计数器电路
前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇计数器电路范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。
计数器电路范文第1篇
摘要：针对目前以槽型光耦作为主要感光器件的感光计数器，存在对不同透明度被测物识别困难，难以正确计数的问题，设计出一种基于STC10F08单片机的可调感光计数器，经试用，效果较好。
关键词：可调感光计数器槽型光耦单片机
关键词：可调感光计数器槽型光耦单片机
0 引言
0 引言
目前以槽型光耦作为主要感光器件的感光计数器价格低廉，能够通过被测物对光源的遮断实现计数，适用于透明度低的被测物计数。如果被测物透明度较高，如塑料膜片等，难于实现被测物的计数。针对上述问题，设计出一种可调式感光计数器，可通过调节感光域值实现不同透明度被测物的测量计数。
目前以槽型光耦作为主要感光器件的感光计数器价格低廉，能够通过被测物对光源的遮断实现计数，适用于透明度低的被测物计数。如果被测物透明度较高，如塑料膜片等，难于实现被测物的计数。针对上述问题，设计出一种可调式感光计数器，可通过调节感光域值实现不同透明度被测物的测量计数。
1 可调式感光计数器组成
1 可调式感光计数器组成
可调式感光计数器主要由感光传感器模块、单片机、LED显示模块、电源模块和继电器控制模块组成，系统结构图如图1所示。对可调式感光计数器的感光传感器模块进行优化设计，使得用户能够对发光光源的光强进行微调，能够调节感光接收电路感应阈值。
可调式感光计数器主要由感光传感器模块、单片机、LED显示模块、电源模块和继电器控制模块组成，系统结构图如图1所示。对可调式感光计数器的感光传感器模块进行优化设计，使得用户能够对发光光源的光强进行微调，能够调节感光接收电路感应阈值。
2 感光传感器
2 感光传感器
感光传感器模块由三部分组成：光源发射电路，光电接收及信号放大电路。感光传感器模块原理图如图2所示。因为槽型光耦具有价格低廉、耐高压、高阻抗、电气隔离性好和抗干扰能力强等特点，所以采用槽型光耦作为感光元器件。由槽型光耦的输入端输入电信号驱动发光二极管构成光源发射电路，正常工作时，不考虑限流电阻阻值的漂移，发光二极管发出强度和波长固定的光。槽型光耦的光敏三极管作为光电接收电路的主要组成，接收来自光源发射电路发出的光线，当被测物通过时，影响光电接收电路接收到的光强即影响电阻R3两端的电压。采用运算放大器LM358构成电压比较器讲用户设定电压值与R3电阻两端电压比较控制开关三极管Q1打开或关闭。
感光传感器模块由三部分组成：光源发射电路，光电接收及信号放大电路。感光传感器模块原理图如图2所示。因为槽型光耦具有价格低廉、耐高压、高阻抗、电气隔离性好和抗干扰能力强等特点，所以采用槽型光耦作为感光元器件。由槽型光耦的输入端输入电信号驱动发光二极管构成光源发射电路，正常工作时，不考虑限流电阻阻值的漂移，发光二极管发出强度和波长固定的光。槽型光耦的光敏三极管作为光电接收电路的主要组成，接收来自光源发射电路发出的光线，当被测物通过时，影响光电接收电路接收到的光强即影响电阻R3两端的电压。采用运算放大器LM358构成电压比较器讲用户设定电压值与R3电阻两端电压比较控制开关三极管Q1打开或关闭。
3 可调式感光计数器硬件设计
3 可调式感光计数器硬件设计
电源模块含稳压电路，具有整流桥，可直接接入交流（直流）6V~25V电源输入。如图3所示继电器控制模块采用ULN2003驱动小型DC5V直流继电器。单片机I/O口P3.0控制继电器K1，当P3.0为高电位时，继电器K1动作。
电源模块含稳压电路，具有整流桥，可直接接入交流（直流）6V~25V电源输入。如图3所示继电器控制模块采用ULN2003驱动小型DC5V直流继电器。单片机I/O口P3.0控制继电器K1，当P3.0为高电位时，继电器K1动作。
单片机采用STC公司生产的STC10F08单片机作为核心控制芯片。STC10F08是一款性价比非常高的单片机，完全兼容ATMEL公司的AT89C51和AT89S51单片机，具有加密性好、低功耗、高速、可靠性高、抗静电、抗干扰性等特点，近年来得到广泛的使用。
单片机采用STC公司生产的STC10F08单片机作为核心控制芯片。STC10F08是一款性价比非常高的单片机，完全兼容ATMEL公司的AT89C51和AT89S51单片机，具有加密性好、低功耗、高速、可靠性高、抗静电、抗干扰性等特点，近年来得到广泛的使用。
显示模块采用LCD1602A，该模块DC5V供电，低功耗，可显示16X2个字符。由于LCD为静态显示，占用CPU资源少。STC10F08扩展LCD1602A原理图如图4所示。
