专利名称：数码发电机组汽油机双模式油门控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及发电机组汽油机和柴油机的油门控制器，尤其是一种数码发电机组汽油机的双模式油门控制器。
背景技术：
现有汽油机和柴油机的油门控制一般是采用机械调速方式进行控制，比较重要的场合采用电子调速方式进行控制，但不论是机械调速方式还是电子调速方式，其控制的目标都是转速控制——就是使汽油机和柴油机工作在一个稳定的转速，而不能够根据需要改变转速的控制方式；现有的电子调速器的结构较复杂、成本较高。数码发电机组的特点是先对发电机组输出的电源进行整流，然后逆变输出工频交流电，这样就对汽油机和柴油机的转速没有特别的要求，只要发电机输出电压稳定就可以 了，当负载较轻的时候汽油机和柴油机工作在较低的转速、当负载较大的时候汽油机和柴油机工作在较高的转速。在少数场合需要汽油机和柴油机输出固定的转速。所以设计一种既能够根据输出电压进行调速、又能够根据转速进行调速的汽油发电机双模式油门控制器，就能够满足多种需要，满足数码发电机组的需要。根据检索，国内尚未有能够进行双模式控制的油门控制器，也未有与本实用新型相同的专利申请。
发明内容针对上述所述，本实用新型提供一种采用高性能的工业用微控制器完成控制、并配有保护电路和模式切换电路、既能够根据输出电压进行调速、又能够根据转速进行调速的、满足数码发电机组双模式控制需要的数码发电机组汽油机双模式油门控制器。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该数码发电机组汽油机双模式油门控制器既能够根据发电机输出电压、又能够根据转速实行恒压控制和恒频率控制两种模式控制油门开度，包括系统供电电路I、电压米样电路2、频率米样电路3、微控制器核心电路4、步进电机驱动电路5、步进电机6、模式切换电路7、油门控制器壳体，所述的系统供电电路I是对整个控制系统供电的电路，该系统供电电路I先对输入的AC13V交流电源进行倍压整流滤波，获得平直的直流电源，然后通过开关型稳压芯片LM2576S降压获得8V直流电源，作为步进电机6的供电电源，再通过专用稳压电源芯片LM7805获得5V的直流电源，作为控制系统的驱动电源，由+5V电源输出端与微控制器核心电路4的第20引脚连接，向其输入电源；所述的电压米样电路2是对发电机输出的三相电压信号进行实时米样,获取的电压信号经过微控制器核心电路4运算处理后，决定油门开度，该电压采样电路2采用六个二极管对三相交流电进行桥式整流滤波，获得稳定的直流电，然后通过电阻分压实现高电压到低电压的转变，并设计稳压二极管电路对微控制器进行必要的保护，实现380V交流电到微控制器核心电路4可以识别的低压0-5V直流信号的转变，由输出端VOL和微控制器核心电路4的第2引脚连接，向微控制器核心电路4输入电压信号；所述的频率采样电路3是对发电机输出AC13V电源频率进行实时采样，获取的频率信号经过微控制器核心电路4运算处理后，决定油门开度，该频率采样电路3采用光耦正向导通、反向不导通的方式获得电源的频率信号，并由光耦完成高低电压之间的隔离，实现正弦交流信号到可被微控制器核心电路4识别的矩形波的转变，当AC13V电源在正弦波的正半周时，光耦输入端导通，输出端输出低电平，当AC13V电源在正弦波的负半周时,光I禹输入端截止,输出端输出高电平，由于电源的频率信号与汽油机的转速之间满足一定的比例关系，通过电源频率信号可获得汽油机的转速信号，由输出端PTEST与微控制器核心电路4的第21引脚连接，向微控制器核心电路4输入频率信号；所述的微控制器核心电路4采用工业用微控制器PIC16F886为控制核心，能够完成定时，模数转换的功能，IO引脚具有较强的驱动能力，能够完成电压采样电路2、频率采样电路3输出的电压值和频率值的获取功能，所获取的电压信号和频率信号经过微控制器核心电路4运算处理后，决定油门开度，由微控制器核心电路4的输出端INPUTA与步进电机驱动电路5的TA7774P芯片第3引脚连接，由微控制器核心电路4的输出端INPUTB与步进电机驱动电路5的TA7774P芯片第6引脚连接，由微控制器核心电路4的输出端PS与步进电机驱动电路5的TA7774P芯片第7引脚连接，将油门开度信号经由步进电机驱动电路5输出至步进电机6，由步进电机6实现油门开度的控制； 