【正文】 愿我的感激之情化作一道虔誠的祝福：愿老師和同學合家歡樂，一生平安。同時感謝其他同學給我的幫助，感謝圖書館給我們提供了豐富的參考資料。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了 宏偉的學術目標，領會了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且還明白了許多待人接物與為人處世的道理。從開始選題到論文的順利完 得到了李老師的精心指導。 致謝 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜。 短距離出行最好步行，中遠距離可以騎自行車，較遠距離應多選擇乘坐公交車。 系統(tǒng)的不足： 人們從表面上看，電動自行車行駛時是零排放的。 用戶白天使用，夜晚充電，有利于電力部門均衡負荷。 車速不高，每小時 20 公里左右（特別是輕蹬輕踩的智能型電動自行車），不會對其他人力自行車和行人構成威脅和安全問題。 價格 2021— 3000 元，百公里耗電僅 1 度左右，老百姓能夠接受。 系統(tǒng)優(yōu)點 ： 抗干擾能力強，軟件抗干擾是被動措施，而硬件抗干擾是主動措施，只要認真分析系統(tǒng)所處環(huán)境的干擾來源以及傳播途徑，采用兩者相結合的方法，就能保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠地運行。通過改變 Ta 、 Tb 的占空比即可改變轉速。電動機加反向電壓。 K K3 為長閉觸點，所以電動機加正向電壓。 考慮到電動自行車對電機轉速，距離控制的要求不高，為了簡化程序和外接電路，所以沒有考慮采用閉環(huán) PWM 控制，用開環(huán) PWM 控制就可以實現(xiàn)自行車的功能。另外在達林頓管的 C 極和電源的正極之間接一個耐流為 2A 的二極管，這樣在關斷電源后，使繼電器反相，可以讓電機放電，這樣停車時車不至于因為慣性滑行太 遠而浪費能源。 4N26 光耦一般需要 2mA 以上的驅動電流，由于單片機的輸出電流只有幾百微安，故需要先接 74LS245 或者接一個三極管增加驅動能力（ 74LS245 的高電平驅動能力為 15mA）。這樣無論如何，都不會出現(xiàn)因編程原因而造成電源短路的情況。考慮到編程時可能會產(chǎn)生使 T T T T4 都導通的情況，以至電源短路，燒毀器件。 圖 54 速度與 占空比關系曲線 如上圖 54 左所示為雙向式調(diào)速方式下速度與占空比關系曲線，圖 54 右為單向式調(diào)速方式下速度與占空比曲線。單向式與雙向式相比，三極管的開關頻率少一半，比較不容易發(fā)生上下三極管導通而造成電源短路的情況 ,故可靠性有所提高，但控制性能比雙向式稍差。不同的是，在電機正轉時， Tb 這段時間內(nèi)不通過反向電流，電機反轉時， Ta 內(nèi)不通過正向電流。當 Ta=Tb 時電機停轉， TaTb 時電機正轉， TaTb 時電機反轉。因此電動機的平均轉速 VD 就可以有占空比 D 加以控制。 VD=D* VMAX 式中 D=t/T 稱為占空比 D 越大 VD就越大反之亦然。 VMIN為電動機的最小轉速值。不斷的給電樞兩端送入脈動電壓源（即脈動信號） 就可以使電動機的轉速控制在指定的范圍內(nèi)。直流電機的具體調(diào)速過程是：先讓它 啟動一段時間，然后切斷電源，電動機因慣性而降速轉動。因此決定采用 PWM 方式控制直流電機。線性型驅動的電路結構和原理簡單，成本低，加速能力強，但功 率損耗大，特別是低速大轉距運行時，通過電阻 R 的電流大，發(fā)熱厲害，損耗大。 驅動電路及原理 下面主要對驅動電路進行一下介紹： 電動自行車使用 24V直流電機， 對于這種小功率直流電機的調(diào)速方法一般有兩種。單片機根據(jù) A/D轉換后的數(shù)字量輸出相應的巨型脈沖信號。 