时间：2023-04-25 14:47:43
导语：在单元电路论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
【关键词】ARM9 点阵显示屏 SD卡
LED显示屏是近几年全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，它利用发光二极管构成的点阵模块或像素组成大面积显示屏幕，以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、价格性能比高、使用成本低等特点，在短短的十来年中，迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用 本论文以ARM9高性能单片机来设计电子点阵显示屏的硬件系统。
一、电子点阵显示屏的硬件系统框图如图1所示
图1 电子点阵显示屏硬件系统框图
二、采用16个LED8*8显示屏，构成16行*64列点阵显示
点阵显示屏由16个8×8点阵LED显示模块。16片8×8点阵LED显示模块利用总线形组成一个16×64的LED点阵，用于同时显示4个16×16点阵汉字或8个16×8点阵的字母p字符或数字。单元显示屏可以接收来自控制器（主控制电路板）或上一级显示单元模块传输下来的数据信息和命令信息，并可将这些数据信息和命令信息不经任何变化地再传送到下一级显示模块单元中，因此显示板可扩展至更多的显示单元，用于显示更多的显示内容。
三、显示驱动电路
采用74HC138三-八译码器和74HC164移位寄存器。将从ARM里出来的列信号通过8个164级联而成的64位的信号输出端连接到16*64的点阵LED的输入端，作为点阵的行驱动信号。通过164移位这64位的信号，来控制显示内容的变化。再从ARM输出三个信号分别输入到2个级联的74HC138译码器，然后输出16位行信号，经过16个1K的电阻，再输入到16个PNP（8550）三极管的B极来进行对行信号的放大，其中所有的三极管的E极相连接+5V的电源，所有的C极接16个470欧姆的电阻，得到的信号作为点阵LED 的行输入信号。通过对138的三个输入信号进行控制，改变行信号。由138和164的信号，控制二极管的亮、灭来显示出所要求的字符、汉字。
行驱动电路：每个LED管亮需要7mA的电流，那么64个同时亮就需要448mA的电流，所以我们要对列进行驱动，我们采用晶体管8550对列信号进行放大。驱动电路如图2所示：
图2 点阵显示屏驱动电路
列驱动电路：此电路是由集成电路74HC164构成的，它具有一个8位串入并出的移位寄存器，可以实现在显示本行各列数据的同时，传送下一行的列数据。如图3所示：
图3 列驱动电路
四、总结
本论文完成了LED点阵电子显示屏的主要电路的设计。在系统设计中使用SD卡的扩展，是存储容量大大的增大，实现了海量存储，并具有掉电保护功能。通过和PC机的通讯，使显示的信息能实时的更新。也实现了显示屏的多字体显示。整个系统简洁，可靠性高，性能稳定。
参考文献：
[1]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京：清华大学出版社，1995.
关键词：无刷直流电机;DSP;TMS320LF2407A
一、引言
无刷直流电机的特点是结构简单、运行可靠、维护方便。它又有传统直流电机控制简单、调速性能好、功率密度高、输出转矩大等特点。因此，无刷直流电机在工业机器人控制、数控设备、纺织、化工等工业控制领域得到了广泛的应用。所以，对无刷直流电机及其控制方法进行系统、深入的研究有十分重要的意义。
二、无刷直流电机系统的硬件设计
1.硬件系统总体设计。系统的硬件部分主要由主电路、控制电路和辅助电路等构成，其主电路部分包括整流、滤波、逆变电路等。逆变电路是由功率开关管构成的三相桥式结构。逆变电路对整流、滤波后的直流电压进行斩波，形成电压、频率可调的三相交流电，供给无刷直流电机，这样无刷直流电机就开始运转起来。控制电路以美国TI公司的TMS320F2407A芯片为核心，构成全数字化控制系统，对系统的控制与保护等负责，系统的控制参数和故障信息等保存在TMS320F2407A的存储器中。辅助电路由电源电路、驱动电路、检测与保护电路等组成。无刷直流无刷电机控制系统主要由如下部分组成：（1）逆变主电路;（2）TMS320F2407A控制单元;（3）驱动电路;（4）检测电路;（5）保护电路 。
2.TMS320F2407A控制单元
