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篇烈士祭奠范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
4月4日,我们五、六年级师生怀着悲痛而沉重的心情来到革命烈士陵园,缅怀为了祖国的解放和人民的安宁而英勇牺牲的战士,瞻仰他们的丰功伟绩。
一走进大门,首先映入眼帘的是矗立在石阶旁的“革命烈士永垂不朽”八个大字,它们沐浴在太阳光下熠熠生辉。碑的上面有三位烈士的塑像,他们手里持着枪,神情严肃,似乎要和敌人决战到底。我们一边仔细看他们的先进事迹,一边想象我们的烈士如何宁死不屈、勇敢无畏。一会儿扫墓仪式正式开始了,雄壮的国歌在烈士陵园奏响,我们全体师生为革命烈士默哀3分钟,我想,我们的先辈为了我们能有今天的幸福生活而抛头颅、洒热血,鞠躬尽瘁、死而无憾,我们要向烈士们学习,学习他们的顽强的意志,学习他们满腔的热情,学习他们先人后己的品德。
扫墓仪式中辅导员的讲话让我们热泪盈眶,他深情地讲述了烈士们的英勇悲壮事迹,还教育我们怎么如何做一个诚实的人,勇敢的人。是啊,在那黑暗的旧社会,先辈们冒着生与死的考验,不顾个人安危,用自己的鲜血和生命换来了祖国欣欣向荣的今天,他们为国捐躯的崇高精神可歌可泣,将永远铭记在我的心里。
我们把自己亲手做的精致的小白花默默地献给这些顽强无畏的烈士们,并向他们献上了少先队员最崇高的队礼。
回来的路上,我的心久久不能平静。如果真有人们所说的天堂,我相信他们一定生活的美满幸福,因为玉帝也欣赏英勇的战士。
关键词:ME;电控喷射;船用柴油机;
The ME series of Electronic-control Diesel Engine and the Investigation of Improvement Measures
LIN Shoudong1 CHEN Huangqian2 WANG Haiyan2
Abstract: This paper describes the characteristics of the MAN B & W ME series of diesel engine, working principle and electronic control technology. By comparison with conventional MC series diesel engine performance and structure, the advantages of electronically controlled common rail diesel engine, pointed out that its advanced fuel injection system can fully meet of MARPOL73/78 international anti-pollution Convention requirements in NOx emissions further improved economy, reliability of marine diesel engine, marine diesel engine development direction. Discussion and Prospect of further improvements.
Keywords: ME; electronically controlled injection; marine diesel engines;
1引言
进入21世纪以来,世界的气候环境急剧恶化,降低柴油机排放、噪音和排烟的呼声日益高涨,排放法规日益严格,同时石油价格也不断攀升。为了提高燃油的经济性和降低排放,以及提高柴油机的可靠性和操作灵活性,实现适时调节,对柴油机提出了更高的要求。自20世纪70年代以来,伴随着微电子技术和集成电路的出现与发展,使得电子控制技术的性能日益的完善,可靠性方面稳步地上升,且成本也比以前大大降低。这些独特的优点使得柴油机电子控制系统能够迅速跻身于柴油机控制领域,并逐步取代传统的机械式控制系统和模拟电路控制系统。并成为未来发展的一种趋势。ME系列智能化柴油机的研发虽然起步稍晚,但进展很快。本文对MAN B&W ME系列机型电控系统做了简要介绍,并对其工作原理做简要分析。
2 ME型电控柴油机的基本概念
