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霍尔开关在高铁技术中的应用

返回列表 来源:未知 浏览: 发布日期:2020-09-18 09:09:01【
随着高速铁路在中国,的快速发展,许多人在旅行时选择高速铁路,这在速度、舒适性和安全性上与飞机相似。

传感器在高铁中的应用
高速铁路上最常见的传感器技术应用是速度传感器。当我们乘坐高铁时,我们会在列车上滚动显示屏上检查高铁的运行速度,这是使用速度传感器。

高铁上的速度传感器主要有三种。第一种是光电速度传感器,由带孔转盘的两根光导纤维、发光二极管和光电三极管组成光传感器。发光二极管通过转盘上的孔照射在光电二极管上,实现光的传输和接收。

第二种是磁电式转速传感器的模拟交流信号发生器,产生交流信号,通常由磁芯和两端线圈组成。磁轮上的齿轮会一个个产生一系列形状相同的脉冲。输出信号的幅度与磁轮的转速(车速)成正比,信号的频率反映在磁轮的转速上。


第三种是霍尔速度传感器,主要用于曲轴转角和凸轮轴位置,用于切换点火和触发喷油电路,也用于其他需要控制旋转部件位置和速度的计算机电路。它由一个几乎完全封闭的磁路组成,包含永磁体和磁极。软磁体叶片转子穿过磁体和磁极之间的气隙。叶片转子上的窗口允许磁场不受影响地通过并到达霍尔开关,而没有窗口的部分中断磁场。

这些传感器的应用保证了高速列车的实时速度监控。

传感器在高速铁路中的应用研究
惯性加速度传感器
加速度传感器是一种可以测量加速力的电子设备。加速力是加速过程中施加在物体上的力,可以是恒定的,也可以是可变的。加速度传感器一般根据压电效应原理工作,加速度传感器利用加速度引起的晶体变形产生电压。只要计算出产生的电压和施加的加速度之间的关系,加速度转化就可以作为电压输出。其他的方法加速度传感器还有很多,比如电容效应、热泡效应、光效应等,但最基本的原理是某些介质因加速度而变形,测量变形并由相关电路转化输出电压。

基于STM32的塞拉门高速列车控制系统的设计与实现作为列车的重要子系统之一,塞拉门也对其控制性能提出了更高的要求。目前,我国高速列车用塞拉门基本上是从国外进口的,因此开发一套完全自主产权的塞拉门控制系统具有重要的意义和实际应用价值。本课题来源于中国标准动车组的塞拉门项目,时速350公里。根据项目要求,研究了塞拉门网守的硬件组成和软件实现方法,优化了驱动用无刷DC电机的控制方案。


首先介绍了塞拉门的驱动电机,它是一种带霍尔开关的无刷DC电机。但其反电动势为准正弦波,因此采用矢量控制代替方波控制,以提高控制性能。霍尔开关和改进的滑模观测器方法用于估计电机的转子位置。同时,为了提高速度跟随性和抗干扰性,采用一种新的滑模控制器代替传统的PI控制器进行速度调节。根据上述控制方案,在Matlab/Simulink环境下进行仿真验证和波形分析。

其次,根据系统的功能需求,进行硬件设计,采用高性能控制芯片STM32F407作为主处理器。设计了电磁兼容抗干扰电路、驱动电路、采样电路、输入输出电路和CAN通信电路。根据硬件基础和系统功能,进行软件设计,包括电机驱动功能程序设计、新车门速度曲线规划设计、障碍物检测程序设计和CAN通信程序设计等。最后,在塞拉门模拟器上对硬件电路进行了测试和调试。