【正文】 （即所有存儲(chǔ)單元的內(nèi)容均為 FFH），用戶(hù)隨時(shí)可對(duì)其進(jìn)行編程。低電壓編程模式適合于用戶(hù)在線編程系統(tǒng)，而高電壓編程模式可與通用 EPROM 編程器兼 容。 AT89C52 的程序存儲(chǔ)器陣列是采用字節(jié)寫(xiě)入方式編程的，每次寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)，要對(duì)整個(gè)芯片內(nèi)的 PEROM 程序存儲(chǔ)器寫(xiě)入一個(gè)非空字節(jié)，必須使用片擦除的方式將整個(gè)存儲(chǔ)器的內(nèi)容清除。因此，必須對(duì)模擬信號(hào)離散化。信號(hào)采集時(shí)，采樣周期的選擇原則為：設(shè)有連續(xù)信號(hào) X(t)，其頻譜為X(f)，以采樣周期 Ts 采得的離散信號(hào)為 Xs(nTs)，如果頻譜和采樣周期滿(mǎn)足下列條件： ⑴ X(f)為有限頻譜，即當(dāng) |f |≥fc(fc為截止頻率 )時(shí)， X(f)=0 ⑵ fs≥2 fc 則連續(xù)信號(hào)： ? ? ? ?? ?n T stTsn T stTsn T sXtX nn ??????? ?? ??????? ??s i n)( 唯一確定。 fc 就是在采樣時(shí)間間隔內(nèi)能辨認(rèn)的信號(hào)的最高頻率，稱(chēng)為截止頻率，又稱(chēng)為奎斯特頻率。本課題中的電流信號(hào)為 50Hz，采樣周期選擇 500Hz。為了提高精度，可以用運(yùn)算放大器來(lái)組成整流電路，利用集成運(yùn)放的放大作用和深度負(fù)反饋克服二極管非線性造成的誤差，圖 是用 LM324 的兩個(gè)運(yùn)放組成的高線性全波精密整流電路。 信號(hào)硬件濾波的設(shè)計(jì) 從精密整流電路出來(lái)的信號(hào)含有大量的高 次諧波，使輸入信號(hào)的頻率增大，大于采樣頻率，造成頻域混疊現(xiàn)象，不能滿(mǎn)足采樣定理。兩級(jí) RC 電路的移相到 180186。 圖 液晶顯示部件 液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在各類(lèi)儀表和低功耗系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 4 A p r 2 0 0 7 S h e e t o f F i l e : E : \余道洋畢業(yè)論文 \ p r o g \ d j b h 0 6 0 7 2 5 . D D B D r a w n B y :R2R1R3R4U0Ui567U 2 BL M 3 24C2C1 C A PD 1 1 陜西理工學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)論文 第 16 頁(yè) 共 30 頁(yè) V C C G N D R S R W E V C C P 3 . 4 P 3 . 5 P 3 . 6 P 0 . 0 P 0 . 7A T 8 9 C 5 2D 0 D 7 圖 LM016L和 89C52的接口電路 LM016L采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中：第 1 腳： VSS 為地電源；第 2 腳： VDD 接5V 正電源 ；第 3 腳： V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì) 比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度（這里接地）；第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器；第 5 腳： RW 為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作；第 6 腳： E端為使能端，當(dāng) E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令；第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線；第 15～ 16 腳：空腳（有的用來(lái)接背光）。 使用低壓電源 (~)，功率消耗很小。 陜西理工學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)論文 第 17 頁(yè) 共 30 頁(yè) ADC0808 的 A/D 轉(zhuǎn)換器 A/D轉(zhuǎn)換模塊將采集的電壓模擬量按照對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)化關(guān)系轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。