电控柴油机也称为智能柴油机,它是将电子设备及控制软件应用于船舶柴油机并使其成为自身重要部分的新型柴油机。根据柴油机燃烧理论,主要是应用电控技术,通过控制燃油喷射正时、喷射速率、喷油量、喷油压力以及进、排气阀正时,能够有效地实现柴油机在各种负荷下的性能最优化,从而达到其在满足最新排放要求的前提下,提高其经济性、可靠性、操纵灵活性并达到延长使用寿命的目的。
电控柴油机与传统柴油机相比较具有以下的优点
(1)电控柴油机能够同时满足对燃油系统的排放性要求和经济性要求。在传统的机械式喷射系统的燃烧过程中,增加了燃气中产生的NOx量。从这个角度来看如果为了降低NOx的排量,我们可以采用减小喷油提前角的方法,但是由于柴油机结构的限制,这样则使得整个燃烧过程较长,后燃严重,从而导致柴油机的经济性降低。而电控系统在适当减小喷油提前角来降低燃烧温度的同时,也通过增大喷油速率来使整个燃烧过程缩短,这就解决了这一矛盾。一般来说,船用大型电控柴油机有两种操作模式:一种是燃油经济性模式,它一般用于一般航区航行,可以满足遵守国际海事组织(IMO)提出的NOx排放标准;另一种是低NOx模式,这种模式适用于在特殊航区航行,柴油机的排放将会符合特殊航区的NOx排放标准。此外,良好的燃烧条件还可减少颗粒物排放。
(2)燃油燃烧的经济性好。电控喷射系统中的喷油压力能够根据外界条件进行调节,可通过对不同工况调整喷油时间、喷油持续时间及喷射压力确定所需的最佳喷射效果,优化柴油机综合性能。供油定时和供油规律完全由高速响应的电磁阀控制,所以电控燃油系统能够通过精确地控制喷油时间和喷油速率来控制燃烧过程,从而达到控制排气中的NOx量和提高经济性的目的,同时能够控制喷油速率变化,来保证柴油机优良的动力性能。
(3)柴油机的机械负荷和热负荷低,内部的机械作用力、扭矩及振动等小。这主要得益于电控系统是采用的电磁阀控制喷油,这种结构的好处就是可以精确地控制喷油,在高压油路中的燃油压力相对稳定,波动较小,无气泡现象产生,单缸每循环喷油量基本无波动变化,气缸内的燃烧压力,废气的温度等各种热力学参数均能保持均衡。
(4)具有监控的功能,可以集中监控船舶的各种参数。采用电子喷射的大型船舶低速柴油机的控制系统与目前的机舱控制和监测系统相适应,通过报警系统和各类传感器和计算机处理系统,使柴油机始终处于最优化状态。当可能发生故障时,系统会提前报警,并给出相应的维修计划,列出此维修所需要的工具、备件以及人力清单。
(5)部分负荷时运行性好,最低稳定转速低。共轨柴油机在低负荷运转吋,不但能保持相当高的喷射压力,而且能同时精确控制喷油量。
(6)电控柴油机比传统大型柴油机单位功率的重量和体积重量都大大减小,这是由于电控柴油机省去了传统柴油机的燃油凸轮轴、传动装置、链条箱等,使柴油机的运动部件减少,结构大大简化,从而增加了柴油机的可靠性,同时也降低了制造成本,加大大修间隔,降低维修成本,并可延长寿命。此外由于柴油机在各个负荷下燃油均能很好雾化,缸内结炭明显减少可以延长检修周期,从而降低了船舶备件费用。
3 ME型电控柴油机电控系统简介
3.1 ME型柴油机电控系统的组成
ME型柴油机的电控系统主要由信号输入装置、电子控制单元、执行器等组成,它的工作过程如图1所示:
柴油机控制系统(ECS)是ME型电控柴油机的主要组成部分,它主要是控制和监测柴油机的工作状况,它拥有以下几个完整的组成单元。如图2所示。
EICU (Engine Interface Control Unit):柴油机的连接控制单元,其主要作用是与外部的系统连接。如图3所示为熔安公司的首台5S60ME-C8机型的主机与外部系统接口图。
由于柴油机与船侧的其他系统的联系都是通过EICU模块来完成的,调速手柄发送4~0mA的信号给EICU,然后通过柴油机内部的控制系统实现调速功能;与遥控系统的联系是通过RS422的通讯线来执行的;柴油机控制系统内部的报警和停车需求都是通过EICU送至船上报警系统和安全系统,因此,EICU是主机和外界设备的分界面。同时为了确保主机运行的安全,安全系统的停车命令,除了经EICU传给主机外,还有一组停车命令直接发给了ECU块和ECU模块,直接命令各气缸的控制单元和主机的控制单元执行停车命令确保安全系统发出的停车命令得以可靠的执行。
ECU(Engine Control Unit)柴油机控制单元,主要用来控制柴油机的速度、运转模式、启动及反转次序。其基本构成原理图如图4所示。
ACU (Auxiliary Control Unit):辅助控制单元,控制液压动力供应和辅助增压泵,它的主要作用就是控制如辅助鼓风机伺服油泵HPS电动泵等一些主机的辅助设备。