显示模块采用LCD1602A，该模块DC5V供电，低功耗，可显示16X2个字符。由于LCD为静态显示，占用CPU资源少。STC10F08扩展LCD1602A原理图如图4所示。
4 结论
4 结论
可调式感光计数器解决了低成本透明度较高被测物测量计数检测问题，在用户适当调节传感器后可检测不同透明度被测物的变化，可作为产品流水线上的记录仪。
计数器电路范文第2篇
（延安大学物电学院，陕西延安716000）
摘要：竞走在实际训练、比赛中队员有犯规嫌疑就会被警告，但没有什么可靠的依据。运动员如果满足竞走定义，有犯规嫌疑，就被裁判警告并罚下场，这样有时就会对有些运动员不公平。根据竞走的定义和核心规则，分析竞走在比赛、训练中存在的问题，并结合实际情况，采用555时基电路设计了一种多功能的竞走技术检测器，并介绍了安装方法。该设计主要针对双脚离地犯规进行检测，如果运动员双脚同时离地犯规红外线检测仪就能检测到，同时计数器计数1次，蜂鸣器也发出声音提示运动员犯规。
关键词 ：竞走；步频；红外线检测仪；犯规警告
中图分类号：TN602?34 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2015）18?0119?03
收稿日期：2015?03?29
基金项目：陕西省自然科学基金赞助项目（2014JM2?5058）；延安大学青年项目（YDQ2014?38）；2015年陕西省大学生创新创业训练计划项目（1425）
0 引言
竞走是田径比赛中具有特殊规则的比赛项目，也是我国在世界大赛中具有很强竞争力的项目之一[1]。竞走是改变正常走路动作的一种快速走[2]，主要目的是通过改变身体正常走路动作来使走路的速度达到最大化，其比赛的特点在于对技术的严格限制和特定的裁判规则[3]。竞走运动自产生和发展以来，伴随着运动技术的发展、运动成绩的提高，以及世界各国的教练员、运动员和科研人员付出的艰苦努力和精心钻研，竞走运动在规则的严谨、判罚的公正、技术的合理、识别的精细方面，一步步地向着更加科学、更加精尖的方向蓬勃的发展起来[4]。竞走是在普通走的基础上发展起来的，是运动员与地面保持接触，连续向前迈进的过程，没有（人眼）可见的腾空[5]。前腿从触地瞬间至垂直部位应该伸直（即膝关节不能弯曲），两者的动作结构相同，都是由单脚支撑和双脚支撑交替反复进行[6]。但竞走有它的特点，骨盆前后转动大，腰部有一定的扭动，两臂积极摆动，脚触地时腿充分伸直，步幅大，频率高，前进速度快。竞走单脚迈进分解过程如图1所示。
竞走有两个核心规则：竞走运动员使用与众不同的步法，看起来很特别，但这种步法是规则规定的。首先，一个竞走运动员必须始终保持至少有一只脚与地面接触。其次，从前进脚落地的一刻起直到腿部达到垂直的姿势，腿部必须保持直线，膝盖不能弯曲[7]。有9名裁判分布在比赛线路上监督任何运动员的犯规动作。当裁判看到竞走运动员有犯规嫌疑时就警告他1次。警告一般是通过在道路两边向犯规者出示白色标志来表示的，此后裁判员会通知主裁判。
在平时训练、正式比赛中队员如果有犯规嫌疑就会被警告，没有什么可靠的依据，运动员如果满足竞走定义，有犯规嫌疑，就被裁判警告并罚下场，这样有时就会对有些运动员不公平。本设计主要针对双脚离地犯规进行检测，如果运动员双脚同时离地犯规红外线检测仪就能检测到，同时计数器计数1次，蜂鸣器也发出声音提示运动员犯规。
1 设计思想
1.1 双脚离地违规检测
本设计的基本思想是若运动员在比赛中双脚同时腾空，安装在竞走鞋掌上的红外线发射电路同时发出脉冲信号，信号就会被红外接收电路接收，计数电路计数1次，蜂鸣器也发出一声提示音。从而提醒队员犯规一次。双脚腾空检测设计思路图如图2所示。
1.2 步频检测
运动员每走1步，都会发出1个红外脉冲，被计数电路接收，计数1次。让队员们在训练过程中，知道自己的最佳步长、步频，从而提高训练效率。步频检测设计思路图如图3所示。
2 电路设计
2.1 红外发射电路
红外线[8]属于不可见光，与一般的可见光线不一样，其电磁波长在950 nm 范围内，广泛应用于遥控和传输设备上。其优点主要有：
（1）有较高的传播速度，不会产生，空间反射以及全折射等作用而出现的干扰；
（2）传播中不会产生畸变噪音；
（3）在高峰值功率情况下所需要的功率较小；
（4）采用一定的调制方法可以有高的抗干扰性；
（5）在仅有的一个载波频率的情况下，可以有高的稳定性。
电路中红外发光二极管，采用的是砷化钾红外发光二极管LD274[9]，其属于光角发光二极管，光角是指其管芯制作的发射锥体（抛物面）的角度较大，角度小于160°。其截止电压为4 V，导通电流为30 mA，t=10 μs内允许的冲击电流为2.5 A，损耗210 μW，损耗极小。
空气热阻中为Rt=350 K/W。阻挡层温度为100 ℃。考虑到竞走专用鞋的实际情况——轻便，这里用的红外发射电路，具有体积小，重量小，损耗少的优点。
