|
工作时间 周一至周六 ：8:30-17:00 联系方式 电话：021-51360000 地址：浦东新区金吉路778号1幢703 email：embedchina@163.com 客服热线：18717992104 技术咨询：17811901598 |
艾灸理疗仪软件设计说明书浏览数:2961次
艾灸理疗仪软件设计说明书
艾灸理疗仪是一种家用理疗仪，是指在家通过物理治疗的方法来进行保健的仪器，主要是通过将艾草的功效作用于人体，使病变组织或者整体好转的仪器。现代灸疗的防病保健作用已成为重要保健方法之一。本设备可以自己控制温度，自动化调控，方便、无烟、养生。 1.1 本设计说明书的主要目的是为本产品相关的设计人员提供本控制软件的设计思路和代码的解释，从而可以对现有的代码进行维护和进一步完善，以及在现有的基础上增加新的功能。 1.2项目背景： ● 本项目属于产学研合作项目，主要解决艾灸理疗仪的软件控制和一体化配合，为艾灸理疗仪实用化创造条件。 ● 该软件系统接收蓝牙发来的信息，根据人为的温度控制来调节。 1.3该软件所用到的具体的硬件： JDY-08---蓝牙模块 STM32F030---该软件所使用的处理器 3P50---该软件所使用的一种传感器 热敏电阻 1.4 参考资料： ● 《嵌入式产品分析与设计》电子工业出版社2013年10月 ISBN：978-7-121-20618-4 电子技术，计算机技术和图像分析技术，广泛应用于医药，理疗设备。现今使用的理疗仪功能多化，操作方便，并且也很安全高效，在国外，家庭保健和理疗起步很早，技术也得到了改善，而且推广很大众化，最近几年国内也掀起了理疗热，各种理疗仪，例如低频治疗仪，如红外治疗仪，磁场探测器和其他小的工具，现在已经进入了家庭在国内和国外。 本设计利用蓝牙模块控制输出脉冲信号，利用电源等外部硬件组成一个脉冲理疗仪，对各方案进行了细心的比较，并对设计中使用的芯片进行了仔细的分析。因此，本系统的安全性和可扩展性都比较好。 系统软件是一种不需要用户干预的程序集合，也控制和协调计算机和外部设备，主要功能是调度，监控，维护计算机系统，负责管理计算机系统中各种独立的硬件才能协调工作。所以，可以说软件系统是连接需求分析、硬件系统以及使得系统实现的桥梁，对软件的设计应首先了解软件设计的设计原则： 1.可靠性：软件可靠性是指软件，可以避免失败的测试运行期间发生的能力，和失败的事件之后，逃生能力和故障排除。 2.可修改性：合理的要求，设计了软件，它具有良好的结构，完整的文档的科学方法，完备系统的性能。 3.易于调整,程序简便。 4.可测试性 :可测试性就是设计一个适当的数据集合，用来测试所建立的系统，并保证系统得到全面的检验。 5.标准化原则 :在结构上实现开放，基于业界开放式标准，符合国家和信息产业部的规范。 脉宽调制PWM是开关型稳压电源中的术语。这是按稳压的控制方式分类的，除了PWM型，还有PFM型和PWM、PFM混合型。脉宽宽度调制式（PWM）开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。 随着电子技术的发展，出现了多种PWM技术，其中包括：相电压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等，而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法，它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。 pwm的定义 脉宽调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。 模拟信号的值可以连续变化，其时间和幅度的分辨率都没有限制。9V电池就是一种模拟器件，因为它的输出电压并不精确地等于9V，而是随时间发生变化，并可取任何实数值。与此类似，从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内，例如在{0V, 5V}这一集合中取值。 模拟电压和电流可直接用来进行控制，如对汽车收音机的音量进行控制。在简单的模拟收音机中，音量旋钮被连接到一个可变电阻。拧动旋钮时，电阻值变大或变小；流经这个电阻的电流也随之增加或减少，从而改变了驱动扬声器的电流值，使音量相应变大或变小。与收音机一样，模拟电路的输出与输入成线性比例。 尽管模拟控制看起来可能直观而简单，但它并不总是非常经济或可行的。其中一点就是，模拟电路容易随时间漂移，因而难以调节。