智能化海豚动力电源设计
1．4 发电原理
为尽可能减少对海水的影响，设置发电机的额定功率为100 W，为了减少铁损和提高电机的发电效率，采用变极无芯永磁异步交流发电机。发电机通过锂电池接至负载，发电机转速、空载电压和输出电流之间的关系分别为：
U0P(t)=E0(t)N (3)
I(t)=[U0P(t)-U0)]／R (4)
式中：U0P为空载电压(单位：V)；E0为线圈电动势(单位：V／(r·min-1))；U0为锂电池电压(单位：V)；N为转速(单位：r·min-1)；I为电流(单位：A)；R为线圈电阻(单位：Ω)。
发电机的输出功率和电气损耗(铜损)分别为：
P(t)=U0I(t) (5)
PUS(t)=RI(t) (6)
式中：P为发电机功率(单位：W)；PUS为电气铜损(单位：W)。
发电机每转一圈产生的电动势为：
E0=VB(L×2)nk (7)
式中：V为速度(单位：ms-1)；B为磁通密度(单位：T)；L为与磁通交链导体长度(单位：m)；n为线圈匝数；k为线圈的串联数。
2 海豚动力发电系统的智能控制
2．1 智能控制电路原理图
海豚动力发电系统智能控制电路由压力传感器、转速传感器、电磁阀、步进电机、整流滤波电路、脉冲报警电路、单片机和锂电池等组成，电源控制电路原理图，如图3所示。本文引用地址：http://www.amcfsurvey.com/article/175843.htm
2．2 发电机的转速控制
由于海豚的运动有快有慢，发电机输出的电压有高有低，为了防止飞车，设置超转速控制电路，其控制原理如图3所示。当发电机输出的交流电压经D1整流和大电阻R1，R2，R分压后，把电压采样信号送给AT89C52单片机I／O的P1．0端口，微处理器根据P1．0端口的输入电压U1，如果U1大于设定值，微处理器进入转速控制程序，单片机的P2．0端口输出高电平，K1闭合。由电磁学理论可知，发电机制动器电磁线圈有电流通过，制动器工作，使发电机受到制动阻力转速下降，当海豚的运动越快，发动机转速就越大，通过制动线圈的电流也越大，磁力越大，制动力也越大，转速下降也越多，这样可使发电机转速在一个安全的范围内。
2．3 智能化解系绳控制基本原理
为了保护海豚、防止电子设备对海洋造成污染和资料的回收。根据拍斯卡定理，水对仪器产生压力，并随水深度的增加而增加，仪器下水深度不能超过内压能力，否则会损坏仪器。而且海豚也不能长期被绳子系着，影响生长，因此必须设置智能化解系绳控制系统。工作原理是：由图4可见，压力传感器P2采集到的压力数据电压，经R5和R7分压后把电压采样信号送给AT89C52单片机I／O的P1．1端口，微处理器根据P1．1端口的输入电压U2，如果U2大于设定值，微处理器执行压力控制解系绳子程序，单片机的P2．1端口输出高电平，三极管Q3饱和导通，电磁开关KZ吸合，系绳的锁扣打开，仪器与海豚脱离。同理，仪器下水就开始计算时间，当仪器的工作时间到达设定值时，微处理器也执行解系绳程序，使仪器与海豚脱离。
2．4 智能化仪器回收控制系统
由于仪器正常工作时，根据液体浮力理论可知，当仪器的重力与浮力相等时，仪器脱离海豚后，仪器将沿浮在海水中的任何地方。这将对海洋造成污染，而且也无法回收采集到的海洋中的有用数据。设置智能化仪器浮出海面控制系统的工作原理为：微处理器在执行解系绳程序后，立即执行仪器浮出海面控制子程序，单片机的P2．2端口输出高电平，三极管Q4饱和导通，K3吸全，直流电机B1接通电源，B1带动齿条转动，使平衡舱体积增加。当平衡舱增加到设定时，限位开关S1被触动，P2．4由高电平变为低电平，P2．2端口输出高电平变为低电平，B1停止转动。控制过程中，仪器受到海水的浮力F增加，使F>G，仪器加速向水面运动，最终仪器浮出水面，控制结束。
2．5 电源控制主程序
2．5．1 解系绳控制程序流程图
解系绳控制程序流程图，如图4所示。
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