通用同步异步收发器USART
永磁同步电机与异步电机性能比较
永磁同步电机与异步电机性能比较 永磁同步电机与异步电机相比，具有明显的优势，它效率高，功率因素高，能力指标好，体积小，重量轻，温升低，技能效果显著，较好地提高了电网的品质因素，充分发挥了现有电网的容量，节省了电网的投资，它较好地解决了用电设备中“大马拉小车”现象。 1. 效率及功率因素 异步电机在工作时，转子绕组要从电网吸收部分电能励磁，消耗了电网电能，这部分电能最终以电流在转子绕组中发热消耗掉，该损耗约占电机总损耗的20~30%，它使电机的效率降低。该转子励磁电流折算到定子绕组后呈感性电流，使进人定子绕组中的电流落后于电网电压一个角度，造成电机的功率因数降低。另外，从永磁同步电机与异步电机的效率及功率因数曲线(图1)可以看出，异步电动机在负载率（=P2/P n）<50%时，其运行效率和运行功率因数大幅度下降，所以一般都要求其在经济区内运行，即负载率在75%-100%之间。 (a) η--( P2/P n) (b) ? cos--( P2/P n) 图1 永磁同步电动机与异步电动机的效率和功率因数 1. 异步起动永磁同步电动机 2.异步电动机 永磁同步电机在转子上嵌了永磁体后，由永磁体来建立转子磁场，在正常工作时转子与定子磁场同步运行，转子中无感应电流，不存在转子电阻损耗，只此一项可提高电机效率
4%~50%。由于在水磁电机转子中无感应电流励磁，定子绕组有可能呈纯阻性负载，使电机功率因数几乎为1.从永徽同步电机与异步电机的效率及功率因数曲线(图1)可以看出，永磁同步电机在负载率>20%时，其运行效率和运行功率因数随之变化不大，且运行效率>80%. 2. 起动转矩 异步电机起动时，要求电机具有足够大的起动转矩，但又希望起动电流不要太大，以免电网产生过大的电压降落而影响接在电网上的其他电机和电气设备的正常运行。此外，起动电流过大时，将使电机本身受到过大电做力的冲击，如果经常起动，还有使绕组过热的危险。因此，异步电机的起动设计往往面临着两难选择。 永磁同步电机一般也采用异步起动方式，由于永磁同步电机正常工作时转子绕组不起作用，在设计永磁电机时，可使转子绕组完全满足高起动转矩的要求，例如使起动转矩倍数由异步电机的1.8倍上升到2.5倍，甚至更大，较好地解决了动力设备中“大马拉小车”的现象。 3. 工作温升 由于异步电机工作时，转子绕组有电流流动，而这个电流完全以热能的形式消耗掉，所以在转子绕组中将产生大量的热量，使电机的沮度升高，影响了电机的使用寿命。 由于永磁电机效率高，转子绕组中不存在电阻损耗，定子绕组中较少有或几乎不存在无功电流，使电机温升低，延长了电机的使用寿命。 4.对电网运行的影响 因异步电机的功率因数低，电机要从电网中吸收大量的无功电流，造成电网、翰变电设备及发电设备中有大量无功电流，进而使电网的品质因数下降，加重了电网及枪变电设备及发电设备的负荷，同时无功电流在电网、翰变电设备及发电设备中均要消耗部分电能，造成电力电网效率变低，影晌了电能的有效利用。同样由于异步电机的效率低，要满足翰出功率的耍求，势必要从电网多吸收电能，进一步增加了电两能量的损失，加重了电网负荷。 在永磁电机转子中无感应电流励班，电机的功率因数高，提高了电网的品质因数，使电网中不再需安装补偿器。同时，因永磁电机的高效率，也节约了电能。
同步电机和异步电机的区别
摘要：目前，随着同步电机在调速性能方面的逐渐改善，已在大容量变频调速领域内广泛使用。在高速列车上，法国率先采用同步牵引电机，它的功率因数可接近1，解决了异步电机功率因数低的问题。本文针对同步电机和异步电机在轨道调速系统中的差异进行了分析。 关键词：同步电机；异步电机；功率因数；变频调速； 1．引言 随着同步电机的调速性能和控制精度的提高，同步电机在高速列车的牵引传动领域中也逐渐占据一席之地，例如，法国TGV的牵引电机采用的都是同步电机。 由于异步电机功率因数低（基本都在0.9以下）是一个很难克服的缺陷，而同步电机理想功率因数可以到达1，例如法国TGV的功率因数可以达到0.99，除此以外，同步电机还有容量大、转速恒定等优点，因此，同步电机在牵引传动领域中还有很大的发展空间。 同步电动机在调速系统中的缺点正逐渐被解决，例如现在通常采用永磁同步电机，避免同步电机的励磁装臵引发的问题和增加的维护工作量。但是，同步电机在调速方面略逊于异步电机，且结构较复杂，成本较高，因此，异步电机在牵引传动领域仍占优势。 2．感应电机的工作原理 定子中通以三相电流产生旋转磁场，由于感应电机的转子绕组是