ADDC0809 內(nèi)部“地址鎖存與譯碼”電路便能把 IN0 線上模擬電壓送入 8位 A/D 轉換器此時，若單片機使 STAR線處于高電平，則 ADC0809 便開始 A/D 轉換，一旦 A/D 轉換完成， ADC0809 一方面把 A/D轉換后的數(shù)字量送入它的三態(tài)輸出緩沖器另一方面又使 EOC線變?yōu)楦唠娖较騿纹瑱C提出中斷請求。驅動器采用 74LS164 串接 510 歐的限流電阻。 如圖 51 所示 : 圖 51 穩(wěn)壓電路 顯示電路 顯示部分采用單片機串口通訊，以節(jié)省單片機的端口，單片機通過中斷的方式為顯示服務 。大容量的 C3 是電解電容，以減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾。 電源電路 24V 直流電源經(jīng)三端穩(wěn)牙器 74L05 輸出即為單片機所要求的 +5V 電源。考慮到電機的起動電流和制動時比較大，會造成電源電壓不穩(wěn)定容易對單片機和傳感器的工作產(chǎn)生干擾，所以，電機驅動電路和單片機以及傳感器電路用光耦隔離。但有幾項原則：①在運行操作允許時；②在整體布置允許時；③在線路布設要求時；④在配套設施要求時。電動自行車只能在不超過這個速度狀態(tài)下運行。車速超過某一預定值時，電路停止供電不予助力。 ⑤欠速保護 仍然屬于過流保護范疇，是為不具備 0 速起步功能的無刷控制系統(tǒng)而設置。因此，由過載引起的過電流是很危險的。如果沒有這種保護功能，不一定在哪個環(huán)節(jié)上引起損傷，但首當其沖的就是開關功率管，只要無刷控制器功率管燒毀一只，變成兩相供電后電動機運轉即變得無力，騎行者立即可以感覺到脈動異常；若繼續(xù)騎行，接著就燒毀第 2 個、第 3 個功率管。 ④過載保護 過載保護和過電流保護是相同的，載重超限必然引起電流超限。 ③過流保護 電流超限對電機和電路一系列元器件都可能 造成損傷，甚至燒毀，這是絕對應當避免的。當放電最后階段，在負載狀態(tài)下，電源電壓已經(jīng)接近“放電終止電壓”，控制器面板（或儀表顯示盤）即顯示電量不足，引起騎行者的注意，計劃自己的行程。因而，既保護了功率管本身，又保護了電動機，也防止了電源的浪費。當制動時，開關被推押閉合或被斷開，而改變了原來的開關狀態(tài)。 控制器的保護功能 保護功能是對控制器中換相功率管、電源免過放電，以及電動機在運行中，因某種故障或誤操作而導致的可能引起的損傷等故障出現(xiàn)時，電路根據(jù)反饋信號采取的保護措施。盒子安裝在車把的正中，盒子的面板上開有數(shù)量不等的小孔，孔徑 45mm，外敷透明防水膜。這種方式使控制器與電源、電機間連線距離縮短，車體外觀顯得簡潔。 ①分離式 所謂分離，是指控制器主體和顯示部分分離（圖 42圖 423）。元器件和電路上的差異，構成了控制器性能上的不大相同。 控制器的型式 目前，電動自行車所采用的控制器 電路原理基本相同或接近。 控制器的設計品質、特性、所采用的微處理器的功能、功率開關器件電路及周邊器件布局等，直接關系到整車的性能和運行狀態(tài)，也影響控制器本身性能和效率。這就是電動自行車的智能控制器。 控制器與保護功能 控制器簡介 簡略地講控制器是由周邊器件和主芯片（或單片機）組成。比如，車速的控制已經(jīng)發(fā)展到“巡航鎖定”；驅動方面，有的 同時具有電動性能和助力功能，如果轉換到助力狀態(tài)，借助鏈條張力測力器，或中軸扭力傳感器，只要用腳踏動腳蹬，便可執(zhí)行助力或確定助力的大小。 放電時 ,電極反應為 :PbO2 + 4H+ + SO42 + 2e = PbSO4 + 2H2O 負極反應 : Pb + SO42 蓄電池的應用十分廣泛，可用于 UPS，電動車，滑板車，汽車，風能太陽能系統(tǒng)，安全報警等等方面。汽車上用的是 6 個鉛蓄電池串聯(lián)成 12V的電池組。