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电器转正总结范文第1篇
关键词： 功率转换插座 学生寝室 智能限电 功率因数 单片机
学生寝室目前为保障学生用电安全，限制学生在寝室使用大功率纯电阻电器，如暖手宝，热得快等装置。目前学生寝室配电箱中安装已编程的单片机，采用限制电压和电流最小相位角的限电机制，即当功率较大（>400W）且功率因数接近1（电压电流相位角偏小）时，单片机会切断电源电路[1]。但是当前市场上出现了一种名为功率转换插座的装置，利用电容产生无功功率，以减小大功率纯电阻电器使用时的功率因数，从而将纯电阻电器伪装成非纯电阻电器，避开单片机的限电控制。本项目的目的在于研究设计一种新型装置，从根本上解决限制学生寝室使用大功率纯电阻电器的目的。项目的最大意义在于保障学生用电安全。根据之前对于多种功率转换器的研究，了解到部分功率转换器内部没有熔断电阻，容易发生危险，且功率转换器的工作原理在于产生无功功率，无功功率在线路中不断传递，会加重学校电路的负担，加快线路老化[2]，既造成了经济损失，又埋下了安全隐患。对于使用功率转换器是否会造成电器的寿命缩短，加快内部线路老化，还在进一步研究当中。
1.功率转换插座的研究
1.1功率转换插座的内部结构
通过对不同功率转换器内部结构的研究以及元件参数的测量，不同功率转换器内部构造不同。但是通过对内部电路分析，画出电路图，其内部电路分布一致，图1为XW-03B型号的功率转换器内部电路及其元件参数。
图1 XW-03B型号的功率转换器内部电路
1.2功率转换插座的工作原理
功率转换插座利用并联在电阻上的电容产生无功功率，补偿线路中接入大功率纯电阻电器后电流和电压相位角的减小，从而减小了功率因数，因而在原有的限电机制下，大功率纯电阻电器与功率转换插座配合使用，不会造成断电。图中双向二极管的作用在于稳压，保证用电器在此电路中，置于额定电压下工作。熔断电阻的作用是在发生短路等情况下切断电路。
2.实地调研
通过电话网络及实地调查等相结合的方式，深入了解我国各地区不同高校的限电机制，以及功率转换器的使用情况，并且了解学生宿舍日常使用的电器，做成明细表。如表1，表2所示。
通过以上调研数据可得到以下实验结论：
a.各个高校宿舍均采取限电措施保障学生安全，限电额度稍高于学生宿舍用电总额，为800W～1000W。
b.以上高校学生群体中均存在使用功率转换器的现象。
c.以上可推知，各高校配电箱均采用同一机制限制大功率纯电阻电器的使用。
3.实验过程
由于当前限电机制是在宿舍配电箱处，添加了已编程的单片机。由于实验条件的限制，无法对寝室配电箱内部结构进行研究。故将探究的着手点确定为宿舍端口，并采用同配电箱相同的限电方式，即在宿舍用电总线入口处添加已编程的单片机对电路的开闭实行控制。
本文采用智能限电理念[4]，即通过单片机对用电负荷信号进行数据采集，将采集到的数据进行一系列运算和判断，从而对用户使用了违章电器进行监控。如果单片机没有检测到符合违章电器特征的负荷且总负荷小于规定的负荷，说明该用户用电是安全的电闸导通，绿灯一直亮，数码管显示当前的负荷大小；反之，单片机将输出关断信号，将电闸关闭，同时数码管显示HH，蜂鸣器报警，10秒后，单片机自动检测负荷情况，若违章电器仍然存在，单片机继续关闭电闸；若违章电器被撤去，则单片机发出导通信号，控制晶闸管恢复供电，数码管恢复显示负荷大小。
综合以上各种理论，确定了具体的研究路线：通过分析对比正常用电情况下的参数和违章用电（大功率纯电阻电器和功率转换器配合使用）情况下的参数的不同，来使单片机分析检测线路中是否存在违章用电情况。
正常用电情况：
a.所有用电器共同工作（包括四台电脑，四盏台灯，一台饮水机，四部手机充电器）。
b.四台电脑同时工作。
c.四部手机充电器共同工作。
违章用电情况：
a.XW-03B型功率转换器，500W暖手宝共同使用。
b.PZD001型功率转换器，500W暖手宝共同使用。
通过以上几种用电情况的参数，总结出正常用电情况下的功率因数范围和违章用电情况下的功率因数范围。找出其中的不同，用以指导确定新装置的限电机制。
针对以上几种用电情况的实验计算过程如下：