CCU(Cylinder Control Unit):柴油机的气缸控制单元,控制燃油喷射过程、气阀执行器和启动空气阀的开启。
MOP ( Main Operating Panel):主操作板,放置在集控室内,船员通过主操作板发送相关指令来对整个控制系统进行控制。
LOP ( Local Operating Panel):机旁操作板,其主要作用是船员在机旁应急操作用。在柴油机控制系统中,控制模块的相互联系主要是依靠通讯线路来连接,通过通讯线路的连接,模块之间可以实现数据的共享。为了防止模块混淆造成的数据混乱,每个模块都有自己独特的ID编号。在图2中我们可以发现模块间的通讯线路有两条,这两条通讯的线路是相互独立的,主要是为了防止在工作过程中,当一条线路失效时,另一路仍然可以工作,这样就使得系统的可靠性大大提高。这种思想就是现代设计中很重要的冗余设计概念。
3.2 ME型电控柴油机燃油喷射系统
电控喷射是指在一个闭环系统中,使喷射压力的产生过程与喷射过程相互独立的一种供油方式。在高压油泵,压力传感器及电子控制单元(ECU)组成的闭环系统中,高压油泵的作用是输送高压燃油,传统柴油机中,柴油机的供油压力随主机转速变化很大,而高压油泵通过精确控制管内的油压,可以使得高压油管的压力不受发动机转速的影响,这一点也是比传统柴油机更加优越的地方。电子控制单元(ECU)的主要作用是通过控制管中的压力及电磁阀的开关来控制喷油器的喷油量。
ME型柴油机燃油喷射系统如图5所示,装有一个叫做电控燃油喷射定量阀的ELFI阀(a Proportional Electronic Fuel Injection control valve)的燃油压力增压器的机械结构,比传统的带有滚柱、导轮、可变喷油定时机构(VIT)和楔形槽的燃油泵简单得多。ELFI阀从ECS接收信号使阀开启,伺服油进入燃油压力增压器的底部,从而推动燃油压力增压器中的柱塞运动,使柱塞上行(即图中向右运行)压缩已预压到1MPa的燃油使之产生60~100MPa的高压,再进入喷油器喷入气缸。由于ELFI阀由电脑控制,非常灵活,它通过定量阀控制通往燃油压力增压器的伺服油压,使其在不同负荷时开启的时刻及时间不同,使得燃油喷油泵的凸轮长度、凸轮角度和倾斜度,甚至每行程燃油喷射的次数都是可变的,从而控制喷射的燃油量,使之在各种负荷工况下都有最合适的喷油量和喷油时间。而燃油压力增压器柱塞副在使用了10000h后依然毫无瑕疵。
与传统的机械式喷油系统相比较,电控燃油喷射系统无论是在压力的产生机构还是喷油量的控制机构上都有了很大的改进,因此电控式燃油喷射系统要复杂得多。这种结构上的改进决定了电控燃油喷射系统相对于传统机械式喷油系统有了很多的优点,它的优势在于:
(1)可实现高压喷射。
(2)能够保证准确的喷油定时。
(3)可以实现喷油率的最优化控制。
(4)可以自由设定参数。。
4、ME系列柴油机改进措施的探讨
虽然电控柴油机和传统的柴油机相比具有很多优点,但同时因为其研制时间比较短,技术条件还未成熟等,所以在很多地方还存在一些不足之处,这也是未来在发展电控柴油机时需要解决的问题。
(1)对电控系统伺服油清洁程度要求较高。为了更加方便地管理燃油系统,我们可以把电控系统的伺服油设计成一个独立的系统,同时增加一套滑油的冷却设备及净化设备等。
(2)整个换气过程还未达到最优化的程度,现在的电控柴油机仅仅是将排气阀做了优化控制,而对于进气、扫气与传统柴油机相似,未进行优化。
(3)电控柴油机中有大量的电磁阀且激磁频繁,在这种高温、振动的环境中长期工作会使电子元器件损坏的概率增大,容易导致主机在运行中出现意外的事故。
(4)电控柴油机控制系统中采用了大量的电脑技术来对船舶进行监控诊断,为了提高其控制性能,要求我们不断提高控制软件的功能,采用更加先进的控制模式,建立完备的诊断与报警系统。同时也对船舶管理人员提出了更高的要求。
5 结束语
在柴油机的发展历程中,经历了高压油泵的应用,废气涡轮增压器和电控技术三次飞跃,其中以电控技术的发展影响最大。随着柴油机应用电子技术的不断发展,电控燃油喷射系统将会广泛应用于船舶大型低速机,其排放能满足日益严格的排放法规要求,并能进一步改善柴油机的经济性和可靠性。ME系列柴油机以其卓越的性能会广泛的应用在船舶上并成为未来主机的发展趋势。
参考文献:
[1]黄加亮,等.电控共轨船用低速柴油机燃油系统的特点及管理[J].航海技术,2005,1.
