一種具有容錯功能的開關磁阻電機無位置傳感器控制方法（完整版）實用資料(可以直接使用，可編輯完整版實用資料，歡迎下載）

第32卷第36期中國電機工程學報Vol.32No.36Dec.25,2021一種具有容錯功能的開關磁阻電機無位置傳感器控制方法（完整版）實用資料(可以直接使用，可編輯完整版實用資料，歡迎下載）2021年12月25日ProceedingsoftheCSEE?2021Chin.Soc.forElec.Eng.109文章編號:0258-8013(202136-0109-08中圖分類號:TM352文獻標志碼:A學科分類號:470·40一種具有容錯功能的開關磁阻電機無位置傳感器控制方法蔡駿,鄧智泉(江蘇省新能源發電與電能變換重點實驗室(南京航空航天大學,江蘇省南京市210016AFault-tolerantSensorlessControlMethodforSwitchedReluctanceMotorDrivesCAIJun,DENGZhiquan(JiangsuKeyLaboratoryofNewEnergyGenerationandPowerConversion(NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,JiangsuProvince,ChinaABSTRACT:Afault-tolerantsensorlesscontrolmethodforswitchedreluctancemotors(SRMispresentedinthispaper.Thismethodissuitableformediumandhighspeedoperatingmachines.Inmediumandhighspeedoperatingconditions,thesinglepulsecontrolmodeisutilized.Whentheturn-onangleisadvanced,thephasecurrentslopedetectingandthephaseinductanceslopezero-crossingdetectingmethodarecombinedforestimatingthealignedpositionofthestatorandrotorpoles.Whentheturn-onangleislaggedbehindzerodegree,onlythephaseinductanceslopezero-crossingdetectingmethodisutilized.Usingthismethod,thealignedpositionineachelectricalcyclecanbeestimated,andthepositionindexpulsescanalsobeestimated.Basedonthepositionindexpulses,thespeedandrotorpositioncanbeestimated.Toverifytheproposedmethod,theexperimentshavebeenperformedina12/8structureSRMprototype.Theexperimentalresultsshowthatthismethodcanavoidtheeffectsoftheturn-onangleandkeeptheindependenceofpositionestimationofeachphase.Thus,theheterogeneousredundancyofthepositionsignalscanberealized.Inaddition,thismethodrequiresnoadditionalhardwareandnocomplexcomputationormemorystorage.Thus,themethodisquiteeasyforimplementationandpossessesgoodgeneralityandportability.KEYWORDS:switchedreluctancemotor;sensorless;phaseinductanceslope;phasecurrentslope;positionestimation;fault-tolerant摘要:提出一種適合中、高速運行的具有容錯功能的開關磁阻電機無位置傳感器控制方法。在中、高速運行區域,電機采用單脈沖控制模式,當開通角提前時,采用相電流斜率檢基金項目:國家自然科學基金(50877036。ProjectSupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(50877036.測與相電感斜率過零檢測相結合的方法實現定、轉子對齊位置的估計;當開通角大于或等于零度時,采用相電感斜率過零檢測法實現定、轉子對齊位置的估計。該方法在每個電周期內均可估計出對齊位置這一特殊位置點,并得到相應的位置檢索脈沖。利用位置檢索脈沖可以估計出轉速和轉子位置信息。為驗證方法的可行性,在一臺12/8結構樣機中進行了實驗。實驗結果表明,該方法不僅避免了開通角的影響,而且保持了位置檢測各相獨立的特點。因此,可以實現位置信號的多相冗余。另外,該方法無需增加額外硬件,也避免的復雜的計算和存儲過程。因此,該算法方便實現,具有較強的通用性和可移植性。關鍵詞:開關磁阻電機;無位置傳感器;相電感斜率;相電流斜率;位置估計;容錯0引言開關磁阻電機(switchedreluctancemotor,SRM采用雙凸極結構,定子上繞有集中式繞組,轉子無永磁材料和繞組,具備結構簡單、堅固等特點,適于高速運行和惡劣的工作環境。同時,SRM優異的容錯運行能力也拓寬了其應用領域,在航空航天、電動汽車、船舶、分布式電源系統以及精密加工、紡織機械、飛輪儲能、半導體加工等諸多場合具有良好的應用前景,尤其在一些諸如航空發動機、核電站等需要工作在高溫、高速、高污染、強電磁干擾和核輻射等極端條件下的應用場合具有獨特的應用優勢。然而,要保證SRM可靠運行和高性能控制,就必須準確的獲取轉子位置信息。傳統的光電式、電磁式以及磁敏式等位置或轉速傳感器的引入不僅會增加系統的成本和復雜度,而且降低了系統的可靠性,從而限制了SRM的應用范圍。因此,110中國電機工程學報第32卷研究具有容錯功能的無位置傳感器技術對于充分發揮SRM的高速性、環境適應性、以及強容錯運行能力具有重要的意義。近年來,國內外學者對SRM的無位置傳感器技術開展了廣泛的研究,相繼提出了一些無位置傳感器控制算法[1-2]。這些方法主要是利用SRM的電磁特性(如電感、磁鏈等與轉子位置和電流的之間的關系,通過數學模型求解[3-4]、查表[5]、觀測器[6-8]以及智能擬和算法[9-14]等方法來估計轉子位置信息,或者通過設置切換閥值來直接獲得各相驅動信號[15-16],實現無位置傳感器運行。這些方法考慮了電機飽和非線性的因素,通常對于不同的SRM都需要預先測量電機的電磁特性曲線,從而為建模、作表或智能擬合提供參考數據。然而,電磁特性的離線測量過程復雜,精度有限,都直接影響到位置估計的性能。