音圈電機(VoiceCoilMotor，簡稱VCM)是特種直線電機，其工作原理與揚聲器的音圈類似。其最突出的特點是體積小、重量輕，動作速度快，可以達到很高的定位精度，推力均勻。自從問世以來，廣泛的應用在計算機存儲設備、航天儀器(例如航天制冷機)、精密測距儀器(例如霍爾位移測量裝置)、精密車床以及移動電話中。目前，生產出的VCM電機廣泛應用于消費類和生產類市場，特別是高檔家用電器和計算機中。 針對目前我國VCM結構設計的不足及工藝的落后，本文結合現有的加工工藝，研究永磁VCM的設計及結構優化，具體內容如下： 首先，介紹VCM工作原理，以及內磁式與外磁式、長音圈與短音圈、動圈式與動鐵式、直線式與搖臂式等不同結構VCM及相應特點，闡述了力矩常數的意義及其對電機性能的影響，并詳細介紹了VCM在光盤驅動器、硬盤驅動器，以及在電刷試驗臺(提供靜壓力)中的典型應用。 其次，從電機電磁場的基本理論出發，介紹有限元及其在電磁場仿真計算中的應用，并采用有限元軟件ANSYS，結合實際算例，對VCM進行建模和仿真。 再次，文中詳細介紹了永磁VCM的設計過程，提出了設計方法以供參考，其中包含了定量計算，包括了永磁體材料的選擇、體積的計算，音圈的設計(匝數計算及選型)，以及電機整體的機械結構設計。 最后，結合設計VCM應當遵循的原則，提出了若干結構優化設計方案。在理論推導和分析的基礎上，結合仿真軟件ANSYS，對幾種結構分別進行了電機電磁場以及電機性能的仿真分析，其中包括：采用釹鐵硼永磁的單勵磁結構VCM與傳統鐵氧體VCM的性能差異；增加極靴對VCM性能影響；增加短路環及變換結構對VCM動態響應速度的影響等。
標簽： 磁場 優化設計 計算 音圈電機
上傳時間： 2013-06-10
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抽油機井工況監測是石油生產過程中非常重要的環節，可以為油井提高泵效、高效管理提供可靠依據。隨著石油工業的迅速發展，傳統的人工操作遠遠不能滿足現代化石油生產的要求。將遠程監測系統應用于油井工況監測，可以降低工人勞動強度，提高生產效率和油田管理水平。針對目前已有油井工況監測系統存在的不足，本文研制出一種集計算機技術、電子技術和通信技術于一身、功能完善、可靠性高、成本低廉的抽油機井工況遠程監測系統。 示功圖是常用的用于判斷抽油機井工作狀況的方法，它是抽油機光桿在作往復運動的一個周期中，光桿相對位移與載荷的對應關系曲線。傳統的利用拉線位移傳感器獲取位移的方式，不能實現長期連續的監測。本系統采用加速度傳感器作為沖次傳感器，獲取每個周期的起始點，再利用拉線位移傳感器對一個周期中按時間等分的點的位移進行標定，既解決了拉線位移不能長期連續監測的問題，又保證了位移的精度。 本系統由工況傳感器、數據中繼單元、數據中心和手持機四部分組成。安裝在抽油井上的工況傳感器定時獲取并存儲示功圖數據，定時將數據發送到數據中繼單元。由數據中繼單元將多個工況傳感器的示功圖數據集中后，通過遠程網絡傳送到數據中心。數據中心實現對所有示功圖數據的存儲、查詢、分析和打印，并可以通過網絡實現數據共享。手持機用于對工況傳感器進行設置和標定，并可以現場獲取示功圖。 硬件電路采用低功耗設計方法，使用低電壓、低功耗的基于ARM7內核的LPC2138/2148微處理器及微功率無線數傳模塊，將硬件電路功耗降到最低。采用SD卡作為存儲器，增加了數據存儲容量和數據可靠性。采用單軸加速度傳感器ADXL105作為沖次傳感器，具有高精度、低功耗、高可靠性的優點。CDMA模塊采用基于CDMA1X數據通信網絡的H7710，組成高速、永遠在線、透明數據傳輸的數據通信網絡。 軟件設計遵循模塊化設計思想，既考慮到各模塊功能的實現，又兼顧了系統總體的協調性。本系統軟件由工況傳感器軟件、手持機軟件、數據中繼單元軟件及數據中心軟件四部分組成。