能够解决这个问题的精密模拟电路可能非常庞大、笨重(如老式的家庭立体声设备)和昂贵。模拟电路还有可能严重发热，其功耗相对于工作元件两端电压与电流的乘积成正比。模拟电路还可能对噪声很敏感，任何扰动或噪声都肯定会改变电流值的大小。 通过以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。此外，许多微控制器和DSP已经在芯片上包含了PWM控制器，这使数字控制的实现变得更加容易了。 PWM相关概念 占空比：就是输出的PWM中，高电平保持的时间 与 该PWM的时钟周期的时间 之比 如，一个PWM的频率是1000Hz，那么它的时钟周期就是1ms，就是1000us，如果高电平出现的时间是200us，那么低电平的时间肯定是800us，那么占空比就是200：1000，也就是说PWM的占空比就是1：5。 分辨率也就是占空比最小能达到多少，如8位的PWM，理论的分辨率就是1：255(单斜率)， 16位的的PWM理论就是1：65535(单斜率)。 频率就是这样的，如16位的PWM，它的分辨率达到了1：65535，要达到这个分辨率，T/C就必须从0计数到65535才能达到，如果计数从0计到80之后又从0开始计到80.......，那么它的分辨率最小就是1：80了，但是，它也快了，也就是说PWM的输出频率高了。 双斜率 / 单斜率 假设一个PWM从0计数到80，之后又从0计数到80....... 这个就是单斜率。 假设一个PWM从0计数到80，之后是从80计数到0....... 这个就是双斜率。 可见，双斜率的计数时间多了一倍，所以输出的PWM频率就慢了一半，但是分辨率却是1：(80+80) ＝1：160，就是提高了一倍。 假设PWM是单斜率，设定最高计数是80，我们再设定一个比较值是10，那么T/C从0计数到10时(这时计数器还是一直往上计数，直到计数到设定值80)，单片机就会根据你的设定，控制某个IO口在这个时候是输出1还是输出0还是端口取反。 模拟电路 模拟信号的值可以连续变化，其时间和幅度的分辨率都没有限制。9V电池就是一种模拟组件，因为它的输出电压并不精确地等于9V，而是随时间产生变化，并可取任何实数值。与此类似，从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内，例如在(0V, 5V)这一集合中取值。 模拟电压和电流可直接用来进行控制，如对汽车收音机的音量进行控制。在简单的模拟收音机中，音量旋钮被连接到一个可变电阻。拧动旋钮时，电阻值变大或变小；流经这个电阻的电流也随之增加或减少，从而改变了驱动扬声器的电流值，使音量相应变大或变小。与收音机一样，模拟电路的输出与输入成线性比例。 尽管模拟控制看起来可能直观而简单，但它并不总是非常经济或可行的。其中一点就是，模拟电路容易随时间漂移，因而难以调节。能够解决这个问题的精密模拟电路可能非常庞大、笨重(如老式的家庭立体声设备)和昂贵。模拟电路还有可能严重发热，其功耗相对于工作组件两端电压与电流的乘积成正比。模拟电路还可能对噪声很敏感，任何扰动或噪声都肯定会改变电流值的大小。 数字控制 由以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。此外，许多微控制器和DSP已经在芯片上包含了PWM控制器，这使数字控制的实现变得更加容易了。 简而言之，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。由高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调变用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要频宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。 硬件控制器 许多微控制器内部都包含有PWM控制器。例如，Microchip公司的PIC16C67内含两个PWM控制器，每一个都可以选择接通时间和周期。占空比是接通时间与周期之比；调变频率为周期的倒数。执行PWM作业之前，这种微处理器要求在软件中完成以下工作： 设置提供调变方波的片上定时器/计数器的周期 在PWM控制缓存器中设置接通时间 设置PWM输出的方向，这个输出是一个通用I/O管脚 启动定时器 使能PWM控制器 虽然具体的PWM控制器在编程细节上会有所不同，但它们的基本方向通常是相同的。 