【正文】 動的啟動電壓和啟動時(shí)間，按下 S4 鍵時(shí)后，軟啟動正式開始。圖 開關(guān)復(fù)位與上電復(fù)位 按鍵模塊按鍵設(shè)定部分比較簡單，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)按鍵少，所以在設(shè)計(jì)上采用了獨(dú)立按鍵方式，程序的編制上也采用了簡單的掃描方式。上電或開關(guān)復(fù)位在上電后，由于電容 C1 的充電作用，使 RST 持續(xù)一段時(shí)間的高電平。只要 RST 保持高電平，則 STC12C5410AD 就可以循環(huán)復(fù)位；當(dāng) RST 從高電平變?yōu)榈碗娖揭院螅琒TC12C5410AD 單片機(jī)就從主程序開始執(zhí)行程序。 復(fù)位電路模塊 單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的RST 引腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖(2 個(gè)機(jī)器周期)以上的高電平，單片機(jī)便可以實(shí)現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。2 2 0 u F 1 0 47 8 0 50 . 1 u F+ 1 1 V1 0 3 1 0 4 4 7 0 u F+ 5 V~ 2 2 0 V++圖 線形穩(wěn)壓電路圖數(shù)字軟啟動的可控硅觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)12圖中的 220uF 電容是整流濾波電容，對整流輸出的紋波分量進(jìn)行濾波，容值越大，濾波效果越好，與它并聯(lián)的 104 電容主要是抑制高頻干擾，同時(shí)也有抑制高頻振蕩的作用。選用 TO92 封裝的 7805，其輸出值即為+5V電源，給單片機(jī)供電。7805 的特性和封裝有關(guān)，TO92(類似于普通塑封三極管) ， ()，TO220(使用最廣泛)，7W ()散熱良好。且考慮到線性穩(wěn)壓器可提供較大的電流，因而采用線性穩(wěn)壓器。如果處理不當(dāng)，開關(guān)電源本身就會變成一個(gè)干擾源。開關(guān)電源與線性穩(wěn)壓電源相比，具有功耗小、效率高、體積小、重量輕、穩(wěn)壓范圍寬等特點(diǎn)，但開關(guān)電源的突出缺點(diǎn)是會產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁干擾(EMI)。線性穩(wěn)壓的調(diào)整管工作在放大區(qū)，輸出紋波小，但效率較低。電源的總體設(shè)計(jì)為，采用變壓器變壓，電橋整流，電容濾波，再接穩(wěn)壓電路。 電源模塊本控制系統(tǒng)由單片機(jī)及其外圍電路組成，需要 5V, 12V 兩組電源。每個(gè)I/O 口驅(qū)動能力均可達(dá)到20mA，但整個(gè)芯片最大不得超過55mA（7）ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP （在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片（8） EEPROM （9） 看門狗（10）內(nèi)部集成MAX810 專用復(fù)位電路（外部晶體20M 以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路）（11）時(shí)鐘源：外部高精度晶體/ 時(shí)鐘，內(nèi)部R/C 振蕩器用戶在下載用戶程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部R/C 振蕩器還是外部晶體 / 時(shí)鐘常溫下內(nèi)部R/C 振蕩器頻率為： ～ 精度要求不高時(shí)，可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，應(yīng)認(rèn)為是4MHz ～ 8MHz（12）共2個(gè)16 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器，但可用PCA 模塊再產(chǎn)生4個(gè)定時(shí)器(2052 系列只有兩路PCA)（13）外部中斷2 路,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,Power Down 模式可由外部中斷喚醒（14）PWM(4 路）/PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列,4 路）,5410 系列是4 路，可用來當(dāng)4 路D/A 使用，可用來再實(shí)現(xiàn)4個(gè)定時(shí)器，也可用來再實(shí)現(xiàn)4個(gè)外部中斷(上升沿中斷/ 下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持)（15）A/D 轉(zhuǎn)換, 10 位精度 ADC，共8 路。