正常用电情况：
a.所有用电器共同工作（包括四台电脑，四盏台灯，一台饮水机，四部手机充电器）。
b.四台电脑同时工作。
功率因数=360.24W/1320W=0.273
c.四部手机充电器共同工作。
功率因数=20W/176W=0.114
违章用电情况：
4.结论
在正常用电情况下功率因数可以为1，比如单独使用台灯或者饮水机的情况。但是当功率较大时（P>300W）功率因数接近1时会断电，而违章用电情况为大功率用电，所以正常用电情况下的功率因数仅考虑功率较大时的功率因数范围。故将功率因数的范围的上限定为0.40。
通过以上实验可知：
a.正常用电情况下的功率因数范围在0.114～0.40。违章用电情况下的功率因数范围在0.142～0.228。违规用电情况下的功率因数范围在正常用电情况下的功率因数的范围之间。
b.正常用电情况下总线的电流在0A～8.44A，即0A
由此确定了新装置的研究的最终技术路线：在宿舍电路入口处安装单片机，用以判断线路电流是否大于9A。当总线电流大于或等于9A，切断电源，蜂鸣器发出警报，10秒后自动恢复供电。若依旧大于9A，则再次瞬间断电，直至违章电器在线路中移除，方可恢复供电。其流程图如图2所示。
图2 智能限电流程图
参考文献：
[1]王新河，许建新.现代电力电子技术在电源中的应用是今后发展的必然趋势[J].治黄科技信息，2006，（03）.
[2]张文亮，汤广福，查鲲鹏，贺之渊.先进电力电子技术在智能电网中的应用[J].中国电机工程学报，2010，（04）.
[3]滕乐天，何维国，刘隽，包海龙.电力电子技术对上海电网发展的革新与挑战[J].供用电，2009，（07）.
[4]张炳武.固态继电器电参数测试技术研究和测试系统软件设计[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库，2007，（8）.
电器转正总结范文第2篇
主题词：节能抽油机；PLC控制；变频控制；无游梁抽油机
在采油成本中，抽油机电费占采油成本的30%左右，年耗电量占油田总耗电量的20%～30%，处油田电耗的第2位，仅次于注水。抽油机抽油系统总效率在国内一般地区评价只有12%～23%，先进地区也不到30%，降低抽油系统高能耗问题显得尤为迫切。本控制系统以高效永磁同步电机为对象，加之合理的控制方案满足油田生产节能降耗的需求。
一、系统方案
本系统抽油机为无游梁塔架立式直驱抽油机，其控制系统采用变频器节能技术，以西门子PLC控制器S7-1200作为主控单元，控制ABB变频器ASCM1-04AS-031A-4直接驱动永磁同步电机加速、减速、正转、反转，将电机的旋转运动转化为抽油杆的直线运动，实现抽油杆连续可控地上下往复运动，完成产液所需的抽油过程。同时，利用GPRS无线模块实现与油田监控中心的数据通信，满足现代油田信息化、数字化需求。
1.PLC系统
PLC系统是整套控制逻核心，包括PLC控制器、行程开关、数字电压表、数字电流表、按钮、指示灯等。PLC控制器选用西门子S7-1200小型可编程控制器，该系列控制器具有集成PROFINET接口、强大的集成工艺功能和灵活的可扩展等特点。S7-1200 CPU将微处理器、集成电源、输入和输出电路、内置PROFINET、高速运动控制I/O以及板载模拟量输入集成于一体，带有多达6个高速计数器，3个100kHz，3个30kHz，为用户指令和数据提供高达50KB的共用工作内存，同时还提供2MB的集成装载内存和2KB的掉点保存内存。
PLC系统通过检测自动/手动旋钮信号，进入自动和点动控制模式。自动模式下PLC控制系统依据用户设定冲程、上行下行速度、加速减速时间，实时计算电机转速及当前位置，通过PROFIBUS总线向变频器发送速度控制目标值及方向，从而实现电机的提前加速减速及换向。点动模式下PLC控制系统按照用户设定速度，控制变频器速度值及方向，实现抽油杆单方向运行。
PLC控制器通过模拟量输入接口与数字电压电流表相连，实时监测供电系统电压、电流状况。上下极限开关、急停开关作为数字量信号连接到PLC控制器数字量输入端。