自行闭合的绕组，根据电磁感应原理，转子绕组中会产生感应电流，感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩。正常情况下，感应电机的转子转速总是略低或略高于旋转磁场的转速。感应电机的运行状态与转差率有关，s>1为电磁制动状态，0 第一，光纤收发器或光纤模块的指示灯和双绞线端口指示灯是否亮 如收发器的光口(FX)指示灯不亮，请确定光纤链路是否交叉链接;光纤跳线一头是平行方式连接;另一头是交叉方式连接。如A收发器的光口(FX)指示灯亮、B收发器的光口(FX)指示灯不亮，则故障在A 收发器端：一种可能是：A收发器(TX)光发送口已坏，因为B收发器的光口(RX)接收不到光信号;另一种可能是：A收发器(TX)光发送口的这条光纤链路有问题(光缆或光线跳线可能断了)。 双绞线(TP)指示灯不亮，请确定双绞线连线是否有错或连接有误。请用通断测试仪检测;有的收发器有两个RJ45端口：(To HUB)表示连接交换机的连接线是直通线;(To Node)表示连接交换机的连接线是交叉线;有的发器侧面有MPR开关：表示连接交换机的连接线是直通线方式;DTE开关：连接交换机的连接线是交叉线方式。 第二，用光功率计仪表检测 光纤收发器或光模块在正常情况下的发光功率：多模：-10db--18db之间;单模20公里：-8db--15db之间;单模60公里：-5db--12db之间;如果在光纤收发器的发光功率在：-30db--45db之间，那么可以判断这个收发器有问题。 第三，半/全双工方式是否有误 有的收发器侧面有FDX开关：表示全双工;HDX开关：表示半双工。 第四，光缆、光纤跳线是否已断 a、光缆通断检测：用激光手电、太阳光、发光体对着光缆接头或偶合器的一头照光;在另一头看是否有可见光?如有可见光则表明光缆没有断。 b、光纤连线通断检测：用激光手电、太阳光等对着光纤跳线的一头照光;在另一头看是否有可见光?如有可见光则表明光纤跳线没有断。 弱电工程光纤收发器常见的故障及解决 方法 光纤收发器一般应用在以太网电缆无法覆盖、须使用光纤来延长传输距离的实际网络环境中，且通常定位于宽带城域网的接入层应用；如：监控安全工程的高清视频图像传输；同时在帮助把光纤最后一公里线路连接到城域网和更外层的网络上也发挥了巨大的作用。 光纤收发器在使用过程中会遇到各种问题，今天和大家分享一下光纤收发器常见的故障及解决方法。 1、Link灯不亮 ? (1)、检查光纤线路是否断路； ? ? (2)、检查光纤线路是否损耗过大，超过设备接收范围； ? (3)、检查光纤接口是否连接正确，本地的TX与远方 的RX连接，远方的TX与本地的RX连接 ? ? (4)、检查光纤连接器是否完好插入设备接口，跳线类 型是否与设备接口匹配，设备类型是否与光纤匹配，设备传输长度是否与距离匹配。 ? 2、电路Link灯不亮 ? (1)、检查网线是否断路； ? ? (2)、检查连接类型是否匹配：网卡与路由器等设备使 用交叉线，交换机，集线器等设备使用直通线； ? ? (3)、检查设备传输速率是否匹配。 ? 3、网络丢包严重 ? (1)、收发器的电端口与网络设备接口，或两端设备接 口的双工模式不匹配； ? ? (2)、双绞线与RJ-45头有问题，进行检测； ? (3)、光纤连接问题，跳线是否对准设备接口，尾纤与 跳线及耦合器类型是否匹配等； ? ? (4)、光纤线路损耗是否超出设备接受灵敏度。 ? 4、光纤收发器连接后两端不能通信 ? (1)、光纤接反了，TX和RX所接光纤对调； ? ? (2)、RJ45接口与外接设备连接不正确(注意直通与绞 接)光纤接口(陶瓷插芯)不匹配，此故障主要体现在100M带光电互控功能的收发器上，如APC插芯的尾纤接到PC插芯的收发器上将不能正常通信，但接非光电互控收发器没有影响。 ? 5、时通时断现象 ? (1)、可能为光路衰减太大，此时可用光功率计测量接 收端的光功率，如果在接收灵敏度范围附近，1-2dB 范围之内可基本判断为光路故障； ? ? 光收发器的各个指示灯的作用和故障判断方法光收发器的各个指示灯的作用和故障判断方法! 1、首先看光纤收发器或光模块的指示灯和双绞线端口指示灯是否已亮, a、如收发器的光口(FX)指示灯不亮，请确定光纤链路是否交叉链接,光纤跳线一头是平行方式连接;另一头是交叉方式连接。 b、如A收发器的光口(FX)指示灯亮、B收发器的光口(FX)指示灯不亮，则故障在A收发器端:一种可能是:A收发器(TX)光发送口已坏，因为B收发器的光口(RX)接收不到光信号;另一种可能是:A收发器(TX)光发送口的这条光纤链路有问题(光 缆或光线跳线可能断了)。 c、双绞线(TP)指示灯不亮，请确定双绞线连线是否有错或连接有误,请用通断测试仪检测(不过有些收发器的双绞线指示灯须等光纤链路接通后才亮)。 d、有的收发器有两个RJ45端口:(To HUB)表示连接交换机的连接线是直通 线;(To Node)表示连接交换机的连接线是交叉线。 e、有的发器侧面有MPR开关:表示连接交换机的连接线是直通线方式;DTE开关:连接交换机的连接线是交叉线方式。 2、光缆、光纤跳线是否已断, a、光缆通断检测:用激光手电、太阳光、发光体对着光缆接头或偶合器的一头照光;在另一头看是否有可见光,如有可见光则表明光缆没有断。 b、光纤连线通断检测:用激光手电、太阳光等对着光纤跳线的一头照光;在另 一头看是否有可见光,如有可见光则表明光纤跳线没有断。 3、半/全双工方式是否有误, DX开关:表示全双工;HDX开关:表示半双工。有的收发器侧面有F 4、用光功率计仪表检测 光纤收发器或光模块在正常情况下的发光功率:多模:-10db--18db之间;单模20公里:-8db--15db之间;单模60公里:-5db--12db之间;如果在光纤收发器的发光功率在:-30db--45db之间，那么可以判断这个收发器有问题 二、收发器常见故障判断方法 光收发器种类繁多，但故障判断方法基本是一样的，总结起来光收发器所会出现的故障如下: 1( Power灯不亮 电源故障 2( Link灯不亮 故障可能有如下情况: (a) 检查光纤线路是否断路 (b) 检查光纤线路是否损耗过大，超过设备接收范围 (c) 检查光纤接口是否连接正确，本地的TX 与远方的RX 连接，远方的TX 与本地的RX连接。 (d) 检查光纤连接器是否完好插入设备接口，跳线类型是否与设备接口匹配，设备类型是否与光纤匹配，设备传输长度是否与距离匹配。 3.电路Link灯不亮 故障可能有如下情况: (a) 检查网线是否断路 (b) 检查连接类型是否匹配:网卡与路由器等设备使用交叉线，交换机，集线器等设备使用直通线。 (a) 检查设备传输速率是否匹配 4.网络丢包严重 可能故障如下: FPGA串行通用异步收发器设计 实验目的：1、掌握QuartusII6.0等EDA工具软件的基本使用； 2、熟悉VHDL硬件描述语言编程及其调试方法； 3、学习用FPGA实现接口电路设计。 实验内容： 本实验目标是利用FPGA逻辑资源，编程设计实现一个串行通用异步收发器。实验环境为EDA实验箱。电路设计采用VHDL硬件描述语言编程实现，开发软件为QuartusII6.0。 1、UART简介 UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter通用异步收发器）是一种应用广泛的短距离串行传输接口。常常用于短距离、低速、低成本的通讯中。8250、8251、NS16450等芯片都是常见的UART器件。 基本的UART通信只需要两条信号线（RXD、TXD）就可以完成数据的相互通信，接收与发送是全双工形式。TXD是UART发送端，为输出；RXD是UART接收端，为输入。 UART的基本特点是： （1）在信号线上共有两种状态，可分别用逻辑1（高电平）和逻辑0（低电平）来区分。在发送器空闲时，数据线应该保持在逻辑高电平状态。 （2）起始位（Start Bit）：发送器是通过发送起始位而开始一个字符传送，起始位使数据线处于逻辑0状态，提示接受器数据传输即将开始。 （3）数据位（Data Bits）：起始位之后就是传送数据位。数据位一般为8位一个字节的数据（也有6位、7位的情况），低位（LSB）在前，高位（MSB）在后。 （4）校验位（parity Bit）：可以认为是一个特殊的数据位。校验位一般用来判断接收的数据位有无错误，一般是奇偶校验。在使用中，该位常常取消。 （5）停止位：停止位在最后，用以标志一个字符传送的结束，它对应于逻辑1状态。 （6）位时间：即每个位的时间宽度。起始位、数据位、校验位的位宽度是一致的，停止位有0.5位、1位、1.5位格式，一般为1位。 （7）帧：从起始位开始到停止位结束的时间间隔称之为一帧。 （8）波特率：UART的传送速率，用于说明数据传送的快慢。在串行通信中，数据是按位进行传送的，因此传送速率用每秒钟传送数据位的数目来表示，称之为波特率。如波特率9600=9600bps（位/秒）。 FPGA UART系统组成：如下图所示，FPGA UART由三个子模块组成：波特率发生器；接收模块；发送模块； 2、模块设计： 通俗来讲就是:电动机通电以后,就产生一个旋转磁场,这个旋转磁场切割转了的导线,产生力,电动机就转起来.但转子的速度总比旋转磁场的要慢一些,也就是不同步,所以就叫 异步电动机. 5 `3 d7 z9 g* |: {4 r, H5 _: r* m1．三相交流异步电 动机的工作原理是什么? * q; Y) m; j- u5 r; u+ [ k( T是由电磁力产生电力矩.2由于导体产生的电磁力矩方向与磁极旋转的方向相同,所以转子就跟随磁极旋转,这就是异步电动机的工作原理. 4 `, J3 U+ Q' `3 r6 E+ U6 r2．三相交流异步电动机的 调速方式有那些? 4 N( m! s, T9 ~ 改变电源频率.2.改变电动机的磁极对数.3. 改变电动机的转差率. 2 N, n0 ]/ X3 x# N& t& Y 同步电机就是靠励磁电流运行的,如果没有励磁,电机就是异步的.励磁是加在转子上的直流系统,它的旋转速度和极性与定子是一致的,如果励磁出现问题,电动机就会失步,调整不过来,触发保护“励磁故障”电动机跳闸 , Q/ l- k4 n6 J6 Q6 G说的白一点,励磁电流就是同步电机转子中流过的电流(有了这个电流,使转子相当于一个电磁铁,有N极和S极),在正常运行时,这个电流是由外部加在转子上的直流电压产生的.以前这个直流电压是由直流电动机供给,现在大多是由可控硅整流后供给.我们通常把可控硅 整流系统称为励磁装置. 9 F& a+ j' \8 m3 n8 m4 d 1、防爆电机一般应用在易燃易爆的场合. + Z- L+ a% y$ j3 | 2、防爆电机接线盒的密封较普通电机要好. , K; R* S5 ~9 j/ T3、防爆电机防护等级最低为IP55,而普通电机有IPIP23、IP44、IP54、IP55、IP56不等,故而从外 形可以分辨出. 2 j& Q$ {. ~ F 3 Y) ]7 Z下面详细介绍防爆电 机: ( @2 F. z9 H3 N. a: h 防爆电机是一种可以在易燃易爆厂所使用的一种电机,运行 时不产生电火花. 0 g) Z, b! \2 ]- ]' f8 e防爆电机主要用于煤矿、石油天然气、石油化工和化学工业.