由于在竞走过程中，两脚不能同时离地，主要辨别的是脚掌，所以发射电路的开关按钮装在鞋掌部分，发射电路的其他部分安装在鞋面上，当把开关DR 按下，作为能源的电容器C1 将通过由发光二极管VD 发射放电，形成由555[10]组成的时基电路和晶体管VT控制，其峰值电流可达1 A ，持续时间可有0.1 s。这个电路时间延迟只有0.5 ms，也就是说该电路有足够的时间判断出队员是否违规。图4是红外线发射电路。
2.2 接收发声模块
采用的红外接收器具有很高的接收灵敏度，其接收红外线波长近900 nm，超过人体的热释红外线的波长。红外接收元件采用一种现在常用的一体化红外接收头（JST）来接收红外发射模块所发射的红外信号，一体化红外接收头（JST）在电视遥控器中应用最广泛，内置有前置放大、限幅放大、检波、稳压等电路，红外电路发射的信号，经过（JST）处理后，输出脉冲信号，再经R2，VD1的控制，通过555时基电路的调制，最后由555时基电路的3 脚输出放大的脉冲信号经运算放大器VT2 放大后，在CP输出并在蜂鸣器上发出声音。红外线接收和蜂鸣器电路如图5所示。
2.3 计数显示模块
电路采用显示组件CL002（内部无计数器）和同步加计数器CC4518[11?12]组成，CC4518接成3位串行BCD码计数器，在脉冲信号CP 作用下进行十进制计数。CL002的I?IV显示对应的3位计数值。计数脉冲由555振荡器电路产生，经VT2放大，送入计数显示电路，记录并显示出来。十进制计数显示电路如图6所示。
3 元器件的选择与安装
元器件的选择，关键是红外线发射、接收二极管的选择，红外线发射二极管有窄角红外线发射二极管和光角红外线发射二极管之分，窄角红外线发射二极管是指在制作工艺，管芯制作时，其反射锥体（抛物面）的角度较小，但其方向性较强，作用距离远，约遥控距离是15 m，角度小于30°。光角发射二极管相对的发射锥体的角度就较大，由于竞走是一个运动过程，笔者采用的是一个光角发射二极管。砷化钾红外发光二极管LD274，发射范围大，发射强度大，作用范围8 m。红外线接收二极管采用的是一体化红外接收头（JST），这种接收头简单、常见、功能强大，内置前置放大、限幅放大、检波、稳压等电路。
红外电路的安装：小型按钮开关DR安装在竞走鞋的鞋掌中，红外线发射二极管安装在鞋头，红外接收模块的一体化接收头（JST）安装在鞋跟部位。计数显示电路安装在鞋的侧面。
4 结语
经过对基于555的多功能竞走技术检测器的测试，大量测试结果表明此检测器能有效地针对竞走过程中双脚离地犯规进行检测，同时计数器计数一次，蜂鸣器也发出声音提示运动员犯规。此设计能一定程度上减少教练误判的行为，无论是对竞走队员还是教练都提供了一定的依据。
参考文献
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计数器电路范文第3篇
关键词： AD2S80A； 旋转变压器； 轴角?数字转换芯片； DSP接口
中图分类号： TN911.7?34； TP383.2 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）15?0098?03
Design of direct digital demodulation circuit for electromagnetic
coupling displacement sensor
YANG Rui， CHENG Xue
（Northwestern Polytechnical University， Xi’an 710129， China）
Abstract： An angle measuring system based on resolver AD2S80A was used for measurement of shaft angle position of electromagnetic coupling displacement sensor. The system working principles， hardware composition and correlative parameter are introduced. The design of interface between the system and DSP is researched. The latch is used to eliminate the time delay occuring when DSP reads AD2S80A data. Therefore， the real?time performance of the servo control system was improved.