操作显示面板选用西门子KP600 PN 5.7寸按键式触摸屏，它通过内置的PROFINET总线接口与PLC控制器进行数据通讯，利用西门子组态功能开发了抽油机控制系统人际交互界面，包括设定冲程、上下行速度，显示实时冲程、冲次等参数的基本运行参数界面；查看变频器当前输出参数的系统运行状态界面；以及包含记录故障代码、故障内容的异常报警记录界面等。
PLC系统中PLC控制器通过扩展的RS232通讯模块与GPRS（433M或Zigbee）无线模块相连，借助无线模块抽油机控制系统能够将当前系统运行状态参数、故障报警信息实时发送到监控中心或工作人员手机上，同时监控中心也可以远程修改冲程、冲次设定值，及远程启停抽油机。
2.变频器
电机驱动部分选用ABB公司ACSM1-04AS-031A-4高性能变频器，ACSM1系列变频器功率范围0.75kW至160kW，采用DTC（直接转矩控制）控制技术，提供了高性能的速度控制、转矩控制和运动控制，支持有反馈或无反馈开环方式的异步及同步电机。该系列变频器适用于本方案中闭环方式下同步电机的速度控制方式。通过外扩PROFIBS总线通讯模块FPBA-01，实现与PLC控制器之间的总线数据通讯，传输实时转速、频率、电流、转矩百分数、编码器转速和直流母线电压，及I/O状态，报警和故障代码等变频器实时参数信息。
上下换向、极限开关同时接入到变频器数字量输入端。自动运行模式下，系统以无限逼近的方式在上下换向开关间按设定冲程自动运行，当位移算法计算所得当前位置累计误差超出门限值时，碰触换向开关，变频器检测到该信号后立即减速。PLC控制器利用PROFINBUS总线检测到换向开关对应的I/O状态变化，启动电机反转运行，同时更新位移算法起始点。
二、软件方案设计
PLC控制器和变频器承担了整套系统的逻辑控制功能，其中PLC程序又是整套控制系统的逻辑控制功能实现的核心，该程序的优劣决定着整套控制系统的性能及安全。PLC程序采用模块化编程，结构清晰，便于调试及维护。PLC主程序流程图如图3所示。PLC主程序完成正常情况下工作模式判断处理，依据不同数字量输入完成启动、停止、点动等动作处理过程，同时针对不同的故障和报警类别进入相应处理模块。
上电初始化模块完成对系统程序、参数的初始化，及显示模块配置参数导入等内容。
状态自检模块用于实时检测各按键和触摸屏动作、当前系统总线上报的故障报警状态，依据状态自检结果，进入相应的模块处理流程。
参数设定模块是依据现场人际交互界面所修改内容更新系统参数、保存新设定值等。点动运行模块完成上行、下行按钮按住时，变频器输出、松闸，实现点动上行、下行，在按钮松开后，控制零速保持和抱闸制动。
自动运行模块依据当前系统所处的启停状态和新启停控制命令进到正常运行处理程序，完成当前位置判断，对电机转速、方向进行连续自动控制。
故障和报警处理模块根据异常类别进到相应的处理程序，处理程序中包含面板报警显示和处理意见、GPRS无线报警、电机制动、零速保持等。
PLC通过PROFIBUS总线向变频器下发启停控制字和转速设定值报文，变频器进入相应的启动和停机处理程序。当收到上下行换向开关输入时，电机停机减速，变频器进入换向处理程序，并通过总线非周期向PLC发送换向报文。变频器同步检测极限和急停信号，及时进入相应处理程序。
三、结束语
基于PLC与变频器的节能式抽油机控制系统选用应用广泛的变频节能技术，采用以PLC控制系统为核心，控制变频器加速、减速、正反转，将电机旋转运动转化为悬点上下往复运动，结构简单，传动效率高。电机正反转直驱方式，实现了上下冲次单独连续可调，能够满足老井、稠油井上慢下快的汲取方式，结合系统远程监控功能，可以开展人工或智能化间抽远程控制，最大程度上达到节能降耗的目的。
参考文献：
[1]游梁式抽油机节能控制技术[M]，孙正贵，2008.3，中国石油大学出版社
电器转正总结范文第3篇
【关键词】Modbus 旋转导向 驱动总成 矢量位移控制 闭环控制