[2]冼伟伦,余天明.船用电控共轨型柴油机的最新技术特点和管理[J].船舶,2006,6.
[3] MAN B&W ME-Eng Project Guide-2007.pdf.
[4] ME Service experience introduce/pdf.
[5] MAN B&W K98ME-C6 Project Guide Electronically Controlled Two-stroke Engines.
[6]牛金章.新型ME系列智能柴油机[J].造船技术,2007年第3期(总第277期)
[7]牛金章.ME型柴油机[J].中国修船,200年第4期.
[8]洗伟伦,余大明.船舶电控共轨型柴油机的最新技术特点和管理[J].船舶轮机,2006年12月第6期.
[9]顾世明.实船应用电喷柴油机简介[J].航海技术.2005年第一期.
[10]黄加亮,蔡振雄,张大野.电控共轨船用低速柴油机燃油系统的恃点及管理[J].航海技术,2005(1):41-43.
[11]胡明江,王忠,黄晓东.电控柴油机喷油系故障诊断技术的现状与发展[J].小型内燃机与摩托车.2007年10月.
[12]张维新.船用低速柴油机高压共轨燃油喷射系统探讨[J].大众科技,2007年7月.
[13]翁荣伟.浅谈油机共轨电控燃油喷射技术的应用与发展[J].应用科学.
[14]王宏明,陈立军.新型智能船用柴油机的应用[J].机电设备,2007年第6期.
[15]郭复欣.柴油机主流电控喷油技术比较[J].科技信息,2011年12期.
[16] K98ME-guide. PMI-PV.pdf.
[17]郑子元.高压共轨柴油机电控系统设计开发研究[D].哈尔滨攻程大学硕士论文.
[18]廖小明.高压共轨柴油机轨压智能控制研究[D].哈尔滨工程大学硕士论文.
[19]王海燕,张均东,任光.大型船用柴油机建模与动态仿真[J].系统仿真学报.
[20]王永坚,李斯钦,王海燕.大型低速船用智能柴油机燃油共轨喷射系统的建校与动态仿真.[J].船舶工程.
随着机电安装在建筑工程系统中所占比例日益增加,从90年代的5%到现今的超过35%。其中,除去设备安装部分,电缆及配套设备安装所占投资额是安装工程中的主要部分。从2000年以后,综合楼,宾馆及高层住宅大量上马,建筑中的机电安装部分,70%以上采用铜芯电缆及电线。大量使用铜芯电缆电线的后果就是导致铜价上涨,机电安装成本高居不下,电缆被盗事件屡禁不止。这些问题使我们迫切的需要找到一种可以替代铜芯电线电缆的产品。经过无数次试验,最终科学家们发现铝是替代铜的最佳产品。
二、铝合金电缆的优势
1.导电性能一般情况下,普通铝芯电缆电线大2~4个规格后导电性能与铜芯电缆电线相同。但铝合金电缆采用了紧压绞合技术,使导体压紧度达到93%~95%,从而使电缆外径大大缩小,据可靠数据,相同的电气性能,铝合金电缆仅需要比铜芯电缆规格大一个型号即可。我们选举了几个电缆型号进行铜铝导体电气性能对照,由上表可以看出,铝合金电缆在大一级截面情况下电气性能基本接近铜芯电缆。2.机械性能(1)弯曲性能首先,铝合金电缆因为采用新工艺使得其柔韧性能大幅度提高,比较相应铜芯电缆,其柔韧性提高近30%;其次,铝合金电缆的弯曲半径为7倍外径,而相应铜芯电缆仅能做到最小10倍外径;第三,铝合金电缆的反弹性能比铜芯电缆小40%,且铝合金电缆具有无记忆力,所以其反弹性能明显优于铜芯电缆,所以,在电缆敷设过程中,铝合金电缆更利于安装和端子头处的压紧,提高了端子处的稳定性。(2)延伸性能延伸性能是产品能承受外力大小的重要标志,铝合金电缆的特殊退火技术处理后延伸率能达到30%,而相应铜芯电缆的伸长率为25%,这也是铝合金电缆能取代铜芯电缆的重要指标之一。(3)抗拉强度铝合金电缆可以支撑4000m长度的自重,铜芯电缆仅能支撑2750m。在进行大跨度电缆敷设时,如体育场馆,会展中心等,铝合金电缆的抗拉强度的优势尤为突出。(4)抗蠕变性能蠕变就是指金属在温度、外力和自重的作用下,缓慢地产生不能复原的永久性变形。蠕变可导致电缆接触点及连接处不能压紧或压力减少,使该处的接触电阻迅速增大,产生发热,打火等现象,进而形成安全隐患。铝合金电缆在特殊配方,特殊退火工艺及热处理工艺下,大大减少了金属的受热和压力下的蠕变倾向。