5.1 占空比控制电磁阀

项目五项目五 ProjectProject 信号与控制电路信号与控制电路 项目描述项目描述 占空比在汽车电子控制中是比较常用的控制方式 如电磁阀控制 电机转速控制 理 解占空比调制和控制原理对电路设计和维修都有很重要的帮助 本项目通过向同学们介绍 占空比的定义和控制特点 在实训中观测波形和控制负载的变化来理解和掌握占空比控制 技术 学习任务一学习任务一 占空比控制电磁阀占空比控制电磁阀 在维修厂一位老师傅搞不清楚占空比控制是怎么回事 你能够回答他吗 5 学学 习习 目目 标标 知识目标知识目标 1 理解占空比调制原理 2 理解电磁阀控制原理和方式 技能目标技能目标 1 初步掌握占空比控制负载的电路连接特点 2 初步掌握占空比控制电磁阀的波形分析 素质目标素质目标 1 规范课堂 6S 管理 2 养成团队协作的好习惯 3 养成独立思考问题的好习惯 学习内容学习内容 学习任务导入学习任务导入 建议完成本学习任务的时间为建议完成本学习任务的时间为 4 课时 课时 电磁阀工作原理 占空比控制电磁阀 什么是占空比 占空比控制的特点 电磁阀的检测 占空比控制电磁阀电 路结构与波形分析 占空比控制电磁阀在 汽车上的应用与检修 占空比 在一串理想的脉冲周期序列中 如方波 正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值 如图 5 1 所示 例如 脉冲宽度 1 s 信号周期 4 s 的脉冲 序列占空比为 0 25 在成语中有句话 三天打渔 两天晒网 如果以五天为一个周期 打渔 的占空 比则为 0 6 在汽车电子电路中 通常要求控制的负载功率要变化 即是要改变加在负载两端的电 压和流经负载的电流要变化 以满足不同的工况 要实现这种控制方式有两种方法 改变 电路电阻 在电路中串联电阻 或控制占空比的方法来实现 我们根据欧姆定律可知 在电路中串联入电阻可以改变负载的电压和电流 从而改变 了负载的功率 但此时电阻会产生分压 流过的电流肯定会有很大的功率损耗 早期汽车 空调鼓风机的控制方式就是采用这种串电阻的方式 通过控制占空比可在无功率损失的情况下对电流进行控制 占空比信号类似转向灯的 控制信号 转向灯每次点亮约半秒钟 然后熄灭约半秒钟 这称作一个周期 转向灯控制 信号和占空比信号的不同在于 信号频率 即电压切换的速率 信号频率 即电压切换的速率 占空比信号的频率比转向灯控制信号的频率高很多 电流通 断时间的比例 电流通 断时间的比例 占空比信号的通 断 高 底 时间可变 占空比电路模型如图 5 2 所示 占空比信号由电子电路快速控制电流而产生 分正极 端控制与负极端控制 两者只是控制波形相反 在实际应用中多采用负极端控制方式 引导问题引导问题 1 什么是占空比 什么是占空比 获取信息获取信息 引导问题引导问题 2 占空比有何特点 占空比有何特点 图 5 1 占空比波形 图 5 2 占空比控制电路模型 如果在一个周期为 10ms 的占空比信号内 通电时间为 4ms 断点时间为 6ms 那么该 信号的占空比就是 40 如果要增加灯泡的亮度可以将通电时间调整为 8ms 断点时间调 整为 2ms 此时灯泡的功率将是其全功率的 80 现代汽车的控制精度越来越高 特别是在电控系统中 以前所采用的一些普通的开关 式的执行器件已经不能满足现代轿车的控制要求了 比如说 EGR 系统 怠速控制系统 燃 油蒸发控制系统等等 准确地说 占空比控制应该称为电控脉宽调制技术 它是通过电子 控制装置对加在工作执行元件上一定频率的电压信号进行脉冲宽度的调制 以实现对所控 制的执行元件工作状态精确 连续的控制 各小组成员制定实施本次实训任务的具体步骤 操作方法 预期效果 步骤内容 1 2 3 4 引导问题引导问题 3 占空比在汽车上有何应用 占空比在汽车上有何应用 制定计划制定计划 5 做出决策做出决策 教师根据学生提交的计划进行审核评价 如果不通过则由教师提出整改意见 通过之 后每小组根据本小组制定的计划实施任务 小组评价 1 2 3 续上表 4 5 实施计划实施计划 一 任务准备任务准备 积木连线实训板万用表可调锂电池模块负载积木板 引导问题引导问题 4 完成本次学习任务需要准备哪些积木 器材 完成本次学习任务需要准备哪些积木 器材 