旋转导向钻井技术是当今钻井自动化的一项前沿技术，该技术通过钻柱旋转的导向方式，能够在井下根据作业指令，调整井眼轨迹，从而具有显著提高钻井速度和降低钻井成本的优点。随着油田钻井作业对该项技术需求的增加，国内的一些研究院所，已经着手开展旋转导向工具关键技术的研究和样机的研制。中海油研究总院自2001年就已经针对旋转导向技术开展相关研究工作，现已成功研制出旋转导向钻井工具样机，并已经在陆地油田进行了30余井次的现场试验，初步达到了工程化应用的水平。该工具采用旋转芯轴和不旋转外套相结合的设计方案，通过井下微电机驱动安装在不旋转外套上的3个导向滑块，实现导向执行机构的偏心位移矢量控制。为了实现在井下对旋转导向钻井工具精确的偏心位移矢量控制，安装在旋转导向工具不旋转外套上的驱动总成是关键部件之一。本文介绍了针对驱动总成的控制器，以ARM7为核心架构搭建处理器，基于MODBUS通讯协议，通过嵌入式一体化开发和模块化设计，实现了旋转导向工具井下控制、数据采集和数据通讯的功能。
1 驱动总成
驱动总成安装在旋转导向工具的不旋转外套上，是一套机电一体化的液压执行系统。如图 1所示，其主要结构包括：电机、柱塞泵、电磁阀、液压缸、位移传感器和驱动控制器。系统工作时，电机依靠井下发电机提供电源，带动柱塞泵工作，使得驱动总成内部产生液压动力；驱动控制器采集位移传感器数据，得到液压缸的行程位置，通过控制电磁阀的开合状态改变液压油的流向，控制液压缸运动到设定的控制位置。
旋转导向工具需要轴向安装3个驱动总成，相邻的驱动总成之间的夹角为120°。为了达到矢量位移控制的要求，驱动总成之间需要协调控制，同时，对于驱动总成上集成的电机、电磁阀和传感器也要进行实时的控制和信息采集，这样对于控制器的处理性能要求较高，因此，在控制系统的设计方案上采用分层控制的结构，如图2所示，自上而下分为管理层、协调层和应用层。管理层由地面工控机负责整个旋转导向工具驱动控制系统的监控和调试，在地面调试时，地面工控机通过RS232串行接口与井下中控机连接，进行发送指令和采集数据，当旋转导向工具在井下作业时，地面工控机将指令发送给泥浆分流装置，通过改变下行泥浆脉冲完成指令发送，同时，随钻测量工具将井下所采集的数据通过上行泥浆脉冲发送给地面压力采集模块，由其将解析出来的数据发送给地面工控机；协调层通过安装在旋转导向工具电子腔内的井下中控机，实现各个控制层之间的数据交换；应用层能够实现对驱动总成的控制。对于驱动总成控制器的设计在应用层完成。
2 硬件设计
2.1 微控制单元
驱动总成控制器的微控制单元选用ADI公司的ADuC7128处理器芯片。ADuC7128具有一个128kB内存的32位ARM7RISC微控制器核，一个10 bit数模转换器（DAC），一个12 bit 1 MSPS ADC，一个16 bit脉宽调制器（PWM）和正交编码器，输入通道达14路，集成2阶低通滤波器（LPF）和可编逻辑阵列（PLA），有一个32 bit，21 MHz的直接数字频率合成器（DDS）连接到DAC输入端，其中该DAC还包含一个10Ω线路驱动器，可工作在差分和单端输入模式下，具有温度传感器和电压比较器，以LFCSP形式封装，可以通过JTAG接口实现编程和调试。
2.2 电源转换单元
外部输入的直流电压范围为：43V～53V，根据系统中电子元器件对电压的需求，需要通过降压的方式产生5V、3.3V和2.5V的电压，具体的实现方法如下：选用DC/DC电源转换芯片LM5010AMH，将外部直流电压转换为驱动控制板的供电电压5V；MCU芯片ADuC7128需要3.3V的数字和模拟电源进行供电，因此，通过LDO芯片AP122_33将对驱动控制板供电的5V电压转换为3.3V电压，同时，将此数字电源经过一个30μH的电感进行隔离，可以得到所需的3.3V模拟电源；另外，与驱动控制板连接的位移传感器所需的工作电压为2.5V，可以采用LDO电压转换芯片ADR441B-R，将3.3V电压进行转换而得到。
2.3 位移监测单元
选用霍尼韦尔公司生产的MLT系列线性位移传感器，对驱动总成的位移数据进行实时采集，该传感器电气行程达101.6mm，线性度达1%。位移传感器所采集的位移信号通过由运算放大器AD8603所构成的电压跟随器，进入ADC采样。
2.4 电机驱动控制单元