另外,這些算法模型復雜,對控制器要求較高,實現起來相對比較困難。1998年,G.Gallegos-Lopez等人提出了一種基于相電流梯度法的SRM無位置傳感器技術[17]。該方法通過檢測相電流梯度的過零信號來估計定、轉子齒極開始重合的位置點信號。這種方法的優點在于無需預知電機的電磁特性數據和精確SRM數學模型。此外,該方法采用一種單周期單特殊點檢測的策略,提高了位置估計的快速性,適合用于高速運行時的位置估計。2021年,英國紐卡斯爾大學P.P.Acarnley教授等將這一方法應用于高速SRM的位置估計,通過仿真分析了該方法對母線電壓、轉速以及開通角的影響[18]。研究結果表明,該方法必須滿足“導通相電感上升區的反電勢大于繞組兩端電壓”這一條件,因此該方法易受開通角變化的影響。另外,該方法由于增加了一些信號調理電路,增加了系統的復雜度。本課題組于2021年提出了一種基于電感斜率過零法的SRM位置估計方法[19]。該方法通過設計電感分區原則,可以實現定、轉子對齊位置的估計,適合高速時的無位置傳感器控制。從國內外文獻來看,目前國內外學者對SRM無位置傳感器技術的研究主要是針對電機正常運行的狀態提出位置估計或驅動估計策略,并對算法的可行性進行驗證。而對電機系統發生故障時的無位置傳感器控制策略尚未開展過研究。然而,開關磁阻電機作為一種本身具備強容錯能力的電機,采用無位置傳感器技術的主要目的是為進一步提升系統的可靠性,那么,無位置傳感器技術也應該滿足電機容錯運行的要求。因此,具備容錯能力的SRM無位置傳感器技術的研究將是一個重要的研究方向。本文提出了一種相電流斜率檢測與相電感斜率過零檢測相結合的無位置傳感器控制方法。該方法不僅避免了開通角的影響,而且保持了位置檢測各相獨立的特點。因此,該方法具備較強的容錯能力。另外,該方法無需增加額外硬件,也避免的復雜的計算和存儲過程。因此,該算法方便實現,具有較強的通用性和可移植性。實驗結果驗證了本文算法的可行性。1單周期單特殊位置點檢測法的分析在開關磁阻電機中、高速運行階段,通常采用調節開通角、優選關斷角的單脈沖控制模式。由于隨轉速的升高,每個電周期大大縮短,因此在一個電周期內的轉速可以認為近似不變。只要在每個電周期內檢測到一個已知的特殊位置點,即可估計出位置脈沖信息,從而實現轉子位置和轉速估計。采用這種“單周期單特殊點”檢測的位置估計方法,無須預知復雜的電磁特性曲線,無須復雜的存儲、建模、和運算過程,也不會增加任何系統硬件,因此,算法簡單,具備高速適應性、通用性和各相獨立的特點,適合SRM中、高速運行的無位置傳感器控制。根據SRM結構和電氣對稱性,在一個電周期內可供選擇的特殊點位置有不對齊位置、對齊位置、定轉子齒極開始重合位置,以及變壓器電動勢與運動電動勢交點位置,如圖1所示。A—不對齊位置;B—變壓器電動勢與運動電動勢交點位置;C—定、轉子齒極開始重合位置;D—對齊位置。圖1特殊位置點示意圖Fig.1Principlediagramofthespecialpositions根據檢測方法的不同,可分為如下3種方式:1方式①:不對齊位置點或對齊位置點的檢第36期蔡駿等:一種具有容錯功能的開關磁阻電機無位置傳感器控制方法111測。通過檢測相電感斜率過零點,正向過零時為不對齊位置,負向過零時為對齊位置。但這種方法存在3個問題:①不對齊位置處電感變化很小,實際檢測電感斜率過零位置時容易產生誤差;②受開通角變化的影響,當零度以后開通時,不對齊位置檢測的算法失效;③受相電感實際計算值的影響,當相電流下降到0以后,相電感值被設置為0;而當相開通瞬間,電感計算值由0瞬變為實際值,因此存在一個電感突變,從而使得相電感斜率存在一個正的階躍信號。因此,當開通角提前時,會產生一個錯誤的位置脈沖,使得位置檢測失效。2方式②:定、轉子齒極開始重合位置點的檢測。在單脈沖模式下,通過檢測相電流斜率的負向過零信號即可檢測到定、轉子齒極開始重合位置。但是,由于開通角和轉速會影響運動電動勢的大小,從而影響相電流的波形。只有在導通相的電感上升區的運動電動勢大于繞組兩端電壓時,相電流才會開始衰減,從而可以檢測到該特殊位置點;反之,該位置估計算法將失效。3方式③:變壓器電動勢與運動電動勢交點位置檢測。通過檢測導通相繞組端電壓值與二倍變壓器電動勢值相等的點,即為變壓器電動勢與運動電動勢交點位置。該特殊點位置位于不對齊位置與定、轉子齒極開始重合位置之間,但該點的位置并不是固定的,會隨開通角變化而變化。因此,采用該點作為位置檢測特殊點的位置估計算法的動態性能較差,轉速估計波動大。通過上述分析可以看出,這些特殊點的檢測都會受到開通角變化的影響。因此,這些方法都限制了開關磁阻電機的控制靈活的特點,無法滿足動態調速性能的要求。2一種具有容錯功能的位置檢測方法由于采用上述幾種“單周期單特殊點”估計的方法都存在各自的缺陷。而理想的“單周期單特殊點”位置檢測方法則需要滿足如下幾點要求:1特殊位置點應為固定點;2檢測到的特殊位置點不受開通角變化的影響;3滿足各相位置估計的獨立性。為此,本文提出了一種將相電流斜率檢測法與相電感斜率過零檢測法相結合的對齊位置估計方法。具體實施方式如下:1相電感的估計。開關磁阻電機在忽略互感影響時,相電壓方程可以簡化為ddkkkURitψ=?(1兩邊積分可以得到一相磁鏈的表達((dtkkktUiRtψψ=?+∫(2在實際控制系統中,繞組磁鏈的計算通常采用數字積分的形式:(1((((kkvkRikTψψ+=+?Δ(3式中:ψ(k和ψ(k+1分別為第k個和第k+1個采樣時刻的磁鏈值;ΔT為采樣周期;i(k和v(k分別為第k個采樣時刻的電流和電壓。由此,相電感可以根據其與相磁鏈及相電流之間的關系得到(,(,iLiiψθθ=(4由于當導通相關斷后,相電流將續流到零。此時,已經無法正常估計相電感值。因此,當電流下降為零時,相電感的估計值通過軟件設置為零。2位置估計策略。本文以12/8結構開關磁阻電機樣機為例對所提出的新型位置估計策略進行說明。對于12/8結構開關磁阻樣機而言,通常假定0°為不對齊位置,22.5°為對齊位置,其中一個電周期為45°機械角度。如圖2和圖3所示,當電機工作在單脈沖控制模式時,估計的相電感波形在開通角θon處都存在一個由0到電感實際值L(θon的一個突變過程。因此,此時的相電感斜率則存在一個正的階躍。但在關斷角位置,由于相電流進入續流階段,續流區間內電感是仍可以連續計算,因此不存在電感斜率的突變問題。圖2開通角θon≥0°時的對齊位置估計原理圖Fig.2Estimationprinciplediagramofthealignedpositionwhenθon≥0°112中國電機工程學報第32卷脈沖脈沖脈沖圖3開通角θon<0°時的對齊位置估計原理圖Fig.3Estimationprinciplediagramofthealignedpositionwhenθon<0°如圖2所示,當θon≥0°時,雖然相電感斜率在θon處存在一個正的階躍,但是該階躍信號與[θon,22.5°]區間的電感斜率同為正,因此不會影響電感斜率的過零檢測。此時只要檢測相電感斜率由正變負的點,即可估計出定、轉子對齊位置這一特殊位置點信息。