试验比较,铝合金电缆的抗蠕变性能较铜芯电缆提高230%~300%,大大地提高了电缆在使用中的安全性。3.抗腐蚀能力铝合金电缆主要成分是铝,铝在空气中很容易形成一层致密氧化膜,该氧化膜阻止了电缆内部金属进一步被氧化。而铜芯电缆不会形成氧化膜,在电缆表面被氧化后,会进一步氧化内部金属,当一段时间后,铜芯电缆表面氧化物脱落后,会重新进行新一轮氧化,导致金属流失。铝合金电缆在制造过程中,加入了稀有金属,进一步提高了铝合金电缆的抗腐蚀性,减少了不同金属的电位差,研究标明,5XXX型系列铝合金,在海水环境中不会产生明显的腐蚀现象。4.连接性能铝合金电缆中的合金成分大大提高了铝合金电缆的连接性能。铝合金电缆的高抗蠕变性能使得其在一定时间内的过载,过热的情况下,也能保证连接的稳定性。铝合金电缆配有的专用铜铝过度端子采用摩擦焊接工艺,具有焊缝强度高,导电性能好,耐电化腐蚀等特点,更好地保证了其连接的可靠性。5.经济性能铝合金电缆的材料成本明显低于铜芯电缆,经计算,按照电气性能相近的铝合金电缆较铜芯电缆材料成本节约可达20%以上;由于铝合金电缆重量轻,机械强度高,转弯半径小及反弹性小等特点,造就了铝合金电缆具有灵活多变的安装方式,可采用沿墙明敷,也可采用价格较便宜的梯架取代桥架安装。因此,安装成本平均可节约30%~40%;同样由于铝合金电缆的特性,使其安装灵活轻便,可节约大量的人工成本,据统计,铝合金电缆可以减少40%以上的工作日;使用铝合金电缆在工程建设和使用过程中,大大减少了成品保护及现场看护费用。
三、存在的问题
上述,我们研究了铝合金电缆在工程中的优势,下面,我们来谈谈铝合金电缆在建筑工程中还存在的问题。1.铝合金电缆在中压电网中的问题目前,我国在运行中的电力电缆主要是以铜芯电缆为主,铝芯及铝合金电缆所占比例小于5%,主要原因在于大截面铝合金电缆的中间接头施工工艺还未完全解决现场压接技术问题。据统计,铝合金电力电缆故障主要发生在电缆中间接头处,占故障比例的68.32%,其中,以500mm2及以上电力电缆故障尤为突出,占比高达82.34%。2.建筑的结构尺寸问题在相同载流量情况下,铝合金电缆外径较铜芯电缆大一到两个规格(大截面电缆会大两个规格),若是后期针对设计进行优化而改用铝合金电缆,原设计中的预留预埋孔洞及桥架大小将无法满足电缆敷设要求,进而需要增加开孔及桥架变更费用。高层建筑电气井道尺寸历来是设计难题之一,井道内桥架,设备位置冲突,维修间距不足是常见问题,而铝合金电缆敷设所需孔洞尺寸较铜芯电缆大,井道空间尺寸更显紧凑;高层建筑地下室管道众多,水管,风管,空调管道,强弱电桥架等,同时还要保证地下室标高满足要求,如铝合金电缆需沿桥架敷设,桥架的宽及高将大于铜芯电缆所需尺寸,将会造成地下室管道及桥架空间布局困难。3.规范及标准上未有统一规定我国现行主要的设计及施工规范基本以铜芯电缆及电线为参照进行编制的,铝合金电缆作为新兴产品在建筑工程中的设计及使用标准未进行统一编制。导致,在现有规范中,针对消防负荷,户表系统工程及高压供电系统等重要负荷设计时,不允许采用铝合金电缆,举例来说,铝合金电缆只有阻燃等级,而没有规定具体的耐火等级,而且铝的耐温性能明显低于铜,因此,在消防系统中,消防系统电缆及电线需要具体的耐火等级,铝合金电缆及电线无法替代原设计中的铜芯电缆。
四、结语
【关键词】列车电源;供电系统;车载视频监控
1.引言
由于列车的特殊环境关系,许多用电设备正是因为电源部分的原因无法在列车上正常工作,车载监控仪虽然有着宽电压输入但是由于输入电压低也无法工作。针对此种情形,必须用可靠的系统来完成电源的转换管理工作。本文提供的电源的系统主要用于列车车载视频监控,对于其它类似的产品设备也有一定的适用性。
国内列车都采用DC110v辅助供电系统(如图1所示)为列车上的设备供电,该供电系统同时用于对蓄电池进行充电。国内自行研制开发的电力机车和内燃机车的蓄电池是列车的辅助供电系统的主要组成部分,机车没有从电网取电前,采用蓄电池为机车辅助回路供电,完成各种辅助回路机构的动作,如控制和保护装置的运行[1]。由于供电系统的复杂性,列车上的用电设备多,电路复杂,所以对电设备对可靠性、稳定性要求比较高,因此设别的电源系统必须提供稳定、可靠的电压、电流。
2.设计原理