STC12C5410AD 的芯片管腳圖如圖 所示。其它硬件直接選擇常用器件，如選用 TL431 給數(shù)模轉(zhuǎn)換器 TLC5615 提供基準(zhǔn)電壓，選擇 TL072 用來作為數(shù)模轉(zhuǎn)換器 TLC5615 輸出的電壓跟隨器。而串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器 TLC5615 的體積小，占用單片機(jī)的口線少，為減少線路板的面積和占用單片機(jī)的口線，我們采用 TLC5615 串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器。TLC5615 性能價(jià)格比高，目前在國內(nèi)市場很方便購買。方案二：TLC5615 為美國德州儀器公司 1999 年推出的產(chǎn)品，是具有串行接口的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其輸出為電壓型，最大輸出電壓是基準(zhǔn)電壓值的兩倍。以其價(jià)格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)。通過上面比較，我們最終選用 CD4511 作為顯示器的接口芯片。方案三：CD4511 是七段碼十六進(jìn)制鎖存譯碼驅(qū)動芯片，它能將四位二進(jìn)制數(shù)編碼轉(zhuǎn)換為七段 LED 顯示器的字段碼，同時(shí)具有驅(qū)動和鎖存能力。方案二：MC14499 為串行輸入 BCD 碼——十進(jìn)制譯碼驅(qū)動器，用它來構(gòu)成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的顯示器接口，可以大大減少 I/O 口線的占用數(shù)量。若采用 8279 管理鍵盤和顯示器，可以簡化系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，充分提高 CPU 的工作效率 [11]。下面是關(guān)于接口芯片的選型。其中發(fā)光二極管 LED 顯示器具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長，價(jià)格便宜的特點(diǎn)。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求只用四個(gè)按鍵，我們最后選擇使用獨(dú)立式按鍵。很明顯，在按鍵數(shù)量較多的場合，矩陣式鍵盤要節(jié)省很多 I/O 口。矩陣式鍵盤適于按鍵數(shù)量較多的場合，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷那個(gè)鍵被按下了 [13]。 鍵盤結(jié)構(gòu)選擇方案一：獨(dú)立式按鍵。4 路 PWM，8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換，針對電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場合。方案三：STC12C5410AD 系列微控制器。QG 系列包括 IIC，SPI ，SCI，ADC ，比較器，內(nèi)部時(shí)鐘資源及背景調(diào)試模塊，不支持外置存儲器，可用匯編語言和 C 語言編程。方案二：MC9S08QG 系列單片機(jī) 作為飛思卡爾新一代的 8 位單片機(jī)MC9S08QG 系列單片機(jī)將 HCS08 系列的所有優(yōu)點(diǎn)引入小封裝，少管腳的器件中，將 908Q 系列和 HCS08 內(nèi)核的優(yōu)勢結(jié)合在一起，成為小型，通用的低功耗多功能新型單片機(jī)。同時(shí)對MC68HC908LJ12 單片機(jī)進(jìn)行編程的方法比較簡單，但需要利用該單片機(jī) Flash 在線編程技術(shù)，其給開發(fā)者提供了快速的，方便的編程和開發(fā)方法，同時(shí)，也給單片機(jī)的應(yīng)用開拓了更大的空間。