如果設置相電感斜率大于零時為高電平,小于等于零時為低電平,便可以得到如圖2所示的對齊位置檢索脈沖信號,其下降沿即為對齊位置。而相鄰電周期內的2個檢索脈沖下降沿之間相差一個電周期即45°,那么只要記錄它們之間相隔的時間Δt,便可由(5和(6式分別估計出轉速信息和轉子位置信息:tθωΔ=Δ(5式中Δθ和Δt分別表示相臨電周期的位置檢索脈沖下降沿之間的角度差和時間間隔。(1(kkTθθω+=+Δ(6式中:θ(k+1和θ(k分別為相臨采樣周期的位置信號值;ΔT為DSP中斷周期。當θon<0°時,如圖3所示,相電感斜率在開通角θon處同樣存在一個正的階躍,但由于在區間(θon,0°內的電感斜率為負,因此電感斜率在[θon,0°]區間內會存在一個由正變負的過零點F。該點會與對齊位置處的電感斜率負向過零點N混淆,因此,在θon<0°時如果僅采用電感斜率過零檢測法,那么如圖3所示,在一個電周期內所得到的位置檢索脈沖P1中將存在一個誤脈沖,會影響轉速和角度的估計。為解決這一問題,在θon<0°時,系統采用相電感斜率過零檢測與相電流斜率檢測相結合的位置估計方法。如圖3所示,通過檢測相電感斜率過零點,并將斜率大于零時設置為高電平,可以得到位置檢索脈沖信號P1;同時,通過檢測相電流斜率,并將斜率小于零時設置為高電平,便可得到信號檢索脈沖P2;將P1和P2的脈沖信號相“與”,可以得到位置檢索脈沖P3。由圖3可知,位置檢索脈沖P3保留了P1中對齊位置的檢測信號,同時消除了開通位置處的誤脈沖干擾。因此與θon≥0°時類似,通過檢測相鄰電周期內的2個P3脈沖下降沿信號,同樣可由式(5和(6分別估計出轉速信息和轉子位置信息。與文獻[3-4]中的相電流梯度法不同,本文方法中雖然采用了電流斜率的過零檢測,但是該檢測的目的并不在于實現對定、轉子開始重合位置這一特殊位置點的檢測。因此,在單脈沖控制模式下,相電流的單脈沖波形并不會影響對電流斜率為負區域的檢測。從上述位置估計方法的原理可以看出,僅通過檢測相電壓和相電流信號,便可以在各電周期中估計出唯一的對齊位置點。這種方法不僅避免了開通、關斷角的影響,而且保持了位置檢測各相獨立的特點。因此,利用任意相的位置估計信號,均能實現電機的無位置傳感器控制。當電機發生一相故障時,電機可進入缺相運行模式,傳統的缺相運行算法可以直接引入,而不受位置估計的影響。因此,該位置估計算法具備較強的容錯能力。3仿真分析為驗證本文方法的可行性,在Matlab/Simulink環境下搭建了12/8結構SRM樣機的仿真模型。并分別針對開通角θon≥0°和θon<0°兩種情況進行了仿真研究。圖4為開通角θon=0°,關斷角θoff=18°,轉速為3500r/min時基于電感斜率過零檢測法的對齊位置點估計和轉子位置估計仿真結果。與圖2比較可知,在相開通瞬間,相電感的估計值存在一個突變會使得計算的電感斜率存在一個正的階躍。但由于從開通角θon=0°到對齊位置θ=22.5°之間的電感斜率均大于等于零,因此該階躍信號并不會改變電感斜率計算值在該區間內的正負極性,那么此時僅通過檢測電感斜率由正變負的點即可檢測到對齊位置點信息。將電感斜率大于零的區域設置為高,小于等于零的區域設置為低,即可得到如圖4所示第36期蔡駿等:一種具有容錯功能的開關磁阻電機無位置傳感器控制方法113t/ms參考角度/(°035255038404237394136估計角度/(°02550P1012相電感斜率?20相電感/mH024圖4開通角θon≥0°時的位置估計仿真波形Fig.4Simulationresultswhenθon≥0°的P1位置檢索脈沖。該脈沖的下降沿即代表對齊位置信息。由于相鄰2個下降沿之間相差45°,根據式(5和(6即可估計出轉子位置信息。與參考位置信號比較可以看出,位置估計具有較高的精度,滿足無位置傳感器控制的要求。圖5給出了開通角θon<0°時的位置估計過程仿真波形。該仿真中,開通角θon=?3°,關斷角θoff=17°,轉速為7500r/min。與圖4類似,在開通瞬間,計算的電感斜率亦存在一個正的階躍。但理論上由于在(?3°,0°區間內的電感斜率為負,那么該階躍信號會使得電感斜率計算值在θon=?3°位置存在一個由正變負的過零點,該點不易與對齊位置處的電感斜率由正變負的過零點區分。因此,僅利用電感斜率過零點法得到的位置檢索脈沖P1無法實現位置信號的精確估計。本文在不引入濾波環節的前提下,將相電流斜率為負的區域設置為高電平,即可得到如圖5中的脈沖信號P2。由于在相電感底部區域(即不對齊位置附近的運動電動勢很小,使得相電流將在該區域不斷上升,當且僅當導通區的運動電動勢大于繞組兩端電壓時,電流才開始下降。因此,相電流斜率為負的區域應位于0°之后,那么將位置檢索脈沖P1與脈沖信號P2相“與”后得到的脈沖信號P3亦位于0°之后,這樣可以有效的避免θon<0°時位置檢索脈沖P1中的誤脈沖干擾。通過檢測位置檢索脈沖P3的下降沿信號即可得到對齊位置信息,據此,利用式(5和(6同樣可估計出轉子位置信息。從圖5給出的參考位置信號和估計位置信號的仿真波形可以看出,該位置估計方法具備較高的估計精度,有效的避免了開通角變化的影響。t/ms參考角度/(°10111213估計角度/(°P3P2P1相電感斜率?相電感/mH相電流斜率/104?相電流/A圖5開通角θon<0°時的位置估計仿真波形Fig.5Simulationresultswhenθon<0°此外,從圖4和5的仿真波形可以看出,在單脈沖控制模式下,僅通過檢測某一導通相的相電流和相電壓信號,即可估計出轉子位置信息,實現無位置傳感器控制。因此,該方法實現了位置估計的各相獨立性,具備無位置傳感器缺相容錯控制的潛力。本文將在實驗中進一步驗證這一性能。4實驗驗證為進一步驗證本文提出的無位置傳感器算法的可行性,在一臺12/8結構SRM樣機上進行了相關實驗。圖6為實驗系統硬件實物圖,其中功率系統和控制系統主要包含不對稱半橋功率變換器,以功率變換器和控制器PC和示波器SRM樣機測功機調壓器圖6實驗系統實物圖Fig.6Hardwareimplementation114中國電機工程學報第32卷TMS320F2812DSP為核心的數字控制器以及電流、電壓傳感器及其信號調理電路等。圖7(a和(b分別給出了θon=0°和θon=3°時采用電感斜率過零檢測法無位置傳感器運行模式下的三相電感估計波形和C相的對齊位置檢索脈沖的波形。與原理圖2以及圖4所示的仿真波形比較可以看出，當θon≥0°時，采用電感斜率過零檢測法可較好的估計出對齊位置的檢索脈沖，從而實現無位置傳感器穩定運行。LaL(3mH/格LcLbP1t(100μs/格(aθon=?3°時電感斜率過零檢測法的位置檢索脈沖估計L(3mH/格相電感相電感斜率P1L(3mH/格LaLcLbP1t(250μs/格(bθon=?3°時的位置檢索脈沖估計和相電感波形t(1ms/格(aθon=0°Ia(4.15A/格P2P1P3Δθ=45°t(250μs/格P1L(3mH/格LaLcLb(cθon=?3°時的新型位置估計算法和無位置傳感器運行t(1ms/格(bθon=3°圖8開通角θon<0°時的對齊位置檢索脈沖估計Alignedpositionindexpulseestimationwhenθon<0°Fig.8圖7開通角θon≥0°時的對齊位置檢索脈沖估計Alignedpositionindexpulseestimationwhenθon≥0°Fig.7脈沖信號，所得到的位置檢索脈沖P3中保留了對齊位置的位置信息。