在實(shí)際電路中有些過(guò)程是合并進(jìn)行的，如采樣和保持，量化和編碼在轉(zhuǎn)換過(guò)程中是同時(shí)實(shí)現(xiàn)的。量化是將模擬信號(hào)量程分成許多離散量級(jí)，并確定輸入信號(hào)所屬的量級(jí)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的選用具體取決于輸入電平，輸出形式，控制性質(zhì)以及需要的速度，分辨率和精度。其內(nèi)部有一個(gè) 8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通 8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換。 2．內(nèi)部結(jié)構(gòu)： ADC0808由一個(gè) 8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè) A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器 組成。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng) OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 ADC0808的工作過(guò)程是：首先輸入 3位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。 START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。直到 A／ D轉(zhuǎn)換完成， EOC變?yōu)楦唠娖剑甘?A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。 陜西理工學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)論文 第 19 頁(yè) 共 30 頁(yè) 分析大中型電動(dòng)機(jī)燒毀的原因，多數(shù)是因工作環(huán)境惡劣、三相不平衡、過(guò)負(fù)荷、負(fù)荷不均衡而導(dǎo)致電機(jī)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)、短路、斷相、過(guò)負(fù)荷等故障。電氣故障分為對(duì)稱(chēng)故障與不對(duì)稱(chēng)故障兩大類(lèi)：對(duì)稱(chēng)故障包括過(guò)載、堵轉(zhuǎn)和三相短路等，這類(lèi)故障對(duì)電動(dòng)機(jī)的損害主要是熱效應(yīng)，即使繞組發(fā)熱甚至損壞。不對(duì)稱(chēng)故障有斷相、逆相、相間短路、匝間短路等，是最常見(jiàn)的一類(lèi)故障。 過(guò)電流保護(hù) 該保護(hù)器不需外部電源，接線簡(jiǎn)便，功耗低，具有斷相、過(guò)載、定時(shí)限 過(guò)流保護(hù)功能，靠其高靈敏特性，還可以間接對(duì)電機(jī)的其他故障如轉(zhuǎn)子斷條、繞組匝間短路等進(jìn)行保護(hù)。 過(guò)流保護(hù)環(huán)節(jié)該環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想是對(duì)大于電機(jī) 2倍額定電流以上的運(yùn)行故障和短路故障進(jìn)行快速保護(hù)。過(guò)電流保護(hù)環(huán)節(jié)，由前述的保護(hù)出口單元 U3C 和過(guò)電流取樣回路組成。而過(guò)電流和過(guò)載保護(hù)的取樣電壓又都取于 W，且平時(shí)又是以過(guò)載而整定的，這樣就自然保證了在過(guò)載保護(hù)不啟動(dòng)時(shí)過(guò)流保護(hù)是不會(huì)動(dòng)作的，體現(xiàn)了 “水漲船高 ”的設(shè)計(jì)思想。至于為什么取約 017V，這是通過(guò)對(duì)變換器進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)并結(jié)合取樣電路參數(shù)設(shè)計(jì)所得出的數(shù)據(jù)結(jié)果。 如圖 所示一般啟動(dòng)感應(yīng)電機(jī)時(shí)，會(huì)在數(shù)秒到數(shù)十秒內(nèi)流通 500%左右的過(guò)電流。