（1）控制器的选择。控制器是无刷直流电机控制器的核心，选用控制器需要考虑的是控制器要可靠，易于维护，可移植性强，效率高。有以下几种：1）专用芯片;2）单片机;3）数字信号处理器，其中数字信号处理器（DSP）采用了不同的内部结构。传统的通用微处理器大多采用的是冯・诺依曼结构（Von Neumann Architecture），它片内的程序空间与数据空间共用一个公共的存储空间。为了提高速度，现代DSP芯片内部一般采用的是哈佛结构（Harvard Architecture）或改进的哈佛结构。而哈佛结构最大特点是计算机具有独立的数据和程序存储空间。这样允许CPU可以同时执行取指令和取数据，提高了数据吞吐率，进而提升了系统的运算速度。流水线技术也可以帮助系统提高效率。硬件乘法器可以使得DSP在单周期内就可以完成取操作数，相乘并把结果放在累加器中。除此之外，特殊的DSP指令也会大大提高系统的性能，DSP有着非常丰富的片内外设。利用DSP来进行电机控制，可以减小系统的成本，另外，DSP还有如下的优势：1）速度快; 2）存储容量大;3）软件编程灵活;由此可见，数字信号处理器比较适合作为电机控制的中央控制单元。基于以上分析，本设计中采用TI公司用于电机控制的2000系列CPU，其型号为TMS320F2407A。
（2）控制板设计。由前面分析可知，系统采用的控制器是TI公司的TMS320F2407A DSP芯片。下面介绍DSP及其最小系统的接口电路。DSP控制板主要由DSP芯片、外扩存储器、JTAG仿真调试接口和CPLD译码电路组成。下面介绍下外扩存储器电路，JTAG仿真调试接口和CPLD译码电路组成。TMS320F2407A内部存储容量有限，同时考虑到调试过程中可以将程序下载到片外高速SRAM中，系统进行了外部RAM的扩展，系统选用两片IS61LV6416，用于存储数据。在DSP存储器的扩展中，需要注意的是存储芯片的数据读写速度，因为DSP的指令周期都很短，对于速度很慢的存储器需要插入很多等待周期，以免DSP对它的读写发生错误。
3.驱动电路设计。由前面的逆变主电路可知，整个系统的核心就是DSP产生6路PWM波，并且控制每个PWM的脉冲宽度和导通时间，PWM信号经过驱动电路来控制MOSFET，MOSFET是IR公司的IRF3205，这是一款电压型控制器件，其开通电压为12-15V，但DSP输出的电压高电平为3.3V，不能满足驱动IRF3205的要求。则需要设计一个电平转换电路来把DSP的3.3V信号，转化为15V信号，此时就考虑到用一个光电器件。由于PWM频率为10K，则就需要选择一个高速的光耦，一般高速光耦有HCPL4504、PC817和东芝系列的TLP250。我们选择了日本东芝公司的TLP250，光耦TLP250是一种可直接驱动小功率MOSFET和IGBT的功率型光耦，由日本东芝公司生产，其最大驱动能力达1.5A。选用TLP250光耦既保证了功率驱动电路与PWM脉宽调制电路的可靠隔离，又具备了直接驱动MOSFET的能力，使驱动电路特别简单。
图1 下桥臂的MOSFET驱动电路
三相逆变主电路中有六个MOSFET需要控制，可以分为三对开关管。V1与V2为一对管。V1与V2两个不能同时导通，否则会出现电源与地直通情况。六个MOSFET都需要控制。其中下桥臂的三个MOSFET可以共地。采用典型的TLP250应用电路来实现MOSFET的驱动。电路图如图1所示：
4.保护电路设计。系统的保护电路分为欠压、过流保护。欠压保护就是检测输入端直流电压 ，要是系统发生短路，当采样电压低于设定的门限值时，DSP将PWM输出引脚置为高阻态，封锁PWM的信号的输出，达到保护电路电机本体和功率管的目的。
过流保护电路是为了防止电机在过载、起动和运行异常时由于电流过大而对功率开关管和电机本体产生损害而设计的。特别是当电机堵转的时候，此时电流非常大，DSP一定得做出相应的动作来保护整个系统。
三、结语
无刷直流电机凭其自身的特点使其得到了越来越广泛的应用，特别是在电机驱动、机器人等领域。无刷直流电机采用电子换向，与传统的直流电机相比，它提高了系统的可靠性和维护性，同时又保持了直流电机的良好的调速控制性能。并且随着电力电子技术、计算机控制技术以及DSP技术的飞速发展，使得无刷直流电机控制系统有了很高质量的硬件平台。本文介绍了无刷直流电机控制系统的硬件实现。首先介绍了整个系统硬件构架。然后详细介绍了系统的主电路，控制电路，功率驱动电路、检测与保护电路。对电路的方案选择以及参数计算做了详细的阐述，对DSP控制单元及并且设计了控制板的电路，该设计结合算法能够使无刷直流电机控制系统获得更快的响应速度，更高的稳态精度，更好的抗干扰性能。
参考文献：
[1]殷云华. 基于DSP的无刷直流电机控制系统的设计和仿真研究：[硕士论文].中北大学，2007.