通過檢測P3的下降沿信息，即可由式(5和(6估計出轉子位置信息。由圖9可以看出，采用該方法所得到的位置估計波形與傳感器提供的參考位置波形基本一致，因此具有較高的估計精度。值得說明的是，通過比較圖8與圖3和5可以發現，在理想狀態仿真中，不對齊位置的電感斜率為0，而在(0°,22.5°之間的電感斜率均大于0，因此，P1脈沖從0°開始轉為高電平信號。而在實驗中，由于在不對齊位置0°附近的電感非常接近，使得電感斜率的計算值近似為零，因此，如圖8(a—圖8(a給出了θon=?3°時的相電感估計波形，相電感斜率估計波形，以及采用相電感斜率過零法得到的位置檢索脈沖P1波形。與圖3和圖5對比可以證明，在開通瞬間相電感斜率的計算值存在一個正的階躍，該階躍信號使得估計的P1信號在(?3°,0°區間存在一個誤脈沖信號，從而會影響轉子位置估計。圖8(b給出了轉速為7500r/min時的三相電感以及P1脈沖的估計波形，驗證了在θon<僅采用電感斜率過零檢測法不易實現精0°區域內，確的位置估計。圖8(c為θon=?3°，θoff=17°，轉速(c中所示的P1脈沖在0°附近位置仍為低電平，只有當相電感在開始上升時才轉為高電平信號，但這種區別并不影響轉子位置估計原理的實現。由理論分析和仿真結果得知，本文提出的位置估計算法實現了位置估計的各相獨立性，在電機發7500r/min時，采用相電流斜率檢測法與相電感斜率過零檢測法相結合的位置估計方法下的無位置傳感器運行波形。從圖8可以看出，通過結合相電流負斜率檢測，有效的避開了θon<0°區域內的誤第36期蔡駿等：一種具有容錯功能的開關磁阻電機無位置傳感器控制方法1155結論P1θ(90°/格P3估計位置角參考位置角本文提出了一種適合中、高速運行的開關磁阻電機無位置傳感器位置估計方法。該方法將電流斜率檢測和電感斜率過零點檢測相結合，實現了對齊位置點的估計，解決了電感斜率過零檢測法易受開t(500μs/格通角變化影響的問題。該方法的實現無需增加系統硬件，也無需預先測量電機的電磁特性曲線，而且算法避免了復雜的查表、模型計算等耗時環節，簡化了軟件結構并提高了運行速度，非常適合轉速較高的應用場合。此外，由于該方法實現了位置估計的各相獨立，因此可以實現無位置傳感器缺相容錯控制。圖9Fig.9開通角θon=?3°時的位置估計波形Positionestimationwhenθon=?3°生缺相故障時，仍然可以估計出轉子位置信息。本文通過實驗對這一特點進行了驗證。10(a為θon=圖?3°時，三相正常運行時各相的位置估計波形，可以看出通過檢測各相的相電壓和相電流信號可以從各相分別獨立的估計出轉子位置信息。C相驅當動信號被切斷后，如圖10(b所示，相即進入卻缺C相運行狀態，此時故障相已無法實現位置估計，而其它正常相A和B仍能正常估計出位置檢索脈沖。此時，利用A和B相中任意一組位置檢索脈沖信號均可實現對轉子位置的估計，維持電機缺相運行。A相P3脈沖參考文獻[1]FahimiB，SureshG，EhsaniM．Reviewofsensorlesscontrolmethodsinswitchedreluctancemotordrives[C]//IndustryApplicationConference．Roma，2000：1850-1857．[2]EhsaniM，FahimiB．Eliminationofpositionsensorsinswitchedreluctancemotordrives：stateoftheartandfuturetrends[J]．IEEETransactionsonIndustrialElectronics，2002，49(1：40-47．[3]GaoHongwei，SalmasiFR，EhsaniM．Inductancemodel-basedsensorlesscontroloftheswitchedreluctancemotordriveatlowspeed[J]．IEEETransactionsonPowerElectronics，2004，19(6：1568-1573．[4]FahimiB，EmadiA，SepeRB．FourquadrantpositionsensorlesscontrolinSRMdrivesovertheentirespeedrange[J]．IEEETransactiononPowerelectronics，2005，20(1：154-163．[5]LyonsJP，MacMinnSR，PrestonMA．Flux-currentmethodsforSRMrotorpositionestimation[C]//IndustryApplicationsSocietyAnnualMeeting．Dearborn，1991：482-487．[6]McCannR，IslamMS，HusainI．Applicationofslidingmodeobserverforswitchedreluctancemotordrives[J]．IEEETransactiononIndustryApplications，2001，37(1：θ(90°/格C相估計角度B相估計角度A相估計角度t(500μs/格(a在θon=?3°時三相正常運行時的各相位置估計A相P3脈沖θ(90°/格C相估計角度B相估計角度A相估計角度t(1ms/格(bθon=?3°時切斷C相驅動后的各相位置估計51-58．[7]IslamMS，HusainI，VeilletteRJ，etal．Designandperformanceanalysisofsliding-modeobserversforsensorlessoperationofswitchedreluctancemotors[J]．IEEETransactiononControlSystemsTechnology，2003，11(3：383-389．[8]HossainS，HusainI，KlodeH，etal．Fourquadrantandzerospeedsensorlesscontrolofaswitchedreluctancemotor[J]．IEEETransactionsonIndustrialApplications，2003，39(5：1343-1349．圖10θon<0°時電機正常運行和C相缺相運行的位置估計PositionestimationundernormalandCphaselackingphasefaultoperationwhenθon<0°Fig.10上述實驗結果表明，本文方法有效的解決了電感斜率過零檢測法受開通角θon變化影響的問題，實現了中、高速時的無位置傳感器控制，同時具備多相冗余和容錯能力。116中國電機工程學報第32卷[9]CheokA，ErtugrulN．