閥斷開，停止放氣。在夜間，特別是在有車輛行駛的路邊加氣時(shí)，我們有照明燈和警示燈，通過特殊功能鍵可使照明燈發(fā)光工作或警示燈發(fā)出警示信號(hào)，給使用者的操作帶來方便，避免發(fā)生交通事故。 設(shè)計(jì)要求：⑴ 檢測(cè)汽車輪胎內(nèi)部氣壓強(qiáng)度。⑵通過單片機(jī)控制系統(tǒng)自動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)和電磁閥的工作。：監(jiān)測(cè)輪胎內(nèi)部的氣體壓強(qiáng)。⑵ 電動(dòng)機(jī)和電磁閥分別控制輪胎的充氣、放氣。單片機(jī)一個(gè)指令使得照明燈和警示燈處于工作狀態(tài)。 總體設(shè)計(jì)流程本設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)為核心，對(duì)所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。將掃描到的鍵盤輸入值在LCD1602上顯示，并運(yùn)用ADC0832對(duì)氣壓傳感器采集到的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。同時(shí)用LCD1602來顯示外部采集到的氣壓值。如果檢測(cè)到的氣壓值小于設(shè)定的氣壓值，則單片機(jī)控制充32 / 54氣工作，若檢測(cè)到的氣壓值大于設(shè)定的氣壓值，則TLV5616對(duì)單片機(jī)處理好的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換再將轉(zhuǎn)換好的模擬信號(hào)傳送給電磁閥，電磁閥隨著放氣的進(jìn)行，電磁閥的閥門慢慢變小，放氣的速度也隨著減慢，這樣可以減小誤差。系統(tǒng)的總流程圖如圖21所示比較相等初始化電流采樣（壓力傳感器）AD 轉(zhuǎn)換單片機(jī) LCD 顯示鍵盤掃描驅(qū)動(dòng)電機(jī)充氣電磁閥放氣停止電機(jī)相等大于小于是是否否圖 217 總體流程圖2 氣壓檢測(cè)及 A/D、D/A 模塊的設(shè)計(jì) 氣壓檢測(cè)通過壓力傳感器檢測(cè)輪胎當(dāng)前的氣壓參數(shù)并經(jīng)由 ADC0832 傳給單片機(jī)，由單片機(jī)給 LCD1602 送數(shù)據(jù)，讓其顯示當(dāng)前的輪胎氣壓值。33 / 54 方案選擇方案一：采用ADC08098路8位A／D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位，采樣頻率，數(shù)據(jù)并行傳輸，可對(duì)8路信號(hào)進(jìn)行分時(shí)采樣。多用于對(duì)多路信號(hào)進(jìn)行采樣的設(shè)計(jì)中。軟件編程比較簡(jiǎn)單，ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，因此對(duì)它的硬件接線比較麻煩，同時(shí)也會(huì)加大硬件設(shè)計(jì)難度。方案二：采用ADC0832 ADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0～5V之間。8位2路AD轉(zhuǎn)換器即8位分辨率、采樣頻率、數(shù)據(jù)串行傳輸。此轉(zhuǎn)換器一般用于對(duì)少數(shù)信號(hào)進(jìn)行采樣的電路中。外部只有8個(gè)引腳，連線簡(jiǎn)單方便，但是相對(duì)而言軟件編程稍微復(fù)雜一點(diǎn)。方案三：采用TLV5616 12位轉(zhuǎn)換器。TLV5616是一個(gè)12位電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC） ，帶有靈活的4線串行接口，可以無縫連接TMS3SPI、QSPI和Microwire串行口。數(shù)字電源和模擬電源分別供電，～。輸出緩沖是2倍增益railtorail輸出放大器，輸出放大器是AB類以提高穩(wěn)定性和減少建立時(shí)間。railtorail輸出和關(guān)電方式非常適宜單電源、電池供電應(yīng)用。通過控制字可以優(yōu)化建立時(shí)間和功耗比。精度高，數(shù)據(jù)是串行傳輸?shù)?。只?個(gè)引腳便于接線，軟件編程簡(jiǎn)單。方案四：采用DAC0832 8位轉(zhuǎn)換器。DAC0832是采樣頻率為八位的D/A轉(zhuǎn)換芯片，集成電路內(nèi)有兩級(jí)輸入寄存器，使DAC0832芯片具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要(如要求多路D/A異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等)。數(shù)據(jù)是進(jìn)行并行傳輸，是以電流的形式輸出。有14個(gè)引腳，硬件連線較煩。軟件編程簡(jiǎn)單。但是使用它并需外加外部轉(zhuǎn)換電路將電流轉(zhuǎn)換成電壓。從軟件和硬件制作的角度考慮，采用8引腳的ADC0832對(duì)采集到的氣壓值進(jìn)行AD轉(zhuǎn)化。采用TLV5616對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行DA轉(zhuǎn)化。34 / 54ADC0832 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種 8 位分辨率、雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎，目前已經(jīng)有很高的普及率。學(xué)習(xí)并使用 ADC083 可以使我們了解 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們對(duì)單片機(jī)技術(shù)水平的提高。 ADC0832 具有以下 5 個(gè)特點(diǎn)： 8 位分辨率； 雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換； 輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容； 5V 電源供電時(shí)輸入電壓在 0～5V 之間； 工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32μS； 其引腳電路圖如圖 41 所示圖 41 ADC0832 引腳圖芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32μS，具有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易地實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。 正常情況下ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI（如圖41）。但由于DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效且與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線