通讯与控制 PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数字模拟转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。 对噪音抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通讯的主要原因。从模拟信号转向PWM可以极大地延长通讯距离。在接收端，藉由适当的RC或LC网络可以滤除调变高频方波并将信号还原为模拟形式。 PWM广泛应用在多种系统中。作为一个具体的例子，我们来考察一种用PWM控制的制动器。简单地说，制动器是紧夹住某种东西的一种装置。许多制动器使用模拟输入信号来控制夹紧压力(或制动功率)的大小。加在制动器上的电压或电流越大，制动器产生的压力就越大。 可以将PWM控制器的输出连接到电源与制动器之间的一个开关。要产生更大的制动功率，只需藉由软件加大PWM输出的占空比就可以了。如果要产生一个特定大小的制动压力，需要藉由测量来确定占空比和压力之间的数学关系(所得的公式或查找表藉由变换可用于控制温度、表面磨损等等)。 例如，假设要将制动器上的压力设定为100psi，软件将作一次反向查找，以确定产生这个大小的压力的占空比应该是多少。然后再将PWM占空比设置为这个新值，制动器就可以相应地进行响应了。如果系统中有一个传感器，则可以藉由死循环控制来调节占空比，直到精确产生所需的压力。 脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复 脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。 多数负载(无论是电感性负载还是电容性负载)需要的调制频率高于10Hz，通常调制频率为1kHz到200kHz之间。 许多微控制器内部都包含有PWM控制器。例如，Microchip公司的PIC16C67内含两个PWM控制器，每一个都可以选择接通时间和周期。占空比是接通时间与周期之比；调制频率为周期的倒数。执行PWM操作之前，这种微处理器要求在软件中完成以下工作： 1、设置提供调制方波的片上定时器/计数器的周期 2、 在PWM控制寄存器中设置接通时间 3、设置PWM输出的方向，这个输出是一个通用I/O管脚 4、启动定时器 5、使能PWM控制器 PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。 对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。从模拟信号转向PWM可以极大地延长通信距离。在接收端，通过适当的RC或LC网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。 采样控制理论中有一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同.PWM控制技术就是以该结论为理论基础,对半导体开关器件的导通和关断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形.按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制,既可改变逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率. PWM控制的基本原理很早就已经提出,但是受电力电子器件发展水平的制约,在上世纪80年代以前一直未能实现.直到进入上世纪80年代,随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展,PWM控制技术才真正得到应用.随着电力电子技术,微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法,如现代控制理论,非线性系统控制思想的应用,PWM控制技术获得了空前的发展.到目前为止,已出现了多种PWM控制技术,根据PWM控制技术的特点。 脉宽调制PWM是开关型稳压电源中的术语。这是按稳压的控制方式分类的，除了PWM型，还有PFM型和PWM、PFM混合型。脉宽宽度调制式（PWM）开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。 脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。 脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的。