Highrobustnessandreliabilityoffuzzylogicbasedpositionestimationforsensorlessswitchedreluctancemotordrives[J]．IEEETransactiononPowerElectronic，2000，15(2：319-334．[10]MeseE，TorreyDA．Anapproachforsensorlesspositionestimationforswitchedreluctancemotorsusingartificialneuralnetworks[J]．IEEETransactiononPowerElectronics，2002，17(1：66-75．[11]HudsonCA，LoboNS，KrishnanR．Sensorlesscontrolofsingleswitch-basedswitchedreluctancemotordriveusingneuralnetwork[J]．IEEETransactionsonIndustrialElectronics，2021，55(1：321-329．[12]ParamasivamS，VijayanS，VasudevanM，al．etReal-timeverificationofaibasedrotorpositionestimationtechniquesfora6/4poleswitchedreluctancemotordrive[J]．IEEETransactionsonMagnetics，2007，43(7：3209-3222．[13]夏長亮，王明超，史婷娜．基于神經網絡的開關磁阻電機無位置傳感器控制[J]．中國電機工程學報，2005，25(13：123-128．XiaChangliang，Wangmingchao，ShiTingna．Positionsensorlesscontrolforswitchedreluctancemotorsusingneuralnetwork[J]．ProceedingsoftheCSEE，2005，25(13：123-128(inChinese．[14]夏長亮，謝細明，史婷娜，等．開關磁阻電機小波神經網絡無位置傳感器控制[J]．電工技術學報，2021，23(7：33-38．XiaChangliang，Ximing，Tingna，al．XieShietPositionsensorlesscontrolofswitchedreluctancemotorusingwaveletneuralnetworks[J]．TransationofChinaElectrotechnicalSociety，2021，23(7：33-38(inChinese．[15]邱亦慧，詹瓊華，馬志源，等．基于簡化磁鏈法的開關磁阻電機間接位置檢測[J]．中國電機工程學報，2001，21(10：59-62．QiuYihui，ZhanQionghua，MaZhiyuan，etal．TheindirectpositionsensingofSRMonthebasisofsimplifiedfluxmethod[J]．ProceedingsoftheCSEE，2001，21(10：59-62(inChinese．[16]鄭洪濤，蔣靜坪，徐德鴻，等．開關磁阻電動機無位置傳感器能量優化控制[J]．中國電機工程學報，2004，24(1：153-157．ZhengHongtao，JiangJingping，XuDehong，etal．Switchedreluctancemotorsensorlessdrivewithenergyoptimizingcontrolstraregy[J]．ProceedingsoftheCESS，2004，24(1：153-157(InChinese．[17]Gallegos-LopezG，KjaerPC，MillerTJE．Anewsensorlessmethodforswitchedreluctancemotordrives[J]．IEEETransactiononIndustryApplications，1998，34(4：832-840．[18]BatemanCJ，MecrowBC，ClothierAC，al．etSensorlessoperationofanultra-high-speedswitchedreluctancemachine[J]．IEEETransactiononIndustryApplications，2021，46(6：2329-2337．[19]蔡駿，鄧智泉．一種開關磁阻電機無位置傳感器轉子位置估計方法[P]．專利號：ZL202110238771.6．CaiJun，DengZhiquan．Asensorlesspositionestimationmethodforswitchedreluctancemotor[P]．Patentnumber：ZL202110238771.6．收稿日期：2021-07-03。作者簡介：蔡駿(1982，男，博士研究生，研究領域為開關磁阻電機無位置傳感器控制技術，高速開關磁阻起動/發電系統研究，qinghuadianji@163；蔡駿鄧智泉(1969，教授，男，博士生導師，研究領域為無軸承電機，高速電機，交流電機控制。(責任編輯王劍喬《汽車發動機管理系統故障診斷與維修》課程教案單元標題1－4冷卻液溫度傳感器的檢修課次位置2教學學時2授課班級上課地點發動機管理系統故障診斷與維修一體化室上課時間第周月日第節第周月日第節教學目標能力目標知識目標素質目標能正確使用故障診斷儀對冷卻液溫度傳感器進行檢查。能使用萬用表對噴油器對冷卻液溫度傳感器及信號電路進行檢查。掌握冷卻液溫度傳感器的作用、結構及工作原理。正確識讀冷卻液溫度傳感器的信號電路。熟悉冷卻液溫度傳感器故障對發動機造成的影響。具有團隊協作精神；能通過各種媒體資源查找所需信息，自主學習新知識、新技術；能不斷積累經驗，從個案中尋找共性。能力訓練任務任務1.進行冷卻液溫度傳感器及其信號電路的檢測。本次課中涉及到的專業核心外語詞匯THAthermometerofair進氣溫度THWthermometerofcoolant冷卻液溫度WTScoolanttemperaturesensor冷卻液溫度傳感器ATSairtemperaturesensor空氣溫度傳感器ECTenginecoolanttemperature發動機冷卻液溫度本次課所需教學資料案例1.一輛捷達，發動機起動困難，怠速嚴重抖動。案例2.一輛上海別克轎車，用戶反映該車起動困難，每次要起動三四次發動機才能著車，而且車輛起動后還會出現怠速不穩、熱車后水溫易高、排氣管冒黑煙和收油門容易熄火的現象，同時發動機故障指示燈有時還常亮不熄參考資料：《汽車發動機電控技術》，《汽車發動機管理系統故障診斷與維修學材》，《汽車發動機管理系統故障診斷與維修》網站-課件、電子教案、Flash教學動畫，維修手冊儀器、設備：發動機實訓臺3臺、汽車萬用表、故障診斷儀、汽車專用示波器、跨接線、測試燈、燃油壓力表。