BLDC驱动器选用A3930，该控制IC集成了整流逻辑控制功能，仅需要少量的外部MOSFET便可工作，既能够减少微处理器的负载，提高系统的可靠性与稳定性，又能够减少电路板面积，有利于安装。在驱动电机时，通过MCU芯片ADuC7128驱动BLDC驱动控制器A3930，A3930经过MOSFET桥式电路驱动直流电机，同时，A3930芯片监测直流电机上面的霍尔传感器信号，最后，经过PID控制算法修正，构成闭环控制系统，使直流电机转速稳定在设定值。
2.5 电磁阀控制单元
根据驱动总成的液压控制系统的具体要求，MCU芯片ADuC7128设计提供3路电磁阀控制信号输出，其所发出的电磁阀控制信号，经过2片并联的UCC27424驱动芯片，对电磁阀进行驱动。UCC27424是一款高速双同相MOSFET驱动器，工作电压范围为4.5V～15V，电流驱动范围可达-4A～4A，通过2个芯片并联，可以得到更高的驱动电流输出。
2.6 通讯单元
由于驱动总成控制器与上层协调层的井下中控机之间的通讯为多机通讯，其中，驱动总成控制器为从机，井下中控机为主句，因此，为了确保数据通讯的可靠性，通讯方案采用RS485物理接口。RS485采用差分方式传输数据信号，具有抗噪声干扰、传输距离长、可以连接多台从机的优点。采用SN65HVD1781作为RS485的接口芯片，工作电压为3.3V，传输速率可达10 Mbps，SOIC封装，具有功耗低，传输速率高，集成度高的特点。
3 软件设计
驱动总成控制器的软件程序采用C语言编写，主要由3个子程序模块构成：电机闭环控制模块、液压缸行程闭环控制模块、Modbus数据解析模块。
3.1 电机闭环控制模块
该模块控制直流电机的运行，以确保驱动总成能够具有充足的动力。软件会根据井下中控机所发送的电机速度设定值与当前电机转速，计算出二者之间的速度差值；如果速度差值大于阈值，电机会根据PID算法进行加速或减速，直至当前电机转速达到电机转速设定值。
所谓PID控制是根据给定值r（t）与实际输出值c（t）所构成的控制偏差： e（t）=r（t）-c（t），将该偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。PID调节的控制规律如下：
式中：
KP――比例系数；
TI――积分时间常数；
TD――微分时间常数。
3.2 液压缸行程闭环控制模块
该模块通过检测位移传感器的数值，获知当前液压缸的行程数据，通过与井下中控机所发送的液压缸目标位移设定值进行对比，对当前驱动总成中的电磁阀开合进行控制，从而改变液压油的流向，使液压缸能够运行到设定的位置。
3.3 Modbus数据解析模块
该模块用来处理驱动总成控制器与井下中控机之间基于Modbus协议的数据通讯。Modbus协议最初是由Modicon公司于1978年开发的一种通信协议，现已成为适用于电子控制器上的一种通用语言，广泛应用于工业自动化领域，具有开放、简单的优点。Modbus协议是具有主从结构的通讯协议，能够设置1个主机和最多247个从机，从机需要接收到主机所发出的请求，才能够与主机通讯，并且不能主动发起通讯请求，另外，从机之间不能进行通讯。Modbus协议规定，主机可以向多个从机发送请求，每个从机都具有自己的一个8位地址编码（地址编码范围1-247），每个从机的地址码是唯一的。Modbus具有两种信息传送模式，RTU（Remote Terminal Unit）模式和ASCII模式。由于，在相同通讯速率条件下，RTU模式比ASCII模式能够传输更多数据，因此，在控制系统中，选用RTU模式。使用RTU模式，所发送的信息帧之间的时间间隔至少应为3.5个字符时间，波特率为19200bps，信息帧包括4个部分，分别为：从机地址、功能代码、数据和CRC校验。
4 实验结果
为了测试驱动总成控制器的工作性能，试验样机在实验室内进行了功能测试试验，重点考察驱动总成控制器的数据采集、数据通讯和闭环控制性能。试验结果表明，驱动总成控制器能够完成对各执行元件的控制，通讯接口工作正常。
5 结论
针对旋转导向工具驱动总成井下控制和数据采集需要，本文提出了基于ARM7核心架构和Modbus通讯协议的控制器技术解决方案，该方案结构简单，集成度高、通讯稳定，抗干扰能力强，能够适用于现场旋转导向钻井作业的需要。
参考文献
[1] 蒋世全，大位移井技术的发展现状及启示[J].中国海上油气（工程），1999（3）：1-8