视频监控仪从列车辅助供电系统取电经过处理后给电源模块VI-JT1供电,该模块输出稳定的12V电源。12V电源分为两部分,一部分供给车载的摄像头,另外一部分供给主板。主板上的12V经过变压处理后得到可以的到5V电源,用于供给一部分芯片和经过变压处理后可以得到3.3V、1.8V、1.2V的电压后给主板上各个芯片进行供电(如图2所示)。
在电力机车上,供电品质比较差,表现在两个方面:电力机车供电电网电压波动大,气额定电压为单相交流25kv,而实际电压在18-31kv范围波动;电网电压有机车内变压器降至单相交流220V,相应的波动范围为160v-270v。220v的交流电经过降压整流处理后为110V直流电源,该直流电源的波动范围70v-160v。列车的供电并不是持续的,当列车由一个供电区域到另一供电区域之间,期间可能会有数秒种的中断供电。该期间的供电是由列车内的蓄电池进行供电,而蓄电池的的空载电压为104V(52只铅酸蓄电池)[3]。多数用电设备无法在这样的用电环境下工作。
本文介绍的系统包含两级对电源的稳压处理,经试验前一级可以稳住60V-160V的电压稳定的输出12V的电源,后一级的输入电压范围是8V-60V。
3.前级稳压
如图3所示为前一级稳压电路。核心部件为美国VICOR电源模块VI-JT1,该模块的主要功能是隔离输入与输出的电压,完成DC110V向12V的转换。为了保护电路的安全,瞬态电压抑制管D1用于吸收110V电网超过440V左右的50ms的瞬态高电压以保护后续电路的不受高压冲击。对于低于440V左右的电压后续电路必须进行处理以达到VI-JT1转化模块规定的电压。稳压管D2,D9会在电源电压低于440V高于175V的情况下被击穿,此时D2的两端电压为160V而D9的电压为15V,分压电阻R1和R2会承担剩余的的电压。由于PCB设计采用的是贴片电阻,对于R1以及R2的功耗要小于该封装的最大功耗以保证电路的正常工作。稳压管D9于电阻R3并联使用,根据欧姆定律可知经过R3的电流为15ma,功率场效晶体管Q2导通。稳压管D10的两端电压为160V,其余的电压分压到电阻R4上,进行限流以免烧毁稳压管与场效晶体管。由于稳压管D10的导通致使功率场效应管漏极与栅极产生电压差,从而使Q1导通。Q1的源极与栅极有一定的压差,高速开关二极管D5、D4导通,对电容C1、CE1及CE2进行充电,同时对VI-JT1模块供电。如果电压低于175V不足以让Q1导通时,CE1、CE2的电压为两端电压为400V,可让D5、D4、D10导通,此时Q1可以导通对模块开始进行供电。电容C1控制模块的输出端。由于采用了自举升压电路,导致模块的前级电路出现高频电源信号,滤波电容C2、C3、C4、C5用于滤掉此过程中的高频杂散波。经过一系列的处理后电源模块输出的12V可经过电解电容CE3、CE4滤波、退耦后供给用电设备。
视频频监控的摄像头需要在夜间工作,因此必须有足够的功率保证红外灯正常工作,尤其是在列车上需要高功率的满足其可视距离的要求。视频监控器的主板理论上至少需要10W的功率来保证正常的工作需要。由于模块可提供90W的功率,完全可满足日常的用电设备。
4.后级稳压
接入主板的电源给车载视频监控的整个系统进行供电,该电源经过图4所示的电路再次进行降压稳压。该电路的降压主要是由款分为同步降压控制器LM5116完成,可以输入的电压为7-100V,本电路设计输入为7-60V以适应恶劣换的电源环境。本系统设计了两路降压稳压电路,一路输出电压为5V,另外一路的输出电压为12V。
4.1 5V、12V输出电路
以输出电压为5V为例,该降压电路最大负载电流为2A,开关频率为250kHz。其中定时电阻RT用于设置振荡器的开关频率,该设计中采用250kHz的开关频率同时满足了小体积以及高效能。
输出电感的计算是通过开关频率(fsw)、脉冲电流(Ipp)、最入电压(VIN(MAX))以及输出电压值得到的:
电流大小的限制是通过设置电流检测电阻(Rs),。对于5V的输出,其最大的电流检测电阻是在最小的电压输入测得的。
所以:
对于该电路中的斜波电容的计算是依赖于电感和检测电阻的值,其仿真的斜波电容值是:
