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智能化海豚動力電源設(shè)計

作者: 時間:2013-04-22 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1.4 發(fā)電原理
為盡可能減少對海水的影響,設(shè)置發(fā)電機的額定功率為100 W,為了減少鐵損和提高電機的發(fā)電效率,采用變極無芯永磁異步交流發(fā)電機。發(fā)電機通過鋰電池接至負載,發(fā)電機轉(zhuǎn)速、空載電壓和輸出電流之間的關(guān)系分別為:
U0P(t)=E0(t)N (3)
I(t)=[U0P(t)-U0)]/R (4)
式中:U0P為空載電壓(單位:V);E0為線圈電動勢(單位:V/(r·min-1));U0為鋰電池電壓(單位:V);N為轉(zhuǎn)速(單位:r·min-1);I為電流(單位:A);R為線圈電阻(單位:Ω)。
發(fā)電機的輸出功率和電氣損耗(銅損)分別為:
P(t)=U0I(t) (5)
PUS(t)=RI(t) (6)
式中:P為發(fā)電機功率(單位:W);PUS為電氣銅損(單位:W)。
發(fā)電機每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生的電動勢為:
E0=VB(L×2)nk (7)
式中:V為速度(單位:ms-1);B為磁通密度(單位:T);L為與磁通交鏈導(dǎo)體長度(單位:m);n為線圈匝數(shù);k為線圈的串聯(lián)數(shù)。

2 動力發(fā)電系統(tǒng)的智能控制
2.1 智能控制電路原理圖
動力發(fā)電系統(tǒng)智能控制電路由、轉(zhuǎn)速傳感器、電磁閥、步進電機、整流濾波電路、脈沖報警電路、單片機和鋰電池等組成,電源控制電路原理圖,如圖3所示。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/175843.htm

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2.2 發(fā)電機的轉(zhuǎn)速控制
由于的運動有快有慢,發(fā)電機輸出的電壓有高有低,為了防止飛車,設(shè)置超轉(zhuǎn)速控制電路,其控制原理如圖3所示。當發(fā)電機輸出的交流電壓經(jīng)D1整流和大電阻R1,R2,R分壓后,把電壓采樣信號送給AT89C52單片機I/O的P1.0端口,微處理器根據(jù)P1.0端口的輸入電壓U1,如果U1大于設(shè)定值,微處理器進入轉(zhuǎn)速控制程序,單片機的P2.0端口輸出高電平,K1閉合。由電磁學(xué)理論可知,發(fā)電機制動器電磁線圈有電流通過,制動器工作,使發(fā)電機受到制動阻力轉(zhuǎn)速下降,當海豚的運動越快,發(fā)動機轉(zhuǎn)速就越大,通過制動線圈的電流也越大,磁力越大,制動力也越大,轉(zhuǎn)速下降也越多,這樣可使發(fā)電機轉(zhuǎn)速在一個安全的范圍內(nèi)。
2.3 智能化解系繩控制基本原理
為了保護海豚、防止電子設(shè)備對海洋造成污染和資料的回收。根據(jù)拍斯卡定理,水對儀器產(chǎn)生壓力,并隨水深度的增加而增加,儀器下水深度不能超過內(nèi)壓能力,否則會損壞儀器。而且海豚也不能長期被繩子系著,影響生長,因此必須設(shè)置智能化解系繩控制系統(tǒng)。工作原理是:由圖4可見,P2采集到的壓力數(shù)據(jù)電壓,經(jīng)R5和R7分壓后把電壓采樣信號送給AT89C52單片機I/O的P1.1端口,微處理器根據(jù)P1.1端口的輸入電壓U2,如果U2大于設(shè)定值,微處理器執(zhí)行壓力控制解系繩子程序,單片機的P2.1端口輸出高電平,三極管Q3飽和導(dǎo)通,電磁開關(guān)KZ吸合,系繩的鎖扣打開,儀器與海豚脫離。同理,儀器下水就開始計算時間,當儀器的工作時間到達設(shè)定值時,微處理器也執(zhí)行解系繩程序,使儀器與海豚脫離。
2.4 智能化儀器回收控制系統(tǒng)
由于儀器正常工作時,根據(jù)液體浮力理論可知,當儀器的重力與浮力相等時,儀器脫離海豚后,儀器將沿浮在海水中的任何地方。這將對海洋造成污染,而且也無法回收采集到的海洋中的有用數(shù)據(jù)。設(shè)置智能化儀器浮出海面控制系統(tǒng)的工作原理為:微處理器在執(zhí)行解系繩程序后,立即執(zhí)行儀器浮出海面控制子程序,單片機的P2.2端口輸出高電平,三極管Q4飽和導(dǎo)通,K3吸全,直流電機B1接通電源,B1帶動齒條轉(zhuǎn)動,使平衡艙體積增加。當平衡艙增加到設(shè)定時,限位開關(guān)S1被觸動,P2.4由高電平變?yōu)榈碗娖?,P2.2端口輸出高電平變?yōu)榈碗娖?,B1停止轉(zhuǎn)動。控制過程中,儀器受到海水的浮力F增加,使F>G,儀器加速向水面運動,最終儀器浮出水面,控制結(jié)束。
2.5 電源控制主程序
2.5.1 解系繩控制程序流程圖
解系繩控制程序流程圖,如圖4所示。



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