Keywords： AD2S80A； resolver； shaft angle?digital conversion chip； DSP interface
0 引 言
旋转变压器是一种常用的角位置传感器。相比测得相对位置的角位置光电编码器，旋转变压器除可测得绝对位置外，还有使用可靠，使用温度范围大，耐潮湿，抗冲击，抗辐射，无需维护，便宜，能在恶劣的环境下工作等优势。另一常用角位置传感器环形电位计，其精度易受温度变化、磨耗及滑动器和可变电阻器之间污垢的影响。相比之下，旋转变压器有精度高，寿命长，耐油污，抗冲击等优点。由于具备以上特点，旋转变压器被广泛应用在伺服控制系统、机器人系统、机械工具、汽车、电力、航空航天等领域的角度、位置检测系统中。
然而旋转变压器的输出信号需进行数/模转换等处理后，才能送入DSP中进行控制。为解决其解码复杂这一情况，美国模拟器件公司（Analog Devices Inc.）早就为其设计了专用的集成电路以简化其设计。但值得注意的是在DSP直接读取AD2S80A的输出数据时，需等待600 ns左右才能获得稳定有效的数据，这显然不利于系统控制的实时性。
本文所设计的接口电路，正是为了解决DSP读取AD2S80A的延时问题，以满足实时系统控制的要求。
1 旋转变压器的工作原理
旋转变压器是基于电磁感应原理的自整角机类位置传感器[1]。如图1所示，其转子和定子上分别装有互成90电角度的两个绕组。当励磁绕组以[VR=EPsin（2πft）]励磁时，转子绕组便产生大小与定转子绕组轴线之间夹角的正、余弦函数关系的感应电势。且[V正=E sin（2πft）sinφ，][V余=E sin（2πft）cosφ。]式中[φ]即为转子所转过的角度。所产生的正余弦信号还需送入RDC中进行解算才能被送入DSP中进行控制。
图1 旋转变压器的原理图
2 AD2S80A的解算原理
AD2S80A的作用是使用旋转变压器格式输入信号（[V正]和[V余]）解算出角度[θ，]并转换为所需要的数据类型输出。第一步，正余弦比率乘法器将[V正]和[V余]分别与AD2S80A解算得到的角度[θ]的正余弦信号相乘，如下式：
[V′正=Esin（2πft）sinφsinθ] （1）
[V′余=E sin（2πft）sinφcosθ] （2）
再将式（1）、式（2）的结果送入差分放大器中相减，可得如式（3）的一个函数关系：
[Ve=KEcos（θ-φ）sin（2πft）] （3）
将[Ve]送入带通滤波器，再经相敏调节，可得到误差信号如式（4）所示：
[V′e=KEcos（θ-φ）] （4）
式中：[K]是综合放大倍数。[V′e]经过积分环节送入至电压控制振荡器（VCO），VCO将产生与输入控制信号幅值成比例关系的脉冲序列。该脉冲序列再被送至计数器进行增或减计数，而计数的方向取决于输入电流的极性。当闭环系统稳定后， [V′e] 的输出为零，此时计数器中的数字角度[θ]即为旋转变压器当前的转角[φ，]转换成数字量后才是RDC的最终输出[2]。
3 AD2S80A的电路设计
AD2S80A是一款单芯片、10/12/14/16位旋转变压器数字转换器，提供40引脚DIP或44引脚LCC陶瓷封装。用户可通过SC1和SC2输入的逻辑状态将数字输出分辨率设为10，12，14，16位，分别对应着62 400 r/min，15 600 r/min，3 900 r/min，975 r/min的最大跟踪速率。用户通过设置不同的电阻和电容将得到不同的动态特性如带宽、最大跟踪速度等。本文选用16 b的分辨率。RDC的连接图如图2所示，电路具体计算方法参考AD2S80A的数据手册[3?4]。
因为AD2S80A内无激励电路（美国模拟器件公司的另一芯片AD2S1200中则集成了可编程正弦振荡器），所以需要外部的信号发生器提供正弦波激励。将频率为15 kHz，幅值为5 V的正弦信号作为参考频率，旋转变压器的正、余弦信号与RDC的SIN、SIN GND 和COS、COS GND引脚相连。AD2S80A的内部原理图及外部连接电路如图2所示。元件参数的选择应尽可能接近其理想数值，并运行在可工作的温度范围之内[5?6]。
（1） 高频滤波器[R1，][R2，][C1，][C2]
这组高频滤波器的功能是来除掉所有的直流偏置和降低输入信号的噪声；元件的参数计算如下：