变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。 PWM控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振波开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。 随着电子技术的发展，出现了多种PWM技术，其中包括：相电压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等，而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法，它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。 模拟信号的值可以连续变化，其时间和幅度的分辨率都没有限制。9V电池就是一种模拟器件，因为它的输出电压并不精确地等于9V，而是随时间发生变化，并可取任何实数值。与此类似，从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内，例如在{0V,5V}这一集合中取值。 模拟电压和电流可直接用来进行控制，如对汽车收音机的音量进行控制。在简单的模拟收音机中，音量旋钮被连接到一个可变电阻。拧动旋钮时，电阻值变大或变小；流经这个电阻的电流也随之增加或减少，从而改变了驱动扬声器的电流值，使音量相应变大或变小。与收音机一样，模拟电路的输出与输入成线性比例。 尽管模拟控制看起来可能直观而简单，但它并不总是非常经济或可行的。其中一点就是，模拟电路容易随时间漂移，因而难以调节。能够解决这个问题的精密模拟电路可能非常庞大、笨重（如老式的家庭立体声设备）和昂贵。模拟电路还有可能严重发热，其功耗相对于工作元件两端电压与电流的乘积成正比。模拟电路还可能对噪声很敏感，任何扰动或噪声都肯定会改变电流值的大小。 通过以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。此外，许多微控制器和DSP已经在芯片上包含了PWM控制器，这使数字控制的实现变得更加容易了。 pwm的工作原理 脉冲宽度调制波通常由一列占空比不同的矩形脉冲构成，其占空比与信号的瞬时采样值成比例。图1所示为脉冲宽度调制系统的原理 框图和波形图。该系统有一个比较器和一个周期为Ts的锯齿波发生器组成。语音信号如果大于锯齿波信号，比较器输出正常数A，否则输出0。因此，从图1中可以看出，比较器输出一列下降沿调制的脉冲宽度调制波。
框图和波形图。该系统有一个比较器和一个周期为Ts的锯齿波发生器组成。语音信号如果大于锯齿波信号，比较器输出正常数A，否则输出0。因此，从图1中可以看出，比较器输出一列下降沿调制的脉冲宽度调制波。 通过图1b的分析可以看出，生成的矩形脉冲的宽度取决于脉冲下降沿时刻t k时的语音信号幅度值。因而，采样值之间的时间间隔是非均匀的。在系统的输入端插入一个采样保持电路可以得到均匀的采样信号，但是对于实际中tk-kTs< 其中，x{t}是离散化的语音信号；Ts 是采样周期； 是未调制 宽度；m是调制指数。 然而，如果对矩形脉冲作如下近似：脉冲幅度为A，中心在t = k Ts 处， 在相邻脉冲间变化缓慢，则脉冲宽度调制波xp(t)可以表示为： 由式（2）可以看 出脉冲宽度信号由语音信号x(t)加上一个直流成分以及相位调制波构 成。当 时，相位调制部分引起的信号交迭可以忽略，因此， 脉冲宽度调制波可以直接通过低通滤波器进行解调。 数字脉冲宽度调制器的实现：
图中，在时钟脉冲的作用下，循环计数器的5位输出逐次增大。5位数字调制信号用一个寄存器来控制，不断于循环计数器的输出进行比较，当调制信号大于循环计数器的输出时，比较器输出高电平，否则输出低电平。循环计数器循环一个周期后，向寄存器发出一个使能信号EN，寄存器送入下一组数据。在每一个计数器计数周期，由于输入的调制信号的大小不同，比较器输出端输出的高电平个数不一样，因而产生出占空比不同的脉冲宽度调制波。
为了使矩形脉冲的中心近似在t=kTs处，计数器所产生的数字码不是由小到大或由大到小顺序变化，而是将数据分成偶数序列和奇数序列，在一个计数周期，偶数序列由小变大，直到最大值，然后变为对奇数序列计数，变化为由大到小。如图3例子。 奇偶序列的产生方法是将计数器的最后一位作为比较数据的最低位，在一个计数周期内，前半个周期计数器输出最低位为0，其他高位逐次增大，则产生的数据即为偶数序列；后半个周期输出最低位为1，其余高位依次减小，产生的数据为依次减小的偶序列。具体电路可以由以下电路图表示：