所述的步进电机驱动电路5完成微控制器核心电路4输出信号放大的功能，用于驱动步进电机6，该电路采用小型步进电机专用驱动芯片TA7774为核心的驱动电路，此驱动芯片体积小，驱动能力强，驱动可靠；所述的步进电机6选用额定电压为8V的小功率4相步进电机，步进电机6的轴伸装有连接卡与汽油机油门固定连接，由步进电机6的旋转角度控制油门开度；所述的模式切换电路7是油门控制器控制模式的选择电路，该电路采用一个按钮开关实现调速模式的选择，其+5V输入端与系统供电电路I的+5V输出端连接，其输出端POffERSET与微控制器核心电路4的第14引脚连接，当开关接通的时候，微控制器核心电路4接收到的是低电平，是设定的恒频率控制模式，即通过频率采样电路3进行频率检测，微控制器核心电路4进行运算处理后决定油门的开度，使汽油机输出的转速保持稳定，当开关断开时微控制器核心电路4接收到的是高电平，是设定的恒压控制模式，即通过电压采样电路2进行电压检测，微控制器核心电路4进行运算处理后决定油门的开度，使输出电压保持稳定；所述的油门控制器壳体上作有AC380V发电机输出电源线接入口、AC13V电源线接入口及步进电机驱动电路5的输出口、模式切换电路7的按钮开关接口，其余的电气元器件都安装在油门控制器壳体上，构成数码发电机组汽油机双模式油门控制器。本实用新型的有益效果是①本实用新型的数码发电机组汽油机双模式油门控制器同时对发电机组的输出电压和汽油机的转速进行采样，可以根据需要对发电机的输出实行恒压控制和恒频率控制，满足不同的需要，达到节能和降耗的目的。②本实用新型功耗小、体积小、制作容易、使用方便。本实用新型可广泛推广运用作所有发电机组汽油机双模式油门控制器。
图I是本实用新型的电路结构框图。图2是本实用新型的系统供电电路I原理图。[0013]图3是本实用新型的电压采样电路2原理图。图4是本实用新型的频率采样电路3原理图。图5是本实用新型的以微控制器为核心的最小微控制器核心电路4原理图。图6是本实用新型的步进电机驱动电路5原理图。图7是本实用新型的模式切换电路7原理图。
具体实施方式
利用附图和实施例对本实用新型作进一步说明。 如图I所示，本实用新型数码发电机组汽油机双模式油门控制器既能够根据发电机输出电压、又能够根据转速实行恒压控制和恒频率控制两种模式控制油门开度，包括系统供电电路I、电压采样电路2、频率采样电路3、微控制器核心电路4、步进电机驱动电路5、步进电机6、模式切换电路7、油门控制器壳体。如图2所示，所述的系统供电电路I是对整个控制系统供电的电路，该系统供电电路I先对输入的AC13V交流电源进行倍压整流滤波，获得平直的直流电源，然后通过开关型稳压芯片LM2576S降压获得8V直流电源，作为步进电机6的供电电源，再通过专用稳压电源芯片LM7805获得5V的直流电源，作为控制系统的驱动电源，由+5V电源输出端与微处理器核心电路4的第20引脚连接，向其输入电源；这种方式可以在发电机转速较低的时候获得较高的电压，控制器能够较早的起控制作用，采用开关型稳压芯片可以降低稳压芯片的发热量，降低能量损耗。如图3所示，所述的电压采样电路2是对发电机输出的三相电压信号进行实时采样，获取的电压信号经过微控制器核心电路4运算处理后，决定油门开度，该电压采样电路2采用六个二极管对三相交流电进行桥式整流滤波，获得稳定的直流电，然后通过电阻分压实现高电压到低电压的转变，并设计稳压二极管电路对微控制器进行必要的保护，实现380V交流电到微控制器核心电路4可以识别的低压0-5V直流信号的转变，由输出端VOL和微控制器核心电路4的第2引脚连接，向微控制器核心电路4输入电压信号。