直流电机换向火花的毕业设计

直流电机换向火花的毕业设计

目录

1 绪论 (1)

1.1课题研究的目的 (1)

1.2课题研究的意义 (1)

1.3课题主要研究的容 (2)

2 飞机电机火花原位检测设计方案 (4)

2.1电机的介绍 (4)

2.1.1 直流电机的应用 (4)

2.1.2 直流电机的工作原理 (4)

2.1.3 直流电机的结构及作用 (5)

2.2火花检测方案介绍 (6)

2.2.1换向火花图象监测法 (6)

2.2.2 直流电机换向火花的数值分析法 (10)

2.3 硬件框图的设计 (11)

2.4单片机的简介及使用 (12)

2.4.1 MCS—51 引脚及片结构形式 (13)

2.4.2输入/输出（I/O） (16)

2.4.3 定时/计数器 (18)

2.5检测方案可行性论证 (22)

2.5.1 火花成因 (22)

2.5.2 方案的可行性论证 (23)

2.5.3 测试原理 (24)

2.6原位检测技术 (25)

2.6.1 原位检测的方法和作用 (26)

2.6.2 原位检测的特点与要求 (27)

2.7硬件电路的设计 (28)

2.7.1 电源电路的设计 (28)

2.7.2 自校电路设计 (29)

2.7.3 峰值检测保持电路设计 (30)

2.7.4 放大电路设计 (31)

2.7.5 MCU电路的设计 (31)

3 软件具体设计方案 (33)

3.1主程序设计概述 (33)

3.2中断服务程序概述 (34)

4 调试与分析 (35)

结论 (38)

致谢 (39)

参考文献 (40)

附录I 元器件清单 (41)

附录II 程序 (42)

1 绪论

1.1 课题研究的目的

由于飞机的电气系统需要直流电机的驱动，而直流电机又带有换向器。电机运行过程中，在换向时，往往会产生火花，这样不仅对电机的安全运行产生危害，而且强烈的电磁干扰将影响周围的电子设备和通讯系统，同时也造成了不必要的能量损耗，在易燃易爆现场还会造成恶性事故。

维修厂对K8飞机电气系统的检查维修，有出机前检查与维修检查两大类。出机前检查是通过检查人员对电气设备工作状况的直接检查，决定是否允许出机，由于没有科学手段，检测的准确性完全取决于检查人员的技术水平与实际经验。维修检查是把电气设备拆卸后在电气测试台上进行检查，这种方法虽然科学可靠，但检查周期长，又由于过多的拆装还会增加人为故障。

为此，便提出了研制一种在不拆卸飞机电气设备前提下，能够原位对飞机电气系统进行准确快速的检测的仪器。

1.2 课题研究的意义

直流电动机，由于具有良好的启动和调速性能，在轧钢、交通、机床起重设备、建筑机械直至家用电器等工业、国防、民用行业有着广泛的应用。但是，该类电机在换向器换向时，会产生电火花，会影响电机的安全运行，强烈的电磁干扰将影响周围的电子设备和通信系统，造成不必要的能量损耗。在飞机上的飞机机舱、升降舵、方向舵操纵系统、防撞灯、着陆灯、使用液压变流机的液压系统，这些机构都采用直流电机驱动，一旦发生事故，损失不可估量。因此，需要有效地判断火花等级是否超标，电机是否需要维修或完全更换。

本课题是经过多年的飞机火花检测的经验，提出一种切实可行的火花检测方案：采用将电源稳定的直流电压与电机产生的火花序列脉冲进行分离和积累的办法，达

到测量火花强度的目的。具有检测等级准确，可操作性强的优点。

项目的推广应用前景：该仪器生产与其他的电子仪器的生产类似，需要生产车间及常用的焊接装配的工具即可。生产成本低，投资少，见效快。使用条件，需要有直流稳压电源或27V电瓶。直流电机正常单独供电。由于该仪器为专用特种设备，因此技术含量较高，生产成本低（总价格的20%），利润空间大（约60%）。年生产能力1000台，可以有200万以上的纯利润。

1.3课题主要研究的容

主要研究容有：利用直流电机工作时产生的火花会反馈到电源线上这一特点,把这个脉冲信号与电源线上的直流信号进行隔离检测,并通过电路设计对测量原理予以实现。经过大量的实验和部队试用,证明该检测仪可以方便快捷地完成测试任务,具有较高的测试精度。并且通过简单的改装可以满足系列飞机的机载直流电机的火花测试,具有较强的扩展性。

应用的关键技术有：提出了利用电源的回馈信号进行火花检测的新方法，在一个闭合的在线系统中，电信号在系统各相关单元的作用后，能呈现出系统的整体特征，整体特征一般通过向外的能量扩散而表现出来，如散发的电磁波、声音、震动、运动的动能等。同时系统的相关单元之间又存在局部特征，其中局部体现为电信号（电流.电压）的相互作用可以在系统的合适位置取出相互作用后的信号，通过对相邻单元的分析有效的提取我们关心的信号，基于这样的思想，在使用电瓶供电（或其他直流电源，波纹低于10mv）的直流电机带载的工作系统中，直流电机在工作时，产生的换向器火花信号是该系统中的扰动信号，将此信号叫做此系统中的电源回馈信号。为了能够得到较强的能量信号，可以在电源的两端分别串接适宜大小的电感，通过滤波将电机换向信号部分滤掉，而后边可以得到换向器火花信号，经过信号放大、整形、脉冲保持电路后，送到单片机处理，得到火花系数，该火花系数可以反映火花信号的能量。对各种电机的火花系数进行了标定，技术性强。

本课题的实现过程大致可以分为：火花模拟检测模块、MCU模块、A/D数据采集功能模块、数码显示模块、模拟和数字调零和校正模块。而其后的火花模拟检测模块通过电机选择开关对被测电机的电压和电流进行滤波和放大等处理后，转化为