[2] 李汉兴、姜伟、蒋世全，等，可控偏心器旋转导向钻井工具研制与现场试验[J].石油机械，2007（9）：71-74
电器转正总结范文第4篇
关键词:测量;微处理器;智能监控
1、概述
自从1971年世界上第一种微处理器(美国Intel公司4004型4位微处理芯片)问世以来,微计算机技术得到了迅猛的发展.测量仪器在它的影响下有了新的活力,取得了新的进步.电子计算机从过去的庞然大物已缩小到可以置于测量仪器之中,作为仪器的控制器、存储器及运算器,并使其具有了智能的作用.概括起来说,智能仪表在测量过程自动化、测量结果的数据处理及一机多用(多功能化)等方面取得了巨大的进展.到了20世纪90年代,在高正确度、高性能度、多功能的测量仪器中已经很少有不采用微处理器的了。
2、测量系统现状
随着仪表功能的越来越强以及科学技术的进步,人们的生产行为、生活方式都发生了重大的变化,作为生活生产中非常重要的一项技术即监控技术的重要性正在逐渐被人们所认识和重视。监控系统的演变,是一个从集中监控向网络监控的发展历史。
3、设计目的
该项设计的目的是设计一种集多种测量功能为一身的并具有远程数据采集与控制功能的智能化监控仪表,力在消除多种仪表混用不兼容的现象。又由于引入了微处理器与总线技术,使得本次设计不仅可以测量多个量,而且具有联网实施远程控制方便检测的特点。本设计仪表具有以下特点:
①常规仪表与微处理器的结合组成智能化的监控检测仪表;
②可以测量交流电压、交流电压有效值、直流电压、直流电流;
③采用485总线芯片实现仪表远程操作;
④具有自动开关量输出与手动开关量输出;
⑤采用PC对各个仪表进行监控并对仪表测量数据进行采集。
4、系统总体设计思路
微处理器的发展使仪表具有智能化,智能化仪表有很多功能与特点。但是在现实生活中,常规仪表依然大量存在,比如,现在日常生活中大量存在的分立的电压表、电流表,这就使得同一采集点同时使用两个测量仪表甚至更多,在远程数据采集时,一个仪表就需要一个数据采集通道,使线路变的极其复杂,如果仪表的类型不一样则采集到的数据也各不相同,严重影响上位机的处理工作,更别说实现远程控制了。因此,一种可以将常规仪表融合到一起的仪表,并且具有总线功能与远程检测控制的仪表成为生活生产中迫切需要的一种设备。本文介绍的是为满足用户的这种需求而设计出来的一种智能化仪表―智能数字万用表的硬件设计过程。
智能数字万用表是将几种常规的仪表融合到一起的仪表。由于加入了微处理器使仪表具有了一定智能化功能,又由于加入485总线芯片便使得仪表具有了远程数据采集与控制的功能。
4.1智能数字万用表的系统框图
数字万用表是测量交流电压、直流电压、电流和电阻等参数的数字测量仪器。智能数字万用表是在数字万用表的基础上嵌入微处理器,且具有测量软件的多功能数字测量仪器,其结构为:
4.2系统结构分析与硬件框图
4.2.1系统结构分析
4.2.1.1测量电路:测量分4部分――直流电压、直流电流、交流电压、交流电压有效值,
①交流电压测量部分。
测量交流电压必须将其转化为直流,所以交流电压经过分压后需要整流电路将其转化为直流,这里整流电路使用由运放组成的有源滤波整流电路。这部分测量的是交流电压的平均值即我们所说的交流电压值。
②交流电压有效值测量。
在实际应用中,交流电压的有效值比电压平均值更为常用,而对于理想的正弦波的有效值等于平均值乘以波形因数1.11,然而有时测量的不是正弦波而是方波、三角波或者是不规则波形,它们的有效就不能用平均值乘以波形因数的方法求得,就必须用真有效值转换电路才能测量。本设计使用真有效值转换芯片AD637。
③直流电压的测量。
直流电压比较容易测量,分压后直接测量即可。
④直流电流的测量。
测量直流电流必须将其转化为直流电压,通常的方法是在电路中加入采样电阻,将电流转化为电压再运用测直流电压的方法直接测量。
4.2.1.2控制电路分为3部分――A/D转换部分、主控制部分、超量程保护部分。
①A/D转换部分。
A/D转换器选择ICL7135,ICL7135具有数码管动态显示输出,不用单片机就能显示测量结果,而且用串行数据采集的方法与单片机连接相当简单,这就有利于减轻单片机的负担。
②主控制部分。