因此電機(jī) 陜西理工學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)論文 第 20 頁(yè) 共 30 頁(yè) 繼電器上除檢測(cè)電機(jī)上流通的電流是否超過(guò)額定值的 “過(guò)電流要素 ”外，還需要 “時(shí)間要素 ”，過(guò)電流的繼續(xù)時(shí)間如果在電機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)則不動(dòng)作，如果超過(guò)啟動(dòng)時(shí)間則使 動(dòng)作。 電機(jī)的啟動(dòng)電流圖 電流檢測(cè)電路下圖 所示：只要電機(jī)各相有工作電流，電流互感器就回感應(yīng)出三相主電流成比例的交流電流， R2 為電流取樣電阻，把電流轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò) LM324 放大，轉(zhuǎn)化為 0~5V 的信號(hào)電平進(jìn)去 89C52 單片機(jī)的 I/O 接口，經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換和處理后，根據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算，判斷是否需要保護(hù)。因此，一旦流通過(guò)電流，必須立即檢測(cè)電機(jī)，切斷電機(jī)電源來(lái)保護(hù)電機(jī)。熱過(guò)載保護(hù)反時(shí)限特性序號(hào)可由用戶(hù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況設(shè)定。 反時(shí)限原則，即電流越大延時(shí)越短。同時(shí)可以看出，當(dāng)電網(wǎng)或者負(fù)載出現(xiàn)波動(dòng)引起點(diǎn)擊過(guò)電流是，此保護(hù)器也在隨時(shí)調(diào)整域值。 I 實(shí)際 /I 額定 動(dòng)作時(shí)間 /s ≥ 60 120 180 240 300 ≥ 48 96 144 192 220 ≥ 36 72 120 168 200 ≥ 24 60 96 120 180 ≥ 8 20 30 40 60 ≥ 6 10 20 30 40 ≥ 7 14 20 25 表 過(guò)流反時(shí)限保護(hù)時(shí)間表 在這個(gè)曲線的下側(cè)范圍，則電機(jī)不易燒損，可以充分使用。若電流值為一半 250%則為， 到 4倍的 160秒為止 OK。這個(gè)曲線并不是準(zhǔn)確的 I2t，只是 I2t的大約值。因此，最理想的使用方法是使電機(jī)達(dá)到界限，從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)，即使過(guò)電流也立即動(dòng)作的電機(jī)繼電器是不甚理想的。這就是在負(fù)載要素上添加時(shí)間要素的理由。但是根據(jù)用途，有時(shí)不需要這個(gè)特性。在上述保護(hù)負(fù)載的用途中，過(guò)載要素的動(dòng)作時(shí)間越快越好。時(shí)間上選擇在500%過(guò)電流時(shí)數(shù)秒 ~數(shù)十秒左右大于電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間。 (2)時(shí)間要素有啟動(dòng)時(shí)及其后運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在同一時(shí)間特性下動(dòng)作的類(lèi)型和僅啟動(dòng)時(shí)延時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為瞬間動(dòng)作保護(hù)與電機(jī)相連的負(fù)載的類(lèi)型，后者一般稱(chēng)為瞬間型。 根據(jù)系統(tǒng)功能特點(diǎn) ,確定本電動(dòng)機(jī)保護(hù)器主要由 CPU、電動(dòng)機(jī)三相電流 、零序電流及線電壓采樣輸入通道、數(shù)碼管顯示、故障指示、操作回路和 RS2485串行通信等部分組成。作為系統(tǒng)樞紐的 CPU的確是系統(tǒng)方案確定的核心問(wèn)題。它是 ATMEL公司開(kāi)發(fā)的新型單片機(jī)，綜合了半導(dǎo)體集成技術(shù)和軟件技術(shù)，有著豐富的硬件資源，因此外圍器件相對(duì)較少，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，該保護(hù)器的外圍器件和 電路包括電流傳感器及檢測(cè)電路、 LCD中文液晶、電流整定、故障記憶、交直流電源及輸出控制電路等。該裝置設(shè)置了過(guò)熱保護(hù)，反映定子、轉(zhuǎn)子繞組的平均發(fā)熱狀況，防止電動(dòng)機(jī)過(guò)熱?？紤]到正、負(fù)序電流的發(fā)熱效應(yīng)不同，在發(fā)熱模型中采用熱等效電流 Ieq。