[15 kΩ≤R1=R2≤56 kΩ，C1=C2=1（2πR1fREF）]
式中[fREF]为参考频率。
图2 AD2S20A的连接图
（2） 外接元件[R4]为增益规模电阻，其值与分辨率位数有关
[R4=EDC（3×100×109）]
当分辨率为10，12，14，16时，对应的[EDC]分别为160×10-3，40×10-3，10×10-3，2.5×10-3。
（3） 外接元件[R3，C3]
确定参考输入的交流耦合参数，对它的设置应以参考频率[fREF]不发生明显相位偏移为标准：
[R3=]100 kΩ，[C3>1（R3?fREF）]
（4） [C4，][C5，][R5]确定闭环带宽
[C4=21（R6?f2BW），][C5=5?C4，R5=4（2πfBW?C5）]
式中：[fBW]为闭环带宽，当[fREF]为400 Hz时，[fBW]可能为100 Hz；当[fREF]为5 kHz时，[fBW]可能为500 Hz～1 kHz。
（5） [R6]影响系统的最大跟踪速率[T]
[R6=（6.32×1010）（T?n）]
式中：[n]为每转一圈的位数，当分辨率为10，12，14，16时，[n]分别为1 024，4 096，16 384，65 536。
（6） [C6，][R7]为VCO的相位补偿，应取固定值，通常为[C6=]470 pF，[R7=]68 Ω。
（7） [R8，][R9]组成了偏压调节电路。通常情况下[R8=]4.7 MΩ，[R9=]1 MΩ。
4 AD2S80A与单片机的接口电路设计
AD2S80A的16个数据输出口是通过ENABLE和INHIBIT信号进行锁存与使能控制。为了后续讨论方便，首先对其主要的控制信号做简要说明。
（1） BUSY信号。它决定了输出信号是否稳定有效。转换器的输入发生改变时，BUSY输出端将会是一系列的TTL脉冲。每变化一个LSB值，且AD2S80A的计数器增减时，就发出一个BUSY脉冲。BUSY引脚直接与计算机相连。为高电平时，数据不稳定；当为低电平时，数据有效可读。
（2） INHIBIT信号。INHIBIT的作用是禁止数据从计数器到输出锁存器的传送，但不会影响跟踪功能的实现。该信号线与单片机的片选信号相连，单片机读取完毕后，将立即释放INHIBIT，AD2S80A则自动生成一个BUSY脉冲以刷新输出数据。
（3） ENABLE信号。它决定输出数据的状态。该信号线与单片机的RD信号相连。为高电平时，输出数据将处于高阻态；为低电平时，锁存器中的数据将被送入输出口，且这一操作过程不会干扰转换环节。
而AD2S80A更新数据和单片机读取数据的具体过程是：当转换器处于跟踪转换状态（即输入发生变化）时，AD2S80A的BUSY信号将输出TTL脉冲信号。单片机检测到BUSY变为低电平时，立即将INHIBIT置低，禁止数据更新，此时转换结束。单片机通过Byte Select和ENABLE信号分别读取数据的高低位字节。读完后，单片机将立即释放INHIBIT信号，并自动生成一个BUSY脉冲，以刷新输出数据。这个过程的读取时序如图3（a）所示。
图3 AD2S80A的时序
如上所述，AD2S80A的INHIBIT逻辑输入可禁止数据从16位加减计数器传到输出锁存器。而INHIBIT置低后，数据总线上的数据并不是立即稳定有效，还需等待600 ns。对于指令周期只有几十纳秒的DSP来说，等待时间过长。为了避免如上所述的延时问题，可采取的方案有两种：
（1） 利用软件实现精确的延时，即执行一定量的空指令，但这无疑浪费了许多机器周期；
（2） 通过硬件电路实现，即在单片机加三态锁存器，使锁存器自动锁存AD2S80A每次输出的数据，以满足DSP的实时控制要求。
本设计采用后者。需要利用DSP中的定时器给锁存器一个脉冲，锁存器自动锁存AD2S80A的输出数据。完成锁存后再给DSP一个脉冲，告知锁存完毕。这样做的好处是控制的快慢可由定时器来控制，提高了数据的读取速率[7?8]。