此外,在纺织、冶金、城市煤气、交通、粮油加工、造纸、医药等部门也被广泛应用.防爆电机作为主要的动力设备,通常用于驱动泵、风机、压缩机和其他传动机械. 0 g1 Z3 }1 g! a1 ]- G 随着科技、生产的发展,存在爆炸危险的场所也在不断增加.例如,食用油生产过去是用传统的压榨法工艺,20世纪70年代以后,我国开始引进国外先进的浸出油工艺,但此工艺中要使用含有己烷的化学溶剂,己烷是易燃易爆物质;因此浸出油车间就成了爆炸危险场所,需要使用防爆电机和其他防爆电气产品.又如,近年来我国公路发展迅速,一大批燃油加 光纤收发器常见故障解答 1．Power灯不亮 电源故障 2．Link灯不亮 故障可能有如下情况： (a) 检查光纤线路是否断路 (b) 检查光纤线路是否损耗过大，超过设备接收范围 (c) 检查光纤接口是否连接正确，本地的TX 与远方的RX 连接，远方的TX 与本地的RX连接。 (d)检查光纤连接器是否完好插入设备接口，跳线类型是否与设备接口匹配，设备类型是否与光纤匹配， 设备传输长度是否与距离匹配。 3.电路Link灯不亮 故障可能有如下情况： (a)检查网线是否断路 (b)检查连接类型是否匹配：网卡与路由器等设备使用交叉线，交换机，集线器等设备使用直通线。 (c)检查设备传输速率是否匹配 4.网络丢包严重：可能故障如下： (1)收发器的电端口与网络设备接口，或两端设备接口的双工模式不匹配。 (2)双绞线与RJ-45头有问题，进行检测 (3)光纤连接问题，跳线是否对准设备接口，尾纤与跳线及耦合器类型是否匹配等。 (4)光纤线路损耗是否超出设备接受灵敏度。 5.光纤收发器连接后两端不能通信 (1).光纤接反了，TX和RX所接光纤对调 (2).RJ45接口与外接设备连接不正确(注意直通与绞接)光纤接口（陶瓷插芯）不匹配，此故障主要体现 在100M带光电互控功能的收发器上，如APC插芯的尾纤接到PC插芯的收发器上将不能正常通信，但接非光电互控收发器没有影响。 6.时通时断现象： (1).可能为光路衰减太大，此时可用光功率计测量接收端的光功率，如果在接收灵敏度范围附近，1~2dB 范围之内可基本判断为光路故障 (2).可能为与收发器连接的交换机故障，此时把交换机换成PC，即两台收发器直接与PC连接，两端对 PING，如未出现时通时断现象可基本判断为交换机故障 (3).可能为收发器故障，此时可把收发器两端接PC（不要通过交换机），两端对PING没问题后，从 光收发器的各个指示灯的作用和故障判断方法 光收发器的各个指示灯的作用和故障判断方法! 1、首先看光纤收发器或光模块的指示灯和双绞线端口指示灯是否已亮, a、如收发器的光口(FX)指示灯不亮，请确定光纤链路是否交叉链接,光纤跳线一头是平行方式连接;另一头是交叉方式连接。 b、如A收发器的光口(FX)指示灯亮、B收发器的光口(FX)指示灯不亮，则故障在A收发器端:一种可能是:A收发器(TX)光发送口已坏，因为B收发器的光口(RX)接收不到光信号;另一种可能是:A收发器(TX)光发送口的这条光纤链路有问题(光 缆或光线跳线可能断了)。 c、双绞线(TP)指示灯不亮，请确定双绞线连线是否有错或连接有误,请用通断测试仪检测(不过有些收发器的双绞线指示灯须等光纤链路接通后才亮)。 d、有的收发器有两个RJ45端口:(To HUB)表示连接交换机的连接线是直通 线;(To Node)表示连接交换机的连接线是交叉线。 e、有的发器侧面有MPR开关:表示连接交换机的连接线是直通线方式;DTE开关:连接交换机的连接线是交叉线方式。 2、光缆、光纤跳线是否已断, a、光缆通断检测:用激光手电、太阳光、发光体对着光缆接头或偶合器的一头照光;在另一头看是否有可见光,如有可见光则表明光缆没有断。 b、光纤连线通断检测:用激光手电、太阳光等对着光纤跳线的一头照光;在另 一头看是否有可见光,如有可见光则表明光纤跳线没有断。 3、半/全双工方式是否有误, DX开关:表示全双工;HDX开关:表示半双工。有的收发器侧面有F 4、用光功率计仪表检测 光纤收发器或光模块在正常情况下的发光功率:多模:-10db--18db之间;单模20公里:-8db--15db之间;单模60公里:-5db--12db之间;如果在光纤收发器的发光功率在:-30db--45db之间，那么可以判断这个收发器有问题 二、收发器常见故障判断方法 光收发器种类繁多，但故障判断方法基本是一样的，总结起来光收发器所会出现的故障如下: 1( Power灯不亮 电源故障 2( Link灯不亮 故障可能有如下情况: (a) 检查光纤线路是否断路 (b) 检查光纤线路是否损耗过大，超过设备接收范围 (c) 检查光纤接口是否连接正确，本地的TX 与远方的RX 连接，远方的TX 与本地的RX连接。 (d) 检查光纤连接器是否完好插入设备接口，跳线类型是否与设备接口匹配，设备类型是否与光纤匹配，设备传输长度是否与距离匹配。 3.电路Link灯不亮 故障可能有如下情况: (a) 检查网线是否断路 (b) 检查连接类型是否匹配:网卡与路由器等设备使用交叉线，交换机，集线器等设备使用直通线。 (a) 检查设备传输速率是否匹配 4.