其中L的值是输出电感,gm斜波发生因子,A是电流电流检测放大增益。纹波电流是电流中的高次谐波成分,会带来电流或电压幅值的变化,可能导致击穿,由于是交流成分,会在电容上发生耗散,如果电流的纹波成分过大,超过了电容的最大容许纹波电流,会导致电容烧毁。输出电容可以是电感纹波电流变的平滑同时也可以提供一个瞬态的工作电源。对于本设计选用了5个100的陶瓷电容陶瓷电容可提供等效串联电阻,但是明显的减少了DC的偏置电容。等效串联电阻在250kHz时是2/5=0.4,在5V的时候可以减少36%的电容。输出纹波电压的计算如下:
该稳压电源有一个很大的源阻抗在较高的开关频率,当VIN引脚提供了大部分开关电流时,高质量的输入电容可以限制在VIN引脚上纹波电压。当模块开始工作,流入降压模块的电流转化为电感电流波形的波谷,然后迅速的上升到波峰后,然后下降到零。输入电容应该的选择必须满足有效的电流和最小纹波电压。
最好的逼近所需要的纹波电流的额定功率是IRMS>IOUT/2。选用高质量低等效串联电阻的陶瓷电容进行对输入电压进行滤波。输入纹波电压的接近于:
各项参数的设置即可以影响到输出电压,以上参数的选择可为后续电路提供稳定的5V电压。对于输出电压为12V的电路采取了类似于本级电路,只是在元器件的参数上有所区别。该12V也可以独立给模拟摄像头独立供电也可以并联与上一级12V电路同时给摄像头供电。
4.2 3.3、1.8、1.2输出电路
经过以上步骤的整流稳压后系统给新华龙的C8051单片机进行供电,以对整个系统电源进行管理。C8051从供电一直处于运行状态,将完成接收遥控器的指示进行开机、关机,对Hi3512主控芯片进行复位等功能。C8051控制的电源使能端口高电平有效,后续的整流降压
芯片开始工作。本是设计采用的同步整流降压稳压芯片MP1482,集成输入电压定从4.75v到18v下降到了输出电压低至0.923v供应高达2A的负载电流,最高有93%的转换效率。其中3.3V的降压电路如图5所示。MP1482的反馈电压跟参考电压比较好得到COMP端电压,COMP端电压决定了上管分支电流以及占空比,而占空比控制输入电压变化,从而达到负反馈控制目的。输入电压的设置是通过在电压输出端到FB引脚间加一个分压电阻。电压分频器的输出电压降至反馈电压的比例是:
,其中是反馈电压是输出电压。所以输出电压为。在输入电源是开关电源的情况下,电流的恒定输出是依赖于电感的使用。使用较大的电感可以使纹波电流变小,同时也将获得较低的输出纹波电流,但却有着更大的等效串联电阻更低的饱和电流。因此电感的值是:
其中是开关频率,是电感峰值纹波电流。该3.3V为主控芯片以及4路模拟转换芯片TW2835等提供电压,以供主板正常工作。本设计中的整流压至1.8V的电路同样用MP1482进行降压,只是根据实际需要进行参数调整即可稳定的输出1.8V的电压,该电压是为Hi3512芯片以及TW2835芯片提供1.8V的核心电压。
由于Hi3512芯片正常工作同时需要3.3V、1.8V、1.2V的电源,因此本设计为了满足供电要求(如图4、图5所示),采用了MP2104芯片稳压。该芯片是1.7MHz固定频率PWM降压稳压器,有95%的最高转换效率,2.5V到6V的宽电压输入,最低输出电压为0.6V。输入电压的值可根据外部电阻分压器来设定。反馈电阻R271以及内部补偿电容用来决定了反馈环路带宽。输出电压。对于大多数设计电感的计算是通过以下公式计算:
其中:是电感纹波电流,设计的电感纹波电流接近最大负载电流的30%。所以电感的最大峰值电流是:
本设计提供的电源系统经过实际的实验、测试与应用均满足各项要求,可以稳定的输入5V、3.3V、1.8V、1.2V的电压,保证列车车载视频监控的正常运行
5.总结
本文提供了一种切实可行的降压整流方案。该方案适用不仅适用列车上极其复杂恶劣的环境,也同样满足于各种载运车辆上对电压严格需求,有着宽范围的输入电压,稳定高负载的输出电压。第二级的整流稳压电路可单独使用,同样可满足车辆上的宽电压输入要求。尽管各种车辆的输入电压有12V与24V两个模式,以及在起车辆起步阶段电压可能低至7V左右,在充电时电压会出现不稳定情况,本设计均可以满足,为车载的嵌入式设备提供一个稳定可靠的电源环境。
参考文献
[1]白锡杉,张全柱,王磊,史雪明.机车蓄电池组充电路结构的研究[J].应用天地,2007(9).