教學過程序號教學內容時間(min)教學方法溫度傳感器(IATS)功用：給ECU提供進氣溫度信號，作為燃油噴射和點火正時控制的修正信號，包括燃油脈寬、點火正時、怠速控制和尾氣排放等，若進氣溫度傳感器信號中斷，將導致發動機熱起動困難，燃油脈寬增加，尾氣排放惡化。安裝：D型--空氣濾清器內或進氣總管內；L型--在空氣流量計內。熱敏電阻：正溫度系數（PTC）型：電阻值隨溫度升高而增大負溫度系數（NTC）型：電阻值隨溫度升高而減小臨界溫度型熱敏電阻（CTR）：阻值以某一溫度(稱為臨界溫度)為界，高于此溫度時阻值為某一水平，低于此溫度時阻值為另一水平。熱敏電阻是利用陶瓷半導體材料的電阻隨溫度變化而變化的特性制成的，其突出優點是靈敏度高、響應及時、結構簡單、制造方便、成本低廉。1進氣溫度傳感器進氣溫度傳感器如圖2-58，殼體內裝有一個熱敏電阻，進氣溫度變化時，熱敏電阻的阻值發生變化。電路如圖2-59，ECU通過THA端子測得的分壓值隨之變化，ECU根據此分壓值判斷進氣溫度。檢測：測量兩個端子之間應無斷路故障，否則應更換傳感器。2．冷卻液溫度傳感器(ECTS)給ECU提供發動機冷卻液溫度信號，作為燃油噴射和點火正時控制的修正信號。冷卻液溫度傳感器一般安裝在氣缸體水道上或冷卻水出口處。結構和電路如圖2-60和圖2-61-，其工作原理與進氣溫度傳感器相同。1課程設計任務書2概述2.1系統組成框圖利用單片機和傳感器構建一套完整的液位自動控制系統?？筛鶕枰O定液位的上限和下限，同時具備報警功能。本課題采用的是以8051系列的AT89C51單片機為核心開發壓力傳感器實現液位自動控制系統。系統原理圖如圖2-1：壓力傳感器采集到壓力信號傳送給信號處理模塊,它與單片機通信測出液位的高低，經過線性化處理后發給繼電器電路，控制繼電器的通斷及發光二極管的亮滅。2.2壓力傳感器實現液位控制原理及特性壓力傳感器簡介：壓力傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應就是在這種晶體中發現的，在一定的溫度范圍之內，壓電性質一直存在，但溫度超過這個范圍之后，壓電性質完全消失（這個高溫就是所謂的“居里點”）。由于隨著應力的變化電場變化微小（也就說壓電系數比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數，但是它只能在室溫和濕度比較低的環境下才能夠應用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當高的濕度，所以已經得到了廣泛的應用。利用壓力傳感器實現液位控制的基本原理：基于單片機、壓力傳感器實現的液位控制器是以AT89C51芯片為核心，由壓力傳感器、A／D轉換器、繼電器、發光二極管等組成。工作過程如下：水箱(水塔液位發生變化時，引起連接在水箱(水塔底部壓力的變化，壓力傳感器在接收到壓力信號后，即把變化量轉化成電壓信號；該信號經過運算放大電路放大后變成幅度為0～5V標準信號，送入A／D轉換器，A／D轉換器把模擬信號變成數字信號量，由單片機進行實時數據采集，并進行處理，根據設定要求控制輸出。壓力傳感器的特性：壓電傳感器的重要特性就是壓電效應，即某些電介質物體，在沿一定方向對其施加壓力和拉力而使之變形時，內部會產生極化現象，同時在其表面上就會產生電荷；當將外力去掉后，它們又重新回到不帶電的狀態的現象。3壓力傳感器實現液位控制系統的單元電路介紹3.1單片機的介紹AT89C51是一種帶4K字節FLASH存儲器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列如圖所示：圖3-1AT89C51實物圖圖3-2AT89C51管腳分布單片機引腳功能說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：表3-1P3口特殊功能七年級（下）期中測驗卷（選擇題）班級____________學號_____________姓名_____________說明：考試時間為90分鐘，總分為100分，附加題20分不計入總分。一、選擇題.（每題3＇，共24＇，每題只有一個選項是正確的或最確切的）1.下列長度的三條線段能組成三角形的是（）A．1,2,3B．2,3,4C.3,6,9D．4,4,102.已知是方程的解，則k的值是（）A．2B．-2C．1D．-13.若a則下列結論不正確的是（）(A-a＞-b(B(C<0(Da2＞b24.不等式的自然數解的個數是（）(A0(B1(C2(D無數5.一個兩位數能被3整除，且滿足個位數字比十位數字小3，這樣的兩位數一共有（）(A1個(B2個(C3個(D4個6.老師在新生分組時發現，若每組7人則多2人，若每組8人則少4人，那么這個班的人數是((A40(B44(C51(D567.若不等式組有解，則a的取值范圍是（）(A<2(B≥2(C≤2(D＞28.已知方程組的解是的一個解，那么的值為((A5(B6(C7(D8――――――――――――――――班級學號姓名――――――――――――――――――七年級（下）期中測驗卷（答卷）說明：考試時間為90分鐘，總分為100分，附加題20分不計入總分。一、選擇題.（每題3＇，共24＇）題號12345678答案二、填空題.（每題3＇，共24＇）9.用方程或不等式表示：x與2的和等于y；_______________________a與b的和是非負數；_______________________x的相反數不大于它的絕對值．_______________________10.已知二元一次方程，用含spanx的式子表示y：_________________.11.不等式3x―2≤4x+1的最小整數解是________.12.在方程中，若x項的系數為0，則k的值應為_______.13.的解集是____，的解集是_____，的解集是_______.14.如果a＞b，那么_____,如果<，那么a_____b.15.若，則＝_____，＝_____.16.若，則______.三、解答題.（本大題共52＇）17.解下列方程（組）、不等式（組）(每題4＇，共20＇①.②.③.④.⑤.18.學校田徑隊的小剛在400米跑測試時,先以6米/秒的速度跑完了大部分路程,最后以8米/秒的速度沖刺到達終點,成績為1分零5秒,問小剛在離終點多遠時開始沖刺？（本題10＇）19.一張