网络丢包严重 可能故障如下: 异步电机(感应电机)的工作原理是通过定子的旋转磁场在转子中产生感应电流,产生电磁转矩,转子中并不直接产生磁场.因此,转子的转速一定是小于同步速的(没有这个差值,即转差率,就没有转子感应电流),也因此叫做异步电机. 而同步电机转子本身产生固定方向的磁场(用永磁铁或直流电流产生),定子旋转磁场"拖着"转子磁场(转子)转动,因此转子的转速一定等于同步速,也因此叫做同步电机. 作为电动机时,大部分是用异步机;发电机都是同步机。 同步电机和异步电机的区别三相交流电通过一定结构的绕组时,要产生旋转磁场.在旋转磁场的作用下,转子随旋转磁场旋转.如果转子的转速同旋转磁场的转速完全一致,就是同步电机;如果转子的转速小于磁场转速,也就是说两者不同步,就是异步电机.异步电机结构简单,应用广泛.同步电机要求转子有固定的磁极(永磁或电磁),如交流发电机和同步交流电动机. 电机的转速（定子转速）小于旋转磁场的转速，从而叫为异步电机。它和感应电机基本上是相同的。s=(ns-n)/ns。s为转差率， ns为磁场转速，n为转子转速。 基本原理：(1)当三相异步电机接入三相交流电源时，三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势（定子旋转磁动势）并产生旋转磁场。 (2)该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体产生感应电动势并产生感应电流。 （3）根据电磁力定律，载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用，形成电磁转矩，驱动转子旋转，当电动机轴上带机械负载时，便向外输出机械能。 特点: 优点：结构简单，制造方便，价格便宜，运行方便。 缺点：功率因数滞后，轻载功率因数低，调速性能稍差。 主要做电动机用，一般不做发电机！ 异步电机是一种交流电机，其负载时的转速与所接电网的频率之比不是恒定关系。异步电机包括感应电机、双馈异步电机和交流换向器电机。感应电机应用最广，在不致引起误解或混淆的情况下，一般可称感应电机为异步电机。 普通异步电机的定子绕组接交流电网，转子绕组不需与其他电源连接。因此，它具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠以及质量较小，成本较低等优点。异步电机有较高的运行效率和较好的工作特性，从空载到满载范围内接近恒速运行，能满足大多数工农业生产机械的传动要求。异步电机还便于派生成各种防护型式，以适应不同环境条件的需要。异步电机运行时，必须从电网吸取无功励磁功率，使电网的功率因数变坏。因此，对驱动球磨机、压缩机等大功率、低转速的机械设备，常采用同步电机。由于异步电机的转速与其旋转磁场 班级学号姓名同组人 实验日期室温大气压成绩 实验六通用异步串行口（UART）实验 一、实验目的 1、掌握异步串行通信协议； 2、掌握2812异步收发器模块的应用。 二、实验设备 1、一台装有CCS软件的计算机； 2、DSP试验箱的TMS320F2812主控板； 3、DSP硬件仿真器。 三、实验原理 1、异步串行通信协议 在传输数据前，数据线处于高电平状态，这称为表示态。传输开始后，数据线由高电平转为低电平状态，这称为起始位；起始位后面接着5-8个信息位；信息为后面是校验位；校验位后是停止位“1”。传输完毕后，可以立即开始下一个字符的传输；否则，数据线再次进入标识态。上面提到的信息位的位数（5~8位）、停止位的位数（1位、1.5位或2位）、校验的方式（奇偶验、偶校验或不校验）等参数都可以根据不同需要进行设置，但对于同一个传输系统中的首发两端来说，这些参数必须保持一致。 异步串行通信方式中另一个重要的参数是波特率。在一般的“0”“1”系统中，波特率就是每秒钟传输的位数。国际上规定了一个标准波特率系列，他们是最常用的波特率。标准波特率系列为110、300、600、1200、1800、2400、4800、9600 和19200。发送端和接收端必须设置统一的波特率，否则无法正确接收数据。 2、电平转换 RS-232-C标准中规定-5V~-15V位逻辑“1”，+5V~+15V位逻辑“0”，因此要用专门的芯片完成TTL电平与RS-232电平的转换，如MAX3232。 3、串行口调试助手 该计算机端程序可以监测计算机串口接收和发送数据的情况。本实验中需要用该程序帮助观察实验结果。 四、实验步骤 1、用串口线连接实验箱的 UART 模块与计算机串行口； 2、在 CCS 环境中打开本实验的工程Example_sci.pjt，编译，生成输出文件，通过仿真器把执行代码下载到DSP 芯片； 3、在计算机上运行串口调试助手程序，设置串口为Com1，波特率为9600，校验为None，停止位为1 位，十六进制显示，以待观察从DSP 往PC 串口发送的数据； 4、选择“View”->“memory”，起始地址设为“0x1000”，“Page”项设置为“I/O”，以待观察寄存器的值； 5、在串口调试助手程序的发送窗口键入任意字符（如“5A”）以待发送至DSP，并且选择手动发送模式（即不选中自动发送项）和十六进制发送； 五、实验总结 本实验为通用异步串行接口（UART）实验，运行程序后能通过在串口调试助手程序中，在接收窗口中可以观察正确接收到0X00~0XFF的数据。