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电动自行车系统.docx

1、电动自行车系统一、实习(实训)目的和要求 目的:1. 了解线性霍尔元件和 开关型霍尔元件2. 了解电动自行车工作原理3. 进一步学习模拟信号采集系统4. 学习使用LabVIEW的状态机编写智能电子秤VI要求:本项目的任务是模拟电动自行车的行驶原理。使用线性霍尔模仿自行车调速车转把的工作状态,使用霍尔模块上的直流电机模仿自行车车轮转动,使用开关型霍尔传感器测量电机转速,可以此判定当前车速是高速、中速、低速。转动放置磁铁的圆盘线性霍尔的电压值变化转速控制信息量AO通道输出量电机转速控制开关型霍尔测得的脉冲变化电机转速测定资源配置:AI&AO物理通道的使用转速控制:线性霍尔传感器,磁场变化得到电压变

2、化转速测定:开关型霍尔传感器,将转速转换成可测量的方波信号二、实习(实训)内容设计“电动自行车模拟系统”三、实习(实训)方式 集中 分散 校内 校外四、实习(实训)具体安排1.指导老师讲述课程设计任务要求及相关知识(2学时)2.进行系统硬件搭建(2学时)3进行测控系统软件设计(6学时)4.进行系统联调系统测试(4学时)5.进行数据处理、结果分析,撰写课程设计报告(4学时)6课程设计评价(2学时)五、实习(实训)报告内容1.对该系统进行测试,并记录数据、图形图表,进行数据分析处理。2.按照规范的格式要求撰写报告。 第一章 概述 1.1 课程设计目标1. 了解线性霍尔元件和 开关型霍尔元件2. 了

3、解电动自行车工作原理2. 进一步学习模拟信号采集系统4. 学习使用LabVIEW的状态机编写智能电子秤VI1.2 课程设计的内容和要求 1、内容: 设计“电动自行车模拟系统” 2、要求:本项目的任务是模拟电动自行车的行驶原理。使用线性霍尔模仿自行车调速车转把的工作状态,使用霍尔模块上的直流电机模仿自行车车轮转动,使用开关型霍尔传感器测量电机转速,可以此判定当前车速是高速、中速、低速。转动放置磁铁的圆盘线性霍尔的电压值变化转速控制信息量AO通道输出量电机转速控制开关型霍尔测得的脉冲变化电机转速测定资源配置:AI&AO物理通道的使用转速控制:线性霍尔传感器,磁场变化得到电压变化转速测定:开关型霍尔

4、传感器,将转速转换成可测量的方波信号1.3 实践环境硬件:nextboard实验平台、NI PCI-6221数据采集卡、nextsense_05 (霍尔传感器实验模块)软件平台:LabVIEW(2011以上版本)、nextpad 第二章 系统功能描述2.1 系统描述本系统模拟电动自行车的形式原理。使用线性霍尔模仿自行车调速车转把的工作状态,使用霍尔模块上的直流电机模仿自行车车轮转动,使用开关型霍尔传感器测量电机转速,可以此判定当前车速是高速、中速、低速。转动放置磁铁的圆盘 线性霍尔的电压值变化 转速控制信息量AO通道输出量 电机转速控制 开关型霍尔测得的脉冲变化 电机转速测定资源配置: AI&

5、AO物理通道的使用转速控制:线性霍尔传感器,磁场变化得到电压变化转速测定:开关型霍尔传感器,将转速转换成可测量的方波信号2.2霍尔传感器霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种,这一现象是霍尔于1879年在研究金属的导电机构是发现的。后来发现半导体、导电信息电流等也有这种效应,而半导体的霍尔效应比金属强得多,利用这现象制成的各种霍尔元件,广泛地用于工业自动化技术、检测技术及处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数,能够判断半导体材料的导电类型,载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感

6、器两种。线型霍尔传感器输出是模拟量,输出电压与外加磁场强度呈线性关系2.2.1线性霍尔元件硬件示意图开关型霍尔传感器输出是数字量。当外加的磁感应强度超过动作点时,传感器输出低电平,当磁感应强度降到动作点时,传感器输出电平不变,一直要降到释放点时,传感器才由低电平变为高电平。动作点与释放点之间的滞后使开关动作更为可靠。 两种霍尔元件工作原理图2.3电机控制电路霍尔模块左侧的电机原本是接在小模块上,利用+12V可变电压源将接线端拔出,接线端两端一端连接NPN的集电极,一端连接nextboard自带的+12V电压源,并将该电压源的旋钮设为+12V的位置。其他部分按照电路原理图搭建电路即可。可以在MA

7、X中打开数采卡的测试面板,切换至模拟输出,手动调节AO输出值,查看电机电压变化,AO输出值可控制在5-10V之间。如下图所示,电机的两个接线端口一个与+12V连接,一个与三极管(9013)集电极连接,电机下方的电压输出端口Vout连接一个AI端口(如AI10),GND连接差分方式的负端(与AI1对应的是AI9)。电机驱动电路示意图 第三章 系统功能实现本实验中,使用线性霍尔部分放置小磁铁的圆盘模拟转动电动车的把手,圆盘角度变化模拟把手的旋转,输出模拟量用来控制电机转速,电机转速仿真自行车转速,使用开关型霍尔测量当前电机转速,得出当前转速值。3.1、前面板3.2 程序框图 超时 “Start”,

8、”start1”值改变 “ Stop pause” “stop VI” 值改变第四章 运行调试、测试4.1 波形观测 高速行驶 低速行驶 停止 4.2、变速控监控面第五章 总结这是继“CPU智能散热模拟系统”的又一次实训。其难度加大了不少。但是很明显的感觉自己在不断的进步。这次实训是关于电动自行车模拟系统的设计。在进此期间,我们还是遇到了不少问题的。譬如:各个模块的应用;转速如何控制等等。但是在老师和同学的帮助下还是很顺利的完成了。也让我对Labview有了一个更全面的认识,在以后的学习中我会更加认真的去学习这门课程。这是一门让我终生受益的课程值得我去好好学习,在此对我进行帮助的老师和同学们再次表示深深感谢!

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