微处理器是智能仪表的核心部分,它对仪表的性能影响很大。现在常用的有8位和16位单片机,这里我们使用ATMEL的AT89C51。
③超量程保护部分。
好的仪表都有一整套的保护体系,本设计有输入钳位保护与超量程保护。输入钳位保护使用二极管实现,超量程保护使用运放组成窗口比较器,对A/D转换前的电压信号进行监控保护。
4.2.1.3通信电路:
通信功能是智能仪表的基本功能,为了简单起见使用RS485通信,485总线通信是一种比较简单的通信总线技术,RS485采用差分信号负逻辑,+2V～+6V表示“0”,- 6V～- 2V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线,四线制只能实现点对点的通信方式,现很少采用,现在多采用的是两线制接线方式,这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。485通信芯片使用MAX485。智能仪表还要能够与PC通信,由于PC使用RS232通信,要想与485总线上的仪表通信就必须加232/485转换电路。
4.2.2 系统硬件框图
图2-1为系统的硬件结构框图,交流电压、交流电压有效、直流电压三部分共用一个分压电路,分压电路靠单片机控制继电器实现自动换档。直流电流的测量使用单独的电流采样电路将电流信号变为电压信号再进行测量,四个量的测量靠继电器进行切换,继电器由单片机控制。前级输出的电压信号经过具有自动稳零的斩波稳零第四代运放ICL7650放大后送入A/D转换器ICL7135进行AD变换再送LED显示与送单片机进行数据处理。仪表具有通信功能,7135处理后的测量数据由单片机发送出去,经过485通信芯片传送到远端的监控PC上,PC经过处理将这些数据显示到显示器上,实现数据监控。
电器转正总结范文第5篇
0引言
随着现代工业发展进程的不断加快，社会科学技术的飞速发展，人们日常生活对各种工业产品的要求也越来越高，温度传感器与人们生活密切相关，除了大型的工业设备中需要其进行温度控制外，在日常生活中也能看到各种温度传感器的应用，如热水器、空调、汽车等数码产品中都应用了温度传感器，嵌入式的温度传感器的产生减少了温度传感器的体积，方便进行工业设计[1]。因此，设计出高质量的嵌入式温度传感器，提高温度信号测量精度以及稳定性，具有重要的应用价值。传统基于谐振式MEMS的嵌入式温度传感器，无法解决复杂环境中温度信号中不稳定部分的不利干扰，并且不能对温度传感器电路中的非线性误差进行准确调控，存在稳定性差和测量精度低的问题。为了解决该问题，本文设计基于S3C2410的嵌入式温度传感器，来提高温度传感器的温度测量精度和稳定性。
1基于S3C2410的嵌入式温度传感器设计
1.1S3C2410基本介绍和结构设计
基于S3C2410的嵌入式温度传感器的处理器采用ARM9芯片的S3C2410，该芯片是由韩国三星电子公司生产的32位RISC处理器，该处理器特点包括：16kB指令Cache、负责数据存储器管理单元MMU以及16kB数据Cache，三者共同作用能提高主存储器的带宽和温度传感器的使用性能。其外部的存储控制器可同时扩展成8组，每组内存容量达到128MB，并支持从NANDflash存储器的启动[2]。2个USB主机总线接口和1个USB设备总线端口；兼容MMCSD卡接口等。S3C2410结构主要由ARM920T内核及其片内外设构成，ARM9的内核ARM9TDMI、32kB的Cache以及MMU共同构成ARM920T的内核；ARM920T片内外设分为高速外设和低速外设两部分，用AHB总线和APB总线表示[2]。
1.2温度传感器硬件设计
本文设计的嵌入式温度传感器的硬件部分由温度传感器电路、电压转换电路、A/D转换电路、存储模块以及通信模块共同构成，图1为本文设计嵌入式温度传感器的硬件组成图。
1.2.1温度传感器电路转换设计
AD590传感器具有线性良好、温度测量灵敏度和精度较高的特点。本文利用AD590传感器进行温度采集及电路转换[3]。基于图1温度传感器的硬件组成，对AD590传感器温度采集及传感器电路转换进行设计，可将AD590传感器输出的与温度成正比的电流转化为电压，详细的转换过程如下：