有时却发现接收到数据不正常，都是乱码，经查证发现设置串口错误并且波特率有问题改正为Com1，波特率为9600可以正确接收到0X00~0XFF的数据。在本实验中使我掌握了异步串行通信协议及其使用方法，掌握了2812异步收发器模块的应用方法，并能通过串口调试助手对主板的数据收发等功能。并使我进一步掌握用C语言编写 DSP 程序的方法，及编译、除错能力。 14- 1 水轮发电机和汽轮发电机结构上有什么不同，各有什么特点？ 14- 2 为什么同步电机的气隙比同容量的异步电机要大一些？ 14-3 同步电机和异步电机在结构上有哪些异同之处？ 14-4 同步发电机的转速为什么必须是常数？接在频率是50Hz 电网上，转速为150r/min 的水轮发电机的极数为多少？ 14-5 一台三相同步发电机S N=10kVA，cosφN=0.8（滞后），U N=400V，试求其额定电流I N 和额定运行时的发出的有功功率P N 和无功功率Q N。 14-6 同步电机在对称负载下稳定运行时，电枢电流产生的磁场是否与励磁绕组匝链？它会在励磁绕组中感应电势吗？ 14-7 同步发电机的气隙磁场在空载状态是如何激励的，在负载状态是如何激励的？ 14-8 隐极同步电机的电枢反应电抗与与异步电机的什么电抗具有相同的物理意义？ 14-9 同步发电机的电枢反应的性质取决于什么，交轴和直轴电枢反应对同步发电机的磁场有何影响？ 答案： 14-3 2p=40 14-4 I N =14.43A ，P N =8kW ，Q N=6 kvar 1 / 9 2 / 9 15- 1 同步电抗的物理意义是什么？为什么说同步电抗是与三相有关的电抗，而它的值又是每 相 的值？ 15- 2 分析下面几种情况对同步电抗有何影响： （1）铁心饱和程度增加； （2）气隙增大； （3） 电枢绕组匝数增加； （ 4）励磁绕组匝数增加。 15-9 (1) E 0 =2.236 ， (2) I =0.78 ( 补充条件： Ｘ*S 非=1.8） 15-10 (1) E 0 =1.771, E 0 =10.74kV ， 18.4 15-11 E 0 2.2846 , E 0 13.85kv ， 32.63 15-12 E 0 12534.88v ， 57.42 ， I d 387.61A ， I q 247.7A 16- 1 为什么同步发电机的稳态短路电流不大，短路特性为何是一直线？如果将电机的转速降 到 0.5n 1 则短路特性，测量结果有何变化？ 16- 2 什么叫短路比，它与什么因素有关？ 16- 3 已知同步发电机的空载和短路特性，试画图说明求取Ｘ d 非 和 Kc 的方法。 16-4 有一台两极三相汽轮同步发电机，电枢绕组 Y 接法，额定容量 S N =7500kV A ，额定 电压 U N N 短路实验测得 k N 时， fk ，零功率因数实验 I=I N ，U=U N 时测得 fN0 试求：（1）通过空载特性和短路特性求出 X d 非和短路比；（2）通过空载特性和零功率因数特性 求出 X σ和 I fa ；（3）额定运行情况下的 I fN 和 u 。 16-5 一台 15000kVA 的 2 极三相 Y 联接汽轮发电机， U N 10.5kV ，cos N 0.8（滞 * *d p a 1（2）额定负载时的励磁电流标么值。 光纤收发器常见故障及排除方法 收发器通信一段时间后死机? 此现象一般由交换机引起，交换机会对所有接收到的数据进行CRC错误检测和长度校验，检查出有错误的包将丢弃，正确的包将转发出去。但这个过程中有些有错误的包在CRC错误检测和长度校验中都检测不出来，这样的包在转发过程中将不会被发送出去，也不会被丢弃，它们将会堆积在动态缓存（buffer）中，永远无法发送出去，等到buffer中堆积满了，就会造成交换机死机的现象。因为此时重起收发器或重起交换机都可以使通信恢复正常，所以用户通常都会认为是收发器的问题。 收发器Link灯不亮? 故障可能有如下情况： (a) 检查光纤线路是否断路 (b) 检查光纤线路是否损耗过大，超过设备接收范围 (c) 检查光纤接口是否连接正确，本地的TX 与远方的RX 连接，远方的TX 与本地的RX连接。 (d) 检查光纤连接器是否完好插入设备接口，跳线类型是否与设备接口匹配，设备类型是否与光纤匹配，设备传输长度是否与距离匹配。 收发器网络丢包严重? 可能故障如下： （1）收发器的电端口与网络设备接口，或两端设备接口的双工模式不匹配。（2）双绞线与RJ-45头有问题，进行检测 （3）光纤连接问题，跳线是否对准设备接口，尾纤与跳线及耦合器类型是否匹配等。 光纤收发器连接后两端不能通信？ 1. 光纤接反了，TX和RX所接光纤对调 2. RJ45接口与外接设备连接不正确(注意直通与绞接) 光纤接口（陶瓷插芯）不匹配，此故障主要体现在100M带光电互控功能的收发器上，如APC插芯的尾纤接到PC插芯的收发器上将不能正常通信，但接非光电互控收发器没有影响。 收发器连接问题测试方法 如果发现收发器连接有问题，请按以下方法进行测试，以便找出故障原因 1. 近端测试： 两端电脑对PING ，如可以PING通的话证明光纤收发器没有问题。如近端测试都不能通信则可判断为光纤收发器故障。 2. 