單片機(jī)S T C 1 2 C 5 4 1 0 A DD / A 變換電路三相可控硅移相觸發(fā)系統(tǒng)加減按鍵電路顯示電路模擬量輸出圖 系統(tǒng)總體框圖數(shù)字軟啟動的可控硅觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)6 芯片比較 微處理器選型方案一：MC68HC908LJ12 單片機(jī) MC68HC908LJ12 是 Motorola 公司最新推出的一款新型的 8 位單片機(jī)。如圖 所示。改變可控硅的開通程度, 由此改變電動機(jī)輸入電壓的大小, 以達(dá)到控制電動機(jī)的啟動特性。因此可以通過控制加在電機(jī)定子上的電壓對電機(jī)加速轉(zhuǎn)矩和啟動電流進(jìn)行限制 ,以降低電機(jī)啟動時(shí)所產(chǎn)生的過高啟動電流和啟動力矩。 數(shù)字軟啟動的可控硅觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)52 總體方案設(shè)計(jì) 軟啟動原理軟啟動就是通常所說的降壓啟動。 本文研究的主要內(nèi)容目前常用的可控硅觸發(fā)電路均采用模擬集成電路，由于元器件較多，通常使用阻容元件進(jìn)行積分斜率調(diào)整，使得電路復(fù)雜，可靠性差，調(diào)試維護(hù)較為困難。三是水電阻方法，這種方法是在電機(jī)電源回路中串聯(lián)一個(gè)水電阻，通過調(diào)節(jié)水電阻的大小來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟動，這種方法用起來不太方便，可靠性也存在一定問題。b. 電氣方法一般有三種，一是采用高壓變頻裝置，該方法由于高壓變頻裝置的價(jià)格十分昂貴，所以一般僅用在必須采用軟啟動的場合。由于它增加了一個(gè)實(shí)物環(huán)節(jié)，所以給改造工作帶來不便，電機(jī)需要移位。高壓軟啟動裝置在國內(nèi)幾乎為空白，僅有的幾家也是采用進(jìn)口技術(shù)，該裝置的難關(guān)主要是由于當(dāng)前電力電子器件的耐壓還不夠高，需要使用串聯(lián)技術(shù)，而采用這種技術(shù)的裝置山于元器件性能的分散性，而導(dǎo)致裝置的可靠性極低，目前世界上主要有采用非電氣方法和電氣方法兩種。由于高壓電機(jī)的應(yīng)用越來越多且逐漸向大型化發(fā)展，其啟動問題便是必須解決的問題而擺在我們面前，近些年也有一些其它的啟動方法出現(xiàn)，但都因有一定的缺點(diǎn)而未被普遍采用。另一種方法是用高壓變頻器來做軟啟動，用變頻器來啟動電機(jī)，其啟動性能很好，但高壓變頻器價(jià)格昂貴。另外在使用一段時(shí)間后，元器件的參數(shù)還會發(fā)生變化，使元器件的均壓性能降低，極易造成整串元器件的損壞，使這種裝置的可靠性降低，一旦元器件損壞，用戶很難修復(fù)。近幾年市場上出現(xiàn)了國外少數(shù)廠家生產(chǎn)的采用可控硅串聯(lián)技術(shù)的高壓電機(jī)軟啟動裝置。 近些年來常用的軟啟動方法 低壓電機(jī)軟啟動裝置現(xiàn)在己有很多應(yīng)用，它是通過調(diào)節(jié)正反并聯(lián)可控硅導(dǎo)通的辦法來調(diào)節(jié)電動機(jī)的端電壓，使電動機(jī)端電壓逐漸上升，達(dá)到軟啟動的作用，它限制了電動機(jī)的啟動電流 (一般在 3 倍額定電流以下)，減小了對電網(wǎng)的沖擊，提高了電機(jī)及機(jī)械設(shè)備的壽命，提高了生產(chǎn)效率。b. 串聯(lián)電抗器啟動 該方法能滿足降低啟動電流的要求，但電機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩小，且為有級調(diào)整，切換時(shí)有大電流沖擊，在大容量電動機(jī)的啟動應(yīng)用中受到限制。 傳統(tǒng)的啟動方法a. 加大電網(wǎng)容量 該方法是為滿足大容量電動機(jī)啟動時(shí)有功功率和無功功率的要求，保證電動機(jī)啟動時(shí)對端電壓的要求，過去人們經(jīng)常采取加大自身電網(wǎng)容量數(shù)字軟啟動的可控硅觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3的辦法，如采用大容量的變壓器或建自備電廠，但這樣又常常致使正常運(yùn)行時(shí)電網(wǎng)負(fù)荷較輕，電力變壓器處于輕載工作狀況，造成能源的浪費(fèi)。值得注意的是，液態(tài)電阻軟啟動由于其性能較差、可靠性較低，目前在低壓軟啟動領(lǐng)域已被淘汰。國內(nèi)高壓軟啟動器的生產(chǎn)廠家以前幾乎沒有(400V 以下的低壓軟啟動器廠家很多)，近年來由于高壓軟啟動的市場需求越來越大，己有不少廠家撿起上世紀(jì) 50 年代就在低壓軟啟動上應(yīng)用的液態(tài)電阻軟啟動移植到高壓軟啟動上來，目前國內(nèi)具有規(guī)模的只有湖北追日和大力公司。