鉛蓄電池是能反復充電、放電的電池，叫做二次電池。電池在用直流電充電時，兩極分別生成鉛和二氧化鉛。在充電時，電能轉化為化學能，放電時化學能又轉化為電能。它的工作原理就是把化學能轉化為電能。電池正放的時候電解液可以淹沒極板并且還剩下一點空間如果把電池橫放的話會有一部分電極板暴露在空氣中，這對電池的極板非常不利，而且一般的電池的觀察孔或者電池的 頂部都有排氣口與外界相通，所以電池橫放電解液很容易流出。 74LS245 芯片是一個八位的總線收發(fā)器，其輸入 /輸出引腳分成兩組，其工作原理如下： 允許 E 方向控制 DIR 操作 低電平 低電平 B 數(shù)據(jù)到 A 總線 低電平 高電平 A 數(shù)據(jù)到 B 總線 高電平 懸空 隔離 電動自行車的核心蓄電池 電動車的電池的性能 為什么天冷性能差天熱性能好？ 蓄電池的充放電過程是一個電化學的反應過程，是受溫度影響的，以 25度為標準溫度，放電過程中，每下降一度，電池容量幾乎下降百分之一，充電過程更明顯，所以在冬天，盡量放在溫暖的環(huán)境中充電（當然也不是溫度越高越好，溫度過高會影響電池壽命，甚至發(fā)生危險），以便充電飽滿。譯碼器是實現(xiàn)組合邏輯的功能部件。此外，還需注意，品時，不要將多個芯片放在一起以防磁化。通常取 RL＝ 115Ω、 CL＝ 。 典型應用電路 KMI151 型集成轉速傳感器的典型應用電路如圖 411(a)所示。 KMI151 的典型應用 安裝方法 KMI151 應當安裝在轉動齒輪的旁邊。 A2為誤差放大器， VT2為并聯(lián)式調(diào)整管。 圖 410 從 U－ 端輸出的方波電流信號的波形 圖 411 KMI151 的典型應用電路 KMI151 芯片中的電壓控制器實際上是一個并聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓器，可用于為傳感器提供穩(wěn)定的工作電壓 UC。20%。圖 410給出了從 U－ 端輸出的方波電流信號的波形，其高電平持續(xù)周期為 T。它們之間的關系式為： ICC＝ IH＋ IK 當控制信號 UK＝ 0（低電平）時，該電流源關斷， IK＝ 0， ICC＝ IH＝ 7mA。 工作時，傳感器產(chǎn)生的電信號首先通過 EMI 濾波器濾除高頻電磁干擾，然后經(jīng)過前置放大器 ，再利用施密特觸發(fā)器進行整形以獲得控制信號 UK，并將其加到開關控制式電流源的控制端。此外，該傳感器具有很強的方向性，它對沿 Y 軸轉動的物體十分敏感，而對沿 Z軸方向的振動或抖動量很不敏感。 實際上，該傳感器是由 4 只磁敏電阻構成的一個橋路，可固定在靠近齒輪的地方，其測量原理如圖 49 所示。 該傳感器的簡化電路如圖 48 所示。 KMI151 工作原理 KMI151 型集成轉速傳感器的外形如圖 47 所示，它的兩個引腳分別為 UC（接＋ 12V 電源端）和 U－ （方波電流信號輸出端）。 KMI151 采用 ＋ 12V 電源供電（典型值），最高不超過 16V。另外，芯片內(nèi)部還有電磁干擾濾波器、電壓控制器以及恒流源，從而保證了其工作特性不受外 界因素的影響。傳感器與齒輪的最大磁感應距離為 （ 典型值），由于與齒輪相距較遠，因此使用比較安全。由于其外圍電路比較簡單，因而很容易配二次儀表測量轉速。 圖 48 傳感器簡化電路 圖 49 測量原理 KMI151 型傳感器的性能特點 目前，轉速傳感器正朝著高靈敏度、高可靠性和全集成化的方向發(fā)展KMI151 芯片內(nèi)含高性能磁鋼、磁敏電阻傳感器和 IC。測量轉速時經(jīng)常采用磁阻式傳感器或光電式傳感器進行非接觸性測量，傳統(tǒng)的磁阻式傳感器是由磁鋼、線圈等分立元件構成的，亦可用耳塞機改裝而成。下面是 KMI151 系列磁阻式集成轉速傳感器的工作原理與典型應用。 D是保護二極管，當輸入端意外短路時，給