远端测试： 两端电脑对PING ，如PING不通则必须检查光路连接是否正常及光纤收发器的发射和接收功率是否在允许的范围内。如能PING通则证明光路连接正常。即可判断故障问题出在交换机上。 3. 远端测试判断故障点： 先把一端接交换机，两端对PING，如无故障则可判断为另一台交换机的故障。收发器时通时断？ 异步电机和同步电机的区别 来源：中国机械CAD论坛 同步电机的转子全部为线绕式，有电刷，集电环，结构复杂，制造成本高，转子的磁场靠外部供电来建立。异步电机的转子可以是线绕式，但绝大部分为鼠笼式，结构简单，转子磁场有定子磁场感应产生，转速比同步磁场的转速低，只有这样转子和定子的同步磁场之间才有相对移动，才能产生感应电流，进而建立磁场，在定转子磁场的相互作用下，实现转动。 首先说明一点的是，异步电机只用于电动机，极少用作发电机，都是同步电机用来发电。 异步电动机的原理主要是在定子中通入3相交流电，使其产生旋转磁场，转速为n0，即同步转速。不同的磁极对数p，在相同频率f=50Hz的交流电作用下，会产生不同的n0，n0=60f/p。 工作原理如下： 对称3相绕组通入对称3相电流，产生旋转磁场，磁场线切割转子绕组，根据电磁感应原理，转子绕组中产生e和i，转子绕组在磁场中受到电磁力的作用，即产生电磁转矩，使转子旋转起来，转子输出机械能量，带动机械负载旋转起来。转子转速n 构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机的分类可归纳如下： 发电机 { 直流发电机 交流发电机 { 同步发电机 异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 同步电机和异步电机区别：（这是网上3个网友给的解释） 1，同步与异步的最大区别就在于看他门的转子速度是不是与定子旋转的磁场速度一致，如果转子的旋转速度与定子是一样的，那就叫同步电动机，如果不一致，就叫异步电动机。。。 2，当极对数一定时，电机的转速和频率之间有严格的关系，用电机专业术语说，就是同步。异步电机也叫感应电机，主要作为电动机使用，其工作时的转子转速总是小于同步电机。 3，所谓“同步”就是电枢（定子）绕组流过电流后，将在气隙中形成一旋转磁场，而该磁场的旋转方向及旋转速度均与转子转向，转速相同，故为同步。 异步电机的话，其旋转磁场与转子存在相对转速，即产生转距。 至于为什么异步电动机和同步电动机会有这样的区别，我来总结一下，最根本的原因其实就是定子有没有加励磁，不加励磁为异步，应为只有产生相对运动了，才会有切割磁感线的作用（或者说是磁通变化），才会产生电磁感应力（即安培力）。而加了励磁，定子就可以看作一块磁铁，有固定的NS极，会随着旋转磁场同步转动，所以称同步电机。（磁铁的吸引作用） 学号11700224 天津城建大学 EDA技术及应用 设计说明书 题目 串行数据收发器设计 起止日期：2014年12 月22日至2014年12 月26日 学生姓名杨棋焱 班级11电信2班 成绩 指导教师(签字) 计算机与信息工程学院 天津城建大学 课程设计任务书 2012 —2013 学年第1 学期 电子与信息工程系电子信息工程专业 课程设计名称：EDA技术及应用 设计题目：串行数据收发器设计 完成期限：自2014 年12月22 日至2014 年12 月26 日共 1 周 一．课程设计依据 在掌握常用数字电路原理和技术的基础上，利用EDA技术和硬件描述语言，EDA开发软件（Quartus Ⅱ）和硬件开发平台（达盛试验箱CycloneⅡFPGA）进行初步数字系统设计。 二．课程设计内容 采用状态机结构设计简易全双工串行数据收发器，串行数据收发速率为9600bit/s，数据帧为RS232标准：1个起始位，8位数据，1位校验位，1.5位停止位。要求把数据发送、接收结果分别在2对数码管上以16进制显示出来。要求采用状态机或计数器设计，具有奇偶校验功能，接受错误时显示- - - -，并编写串行数据测试程序进行仿真。扩展设计：采用16倍超采样频率方法，实现串行数据接收和发送。三．课程设计要求 1. 要求独立完成设计任务。 2. 课程设计说明书封面格式要求见《天津城建大学课程设计教学工作规范》附表1 3. 课程设计的说明书要求简洁、通顺，计算正确，图纸表达内容完整、清楚、规范。 4. 测试要求：根据题目的特点，采用相应的时序仿真或者在实验系统上观察结果。 5. 课设说明书要求： 1) 说明题目的设计原理和思路、采用方法及设计流程。 2) 对各子模块的功能以及各子模块之间的关系作明确的描述。 3) 对实验和调试过程，仿真结果和时序图进行说明和分析。 4) 包含系统框图、电路原理图、HDL设计程序、仿真测试图。 指导教师（签字）： 教研室主任（签字）： 批准日期：2014 年12 月18 日 目录 第一章设计方案 (1) 1.1 设计原理 (1) 1.1.1 UART介绍 (1) 光纤收发器常见问题大全 1.Power灯不亮 电源故障 2.Link灯不亮 故障可能有如下情况： （a）检查光纤线路是否断路 （b）检查光纤线路是否损耗过大，超过设备接收范围 （c）检查光纤接口是否连接正确，本地的TX与远方的RX连接，远方的TX与本地的RX连接。 （d）检查光纤连接器是否完好插入设备接口，跳线类型是否与设备接口匹配，设备类型是否与光纤匹配，设备传输长度是否与距离匹配。 3.电路Link灯不亮 故障可能有如下情况： （a）检查网线是否断路 （b）检查连接类型是否匹配：网卡与路由器等设备使用交叉线， 交换机，集线器等设备使用直通线。 （c）检查设备传输速率是否匹配 4.网络丢包严重 可能故障如下： （1）收发器的电端口与网络设备接口，或两端设备接口的双工模式不匹配。（2）双绞线与RJ-45头有问题，进行检测 （3）光纤连接问题，跳线是否对准设备接口，尾纤与跳线及耦合器类型是否匹配等。 5.光纤收发器连接后两端不能通信 （1）光纤接反了，TX和RX所接光纤对调 （2）RJ45接口与外接设备连接不正确（注意直通与绞接） 光纤接口（陶瓷插芯）不匹配，此故障主要体现在100M带光电互控功能的收发器上，如APC插芯的尾纤接到PC插芯的收发器上将不能正常通信，但接非光电互控收发器没有影响。 6.时通时断现象 （1）可能为光路衰减太大，此时可用光功率计测量接收端的光功率，如果在接收灵敏度范围附近，1-2dB范围之内可基本判断为光路故障 （2）可能为与收发器连接的交换机故障，此时把交换机换成PC，即两台收发器直接与PC连接，两端对PING，如未出现时通时断现象可基本判断为交换机故障（3）可能为收发器故障，此时可把收发器两端接PC（不要通过交换机），两端对PING没问题后，从一端向另一端传送一个较大文件（100M）以上，观察它的速度，如速度很慢（200M以下的文件传送15分钟以上），可基本判断为收发器故障。 7.通信一段时间后死机，即不能通信，重起后恢复正常 此现象一般由交换机引起，交换机会对所有接收到的数据进行CRC错误检测和长度校验，检查出有错误的包将丢弃，正确的包将转发出去。但这个过程中有些有错误的包在CRC错误检测和长度校验中都检测不出来，这样的包在转发过程中将不会被发送出去，也不会被丢弃，它们将会堆积在动态缓存（buffer）中，永远无法发送出去，等到buffer中堆积满了，就会造成交换机死机的现象。因为此时重起收发器或重起交换机都可以使通信恢复正常，所以用户通常都会认为是收发器的问题。 8.收发器测试方法如果发现收发器连接有问题，请按以下方法进行测试，以便找出故障原因 a）近端测试： 两端电脑对PING，如可以PING通的话证明光纤收发器没有问题。如近端测试都不能通信则可判断为光纤收发器故障。 b）远端测试： 两端电脑对PING，如PING不通则必须检查光路连接是否正常及光纤收发器的发射和接收功率是否在允许的范围内。如能PING通则证明光路连接正常。即可判断故障问题出在交换机上。 c）远端测试判断故障点： 先把一端接交换机，两端对PING，如无故障则可判断为另一台交换机的故障。 按网管来分，可以分为网管型光纤收发器和非网管型光纤收发器。随着网络向着可运营可管理的方向发展，大多数运营商都希望自己网络中的所有设备均能做到可远程网管的程度，光纤收发器产品与交换机、路由器一样也逐步向这个方向发展。对于可网管的光纤收发器还可以细分为局端可网管和用户端可网管。局端可网管的光纤收发器主要是机架式产品，多采用主从式的管理结构，即一个主网管模块可串联N个从网管模块，每个从网管模块定期轮询它所在子架上所有光纤收发器的状态信息，向主网管模块提交。主网管模块一方面需要轮询自己机架上的网管信息，另一方面还需收集所有从子架上的信息，然后汇总并提交给网管服务器。如武汉烽火网络所提供的OL200系列网管型光纤收发器产品支持1（主）+9（从）的网管结构，一次性最多可管理150个光纤收发器。 用户端网管主要可以分为三种方式：第一种是在局端和客户端设备之间运行特定的协议，协议负责向局端发送客户端的状态信息，通过局端设备的CPU来处理这些状态信息，并提交给网管服务器；第二种是局端的光纤收发器可以检测到光口上的光功率，因此当光路上出现问题时可根据光功率来判断是光纤上的问题还是用户端设备的故障；第三种是在用户端的光纤收发器上加装主控CPU，这样网管系统一方面可以监控到用户端设备的工作状态，另外还可以实现远程配置和远程重启。在这三种用户端网管方式中，前两种严格来说只是对用户端设备进行远程监控，而第三种才是真正的远程网管。但由于第三种方式在用户端添加了CPU，从而也增加了用户端设备的成本，因此在价格方面前两种方式会更具优势一些。目前大多数厂商的网管系统都是基于SNMP网络协议上开发的，支持包括Web、Telnet、CLI等多种管理方式。管理内容多包括配置光纤收发器的工作模式，监视光纤收发器的模块类型、工作状态、机箱温度、电源状态、输出电压和输出光功率等等。随着运营商对设备网管的需求愈来愈多，相信光纤收发器的网管将日趋实用和智能。 ·按电源分类： 内置电源光纤收发器：内置开关电源为电信级电源 外置电源光纤收发器：外置变压器电源多使用在民用设备上 按电源来分，可以分为内置电源和外置电源两种。其中内置开关电源为电信级电源，而外置变压器电源多使用在民用设备上。前者的优势在于能支持超宽的电源电压，更好地实现稳压、滤波和设备电源保护，减少机械式接触造成的外置故障点；后者的优势在于设备体积小巧和价格便宜。光纤网络常见故障及排除方法
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