PWM模块应包括： 1、 比较部分（Comp）： 2、 计数部分（Counter）： 3、 状态及控制信号寄存/控制器（PWM_Ctrl）； 1） 状态积寄存器：（Flags），地址：E8H ； ①EN： PWM模块启动位，置位为„1‟将使PWM模块开始工作； ②（留空备用） ③④解调速率标志位：00 – 无分频；01 – 2分频；10 – 10分频；11 – 16分频。 （RESET后为00） ⑤（留空备用）⑥（留空备用） ⑦（留空备用） ⑧（留空备用） 注意：该寄存器可以位操作情况下可写，不可读；只能在字节操作方式下读取。 2） 数据寄存器（DataStore），地址：F8H； 注意：该寄存器值不可读，只可写。 4、 端口： 1） 数据总线（DataBus）；（双向） 2） 地址总线（AddrBus）；（IN） 3） PWM波输出端口（PWMOut）；（OUT） 4） 控制线： ① CLK：时钟；（IN） ② Reset：异步复位信号；（IN 低电平有效） ③ WR：写PWM RAM信号；（IN 低电平有效）； ④ RD：读PWM RAM信号；（IN 低电平有效） ⑤ DONE：接受完毕反馈信号；（OUT 高电平有效） ⑥ INT：中断申请信号；（OUT 低电平有效） ⑦ IntResp：中断响应信号；（In低电平有效） ⑧ ByteBit：字节/位操作控制信号（IN 1-BYTE 0-BIT）；
脉宽调制（PWM）基本原理： 控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
例如，把正弦半波波形分成N等份，就可把正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于 π/n ，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲序列用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦等分的中点重合，且使矩形脉冲和相应正弦部分面积（即冲量）相等，就得到一组脉冲序列，这就是PWM波形。可以看出，各脉冲宽度是按正弦规律变化的。根据冲量相等效果相同的原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。 在PWM波形中，各脉冲的幅值是相等的，要改变等效输出正弦波的幅值时，只要按同一比例系数改变各脉冲的宽度即可，因此在交－直－交变频器中，PWM逆变电路输出的脉冲电压就是直流侧电压的幅值。 根据上述原理，在给出了正弦波频率，幅值和半个周期内的脉冲数后，PWM波形各脉冲的宽度和间隔就可以准确计算出来。按照计算结果控制电路中各开关器件的通断，就可以得到所需要的PWM波形。 下图为变频器输出的PWM波的实时波形。
多微控制器内部都包含有PWM控制器。例如，Microchip公司的PIC16C67内含两个PWM控制器，每一个都可以选择接通时间和周期。占空比是接通时间与周期之比；调制频率为周期的倒数。执行PWM操作之前，这种微处理器要求在软件中完成以下工作： * 设置提供调制方波的片上定时器/计数器的周期 * 在PWM控制寄存器中设置接通时间 * 设置PWM输出的方向，这个输出是一个通用I/O管脚 * 启动定时器 * 使能PWM控制器 虽然具体的PWM控制器在编程细节上会有所不同，但它们的基本思想通常是相同的。 通信与控制 PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。 对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。从模拟信号转向PWM可以极大地延长通信距离。在接收端，通过适当的RC或LC网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。 PWM广泛应用在多种系统中。作为一个具体的例子，我们来考察一种用PWM控制的制动器。简单地说，制动器是紧夹住某种东西的一种装置。许多制动器使用模拟输入信号来控制夹紧压力(或制动功率)的大小。加在制动器上的电压或电流越大，制动器产生的压力就越大。 可以将PWM控制器的输出连接到电源与制动器之间的一个开关。要产生更大的制动功率，只需通过软件加大PWM输出的占空比就可以了。如果要产生一个特定大小的制动压力，需要通过测量来确定占空比和压力之间的数学关系(所得的公式或查找表经过变换可用于控制温度、表面磨损等等)。 例如，假设要将制动器上的压力设定为100psi，软件将作一次反向查找，以确定产生这个大小的压力的占空比应该是多少。然后再将PWM占空比设置为这个新值，制动器就可以相应地进行响应了。如果系统中有一个传感器，则可以通过闭环控制来调节占空比，直到精确产生所需的压力。 总之，PWM既经济、节约空间、抗噪性能强，是一种值得广大工程师在许多设计应用中使用的有效技术。 3.2热敏电阻算法： 工作原理：