工況傳感器軟件、手持機軟件和數據中繼單元軟件由ADS集成開發環境編寫，并由AXD仿真調試器生成可執行代碼，最后通過EasyJTAG仿真器下載到微處理器芯片中。數據中心運行于服務器/客戶機工作模式，使用SQL Server數據庫。數據中心處理軟件由Visual Basic6．0編寫，運行于Windows操作系統中。 通訊網絡由無線數傳網絡和CDMA網絡組成，工況傳感器與數據中繼單元組成無線數傳網絡，采用ISM工作頻段，實現近距離無線通訊。數據中繼單元作為無線數傳網絡的中心節點，通過CDMA網絡與數據中心通信處理機相聯，實現數據的遠程傳輸。 本系統首次利用加速度傳感器與拉線位移傳感器相結合的方式，實現抽油井工況長期連續監測，提高了整個系統的可靠性；利用ARM單片機作為微處理器，低功耗電路設計，低功耗工作模式，延長了電池的壽命；無線數傳網絡與CDMA網絡相結合，兼具無線數傳網絡與CDMA網絡的優點，降低了整個系統的安裝和運行費用；數據中心采用服務器/客戶機工作模式，便于用戶共享數據。目前該系統的各部分均經過硬件、軟件及運行測試，已經在油田試運行。運行結果表明，該系統性能完善，運行可靠，安裝及維護簡便，取得了較好的效果。
標簽： CDMA ARM 遠程監測系統
上傳時間： 2013-07-12
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本文設計了一種基于單片機的模擬角位移傳感器輸出信號的電子裝置，它以單片機為核心，經過D/A轉換和放大電路的處理，最
標簽： C4051 4051 89C AT
上傳時間： 2013-04-24
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步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構，可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。由于步進電機的控制原理是根據控制信號動作，因此非常適合于單片機控制。 由于工業自動化水平的提高，對很多工業監控設備的要求也隨著提高，特別是對其驅動部件步進電機的位移和速度控制的要求越來越高，用單片機機對二維步進電機實施精確位移和速度控制有極大的優越性，二維步進電機數控運行系統是由ipc（工業控制計算機）發出控制指令，通過與單片機之間的通信，使單片機產生控制步進電機運轉的脈沖波形，使二維步進電機分別作正傳、反轉、快轉、慢轉和停止等。
標簽： 單片機 制器設計 步進電機
上傳時間： 2013-05-18
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隨著科學技術的飛速發展，各科學領域對測試技術提出了越來越高的要求。調速器試驗臺是調試、校驗調速器性能的一種試驗工具，是船舶修造廠、尤其調速器修造專業廠必須具有的試驗設備。基于ARM嵌入式平臺和uC/OS-II實時操作系統的嵌入式控制調速器試驗臺是基于國內外調速器測試技術的發展趨勢和工作的實際要求。本調速試驗臺充分利用了嵌入式單片機技術和傳感器技術，通過采用多種傳感器采集系統所需要的數據，例如直流電機的轉速、調速器的齒條位移等等，經過單片機系統處理并輸出結果來實現調速器試驗臺的功能，并運用新型的全彩液晶顯示屏將各種試驗數據顯示出來。 本文主要是針對調速試驗臺控制系統的研究，在分析了嵌入式軟硬件可實現模塊化設計的基礎上，借鑒了“開發平臺”的設計思想，首先，在ARM嵌入式最小系統的基礎上架構通用的硬件平臺，對測控平臺的硬件結構進行設計，特別是對于關鍵的接口電路進行了比較深入的研究，針對不同的應用，集成了多種接口電路。其次，在實現嵌入式實時多任務操作系統uC/OS-II在ARM上可移植的基礎上，架構了通用的軟件平臺，對接口電路驅動程序進行模塊化設計。最后，研究了基于參數實時可變型的一種新型的PID控制算法，并將此PID算法作為調速試驗臺的控制算法。 通過對本系統的研究開發，提高了調速器試驗臺的測試精度，也使性能更加穩定可靠，實現了整個測試過程的自動化，從而減輕了試驗人員的勞動強度，提高了工作效率，降低了試驗成本，也同時消除了安全隱患，因此對本課題的研究具有較大的現實意義。