AD2S80A输出数据为16位的并行数据，需采用2片三态锁存器74HC595来锁存数据，分别对应数据总线低8位和高8位。74HC595为宽电压供电，能支持逻辑3.3 V和5 V电平，这里用3.3 V供电，可完成AD2S80A总线5 V电平到DSP总线3.3 V电平的转换。将INHIBIT接高电平，ENABLE接低电平，AD2S80A的输出不断刷新。由图3（b）可知，数据更新时，BUSY信号为高电平，当数据有效时，为低电平。将BUSY信号通过一个非门SN54HC00A送入74HC595的CLK，即可使74HC595在数据有效时锁存AD2S80A的数据。
DSP不需要读取数据时，INHIBIT置为高，每一个BUSY下降沿将触发一个脉冲，更新的数据会锁存到锁存器中；DSP需要读取数据时，将INHIBIT置为低，阻止了锁存器中内容的变化，即可读取数据，不需要等待，读完再将INHIBIT置高即可，提高了控制系统的实时性。
为了增加总线的驱动能力，保证DSP可正常对锁存器的数据进行读取，还需要在DSP数据总线和角位置解算系统之间加上2片SN54H245 进行总线隔离。通过以上接口设计，即可得到转子的最新角位置数据[9?10]。系统接口原理图如图4所示。
5 结 论
本文介绍的旋转变压器的信号调理电路，避免了AD2S80A因等待INHIBIT等信号而造成的读取延迟问题。这样的接口电路简单方便且成本低廉，有效提高了读取数据的速率，同时也使系统达到了实时控制的要求。
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计数器电路范文第4篇
[关键词]励磁控制回路；感应电压；冲击电流；电容；电感
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0226-01
1、前言
山东莱钢集团能源动力厂老区两台12MW汽轮发电机在运行过程中，不定期出现励磁开关联跳并网开关的现象，引起发电机多次停机，经过检测发现励磁控制回路系统存在问题。
2、问题分析
2、1两台12MW汽轮发电机组，1993年7月投入运行，主励磁控制柜安装在发电机本体下部的励磁配电小室，励磁调节柜安装在主控室，两者相距450米，电缆沟内除了连接主励磁控制柜和励磁调节柜的直流控制电缆外，还有交流控制电缆、测量电缆及部分动力电缆，都交织在同一个区域，因此难免产生各类干扰，尤其对于直流控制影响较大。
2、在励磁控制回路中存在感应电动势，从理论上讲，跳闸后继电器线圈中的电压应为0v，而实际上由于感应电的存在达到70v-90V，而且控制励磁开关的电磁式继电器使用一段时间后，动作电压降低，从而达到了继电器的动作电压，使继电器误动作。如图所示，图1为发电机励磁直流控制原理图，图2为线间电容的等值电路，由于电缆的电阻和感抗值远小于容抗值Xc，可以忽略不计，其中R1、XL分别为继电器线圈的电抗和感抗，U1、U2分别为线间电容电压和继电器线圈两端电压，从图1可以看出该直流控制回路通过若干根导线和开关实现对继电器的控制，由于电缆间的电容C与电缆长度成正比，控制电缆越长，电容C越大，控制回路继电器线圈两端的感应电压U2与流过的电流成正比，流过继电器线圈的电容电流就越大， U2值就相应越大，当感应电压U2始终大于继电器的释放电压时，按钮SB1即便处于断开状态，继电器线圈仍然处于吸合状态，无法处于断电状态。
2、3由于电磁式继电器在长期频繁开闭的过程中，在继电器的电磁铁磁路形成了残余的剩磁，控制回路在受到外界交变磁场感应电动势产生波动电压，使得剩磁和交变电场叠加在继电器磁铁，使动、静触点移位发生变化，在某一时刻缩小了动静触电的间隙。同时由于发电机本身的机械振动和继电器周围磁场的存在，使继电器动静触点很容易发生误接触，从而引起发电机励磁机开关故障跳车。
3.励磁控制回路技术改进
在发电机励磁回路控制线路中，利用分流和滤波原理来减小通过继电器线圈的感应电压和电流，从而降低线圈两端的感应电压；同时利用对于交流和直流控制线进行分离措施或对直流控制线采取屏蔽防护，整体减少外界的强电磁的干扰。减少和消除发电机励磁控制回路误动故障，提高执行继电器动作的可靠性。
3、1 如图3、图4所示，由于发电机励磁控制回路是直流电源，所以通过在执行继电器回路中串接一个正向二极管，其作用是对感应交流电波进行滤波，消除有效的感应交流波形。在利用电阻、电容分流和吸收来减小流过继电器感应线圈的电流，从而降低和消除线圈两端的间瞬间感应电压，使执行跳闸的继电器不会产生误动作，形成可靠的保护装置电路。
