基于P87C591的機車(chē)通風(fēng)機節能控制系統

2 系統組成及工作原理
圖1給出基于P87C591的機車(chē)通風(fēng)機節能控制系統結構框圖。其中，溫度信號和速度反饋信號作為輸入信號，經(jīng)過(guò)P87C591計算處理產(chǎn)生電壓信號，控制三相調壓模塊，實(shí)現通風(fēng)機電動(dòng)機的調壓調速和牽引電動(dòng)機的溫升調節。

2．1 P87C591控制電路
Philips公司的P87C591內置模數轉換器，是由80C5l微控制器派生而來(lái)的。它采用強大的80C51指令集，并實(shí)現了SJAl000CAN控制器的PiliCAN功能Ⅲ。其主要特性：①全靜態(tài)80C51中央處理單元?？商峁㎡TP，ROM和無(wú)ROM型。②16 K字節內部程序存儲器。外部可擴展到64 K字節，512字節片內數據RAM。③3個(gè)16位定時(shí)，計數器T0，Tl(標準80C51)和附加的T2(捕獲＆比較)。④6路模擬輸入的A/D轉換器。包括10位和8位兩種模式的精度可供選擇；模擬輸入電路包括一個(gè)6路輸入模擬多路復用器和一個(gè)10位標準二進(jìn)制逐次逼近式A／D轉換器。⑤2個(gè)8位分辨率的脈寬調制(PWM)輸出。⑥標準80C5l引腳有32個(gè)I／0口。⑦片內看門(mén)狗定時(shí)器T3。⑧CAN的擴展特性，其中含增強型驗收濾波器。支持系統維護、診斷、優(yōu)化及接收。
P87C591是連接牽引電動(dòng)機和通風(fēng)機電動(dòng)機的橋梁。溫度信號包括牽引電動(dòng)機繞組溫度信號和環(huán)境溫度信號。溫度信號和速度反饋信號一起通過(guò)P87C59l的I／O口進(jìn)入單片機，單片機據此產(chǎn)生調壓模塊控制信號，并且按溫升的變化調節通風(fēng)量。
2．2 三相交流調壓模塊
在此選用集三相電位檢測、移相觸發(fā)電路和三組增強調相P型于一體的光電隔離三相交流調壓模塊，該模塊的應用簡(jiǎn)單，只需結合配套的三相同步變壓器，便可按O～5V直流、4―20 mA或電位器3種控制模式實(shí)現調壓，以及三相負載電壓從0 V到電網(wǎng)全電壓的無(wú)級可調。該模塊內置RC吸收保護電路，同時(shí)具有抗干擾能力強，調壓線(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)。圖2給出其應用電路。三相調壓模塊與三相同步變壓器模塊LTB3的R，S，T端對應連接，組成的電路可用于260～420 V、50 Hz的電網(wǎng)。在機車(chē)通風(fēng)機節能控制系統中選用0～5 V作為輸入控制信號，三相負載處連通風(fēng)機電機。

3 硬件電路設計
該系統的硬件電路主要由溫度信號采集電路、速度信號采集電路和調壓模塊信號生成電路組成。
3．1 溫度信號采集電路
由于牽引電動(dòng)機是旋轉機構，不能采用傳統的接觸式測量，加上許多溫升算法僅局限于溫升試驗，不能實(shí)現在線(xiàn)測量，因此選用紅外測溫傳感器IRt/c．5測量電動(dòng)機的繞組溫度。該測溫傳感器的原理是將紅外輻射能量轉換為電信號，與熱電偶一樣無(wú)需電源，并內置吹氣系統，可滿(mǎn)足約200℃的工作環(huán)境溫度．其測溫范圍在一45℃～+650℃。該測溫傳感器的安裝簡(jiǎn)便，只需將其安裝在牽引電動(dòng)機的觀(guān)察孔上，調整好傳感器的探頭即可。圖3給出牽引電動(dòng)機電樞溫度測量電路。
對環(huán)境溫度測量選用單線(xiàn)數字溫度傳感器DSl8820，可直接通過(guò)P87C591的測溫范圍(一55℃～+125℃)，抗干擾能力強，適合于惡劣環(huán)境的現場(chǎng)溫度測量。圖4給出DSl8820的引腳連接圖。