美國羅克韋爾公司的智能馬達(dá)控制器，目前也僅有額定電壓 KV，最大功率 6615 ABB 公司的 ACS 1000 高頻變頻器 (315KW～5000KW ),德國 Lenze(倫茨)公司、美國 ROBINCON(羅賓康)公司都生產(chǎn)以變頻技術(shù)為核心的軟啟動產(chǎn)品，產(chǎn)品均為中小容量 (8000KW 以下)，具有啟動性能好，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在著價(jià)格昂貴、可靠性稍差、維護(hù)復(fù)雜等缺點(diǎn)。高壓軟啟動技術(shù)日益受到世界各大公司重視，不斷有新產(chǎn)品推出。目前世界上許多電氣公司正在生產(chǎn)智能化軟啟動器。該項(xiàng)目技術(shù)先進(jìn)，可以免除上述危害，提高企業(yè)的勞動生產(chǎn)率，并且與國外同類產(chǎn)品相比，還具有性價(jià)比高、數(shù)字軟啟動的可控硅觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2使用方便等顯著優(yōu)勢。在國外，雖然已有少數(shù)幾種產(chǎn)品問世，但卻大都存在可靠性低，價(jià)格高等不同方面的問題，使用效果不理想，無法改變行業(yè)現(xiàn)狀。而高壓電動機(jī)軟啟動裝置的研制卻十分滯后。并且此大電流還會產(chǎn)生巨大的啟動轉(zhuǎn)矩，給傳動設(shè)備造成危害。目前，國內(nèi)高壓電動機(jī)的應(yīng)用幾乎遍及冶金、鋼鐵、石油、化工、電廠、水廠、機(jī)械加工等各個(gè)行業(yè)，而高壓電動機(jī)，尤其是特大型電動機(jī)(1 萬 KW～5 萬 KW)的啟動卻一直困擾著許多企業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國擁有風(fēng)機(jī)泵類設(shè)備約 4200 萬臺，年耗電量約占全國發(fā)電量的 30%，在這些電機(jī)中，高電壓、大容量電機(jī)耗電量在 80%以上。究其原因，主要是由于設(shè)備陳舊落后，管理不善及不重視節(jié)能造成的。我國是能源生產(chǎn)大國，但就人均而言又是能源小國。 Softstart。 because of fewer keys, we chose the independentbutton interface。實(shí)踐證明，使用數(shù)字軟啟動的三相可控硅觸發(fā)系統(tǒng)，可大大提高電機(jī)及設(shè)備的使用壽命，降低設(shè)備故障率，節(jié)約維修費(fèi)用，提高企業(yè)的勞動生產(chǎn)率。其中電源模塊可以為主電路提供 5V 和 12V 電壓；因?yàn)樗璋存I較少，所以我們選用了獨(dú)立式按鍵接口；數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊采用三線串行接口芯片 TLC5615,該芯片易與單片機(jī)連接；顯示模塊是通過譯碼驅(qū)動芯片 CD4511 輸出來驅(qū)動數(shù)碼管顯示軟啟動的時(shí)間和過程。數(shù)字軟啟動的可控硅觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)I數(shù)字軟啟動的可控硅觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要本文首先介紹了軟啟動技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及電機(jī)驅(qū)動存在的問題，然后根據(jù)分析提出了數(shù)字軟啟動的設(shè)計(jì)方案。方案以 STC12C5410AD 為主微控制器，根據(jù)要求配置了主要的硬件電路模塊，主要有按鍵模塊，顯示模塊，電源模塊以及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊。系統(tǒng)利用 STC12C5410AD 單片機(jī)中自帶的 AD 變換將模擬輸入量變成數(shù)字信號，通過加減按鍵設(shè)置軟啟動的時(shí)間，并且通過顯示電路顯示設(shè)置時(shí)間和軟啟動過程，通過單片機(jī)計(jì)算軟啟動輸出控制量，并經(jīng)過片外獨(dú)立的 DA 變換電路輸出模擬量送給三相可控硅觸發(fā)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了真正意義上的軟啟動。關(guān)鍵詞： STC1