汽车基础电路旋转滑阀式怠速电机工作电路第一遍文档格式.docx
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R1、R2、R3、R8
10K
RT1、RT2
电位器器
CT1、CT2
电解电容
22uf
CT3
10uf
C1、C2
瓷片电容
0.1uf
D1、D2
二极管
1N4007
Q3、Q4
场效应晶体管
IRF540
Q1
集成稳压电源
7805
Q2
三极管
9013
U1
单片机
STC12C5204AD
U2、U3
光耦
TLP521-1
S1、S2、S3
不自锁按键
SW-PB
S4
自锁按键
Y1
晶振
4MHz
C3,C4
电容
10PF
本电路可以驱动两种旋转滑阀,一种是需要驱动两组线圈的旋转滑阀,另一种是只需要驱动一组线圈的旋转滑阀。
本产品中配套的旋转滑阀只需要驱动一组线圈,因此元器件参数表中,带下划线的元器件在驱动配套的旋转滑阀时不起作用。
同时,在实验中,需要用一根导线将旋转滑阀接口的A测量端子与GND测量端子相连。
在电路中,单片机(U1)模拟汽车中的发动机控制模块,产生控制旋转滑阀式怠速电机的工作的信号。
发动机控制模块产生的方波信号,经过光耦U2将5V方波信号转化为12V方波信号,信号频率不变。
12V的方波信号作用于场效应管IRF540,使场效应管处于不停的导通、断开状态,来控制旋转滑阀的开度。
通过调节方波信号的占空比可调节旋转滑阀的开度。
在电路板中,开关S2、S3分别控制旋转滑阀开度的增大和减小,当每按动一次S2,旋转滑阀的开度增大一次;
每按一次S3,旋转滑阀开度减小一次。
开关S4为怠速开关,电位器RT1、RT2分别模拟负荷信号输入和水温信号输入。
按下S4时S2、S3不在起作用,电位器RT1、RT2起作用。
调节RT1、RT2模拟信号的变化,此时旋转滑阀开合度会随着输入信号的变化而变化。
3、主要组成元件的作用和工作原理
1、STC12C5204AD单片机
STC12C5204AD单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)、高速/超强抗干扰的新一代增强型8051单片机,指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。
内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速8位A/D转换,针对电机控制,强干扰场合。
STC12C5204AD单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块,可称得上一个片上系统。
由于集成8路高速8位A/D转换,使用STC12C5204AD单片机比使用AT89C51和ADC芯片的实际电路简单。
STC12C5204AD单片机引脚图
STC12C5204AD单片机引脚说明
P1.0/ADC0:
复用端口,标准I/O口,PORT1[0]/ADC输入通道-0,模拟量通过该端口进入即可进行A/D转换,无需另接A/D转换电路。
P1.1/ADC1:
同P1.0/ADC0。
P1.2/ADC2/EX_LVD/RST2:
标准I/O口,PORT1[2]/ADC输入通道-2,EX_LVD是外部低压检测中断/比较器端口,RST2是第二复位功能脚。
P2.0~P2.7:
Port2口,即可作为输入/输出口,也可作为高8位地址总线使用(A8~A15)。
P3.2/INT0:
Port3口,标准IO口,第二功能是外部中断0的输入端,下降沿或低电平中断。
P3.3/INT1:
功能同P3.2/INT0。
P3.5/T1/CCP1:
标准IO口,定时器计数器的外部输入,也可为外部信号捕获(可做为频率测量),高速脉冲输出及脉宽调制输出。
P3.7/CCP0:
标准IO口,也可为外部信号捕获(可做为频率测量),高速脉冲输出及脉宽调制输出。
XTAL1:
内部时钟电路反相放大器输入端,接外部晶振的一个引脚。
当直接使用外部时钟源时,此引脚是外部时钟源的输入端。
XTAL2:
内部时钟电路反相放大器输出端,接外部晶振的另一个端。
2、7805引脚介绍及常用电路
7805引脚图及常用电路
7805三端稳压集成电路,最大输出电流为1.5A。
电子产品中,常见的三端稳压集成电路有正电压输出的78×
×
系列和负电压输出的79×
系列。
顾名思义,三端IC是指这种稳压用的集成电路,只有三条引脚输出,分别是输入端、接地端和输出端。
它的样子象是普通的三极管、TO-220的标准封装。
用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少,电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路,使用起来可靠、方便,而且价格便宜。
该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压,如7806表示输出电压为正6V,7909表示输出电压为负9V。
3、IRF540引脚功能及常用电路
IRF540引脚及常用电路
IRF540是一种沟渠工艺封装的N通道增强型场效应功率晶体管。
其主要应用于:
DC到DC转换器、开关电源、电视及电脑显示器电源等。
上图电路中,控制信号如果接TTL信号,可以控制电磁阀等负载;
控制信号如果接PWM占空比信号,可以调节电机的转速或者灯泡的亮度。
4、光耦
光耦器(opticalcoupler,英文缩写为OC)亦称光电隔离器或光电耦合器,简称光耦。
它是以光为媒介来传输电信号的器件,通常把发光器(红外线发光二级管LED)与受光器(光敏半导体管)封装在同一管壳内。
耦合器以光为媒介传输电信号。
光耦合器一般由三部分组成:
光的发射、光的接收及信号放大。
输入的电信号驱动发光二级管(LED),使之发出一定波长的光,被光探测器接收而产生光电流,再经过进一步放大后输出,这就完成了电—光—电的转换,从而起到输入、输出隔离的作用。
由于光耦合器输入输出间互相隔离,电信号传输具有单向性等特点,因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。
又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件,因而具有很强的共模抑制能力。
所以,它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。
在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件,可以大大提高计算机工作的可靠性。