圓桌由1個桌面、3條桌腿組成.如果1立方米木料可以做方桌的桌面40個或做桌腿200條，現有4.8立方米木料，那么用多少立方米木料做桌面、多少立方米木料做桌腿，做出的桌面和桌腿，恰好能配成方桌？能配成多少張圓桌？（本題11＇）20.初一年級師生外出春游，若每輛車坐45人，則恰好少1輛車；若輛車坐54人，則只有一輛車沒有坐滿，但超過。問有多少輛車？多少名師生？（本題11＇）附加題：(每題10＇，共20＇高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3.2信號處理模塊分析90分；若最后一次考試得圖3-4ADC0809管腳分布圖87？當控制端端電平置高，公共觸點與常開端吸合。我們可以將常開端接入一發光二極管，公共端接+5V電平。圖中的二極管D是起續流作用，可以防止在切斷繼電器線圈中的電流時出現的很高的反壓，保護驅動三級管或其他驅動繼電器的器件。圖3-7繼電器輸出電路4利用壓力傳感器實現液位控制的硬件電路設計4.1液位測量電路的設計本此設計系統的原理圖如圖4-1所示，通過壓力傳感器、A/D轉換器、單片機的通信控制繼電器工作即可實現液位的控制，電路簡單，精度高，容易實現，大大簡化了硬件的設計。5利用壓力傳感器實現液位控制的軟件設計5.1程序設計框圖圖5-1程序設計流程圖5.2匯編語言程序ORG0000HAJMPSTARTORG0030HSTART:MOV40H,#25H;設置下限MOV41H,#70H;設置上限MOVP0,#0FFHMOVR0,#25HMOVDPTR,#8000HCAIYANG:MOVX@DPTR,A;啟動A/D轉換LCALLDELAYMOVXA,@DPTR;保存轉換結果CMP:CJNEA,41H,LOOPAJMPCLOSE;等于上限，關閉閥門LOOP:JNCCLOSE;大于上限，關閉閥門CJNEA,40H,LOOP1AJMPOPEN;等于下限，打開閥門LOOP1:JCOPEN;小于下限，打開閥門AJMPCAIYANGCLOSE:CLRP2.0;關閉閥門AJMPCAIYANGOPEN:SETBP2.0;打開閥門AJMPCAIYANGDELAY:DJNZR0,DELAYRETSJMP$END總結與展望此次小學期課程設計中：我在小學期課程設計開始前又重新對傳感器應用技術中的壓力傳感器部分知識進行了詳細閱讀，對傳感器的知識應用有了一定的了解。我和小組成員在了解了壓力傳感器的優缺點和壓力器工作原理的基礎上研究和分析了系統設計方案，并對壓力傳感器應用場景進行了設想與分析。完成利用壓力傳感器實現液位控制系統的硬件選型和電路設計和利用壓力傳感器實現液位控制系統的程序流程圖設計及程序的編寫。通過對利用壓力傳感器實現液位控制系統的設計過程及分析得出如下結論:利用壓力傳感器實現液位控制的系統電路設計簡單，容易實現，精確度高。此次小學期課程設計關于利用壓力傳感器實現液位控制系統的設計，雖然可以滿足一般工業的需求，也做了一些嘗試性的探索工作，但是還存在很多不完善的地方，仍有許多方面有待進一步深入學習?？傊?，通過此次小學期課程設計使我進一步的認識到了傳感器的強大功能，由于此次小學期課程設計也用到了單片機的知識，所以又從一定的程度上加深了我對單片機知識的運用水平和理解水平。最后，特別感謝老師的精心指導與耐心講解使我們能夠順利完成本次小學期課程設計。參考文獻教育部參賽_汽車冷卻液溫度傳感器的檢測_朱清燕一、教案背景1、面向學生：中職學生2、學科：汽修專業《汽車電控發動機構造與維修》3、課時：4課時（第1-2課時主要通過“看一看”、“想一想”、“學一學”完成案例引入、理論教學、計算機仿真檢測教學對汽車冷卻液溫度傳感器的作用、類型、工作原理及檢測部分的掌握，第3-4課時主要通過“做一做”、“練一練”、“評一評”完成汽車冷卻液溫度傳感器實車檢測、小組PK等部分）4、教學設計理念：利用互聯網百度搜索、多媒體仿真軟件和校內實訓基地企業化模式下的實訓平臺，根據中職學生好奇心強和喜歡動手的特點，通過網絡視頻創設情景，激發學生學習的興趣；通過多媒體仿真軟件中的模擬實操，使學生更易掌握知識點；通過多媒體課件中的教學互動，使學生成為學習的主體能夠促進教師教學的改進；通過多媒體課件中的評價系統，學生可以檢測掌握知識的情況；通過校內實訓基地企業化模式下的實訓平臺，提高學生實際的汽修檢測技能。5、教學基礎條件：（1）連接到Internet的多媒體教學平臺。（2）上海鵬達計算機系統開發公司提供的多媒體仿真軟件。（3）中山市沙溪理工學校汽車實訓基地提供的4S管理模式下的整車實訓平臺二、教學目標知識目標：1、掌握汽車冷卻液溫度傳感器的作用及類型；2、理解汽車冷卻液溫度傳感器的工作原理。能力目標：1、通過對汽車冷卻液溫度傳感器檢測模擬的操作；掌握冷卻液溫度傳感器檢測原理和操作方法；2、通過實物圖片和動畫的展示，培養學生的觀察分析能力；3、通過校內實訓基地企業化模式下的實訓平臺，提高學生實際的汽修檢測技能。情感目標：1、通過創設情景、實物演示，激發學生的好奇心和求知欲；2、通過多媒體仿真軟件提供自主學習和反饋，增強學生的自信心和成就感；素質目標：1、培養團隊合作、吃苦耐勞等精神2、培養良好的職業素養。三、教材分析1、教材使用本文選自中等職業教育國家規劃教材人民交通出版社的《汽車冷卻液溫度傳感器的檢測》第四章第四節。汽車冷卻液溫度傳感器的工作原理及檢測是本章的重點，只有掌握好這部分內容，學生才能更好進行故障分析和檢修。2、主要參考書《汽車傳感器原理與檢測200問》宋年秀//張俊祥//劉超編著，中國電力出版社（2021ISBN:9787508380483）和《汽車傳感器檢測圖解(二版》魯植雄//趙蘭英編著，江蘇科學技術出版社（2007ISBN:9787534556647）。教學重點：1、汽車冷卻液溫度傳感器的工作原理；2、汽車冷卻液溫度傳感器的檢測。教學難點：汽車冷卻液溫度傳感器的檢測。四、教學方法中職學生的學習問題主要是方法問題，其特點是喜歡動手操作，因此，我在教學過程中力求突出方法及興趣結合的滲透。1、引導發現法（如頭腦風暴）2、直觀分析法；3、任務驅動法4、分組教學法；5、項目PK6、問題引入等結合理實一體化的教學方法。五、課前準備【教師活動】1、教師利用百度互聯網搜索，查找汽車冷卻液溫度傳感器相關的圖片和視頻資料；2、帶動學習小組組長，讓其優先掌握多媒體仿真軟件的使用來帶動小組成員；3、和小組組長一起熟悉校內實訓基地企業化模式下的實訓平臺（整車實訓檢測）【學生活動】提前一周下發要求，讓學生上網查閱汽車空調的相關資料和觀察汽車冷卻液溫度傳感器實物構成，為新課學習奠定一定的基礎。六、流程設計根據該教學任務，通過多媒體仿真軟件將教學內容設計成七個環節，如下圖所示：七、教學過程教學過程設計意圖（一）、“看一看”創設情景（案例引入）【教師活動】案例引入——通過汽車發動機起動困難的故障案例，來引入汽車冷卻液溫度傳感器的檢測新課。【百度搜索】：汽車起動困難【學生活動】讓學生根據起動困難的故障進行思考討論，該故障很可能是什么原因引起的？【學法指導】情景導入，問題驅動。配合網絡及音樂，創設情景，激發學生學習和探究的興趣。（二）、“想一想”激發思維【教師活動】1、通過視頻，提出問題，講授新課，解答汽車起動困難產生的原因有那些。2、問題可能產生原因：【學生活動】讓學生分組討論，并派代表回答問題?！緦W法指導】問題驅動，交流談論。激發學生的思維，導入汽車冷卻液溫度傳感器探究和學習。（三）、“學一學”掌握知識【教師活動】1、通過實物及百度搜索圖片、百度搜索視頻，介紹汽車冷卻液溫度傳感器的作用、分類、原理，通過動畫演示分析原理，使這個教學難點容易讓學生理解和掌握?！景俣人阉鳌浚浩嚴鋮s液傳感器分類【百度搜索】：汽車冷卻液溫度傳感器【學生活動】師生互動，共同得出結論：1、汽車冷卻液溫度傳感器的作用：2、汽車冷卻液溫度傳感器的工作原理：3、汽車冷卻液溫度傳感器的檢測：【學法指導】觀察分析，講授指導。