元器件的选择由于电容电流很大，当选用电阻太小时，会使电阻烧坏，无法减小接触器线圈两端的电压，选用大电阻时，正常工作时会增加控制回路中的功耗。采用图4所示方法，由于控制电压有时达到200V， 只需要选用耐压等级大于200V的容抗较小的电容即可，因此最终采用了利用并联电容器的方法降低线路中的感应电压。
通过以上处理，继电器在切断的情况下，回路中的感应电压降低至20v左右。误自启动继电器的现象完全消除，保证了发电机的正常运行。
3.2、在控制回路中由于线路越长，线路中存在的残余电压越大，尤其是在交流和直流突然通或断的过程中，会产生瞬间的感应电压和电流，因此对于控制回路交流直流在同一个线扎内影响特别大，必须做有效分离和屏蔽措施，防止感应电压对直流控制影响。
4、实施效果
在控制线路中利用电容分流的原理来减小流过接触器感应线圈的电容电流，从而降低线圈两端的感应电压；利用线路长度和感应电的关系，计算分析电缆长度，同时加强屏蔽保护措施，有效防止了冲击电流对继电器带来的损坏和外磁场对继电器的干扰，提高了继电器动作的可靠性；保障了发电机的安全运行。改造后继电器的使用寿命也大大提高，减少了更换频率，降低了设备的维护费用和检修人员的劳动强度。
参考文献
《电力系统稳定性及发电机励磁控制》
计数器电路范文第5篇
Abstract： In recent years， line broken， ice flashover and galloping caused by transmission line icing brought huge economic loss. And it also threatens the safety and reliability of power system. This paper analyzes the causes and characteristics of transmission line ice damage， puts forward the prevention measures against ice damage in design， operation and the anti ice technology of cable， tower and insulators. These will improve the ability of power grid in the fight against serious natural disasters.
关键词： 输电线路；冰害事故；防治措施
Key words： transmission line；ice damage；prevention measures
中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）08-0109-02
0 引言
自上世纪50年代以来，我国输电线路便不断遭受覆冰危害。2008年1月，南方多个省份遭受了严重的冰雪灾害，华中、华东电网几十条500kV线路倒塔、解列和停运，造成贵州500kV骨干网基本瘫痪[1]。本文首先分析输电线路冰害的原因和特点，从输电线路的设计施工、运行维护、电缆、绝缘子、杆塔的抗冰雪技术上提出了防治冰害的措施。
1 输电线路覆冰的形成
输电线路覆冰的形成一般在严冬或初春季节，当气温下降至-5℃～0℃，风速为3～15m/s时，如遇大雾或雨夹雪，首先将在输电线路上形成雨淞，这时如果天气骤然变冷，出现雨雪天气，冻雨和雪则在粘结强度较高的雨淞面上迅速增长，形成较厚的冰层[2]。
2 冰害事故的类型及特点
输电线路覆冰引起的事故主要有以下几类：
2.1 绝缘子冰闪事故。冰中含有污秽等导电杂质时更易造成冰闪，覆冰的存在改变了绝缘子的电场分布，覆冰可以看成一种特殊的污秽。
2.2 覆冰导线舞动事故[3]。导致线路跳闸停电、断线倒塔等严重事故。舞动时可能引起相间闪络，损坏地线、导线、金具等部件，导线有覆冰且为非对称覆冰时，线路易发生舞动。
2.3 不均匀覆冰或不同期脱冰事故。导线电气间隙减少而发生闪络、导线和绝缘子闪络、绝缘子损伤或破裂、杆塔横担扭转或变形和导线断裂等情况的发生，大多是相邻档的不均匀覆冰或线路不同期脱冰会产生张力差造成的。
2.4 过负载，即导线覆冰超过设计抗冰厚度而导致的事故。覆冰使线路弧垂增大，造成闪络和烧伤、烧断导线等。造成金具损坏、导线断股、杆塔损折、绝缘子串翻、撞裂等。