如图4所示，所述的频率采样电路3是对发电机输出的AC13V电源频率进行实时采样，获取的频率信号经过微控制器核心电路4运算处理后，决定油门开度，该频率采样电路3采用光耦正向导通、反向不导通的方式获得电源的频率信号，并由光耦完成高低电压之间的隔离，实现正弦交流信号到可被微控制器核心电路4识别的矩形波的转变，当AC13V电源在正弦波的正半周时，光耦输入端导通，输出端输出低电平，当AC13V电源在正弦波的负半周时，光耦输入端截止，输出端输出高电平，由于电源的频率信号与汽油机的转速之间满足一定的比例关系，通过电源频率信号可获得汽油机的转速信号，由输出端PTEST与微控制器核心电路4的第21引脚连接，向微控制器核心电路4输入频率信号；这种通过电源频率信号获得汽油机转速信号的方法能够提高频率检测的实时性，提高控制精度。如图5所示，是本实用新型的以微控制器为核心的最小微控制器核心电路4原理图。所述的微控制器核心电路4采用工业用微控制器PIC16F886为控制核心，这种芯片仅需要很少的外围电路，具有很好的抗干扰能力，能够完成定时，模数转换的功能，IO引脚具有较强的驱动能力，能够完成电压采样电路2、频率采样电路3输出的电压值和频率值的获取功能，所获取的电压信号和频率信号经过微控制器核心电路4运算处理后，决定油门开度，由微控制器核心电路4的输出端INPUTA与步进电机驱动电路5的TA7774P芯片第3引脚连接，由微控制器核心电路4的输出端INPUTB与步进电机驱动电路5的TA7774P芯片第6引脚连接，由微控制器核心电路4的输出端PS与步进电机驱动电路5的TA7774P芯片第7弓丨脚连接，将油门开度信号经由步进电机驱动电路5输出至步进电机6，由步进电机6实现油门开度的控制。如图6所示，所述的步进电机驱动电路5完成微控制器核心电路4输出信号放大的功能，用于驱动步进电机6，该电路采用小型步进电机专用驱动芯片TA7774为核心的驱动电路，此驱动芯片体积小，驱动能力强，驱动可靠；所述的步进电机6选用额定电压为8V的小功率4相步进电机，步进电机6的轴伸装有连接卡与汽油机油门固定连接，由步进电机6的旋转角度控制油门开度；这种步进电机6体积小，驱动能力强，足够控制油门的开度。如图7所示是模式切换电路原理图，所述的模式切换电路7是油门控制器控制模式的选择电路，该电路采用一个按钮开关实现调速模式的选择，其+5V输入端与系统供电 电路I的+5V输出端连接，其输出端P0WERSET与微控制器核心电路4的第14引脚连接，当开关接通的时候，微控制器核心电路4接收到的是低电平，是设定的恒频率控制模式，即通过频率采样电路3进行频率检测，微控制器核心电路4进行运算处理后决定油门的开度，使汽油机输出的转速保持稳定，当开关断开时，微控制器核心电路4接收到的是高电平，是设定的恒压控制模式，即通过电压采样电路2进行电压检测，微控制器核心电路4进行运算处理后决定油门的开度，使输出电压保持稳定。所述的油门控制器壳体上作有AC380V发电机输出电源线接入口、AC13V电源线接入口及步进电机驱动电路5的输出口、模式切换电路7的按钮开关接口，其余的电气元器件都安装在油门控制器壳体内，构成数码发电机组汽油机双模式油门控制器。本实用新型是具有恒压控制和恒频率控制两种控制模式的油门控制器，可以满足不同的需要，达到节能和降耗的目的；功耗小、体积小、制作容易、使用方便。本实用新型可广泛推广运用作所有发电机组汽油机双模式油门控制器。
权利要求1.数码发电机组汽油机双模式油门控制器，其特征在于该数码发电机组汽油机双模式油门控制器既能够根据发电机输出电压、又能够根据转速实行恒压控制和恒频率控制两种模式控制油门开度，包括系统供电电路(I)、电压采样电路(2)、频率采样电路(3)、微控制器核心电路(4)、步进电机驱动电路(5)、步进电机￠)、模式切换电路(7)、油门控制器壳体，所述的系统供电电路(I)是对整个控制系统供电的电路，该系统供电电路(I)先对输入的AC13V交流电源进行倍压整流滤波，获得平直的直流电源，然后通过开关型稳压芯片LM2576S降压获得8V直流电源，作为步进电机(6)的供电电源，再通过专用稳压电源芯片LM7805获得5V的直流电源，作为控制系统的驱动电源，由+5V电源输出端与微控制器核心电路4的第20引脚连接，向其输入驱动电源；所述的电压采样电路(2)是对发电机输出的三相电压进行实时采样，获取的电压信号经过微控制器核心电路(4)运算处理后，决定油门开度，该电压采样电路(2)采用六个二极管对三相交流电进行桥式整流滤波，获得稳定的直流电，然后通过电阻分压实现高电压到低电压的转变，并设计