本电路使用一位光电耦合器,即U2、U3,引脚定义如下:
引脚及内部结构
其中,1脚:
输入信号正极;
2脚:
输入信号搭铁;
3脚:
发射极,即信号输出;
4脚:
集电极,接电源正极。
5、石英晶体振荡器
石英晶体振荡器结构及外观
石英晶体振荡器简称晶振,它是利用石英晶体(二氧化硅的结晶体)的压电效应制成的一种谐振器件,它的基本构成大致是:
从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片,它可以是正方形、矩形或圆形等),在它的两个对应面上涂敷银层作为电极,在每个电极上各焊一根引线接到管脚上,再加上封装外壳就构成了石英晶体振荡器,简称为石英晶体或晶体、晶振;
而在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。
其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。
石英晶体振荡器是一种高精度和高稳定度的振荡器,被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中,以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。
6、电阻
电阻(通常用“R”表示),在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。
导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大。
不同的导体,电阻一般不同,电阻是导体本身的一种特性。
电阻将会导致电子流通量的变化,电阻越小,电子流通量越大,反之亦然。
电阻元件的电阻值大小一般与温度、材料、长度、还有横截面积有关,衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数,其定义为温度每升高1℃时电阻值发生变化的百分数。
电阻的主要物理特征是变电能为热能,也可说它是一个耗能元件,电流经过它就产生内能。
电阻在电路中通常起分压、分流的作用。
对信号来说,交流与直流信号都可以通过电阻。
7、电位器
电位器是具有三个引出端,阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。
电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。
当电刷沿电阻体移动时,通过改变接入电路部分电阻线的长度来改变电阻的大小,从而逐渐改变电路中的电流大小,在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。
电位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。
后者可视作一可变电阻器。
8、三极管
t9Y838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号
PNP(a)与NPN(b)三极管的结构示意图与电路符号。
t9Y838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号
半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。
在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结,组成一个PNP(或NPN)结构。
中间的N区(或P区)叫基区,两边的区域叫发射区和集电区,这三部分各有一条电极引线,分别叫基极B、发射极E和集电极C,是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。
在正常工作时,B-E之间压降为0.7V,三极管若正常工作,必须在基极提供大于0.7V电压。
当在B极产生小电流Ib时,在C极会产生β倍的电流,即Ic=β*Ib,Ib、Ic均流入Ie,则Ie=(1+β)*Ib。
本电路中为NPN型三极管9013,9013为晶体小功率三极管,把显示文字平面朝自己,从左向右依次为e发射极b基极c集电极,其放大倍数在40-110倍。
9、电容
电容器是一种能储存电能的元件,在电路中,当有电压加到电容器两端的时候,便对电容器充电,把电能储存在电容器中;
当外加电压失去(或降低)之后,电容器将把储存的电能再放出来。
10、发光二极管
发光二级管是一种能发光的半导体电子元件。
不同材料的发光二极管可以发出不同颜色的光,林砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光。
LED只能往一个方向导通(通电),叫作正向偏置(正向偏压),LED正向偏压的大小根据颜色不同而不同,一般为2V左右。
发光二极管的反向击穿电压约5伏。
它的正向工作电流一般为20mA,使用时必须串联限流电阻以控制通过发光二极管的电流。
限流电阻R可以通过计算求得。
11、二极管
二极管又称晶体二极管,简称二极管。
它是一种具有单向传导电流的电子器件。
整流二极管主要用于整流电路,即把交流电变换成脉动的直流电。
二极管在正向电压作用下电阻很小,处于导通状态,相当于一只接通的开关;
在反向电压作用下,电阻很大,处于截止状态,如同一只断开的开关。
外加反向电压超过某一数值时,反向电流会突然增大,这种现象称为电击穿。
12、不自锁按键
不自锁按键:
是一种常见的按钮开关,开关每按动一次,使电路导通一次,随即断开,常用来产生脉冲信号,或者发送一次命令。
在电路中每按一次,提供单片机复位的信号。
四、故障诊断流程
接入电源,观察电路板工作情况。
若旋转滑阀的阀芯没有开合动作,首先检查电路模块的电源是否为12V。
如电源正常,再用示波器观察单片机U1信号输出端子是否有方波信号。
如该端子有信号输出,可判断单片机U1工作正常;
如该端子没有信号,检查单片机的5V电源是否正常。
如果单片机U1的输出信号正常,旋转滑阀仍不能工作,用示波器观察光耦U2的4脚端子是否有12V方波信号,如果没有则判断光耦故障,如果该端子有信号,则判断为Q3场效应管IRF540出现故障。
Q3场效应管IRF540为驱动旋转滑阀的主要器件,一旦出现故障,旋转滑阀就无法正常工作。
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- 汽车 基础 电路 旋转 滑阀 式怠速 电机 工作 第一遍