热敏电阻将长期处于不动作状态；当环境温度和电流处于c区时，热敏电阻的散热功率与发热功率接近，因而可能动作也可能不动作。热敏电阻在环境温度相同时，动作时间随着电流的增加而急剧缩短；热敏电阻在环境温度相对较高时具有更短的动作时间和较小的维持电流及动作电流。 1、ptc效应是一种材料具有ptc(positive temperature coefficient）效应，即正温度系数效应，仅指此材料的电阻会随温度的升高而增加。如大多数金属材料都具有ptc效应。在这些材料中，ptc效应表现为电阻随温度增加而线性增加，这就是通常所说的线性ptc效应。 2、非线性ptc效应 经过相变的材料会呈现出电阻沿狭窄温度范围内急剧增加几个至十几个数量级的现象，即非线性ptc效应，相当多种类型的导电聚合体会呈现出这种效应，如高分子ptc热敏电阻。这些导电聚合体对于制造过电流保护装置来说非常有用。 3、高分子ptc热敏电阻用于过流保护 高分子ptc热敏电阻又经常被人们称为自恢复保险丝（下面简称为热敏电阻），由于具有独特的正温度系数电阻特性，因而极为适合用作过流保护器件。热敏电阻的使用方法象普通保险丝一样，是串联在电路中使用。 当电路正常工作时，热敏电阻温度与室温相近、电阻很小，串联在电路中不会阻碍电流通过；而当电路因故障而出现过电流时，热敏电阻由于发热功率增加导致温度上升，当温度超过开关温度（ts，见图1）时，电阻瞬间会剧增，回路中的电流迅速减小到安全值.为热敏电阻对交流电路保护过程中电流的变化示意图。热敏电阻动作后，电路中电流有了大幅度的降低，图中t为热敏电阻的动作时间。由于高分子ptc热敏电阻的可设计性好，可通过改变自身的开关温度（ts）来调节其对温度的敏感程度，因而可同时起到过温保护和过流保护两种作用，如kt16－1700dl规格热敏电阻由于动作温度很低，因而适用于锂离子电池和镍氢电池的过流及过温保护。环境温度对高分子ptc热敏电阻的影响 高分子ptc热敏电阻是一种直热式、阶跃型热敏电阻，其电阻变化过程与自身的发热和散热情况有关，因而其维持电流（ihold）、动作电流（itrip）及动作时间受环境温度影响。当环境温度和电流处于a区时，热敏电阻发热功率大于散热功率而会动作；当环境温度和电流处于b区时发热功率小于散热功率，高分子ptc热敏电阻由于电阻可恢复，因而可以重复多次使用。图6为热敏电阻动作后，恢复过程中电阻随时间变化的示意图。电阻一般在十几秒到几十秒中即可恢复到初始值1.6倍左右的水平，此时热敏电阻的维持电流已经恢复到额定值，可以再次使用了。面积和厚度较小的热敏电阻恢复相对较快；而面积和厚度较大的热敏电阻恢复相对较慢。 基本特性：
NTC热敏电阻是备广泛使用的温度传感器，因为它们的成本低，其可用性在许多尺寸和形状。 使用现代微控制器，现在可以方便地对上述方程进行编程，并获得直接读数（°C（或任何其他温度单位）），而无需复杂的模拟线性化电路。 应该提到的其他一些缺点：首先工作温度范围限制在约-50到+150°C之间。 这当然取决于NTC的具体模式，但是由于大多数103F热敏电阻NTC使用硅，这些限制不能超过。 由于电阻的对数变化，电路接受的温度范围越宽，精度越低。 NTC热敏电阻通常是工厂校准的：实际的R 25和B 25/100可以从一个NTC变化到另一个，并且总是需要某种电路调整来进行绝对温度读数。 最后一个注意事项：通过使用NTC作为温度传感器，由于电流会加热10K3435NTC并引入测量误差，因此，应尽量不要运行大电流。 因此，高值NTC（10kΩ以上）对于温度计来说更好。小值NTC通常不用作温度传感器，但它们制造非常好的浪涌电流限制器。 当NTC串联的电路接通时100K3950NTC最初是冷的，提供几Ω的电阻，限制了浪涌电流，并防止了保险丝的熔断。 一旦电流开始流动，NTC热敏电阻加热，其电阻在mΩ范围内下降，使主电流不受干扰。 技术参数：