稳压二极管电路对微控制器进行必要的保护，实现380V交流电到微控制器核心电路(4)可以识别的低压0-5V直流信号的转变，由输出端VOL和微控制器核心电路(4)的第2引脚连接，向微控制器核心电路(4)输入电压信号；所述的频率采样电路(3)是对发电机输出AC13V电源频率进行实时采样，获取的频率信号经过微控制器核心电路(4)运算处理后，决定油门开度，该频率采样电路(3)采用光耦正向导通、反向不导通的方式获得电源的频率信号，并由光耦完成高低电压之间的隔离，实现正弦交流信号到可被微控制器核心电路(4)识别的矩形波的转变，当AC13V电源在正弦波的正半周时，光耦输入端导通，输出端输出低电平，当AC13V电源在正弦波的负半周时，光耦输入端截止，输出端输出高电平，由于电源的频率信号与汽油机的转速之间满足一定的比例关系，通过电源频率信号可获得汽油机的转速信号，由输出端PTEST与微控制器核心电路(4)的第21引脚连接，向微控制器核心电路(4)输入频率信号；所述的微控制器核心电路(4)采用工业用微控制器PIC16F886为控制核心，能够完成定时，模数转换的功能，IO引脚具有较强的驱动能力，能够完成电压采样电路(2)、频率采样电路(3)输出的电压值和频率值的获取功能，所获取的电压信号和频率信号经过微控制器核心电路⑷运算处理后，决定油门开度，由微控制器核心电路⑷的输出端INPUTA与步进电机驱动电路(5)的TA7774P芯片第3引脚连接，由微控制器核心电路(4)的输出端INPUTB与步进电机驱动电路(5)的TA7774P芯片第6引脚连接，由微控制器核心电路⑷的输出端PS与步进电机驱动电路(5)的TA7774P芯片第7引脚连接，将油门开度信号经由步进电机驱动电路(5)输出至步进电机(6)，由步进电机(6)实现油门开度的控制；所述的步进电机驱动电路(5)完成微控制器核心电路(4)输出信号放大的功能,用于驱动步进电机(6),该电路采用小型步进电机专用驱动芯片TA7774为核心的驱动电路，此驱动芯片体积小，驱动能力强，驱动可靠；所述的步进电机(6)选用额定电压为8V的小功率4相步进电机，步进电机(6)的轴伸装有连接卡与汽油机油门固定连接，由步进电机(6)的旋转角度控制油门开度；所述的模式切换电路(7)是油门控制器控制模式的选择电路，该电路采用一个按钮开关实现调速模式的选择，其+5V输入端与系统供电电路(I)的+5V输出端连接，其输出端POffERSET与微控制器核心电路(4)的第14引脚连接，当开关接通的时候，微控制器核心电路(4)接收到的是低电平，是设定的恒频率控制模式，即通过频率采样电路(3)进行频率检测，微控制器核心电路(4)进行运算处理后决定油门的开度，使汽油机输出的转速保持稳、定，当开关断开时，微控制器核心电路(4)接收到的是高电平，是设定的恒压控制模式，即通过电压采样电路(2)进行电压检测，微控制器核心电路(4)进行运算处理后决定油门的开度，使输出电压保持稳定；所述的油门控制器壳体上作有AC380V发电机输出电源线接入口、AC13V电源线接入口及步进电机驱动电路(5)的输出口、模式切换电路(7)的按钮开关接口，其余的电气元器件都安装在油门控制器壳体上，构成数码发电机组汽油机双模式油 门控制器。
专利摘要数码发电机组汽油机双模式油门控制器涉及发电机组汽油机和柴油机的油门控制，尤其是数码发电机组汽油机的双模式油门控制器。该双模式油门控制器包括系统供电电路1、电压采样电路2、频率采样电路3、微控制器核心电路4、步进电机驱动电路5、步进电机6、模式切换电路7、油门控制器壳体，对发电机输出三相电源的电压和频率采样并输入微控制器核心电路，由微控制器处理后决定油门开度，其油门开度信号经由步进电机驱动电路输入步进电机，由步进电机控制油门开度。本实用新型具有恒压控制和恒频率控制油门开度两种模式，满足不同需要，达到节能降耗目的，功耗小、体积小、制作容易、使用方便。可推广运用作所有发电机组汽油机双模式油门控制器。
文档编号F02D29/06GK202483727SQ20122004818
公开日2012年10月10日 申请日期2012年2月15日 优先权日2012年2月15日
发明者周国鹏, 王忠友, 邓方雄 申请人:咸宁学院