示波表占空比可调信号板电磁阀板连接导线 二 任务要求二 任务要求 分组实训 全班 人 每 人一组 分为 组 套实训器材 每组小组长一 名 教师职责 课堂纪律与安全管理 实训器材管理 指导与巡查 学生职责 班长协助教师对班级全面管理与监控 学习委员负责器材管理和检查 团 委书记负责安全与纪律及素质评价 副班长负责收集和反馈学生意见 实训小组长负责指 导组内学习和交流 三 任务步骤三 任务步骤 步骤图示任务内容完成情况 1 检查固定电压输出 可调电压 输出 电压显示是否正常 是 否 1 教学组织教学组织 2 职责分工职责分工 3 6S 要求 安全要求 安全 整理整理 整顿整顿 清洁清洁 清扫清扫 素养素养 步骤一步骤一 实训积木板的认识及检查实训积木板的认识及检查 2 检查灯泡有无破裂 灯丝是否 良好 检查电机是否良好 有无卡 死 是 否 3 波动万用表档位开关 检查功 能 液晶显示是否正常 是 否 4 打开示波表电源 检查液晶显 示是否正常 是 否 5 观察线圈外观是否完好 磁铁 能否正常回位 是 否 续上表 6 本占空比发生电路是由 555 芯 片构成 可以调节占空比 已带驱 动 读识各接线端子功能 是 否 步骤图 示工作页 步骤二步骤二 占空比调光电路实训占空比调光电路实训 1 读识电路原理图 占空比信号发生器 输出一个占空比信号 相当于开关连续闭 合 断开频率很快 发生器输出已带驱动 放大 可直接接入负载 2 用连接导线按照积木连接示意图连接 成完整电路 注意连接前先关闭电源开关 3 检查无误后接通电源 从左至右调节 电位器 观察灯泡亮度变化 同时观察示 波表波形 记录相关数据 4 调节示波表幅值和时基 占空比波形 的特点 输出电 压的变化情况是 占空比与 灯泡亮度的关系是怎样的 你能计算出占空比是多少吗 画出波形并 列式计算 续上表 5 描绘占空比波形 计算波形占空比 图 示 续上表 步骤三步骤三 模拟电磁阀工作原理模拟电磁阀工作原理 工作页 知识链接 知识链接 什么是电磁阀 电磁阀 valve 由两个基本功能单元组成 电磁线圈和磁芯 包含一个或几个孔的 阀体 当电线圈通电或断电时 磁芯的运转将导致流体通过阀体或被切断 电磁线圈被 直接安装在阀体上 磁芯被封闭在密封管中 构成一个简洁 紧凑的组合 电磁阀是用 来控制流体的自动化基础元件 属于执行器 可用于液压 气动 汽车上有很多电磁阀 比如 EGR 阀 ABS 阀等 完成模拟电磁阀工作原理积木的连接 填写工作页 连接好如图所示电路 检查无误后接通电源 此时磁铁 原因是 从实训中我们可以知道用固定的直流电流控制电磁阀阀门的开 度是固定的 而很多时候我们要求阀门的开度是可变的 比如汽车发动机怠速阀 EGR 阀 ABS 阀等 步骤四步骤四 占空比控制电磁阀占空比控制电磁阀 单电控直动式电磁阀的动作原理图 步骤图 示工作页 读识电路原理图 占空比输出信号已 经带驱动放大 可以直接控制电磁阀 升程 用连接导线按照积木连接示意图 连接成完整电路 注意连接前先关闭 电源开关 检查无误后接通电源 旋转占空比调 节电位器至最左端 观察电磁阀状态 同时观察示波表波形 用万用表直流 档测量输出电压 记录相关数据 从左至右旋转占空比调节电位器 电 磁阀升程的变化情况是 同时观察输出电压的变化 通过这个实训我们可以知道占空比控 制电磁阀的工作原理是调节占空比信 号使输出电压产生变化驱动功率器件 控制电磁阀电流 从而使电磁阀升程 产生变化 检查项目结果或数据检查项目结果或数据检查项目结果或数据 连线是否规 范 是否认真观 察实训现象 是否单独完 成工作页 是否出现异测量数据是是否严格执 检查控制检查控制 常现象否准确行 6S 管理 一 自我评价一 自我评价 掌握的程度 在知识与技能方面的收获 牢固掌握基本掌握模糊不清 能够说明什么是占空比 能够分析占空比的特性 能够连接积木占空比控制灯泡电路并分析 电路 能够用示波表测量占空比信号并做分析相 关参量如占空比 频率 能够说明电磁阀的结构和工作原理 能够连接占空比控制电磁阀电路 希望自 我改进 的地方 希望老师改 进的地方 实训小组学生 完成时间 年 月 日 二 小组和教师对本学习任务进行评价二 小组和教师对本学习任务进行评价 考核项目评分标准分数 学生自评 权重 20 小组互评 权重 60 教师评价 权重