動畫演示工作原理，實物及圖片展示，讓學生掌握重難點內容。（四）“做一做”仿真實操【教師活動】本環節通過仿真軟件模擬汽車冷卻液溫度傳感器的檢測的操作?！緦W生活動】學生模擬演示，并講解相關的檢測原理?！緦W法指導】模擬操作，示范指導。模擬仿真，讓學生能夠真實感受汽車冷卻液溫度傳感器檢測的操作。（五）、“練一練”鞏固知識（實車檢測）【教師活動】本環節通過通過校內實訓基地企業化模式下的實訓平臺真實進行汽車冷卻液溫度傳感器檢測的操作。【學生活動】學生小組PK，加強技能掌握，并檢查學習效果。【學法指導】課堂演練和PK競賽，及時點評。讓學生進行課堂演練，加深鞏固知識，同時通過小組間的PK競賽，讓學生及時檢測自己掌握技能的程度。（六）“評一評”教學反饋【教師活動】設立教學調查反饋表，學生可以將自己對知識的掌握情況以及對老師的教學建議及時反饋給老師，學生通過發電子郵件或微博給老師。1、你是否清楚汽車冷卻液溫度傳感器的作用？是（）否（）2、你是否清晰汽車冷卻液溫度傳感器的工作原理？是（）否（）3、你是否清晰汽車冷卻液溫度傳感器的檢測？是（）否（）4、你對老師的教學是否滿意？滿意（）比較滿意（）不滿意（）5、你對教學的意見？發送email給老師6、與老師的微博互動，發表你的看法?！緦W生活動】學生課后反思完成反饋表?！緦W法指導】反思反饋，多練多改，溫故知新。教學相長，認真聽取學生的反饋，改進教學方法。八、教學反思：選用的是專業實例進行講解強調的是教學過程與專業內容的緊密結合學生的學習目的性更強根據以往教學經驗，學生的學習效果會更好。九、教師個人介紹省份：廣東省學校：中山市沙溪理工學校姓名：朱清燕通訊地址：廣東省中山市沙溪理工學校，汽技部2021年華南理工大學機械與汽車學院本科畢業，中共黨員中學一級教師，汽車維修高級技師、汽車電氣高級工。曾多次榮獲省市鎮優秀教師、骨干教師、先進教師等榮譽稱號，多篇論文發表、獲獎。全極性霍爾傳感器開關介紹：根據數字輸出，霍爾效應集成器件可以分為四種：單極性開關，雙極性開關，全極性開關和鎖存型開關。本文主要來闡述全極性開關。全極性霍爾開關又被稱作全極性開關，是一種在強的南磁場和強的北磁場下均工作的,數字量輸出的鎖存型開關。這簡化了產品的應用，因為對于全極性器件而言，可以不考慮磁鐵的極性來進行安裝。一個擁有足夠強磁性的單極磁鐵可以令器件工作。器件導通之后，全極性器件將一直保持導通狀態，直到磁場被移走，器件才恢復關斷的狀態。器件鎖存住變化之后的狀態，一直保持關斷，直到一個新的足夠強的磁場再一次到來。一個用來檢測車輛換擋桿位置的應用，如圖1.換擋桿引用一個磁鐵（紫色的缸）。黑盒子組成的黑色的線是一個全極性開關器件組成的陣列。當駕駛員移動換擋桿，磁鐵便會在陣列當中移動。靠近磁鐵的器件會打開處于導通狀態，但是更多遠離磁鐵的器件是不受影響的，是關斷的。無論是磁鐵的南極或北極都可以面向霍爾器件，霍爾器件的商標面朝向磁鐵。磁場開關點的定義：B為磁場強度，用來表示霍爾器件的開關點，單位是GS（高斯），或者T（特斯拉），轉換關系是1GS=0.1mT。B磁場強度有南極和北極之分，所以有必要記住它的代數關系，北極磁場為負數，南極磁場為正數。該關系可以比較南極北極磁場的代數關系，磁場的相對強度是由B的絕對值表示，符號表示極性。例如：一個-100GS（北極）磁場和一個100GS（南極）磁場的強度是相同的，但是極性相反。-100GS的強度要高于-50GS。?BOP–磁場工作點；使霍爾器件打開的磁場強度。器件輸出的參數取決于器件的電學設計。?BRP–磁場釋放點；使霍爾器件關斷的磁場強度。器件輸出的參數取決于器件的電學設計。?BHYS–磁開關點滯回窗口?；魻栐膫鬏敼δ芾瞄_關點之間的這個差值來過濾掉在應用中可能由于機械振動或電磁噪聲引起磁場的小的波動值。BHYS=|BOP?BRP|.典型工作狀態全極性霍爾傳感器的開關點是關于B=0對稱的，如圖2。開關點在與之相反的極性上是具有等效的強度的。比如，器件的南極BOP=60GS，BRP=30GS，那么它的北極BOP=-60GS，BRP=-30GS。鎖存最新的工作狀態，避免受外部微弱磁場的影響。圖2A全極開關的輸出特性圖2B全極開關的輸出特性全極性器件在任何足夠強的極性的磁場下打開的時候，輸出高電平（圖2A）（幾乎達到Vcc）還是低電平（圖2B）（輸出管的Vout，一般小于200mV），取決于器件輸出級的設計。全極性開關在一個較小的磁場內關斷，輸出為一個與導通時極性相反的信號。磁場強度在滯回窗口內的時候，器件的狀態不轉換。另外，當外部為弱磁場（BRPn＜BBRPs）時，鎖存當前的狀態可以避免器件狀態轉換。在器件狀態再次轉換前，沒有必要經過B=0GS這個點。一個知道目前狀態的器件點可以通過相同或者相反極性的磁場來控制下面的開關狀態。雖然器件可以在任何外部磁場強度的狀態下開機，但是為了解釋圖2由存在北極磁場強度遠大于Bop的最遠的左邊開始，器件導通，輸出高電平或者低電平取決于器件的設計。沿著正確的箭頭向右走，北磁場變的越來越弱，當B＜Brpn時，器件關斷，輸出轉換為相反的狀態。當磁場強度一直弱于Bopn和Bops（在B=0附近）時，器件一直關斷，鎖存輸出狀態不變化。即使磁場強度超過Brpn和Brps，在Bhys內的時候，輸出狀態也一直鎖存。如果強的南極磁場到來，按著向右的箭頭，當B＞Bops時，器件導通，輸出狀態再次向相反的狀態轉換。如果是強的北極磁場到來，按著向左的箭頭，當B強于Bopn時，器件導通，輸出回到初始的狀態。上拉電阻上拉電阻必須連接在電源和輸出引腳之間，上拉電阻的阻值一般是1-10kΩ。最小上拉電阻是傳感器最大輸出電流（拉電流）和電源的函數。20mA是一個最大輸出電流的典型值，并在此情況下，最低可拉VCC/0.的負載。如果考慮消耗的電流，上拉電阻可以增大到50-100kΩ。注意：如果上拉電阻過大，那么即使外部的磁場是磁關斷狀態，電路的輸出也將是低電平。這并不是器件的問題，而是在與上拉電阻和傳感器IC的輸出引腳間發生的電流泄露。嚴重的話，會使大幅降低芯片的輸出電壓，使其失去邏輯功能。使用濾波電容參考圖3中濾波電容的擺放位置，一般來說：?對于沒有斬波穩定的設計來說，建議在輸出和接地之間以及電源和接地之間分別放置一個0.01μF的電容。?對于斬波穩定設計，必須在電源和地之間放置一個0.1μF的電容，建議在輸出和地面之間放置一個一個0.1μF的電容。圖3典型應用

在通電情況下，只有外部磁場大于BOP或者小于BRP的情況下，雙極器件才能上電在一個有效的狀態。如果磁場強度是在遲滯帶，BOP和BRP之間，器件保持最初的狀態，然后經過一個開關點，達到第一個正確的狀態。器件可以設計一個上電邏輯使器件在開關點到達之前，一直處于關閉狀態。上電時間上電時間某種程度上取決于器件的設計，數字輸出傳感器IC，如雙極器件，達到初始穩定的上電時間如下：有斬波放大器設計的器件，上電時間＜25us，沒有斬波放大器設計的器件＜4us。一般說來，在通電之后經歷這段時間之前，器件的輸出可能處于一個不正確的狀態，但是，經過這段時間之后，器件的輸出肯定處于一個正確的狀態。功耗總功耗是兩個因素的總和：?消耗在器件上的功率，不包括在輸出端的功率