3 冰害的防治措施
输电线路覆冰积雪严重威胁着电力系统的安全可靠运行，因此必须采取措施防治冰害事故的发生。
3.1 设计避冰 设计输电线路时，避开覆冰区。在选择线路路径时，认真进行覆冰调研，并进行技术经济比较，应尽量避开重冰区，沿起伏不大的地形走线；同时尽量避免横跨垭口、风道和通过湖泊、水库等容易覆冰的地带；翻越山岭时应避免大档距、大高差；沿山岭通过时，宜沿背风或向阳面走线。对于无法避开覆冰区的输电线路，设计时应充分考虑线路走廊的地形、气象等条件，保证足够的抗冰强度，以防止机械和电气事故。
3.2 抗冰技术
3.2.1 输电线缆的抗冰雪措施 输电线缆覆冰的消除可以从以下四个方面入手。
3.2.1.1 发热融冰，使输电线本身发热，从而使冰融化。常用的方法有：①采用直流电流融冰技术。利用直流电流在导线电阻中产生热量使覆冰融化，需要加装直流换流调压装置。②采用交流短路电流融冰技术。主要是在低压线路上使用，用特设变压器或发电机供给与系统断开覆冰线路短路电流。③增大负荷电流融冰。利用电阻发热进行融冰。对于绝缘的架空地线，可采用此法。在线路导线上通过高于正常运行电流值的电流。
3.2.1.2 振动除冰。通过使输电线产生振动，实现除冰的目的。具体措施有：①机械除冰。当线路覆薄冰时采用滑车式除冰器进行除冰。②手工除冰。将线路停运，组织人员登杆，采用榔头进行敲击，线路覆冰迅速加厚而未达到设计值时，使导线振动以脱冰。
3.2.1.3 改进结构减冰。通过导线的改进结构，使冰雪不容易附着在导线表面。可使用防积雪型架空导线或在导线上安装阻雪环、平衡锤。
3.2.1.4 使用防冰材料。通过使用新型材料或是在导线上涂刷防覆冰材料来防止电缆结冰。
3.2.2 绝缘子的抗冰雪措施 根据冰灾情况统计表明，冰闪几率与绝缘子串型式密切相关。可采取以下防冰措施[5]：①加装大盘径绝缘子。在悬垂绝缘子串上端加装大盘径绝缘子，可以将横担上流下的冰水与绝缘子串本身的覆冰隔断，从而起到防冰的作用。②绝缘子串插花。在瓷或玻璃悬垂绝缘子串上插花加装大盘径绝缘子、在复合绝缘子上插花增加大直径伞裙，通过这些大绝缘子片或大伞裙隔断融冰水，使其形成不连续短接的冰凌。③使用V型或倒V型配置悬垂绝缘子。将悬垂绝缘子串V型或倒V型布置，使绝缘子串倾斜，不仅形不成连续的冰凌，而且能增加绝缘子串的自洁性能，具有良好的防冰效果。
3.2.3 输电杆塔的抗冰雪措施 对发生过冰灾的线路应优先采取改道方案，尽量减少线路经过较易覆冰的微地形区段，比如相对高耸、突出或者山区风道等微地形区段。在进行改建时，应该对档距和相应的高差加以限制，对于杆塔两侧大小悬殊的档距现象的发生要加以避免。
对于没有办法进行改变的路径，同时又处于恶劣微地形环境和恶劣微气候的线路，应该结合冰灾的受损状况，采用放松导、地线的张力以及适当增设杆塔缩小档距离等方式，提高导线的安全系数，减少纵向的不平衡张力。
对于没有发生断线和倒塔但是覆冰情况严重的地段，可以增设耐张塔以及缩短耐张段长度，从而提高线路的抗冰能力。
3.3 加强运行管理及建立冰情监测预警系统 监测线路参数，包括现场图像、温度、湿度、风速、风向、导线的重力、张力和舞动幅度、导线弧垂、绝缘子倾角及风偏角等参数。通过对采集线路参数进行分析，系统作出相应的判断，然后控制相应的装置动作。需要研究一些新型的在线检测技术，随时掌握微气象，具有图像和视频监测及预报警功能。
4 结语
输电线路的覆冰影响电力系统的安全可靠运行。本文对冰害事故进行分析，在技术经济合理情况下，设计上凡能避开重冰区的应避开重冰区，不能避开的，可在设计上采用降低结冰的设计方法来抗冰。从电缆、绝缘子、杆塔三个方面提出防止冰害的有效措施。在运行过程中，应加强运行管理，建立冰情监测预警系统，在冰害形成之前消除覆冰，保证输电线路的安全运行。
参考文献：
[1]陆佳政，蒋正龙，雷红才等.湖南电2008年冰灾事故分析[J].电力系统自动化，2008，32（11）：16-19.
[2]黄新波，刘家兵，蔡伟等.电力架空线路覆冰雪的国内外研究现状[J].电网技术，2008，32（4）：23-28.
[3]申屠刚.电力系统输电线路抗冰除冰技术研究进展综述[J]. 机电工程，2008，25（7）：72-75.