當(dāng)過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)電動(dòng)機(jī)后，電動(dòng)機(jī)有一個(gè)散熱過(guò)程，需要等待熱量散發(fā)到一定程度時(shí)跳閘出口返回，才允許再次合閘。我們把裝置分為 5 個(gè)功能模塊 即： (1)電源模塊：負(fù)責(zé)連續(xù)可靠的給各個(gè)模塊提供不同電壓的直流電源； (2)微機(jī)模塊：保護(hù)主機(jī) ATmega12采樣保持器、 A/D 轉(zhuǎn)換器； (3)信號(hào)及出口模塊：包括所有的信號(hào)繼電器和出口繼電器，是保護(hù)裝置的出口執(zhí)行部分； (4)模擬數(shù)據(jù)處理模塊：包括電流互感器 CT和電壓互感器 PT、變送器、低通濾波電路； (5)人機(jī)交互模塊：此模塊主要有液晶顯示控制主機(jī)AT89C5點(diǎn)陣液晶顯示器 YM1286通訊接口卡組成。在這五毫秒鐘內(nèi)要完成電量的采集、傅氏計(jì)算、序分量計(jì)算、故障判斷，并且要與顯示單片機(jī)通訊，所以主程序分為五個(gè)部分，即每一毫秒完成其中的一個(gè)任務(wù)后，返回等待采樣，采樣是通過(guò)查詢(xún)方式來(lái)處理的 ,盡管查詢(xún)的方式會(huì)讓 CPU處于等待的狀態(tài)，但合理的程序安排可以提高 CPU 的利用率。停止的感應(yīng)電機(jī)在單相下不能開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，但是正常運(yùn)轉(zhuǎn)中即使發(fā)生缺相，成為單相狀態(tài)，眾所周知 ，如果負(fù)載較輕，三相感應(yīng)電機(jī)可作為單相感應(yīng)電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，如果發(fā)生缺相，即使過(guò)電流流過(guò)，電源線的過(guò)載要素也會(huì)進(jìn)行檢測(cè)，因此不會(huì)燒損電機(jī)。 陜西理工學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)論文 第 24 頁(yè) 共 30 頁(yè) 缺相即為異常狀態(tài)。異常狀態(tài)下以立即檢測(cè)并處理為保護(hù) 原則，不僅是為了防止電機(jī)燒損，這種情況下也應(yīng)盡快檢測(cè)缺相。 缺相檢測(cè)電路由一個(gè) RC 充放電電路和一個(gè)比較電路構(gòu)成。分壓電路提供比較器的翻轉(zhuǎn)電平。而在實(shí)際單機(jī)的處理上，可通過(guò)在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)缺相保護(hù)電路輸出的方波信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)計(jì)算頻 率。在中斷子程序中設(shè)置缺相標(biāo)志供主程序查詢(xún)。對(duì)于缺相情況，缺相保護(hù)電路輸出信號(hào)的頻率為 50Hz，兩個(gè)電源周期內(nèi)，缺相保護(hù)電路輸出信號(hào)的跳變?yōu)?5 次?？梢钥闯?，當(dāng)缺相時(shí)程序未計(jì)滿(mǎn) 9 次 (計(jì)滿(mǎn) 9 次需 4 個(gè)周期 )定時(shí)器就會(huì)溢出。 漏電保護(hù) 漏電閉鎖保護(hù)采用電壓比較器鑒別檢測(cè)信號(hào)，取樣電壓： U=ER0/(R0r) 式中： U 為取樣電壓； E為電源電動(dòng)勢(shì)； R0 為回路電阻； R0=R24+R25； r 為電網(wǎng)對(duì)地絕緣電阻。通過(guò)以上計(jì)算，保證 r 的動(dòng)作值為 22kΩ(660V電網(wǎng) ) 或 7kΩ(380V電網(wǎng) )，一旦出現(xiàn)漏電，液晶屏幕將顯示實(shí)際絕緣值，同時(shí)把參數(shù)存入 EEPROM 陜西理工學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)論文 第 25 頁(yè) 共 30 頁(yè) V c c R 2 4 R 2+ _ 1 2 1 31 4U I DL M 3 2 4R 1 9P c 圖 漏電閉鎖檢測(cè)原理圖 該測(cè)試電路只有電動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，利用控制電機(jī)的接觸器的輔助常閉觸點(diǎn)接入電機(jī)繞組，進(jìn)而測(cè)試電機(jī)繞組的絕緣電阻，電機(jī)工作時(shí)，該觸點(diǎn)斷開(kāi)，測(cè)試電路和 AC380V的電機(jī)工作電壓斷開(kāi)，從而避免測(cè)試電路損壞