汽车基础电路旋转滑阀式怠速电机工作电路第一遍.docx

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汽车基础电路旋转滑阀式怠速电机工作电路第一遍

旋转滑阀式怠速电机工作电路

一、可以满足的教学功能

本电路板模拟发动机控制模块根据各种工况信息控制旋转滑阀式怠速电机的控制过程，并在电路的所有元件平面布置在电路板上，通过该电路板的学习，可以：

1、掌握旋转滑阀式怠速电机工作电路的组成和工作原理；

2、掌握电路构成主要部件的作用和工作原理；

3、学会电路板工作性能的检测方法；

4、学会电路板常见故障的诊断和维修方法；

5、掌握万用表、数字存储示波器的使用方法。

二、电路板工作原理

电路原理图如下：

元器件参数表：

元件编号

元件名称

参数

R6、R7、R9、R10

电阻

1K

R4、R5

电阻

470Ω

R1、R2、R3、R8

电阻

10K

RT1、RT2

电位器器

10K

CT1、CT2

电解电容

22uf

CT3

电解电容

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

SW-PB

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

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PNP（a）与NPN（b）三极管的结构示意图与电路符号。

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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。