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    摘要本论文以电动汽车交流充电桩为背景，针对目前充电桩端口存在的一些问题，设计安全防护装置， 按照充电桩控制系统的指令实现充电端口的自动开启和关闭，同时防止充电端口遭到人为或意外破坏，并避免端口对他人造成意外伤害。 通过对应用对象和功能需求的分析，选用齿轮齿条传动结构和步进电动机驱动系统，使用 solidworks 软件设计了防护端口的机械结构；同时根据功能需求设计了自动控制电路图，运用 protel 软件画图并制作了 PCB 板；最后为自动控制系统设计了控制程序，通过 keil 软件进行了调试、编译、下载等工作。最终完成了实物样品的装配及软硬件调试工作，测试结果表明，实现了对充电桩端口的有效保护。  8944
    关键词  交流充电桩  防护端口   单片机   步进电动机   限位反馈    Title  The design and implementation of safety protection  
      device for the electric vehicle charging pile port   
     Abstract
    On the background of the AC charging point of electric vehicles,for the
    current problems in the charge point port,this paper designs the safety
    protection device, which need the function of automatic opening  and closing
    of the charging port in accordance with the instructions of the charge pile
    control and preventing the charging port from artificial or accidental
    damage, and avoiding port causing accidental injury to others.
    On the basis of the analysis of application objects and functional
    requirements, the gear rack transmission structure and driving system of
    stepping motor have been selected. The mechanical structure of the
    protective port is designed by solidworks software. According to the
    functional requirements the automatic control circuit is designed,and
    protel sofeware is used to draw and produce a PCB board. Finally control
    program for the system of automatic control is written,debugged,compiled
    and downloaded.The physical sample product is finally assembled,and
    hardware and sofeware is finally debugged. The test results indicate that
    the charge pile port is effectively protected.  
     Keywords  AC charging point   protection port   microcontroller
    Stepper motor    limit feedback 目  次
     
    1  引言 . 1
    1.1  课题设计背景  1
    1.2  防护端口现状  2
    1.3  本文的主要工作及意义 . 3
    2  系统总体设计 .. 5
    2.1  应用对象分析  5
    2.2  功能需求分析  5
    2.3  总体方案设计  5
    2.3.1  设计原则 .. 5
    2.3.2  传动结构选型 . 6
    2.3.3  动力机的选择 . 7
    2.3.4  开关门运动状态监测 . 8
    2.3.5  防护端口结构方案  9
    2.4  本章小结 . 9
    3  防护端口结构设计  10
    3.1  壳体及开关门参数的确定 . 10
    3.2  传动结构的参数计算 .. 11
    3.2.1  初选齿轮参数  11
    3.2.2  齿轮模数 m 的确定 .. 11
    3.2.4  齿宽及中心距的计算  14
    3.3  负载参数的估算  15
    3.3.1  负载转矩的估算 . 15
    3.3.2  步进电动机型号选择  15
    3.3.3  步进电动机转速计算  16
    3.4  电机支架及导向片的参数计算  17
    3.4.1  电机支架尺寸确定 .. 17
    3.4.2  固定片尺寸确定 . 17
    3.5  本章小结  18
    4  防护端口控制硬件电路设计 . 19
    4.1  驱动电路  19
    4.1.1  ULN2003 简介. 20
    4.2.2  步进电动机驱动电路  20
    4.2  限位反馈电路 .. 21
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