①标称阻值Rc：一般指环境温度为25℃时热敏电阻器的实际电阻值。②实际阻值RT：在一定的温度条件下所 测得的电阻值。 ③材料常数：它是一个描述热敏电阻材料物理特性的参数，也是热灵敏度指标，B值越大，表示热敏电阻器的灵敏度越高。应注意的是，在实际工作时，B值并非一个常数，而是随温度的升高略有增加。 ④电阻温度系数αT：它表示温度变化1℃时的阻值变化率，单位为%/℃。 ⑤时间常数τ：热敏电阻器是有热惯性的，时间常数，就是一个描述热敏电阻器热惯性的参数。它的定义为，在无功耗的状态下，当环境温度由一个特定温度向另一个特定温度突然改变时，热敏电阻体的温度变化了两个特定温度之差的63.2%所需的时间。τ越小，表明热敏电阻器的热惯性越小。 ⑥额定功率PM：在规定的技术条件下，热敏电阻器长期连续负载所允许的耗散功率。在实际使用时不得超过额定功率。若热敏电阻器工作的环境温度超过 25℃，则必须相应降低其负载。 ⑦额定工作电流IM：热敏电阻器在工作状态下规定的名义电流值。 ⑧测量功率Pc：在规定的环境温度下，热敏电阻体受测试电流加热而引起的阻值变化不超过0.1%时所消耗的电功率。 热敏电阻 热敏电阻 ⑨最大电压：对于NTC热敏电阻器，是指在规定的环境温度下，不使热敏电阻器引起热失控所允许连续施加的最大直流电压；对于PTC热敏电阻器，是指在规定的环境温度和静止空气中，允许连续施加到热敏电阻器上并保证热敏电阻器正常工作在PTC特性部分的最大直流电压。⑩最高工作温度Tmax：在规定的技术条件下，热敏电阻器长期连续工作所允许的最高温度。 ⑾开关温度tb:PTC热敏电阻器的电阻值开始发生跃增时的温度。
NTC 热敏电阻温度计算公式Rt = R *EXP(B*(1/T1-1/T2)) 这里T1和T2指的是K度即开尔文温度，K度=273.15(绝对温度)+摄氏度； 其中T2=(273.15+25)Rt 是热敏电阻在T1温度下的阻值； R是热敏电阻在T2常温下的标称阻值； B值是热敏电阻的重要参数； EXP是e的n次方； 转换得：1/T1 =ln(Rt/R)/B+1/T2，求TI，然后再减去273.15就是实际温度，同时+0.5的误差矫正。 程序： #include "math.h" const float Rp=10000.0; //10K const float T2 = (273.15+25.0); //T2 const float Bx = 3950.0; //B const float Ka = 273.15; float temp; while(1) { temp = 1/(log(Rt/Rp)/Bx + (1/T2)); temp = (temp - Ka + 0.5)*10; LCD_ShowxNum(86,150,temp,5,16,0x80); //显示温度 } 将各步拆分如下： float Get_Temp(void) { float Rt; float temp; Rt = Get_TempResistor(); //获得电阻值 //like this R=5000, T2=273.15+25,B=3470, RT=5000*EXP(3470*(1/T1-1/(273.15+25)), temp = Rt/Rp; temp = log(temp); //ln(Rt/Rp) temp/=Bx; //ln(Rt/Rp)/B temp+=(1/T2); //ln(Rt/Rp)/B+（1/T2） temp = 1/(temp); temp-=Ka; temp+=0.5; //加0.5误差矫正 return temp; }
在嵌入式系统中,常常用热敏电阻来测试温度.它的电路一般是用电阻分压电路和AD转换来进行，通过测量"To AD"的值,就可以求得温度数据。 1.热敏电阻的的阻值和温度的关系是线性的.我们需要先知道电阻值和温度的关系,假定: Rt=K*t+B (0) t=(Rt-B)/K (1) 这里的K.B就是Rt(t)直线方程的系数.有两个未知数. 查热敏电阻的电阻---温度数据表,在我们关心的温度范围内任意找两点t1和t2和对应的两个电阻值.带入 (0)式,这样我们就得带一个方程组,解之,我们就求得了K和B.如果你发现这个电阻---温度表线性不够好,你可以采用非线性插值方法构造一个函数(比如拉格朗日插值或者抛物线插值等.都是简便有效的方法) 至此,我们已经知道了K和B或者知道了Rt(t)函数.也让就是说,只要知道温度.我们就可计算出当前的电阻值,反之亦然. 2.回到上面的电路,显然AD=Rup/(Rup+Rt) ---->Rt=Rup*AD/(1023-AD) //假如采用10位AD 那么最大就是1023 (2) 将(2)带入(1) t=(Rup*AD/(1023-AD)-B)/K 由此式就可根据AD结果直接计算当前的温度.
|