標簽： ARM COS 調速器 試驗臺
上傳時間： 2013-07-20
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開關磁阻電機是電機技術與現代電力電子技術、微機控制技術相結合的產物，既具有結構簡單堅固、成本低、容錯能力強，耐高溫等優點，又在高度發展的電力電子和微機控制技術的支持下獲得了良好的可控性能，目前己經在多個工業部門得到應用。因此，開關磁阻電機在驅動調速領域有著良好的發展前景。本論文在對前人成果的廣泛了解和研究基礎上，以philip公司生產的LPC2101為主控芯片，充分利用其高速運算能力和面向電機控制的高效控制能力，設計并制作了SRM控制器與系統軟件。本文以開關磁阻電機的調速控制策略及其控制實現方法為主要研究內容，對開關磁阻電機的數學模型、功率變換器技術、控制策略、控制方案的實現進行了全面深入的研究。 全文的研究工作分為五個部分，第一部分介紹了開關磁阻電機調速系統的構成及基本工作原理，綜述了開關磁阻電機的國內外發展現狀、特點及研究動向，總結了開關磁阻電機系統存在的技術問題，提出了本文的研究目的和主要研究內容。 第二部分引用并討論了SR電動機的基本數學模型和準線性數學模型，然后基于此重點分析了與電動機運行特性密切相關的相電流波形與轉子角位移的函數關系，最后根據課題所關心的控制系統設計，在理論分析的基礎上提出了SR電動機控制方案并進行了原理性分析，對SR電動機各個運行階段的特點進行分析并初步提出控制方案。 第三部分對SR電動機調速系統的硬件設計進行了詳細說明，主要包括以LPC2101為核心的控制系統的研究與設計，根據SR電機的控制特點，盡可能地開發了LPC2101的硬件資源和軟件資源，使控制系統具有很高的控制精度和靈活性，然后對功率變換器進行了設計和制作，分析了各種主電路形式的優缺點，采用了新型IGBT功率管作為主開關元器件，使功率變換器結構得到簡化，設計了IGBT的功率驅動電路，并專門設計了電壓鉗位電路和諸如過壓、過流保護等保護單元，保證了整個系統安全可靠地運行，然后分析了SR電動機控制系統位置傳感器檢測電路設計、電流及電壓斬波電路設計、電流檢測及保護電路設計等。 第四部分主要介紹了系統的總體控制思想，分析了各個運行階段的控制策略，對控制策略的軟件實現進行了設計，并給出了軟件實現的具體流程圖，直觀地體現了軟件編程思想。最后，對系統進行了實驗研究及分析。目前，該控制系統已調試完畢，基本實現預期功能。 本文對以ARM為控制核心的開關磁阻電動機控制系統進行了研究，得出了基于有位置傳感器檢測的控制方案。針對SR電機的控制特點，充分利用了ARM的硬件資源，采用PID數字調節，發出相通斷信號和PWM信號，并和電流、電壓等保護信號相結合，實現對主功率元件的通斷控制。并且設計了相應的外圍硬件檢測、保護、控制及人機接口電路，使控制系統結構緊湊，可靠性高；系統的控制軟件設計，采用模塊化的程序設計方法，增強了系統的可讀性及可維護性，實現了一種電壓斬波和電流斬波控制相結合的控制方式;結合系統的硬件設計，開發了相應的軟件模塊，使系統具有完善的保護和控制性能。 本系統經過試驗，調速范圍可達100～2000轉/分，效率較高，性能優良，驗證了控制思想和控制方法的正確性。
標簽： ARM 開關磁阻 電機驅動 系統設計