AD590温度传感器输出电流（单位：μA）为：
[I=273+T]（1）
式中，T为温度（单位：℃）。
测得电压值（单位：V）为：
[V=（273+T）×104=273+T100]（2）
为了保证电压测量结果的准确和输出电流[I]不被分流，采用电压跟随器使输出电压[Vo]与输入电压大小保持一致。由于电源在供应较多的电子器件时易出现电源携带杂波现象，采用齐纳二极管来稳定电压，根据可变电阻分压将输出电压结果修正为2.73。
1.2.2电压转换电路设计
本文嵌入式温度传感器的温度适用范围在0～120℃，传感器输出的电压值区间为[0V，2.4V]，而ADS7842的电压输入在-0.3V至VCC之间，其中VCC为电压为5V的直流电压，因此经由A/D芯片接入电路的电压需要进行调整，该输入电压的调整过程就是电压转换电路设计。
利用TLC2252作為双运放放大电路，设计嵌入式温度传感器运放模块。利用双运放放大电路中的双运放差动[4]，在对电路放大效果、性能和结构等方面都好于单运放前置放大电路，采用双运放放大电路可用于反馈电阻的扩展，降低电阻产生的热噪声电流，干扰温度传感器的正常运行。电压转换电路输入端的设计利用双通道的差分式输入方法，采用该方法可使信号输入过程中的不稳定部分通过差值进行抵减[5]，使温度传感器整体稳定性得以提高。双运放电压转换电路如图2所示。
由图2可知，[V（+）]和[V（-）]均为放大器差动的高阻输入，放大器输出为[Vo]，基准电压或偏置输入为[Vr]。
1.3嵌入式温度传感器软件设计
1.3.1软件总体设计流程
在本文基于S3C2410的嵌入式温度传感器的软件设计中，软件设计流程包括温度传感器初始化、A/D程序转换和非线性自校正、在线标校以及RS422总线输出。软件设计流程图如图3所示。
软件设计流程中各流程的主要工作任务如下：
1）温度传感器初始化：主要是完成温度传感器中各个器件的工作状态初始化[6]，如FPGA和STM32F405。
2）A/D程序转换和非线性自校正：经由ADG506模拟开关传输为模拟的数字信号，模拟的数字信号可被由FPGA控制的ADS8322进行转换为数字信号[7]。利用STM32F405的控制作用将测量得到的数据进行非线性自校正模型拟合。
3）在线标校：将拟合后数据采用STM32F405处理器进行控制，按照在线标校模型实施在线标校。
4）RS422总线输出：即输出在线标校后的温度数据值。
1.3.2RS422串行接口控制设计
软件设计过程中，RS422串行接口控制设计，应选择恰当的编码方式对RS422接口进行驱动，依照相关的规定实现RS422通信单元与接收装置间的数据通信[8]。图4为RS422软件功能结构图。
从图4可以看出，RS422软件功能结构图包括接收器、解码器、发送器和编码器四个器件。
1.3.3非线性自校模型
本文对电路中非线性误差调整算法采用最小二乘法与牛顿迭代法相结合的算法，若对电路全程实施拟合，会对部分温度段内的测量结果造成影响，采用分段拟合的方式则可以降低温度测量的误差[9]。本文采用式（3）所示的多项式拟合公式进行电路的分段拟合。
依照规定，选择符合要求的温度精度，比较两次迭代过程结果是否符合温度要求，若符合要求则结束运算，得校正后的数值为温度传感器测得温度结果。
2实验分析
为了验证本文基于S3C2410的嵌入式温度传感器对温度测量的精度情况，以某工业制造企业为实验背景，对某种类型生产设备的运行过程中的发热情况进行检测，分别采用本文温度传感器、基于谐振式MEMS嵌入式温度传感器和分布式光纤温度传感器进行温度检测，将测得结果与生产设备的实际温度进行对比分析，三种温度传感器检测的温度值同实际温度值的相似精度，如表1和图5所示。
从图5可以得出，采用本文温度传感器测得的温度结果与实际温度在不同温度下的相似精度较高，均达到94%以上，且随着检测温度的不断提升，本文温度传感器对温度的检测精度逐渐增强；基于谐振式MEMS的嵌入式温度传感器对温度的检测结果与实际值差别较大，且随着温度增加差别越来越明显；分布式光纤温度传感器测得温度与实际温度差别最大。综上，说明本文温度传感器在实际应用中对温度的灵敏度较高，对温度的检测效果明显。
3结论