[2]刘亚龙,高玉峰,王志国.基于PFC的电力机车110V直流电源的设计[J].电气应用,2008(11).
[3]李国平.国内外高速列车辅助供电系统[J].机车电传动,2003(5).
[4]吴强.客运列车供电系统[J].机车电传动,2003(5).
关键词:相关性;移位寄存器;序列码
中图分类号:tm9l1.1文献标识码:a文章编号:10053824(2013)04005303
0引言
在通信领域中,系统的可靠性和有效性是永恒的主题。从理论上讲,在码分多址(cdma)的通信中,采用的是不同的正交或准正交序列码作为地址码,也就是这种地址码有多少,那么用户就有多少。因此,寻找符合要求的地址码,就是一件很重要的工作。目前,利用c语言、matlab或cpld的程序设计产生m序列码的文章很多[12],在很多数字电子技术教科书里,都会提到利用简单的移位寄存器来产生m序列码,但是,m序列产生器具有非线性反馈逻辑, 结构复杂,不易直接用反馈逻辑构造[3]。借助74ls194移位寄存器,利用推导和multisim仿真手段,能够设计出产生低位的m序列码的电路。
图2中,双输入的异或起到状态的转换作用,上面所提到的,如果用与非门,那么输出就是另外的状态图,而且不是m序列码,而4输入的或非门是具有启动和循环作用的,因为,当电源开关合上,qaqbqcqd的初始状态为0000,如果没有其它的电路转换,这时,qcqd的输出为00,经过异或后,输出还是为0,反馈到dsr还是为0,这时选择右移,那么qaqbqcqd输出还是为0000,跳不出0000这个环。因此,利用一个4输入的或非门,使输出从第一个状态0000跳出,即当qaqbqcqd输出为0000时,或非门输出为1,驱动控制端s1=1,这样,控制端 s0=s1=1,74ls194执行并入并出,使输出为1111状态,跳出初始状态0000,从而进入状态的转换。(当然,也可以考虑用其它逻辑门,直接从0000环跳出,但是,不一定会得到15个状态的m序列码),这时qaqbqcqd=1111,4输入的或非门输出为0,其实,在16个状态中,qaqbqcqd只有在0000状态时,4输入的或非门才输出为1,而其它15种状态都为0,s0=1,s1=0,进入正常的右移功能,完成以上15个状态的循环。
3结论
目前,m序列的产生,主要是以软件程序化的形式来产生,如c语言、matlab或cpld,不管是何种形式,都要以原始的移位寄存器的基本原理来推导。本电路是借助低位m序列码的设计,来分析其电路设计的思路,电路设计简单,希望能够为类似的软件设计和电路设计提供参考。
参考文献:
[1]ness g j,helleseth t.cross correlation of msequences of different lengths[j].ieee trans oil in formation theory,2006,52(4):16371648.
[2]熊睿佳.伪随机m序列特性及c语言实现[j].工程地球物理学报,2011,8(1):110111.
[3].m序列码分多址研究[j].江南航天科技,1995(4):12.
[4]樊昌信,曹丽娜.通信原理 [m].6版.北京:国防工业出版社,2006.
[5]魏红.移动通信技术[m]. 2版.北京:人民邮电出版社,2009:76.
[6]wang zhuo,li junsong,yu shunyong.tdscdma system frequency planning analysis[j]. tetecom mun/cat/bns technology,2006(5):119123.
[7]刘守义.数字电子技术[m].西安:西安电子科技大学出版社,2010:126.
[8]吴昆涛. 模式可变m 序列码在保密电话中的应用[j]. 镇江高专学报,1995(34):78.