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步進電機是將電脈沖信號變換成角位移或直線位移的執行部件。步進電機可以直接用數字信號驅動，使用非常方便。一般電動機都是連續轉動的，而步進電動機則有定位和運轉兩種基本狀態，當有脈沖輸入時步進電動機一步一步地轉動，每給它一個脈沖信號，它就轉過一定的角度。步進電動機的角位移量和輸入脈沖的個數嚴格成正比，在時間上與輸入脈沖同步，因此只要控制輸入脈沖的數量、頻率及電動機繞組通電的相序，便可獲得所需的轉角、轉速及轉動方向。在沒有脈沖輸入時，在繞組電源的激勵下氣隙磁場能使轉子保持原有位置處于定位狀態。因此非常適合于單片機控制。步進電機還具有快速啟動、精確步進和定位等特點，因而在數控機床，繪圖儀，打印機以及光學儀器中得到廣泛的應用。步進電動機已成為除直流電動機和交流電動機以外的第三類電動機。傳統電動機作為機電能量轉換裝置，在人類的生產和生活進入電氣化過程中起著關鍵的作用。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點，廣泛應用于各種開環控制。
標簽： 單片機控制 步進電機 調速系統
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激光測距是一種非接觸式的測量技術，已被廣泛使用于遙感、精密測量、工程建設、安全監測以及智能控制等領域。早期的激光測距系統在激光接收機中通過分立的單元電路處理激光發、收信號以測量光脈沖往返時間，使得開發成本高、電路復雜，調試困難，精度以及可靠性相對較差，體積和重量也較大，且沒有與其他儀器相匹配的標準接口，上述缺陷阻礙了激光測距系統的普及應用。 本文針對激光測距信號處理系統設計了一套全數字集成方案，除激光發射、接收電路以外，將信號發生、信號采集、綜合控制、數據處理和數據傳輸五個部分集成為一塊專用集成電路。這樣就不再需要DA轉換和AD轉換電路和濾波處理等模塊，可以直接對信號進行數字信號處理。與分立的單元電路構成的激光測距信號處琿相比，可以大大降低激光測距系統的成本，縮短激光測距的研制周期。并且由于專用集成電路帶有標準的RS232接口，可以直接與通信模塊連接，構成激光遙測實時監控系統，通過LED實時顯示測距結果。這樣使得激光測距系統只需由激光器LD、接收PD和一片集成電路組成即可，提出了橋梁的位移監測技術方法，并設計出一種針對橋梁的位移監測的具有既便攜、有效又經濟實用的監測樣機。 本文基于xil inx公司提供的開發環境(ise8.2)、和Virtex2P系列XC2VP30的開發版來設計的，提出一種基于方波的利用DCM(數字時鐘管理器)檢相的相位式測距方法；采用三把側尺頻率分別是30MHz、3MHz、lOkHz，對應的測尺長度分別為5米、50米和15000米，對應的精度分別為±0.02米、±0.5米和±5米。設計了一套激光測距全數字信號處理系統。為了證明本系統的準確性，另外設計了一套利用延時的方法來模擬激光光路，經過測試，證明利用DCM檢相的相位式測距方法對于橋梁的位移監測是可行的，測量精度和測量結果也滿足設計方案要求。
標簽： FPGA 全數字 信號處理 激光測距
上傳時間： 2013-06-12
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光柵計量技術在工業計量領域得到了飛速發展，其中光柵傳感器在線位移和角位移測量中得到廣泛應用。對光柵信號進行處理有很多方法，如傳統電路、單片機或者現場可編程門陣列(FPGA)等。隨著電子技術的不斷發展，光柵信號處理電...
標簽： FPGA 光柵信號 處理電路
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隨著現代測控技術的發展，在精密測量領域，光柵傳感器在位移和角度測量中的使用越來越廣泛。由于受到光柵刻線工藝的限制，為了提高光柵傳感器的測量精度，往往需要使用電子方法對光柵信號進行細分辨向和計數。而在實際測...
標簽： FPGA 多路 光柵 數據采集系統
上傳時間： 2013-05-30
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