逻辑运算继电器触点的实现电路：
关键词：电气论文,逻辑设计法,真值表 1 逻辑关系
（3）真值表
用逻辑变量的真正取值反映逻辑关系的表格成为真值表。
用继电器接点实现逻辑代数的基本事项。
①逻辑1和继电器的常开触头闭合相对应。
②逻辑0和继电器的常开触头断开相对应。
③逻辑“非”的实现可以使用常闭接点。
（4）由三种基本运算得出的逻辑代数公理（基本运算规则）
0+0=0 0·0=0 0+1=1 0·1=0
1+0=1 1·0=0 1+1=1 1·1=1
2 应用实例
（1）要求：按下SB1，指示灯HL1点亮；按下SB2，指示灯HL1和HL2点亮；按下SB1和SB2后指示灯HL2点亮。
（2）使用器件：按钮开关2个，电磁式中间继电器2个，指示灯2个。
（3）设计步骤
①列出控制元件与执行元件的动作状态真值表（表4）
②写出逻辑表达式（与或表达式）
③化简（使用公式法、卡诺图法或电路图法）
（a）公式法：
（b）卡诺图法，如图1所示：HL2=KA2
（c）电路图法：（按下面顺序进行化简，如图2所示）
④画电路图，如图3所示。
⑤实现电路，验证电路的正确性。
1.题目：逻辑选择无环流直流调试系统
2.直流电动机的额定参数:
型号Z2—41
它励
Pnom=3KW Unom=220V Inom=17.2A nnom=1500rpm Uφnom=220V
Iφnom=0.573A
3.其它的已知参数:
① 折合到电动机轴上的总飞轮惯量GD2=5.6Nm2
② 变流器的内阻 Rrec=1.35Ω
③ 电枢电阻 Ra=1.4Ω
④ 平波电抗器电阻 Rpl=0.5Ω
⑤ 电枢回路总电感 L=40mH
⑥ Ce=(Unom–InomRa)/nnom Vmin/r
⑦ 过载倍数 λ=1.5
⑧ 各调节器限幅值及给定值 Unm*=±10V
Uim*=±10V
电流调节器的限幅值为±8V
速度反馈滤波Tom=10ms
电流反馈滤波Toi=2ms
4.系统的技术性能指标要求:
稳态指标：稳态无静差
动态指标：δi≤5% δn≤10%
前
言
随着电力传动装置在现代化工业生产中的广泛应用，以及对其生产工艺、产品质量的要求不断提高，需要越来越多的生产机械能够实现制动调速，因此我们就要对这样的自动调速系统作一些深入的了解和研究。
本设计的课题是逻辑选触无环流直流调速系统。该系统属于模拟系统，虽然不是很先进，但仍然在工矿企业中有着广泛的应用，本设计有较高的集成度，大量采用了LM和CMOS、HTL集成器件，使模拟数字集成电子电路的各种型号的运放. 逻辑单元，时序单元，触发器，光电器件纷呈在电路版上，同时也大量的使用分立元件等特点。
本文将先分析主回路及计算，论述其工作原理，接着讲解各个控制单元，本系统的控制线路采用速度、电流、双闭环调速系统。此外，为了控制给定信号的加速度，系统中又加入了一个给定积分器，两个环节的调节器均采用PI调节器
在本论文的最后，对系统进行动态校正和工作过程各阶段进行较详细的图文讨论。本系统采用的是串联校正。
本设计采用逻辑选触无环流调速系统，投资少，调整方便，较符合实际需要，并且使用起来也比较的安全和方便，出故障时能及时察觉和排除。
由于作者水平有限，时间仓促，望指导老师，专家同仁多加批评指正。
作者
目
录
第一章 系统主回路设计 5
§1-1系统主回路的论述、比较及选择 5
一.三相半波与三相桥式的比较 6
二.电枢反接可逆线路与励磁反接可逆线路的比较 6
§1-2 主回路的工作原理 7
一．关于三相桥式反并联 7
二．主回路的工作原理 7
§1-3 主回路各元件的参数的选择及计算 8
一、整流变压器额定参数的计算与选择 8
二、晶闸管和整流管的选择及计算 9
三、平波电抗器的电感量的选择及计算 10
四、闸管的保护装置及其计算 11
第二章 系统控制单元论述 17
§2-1可逆调速系统的方案 17
§2-2逻辑无环流可逆系统 17
§2-3 控制单元的论述 20
第三章 操作回路工作原理 35
第四章 系统的工作过程分析 37
§4-1 双闭环调速系统的组成 37
§4-2调速系统的工作原理及静态特性 38
一、系统的组成过程中应注意的两个问题 38
二、系统的静态特性 40
§4-3 调速系统的动态特性 40
一、双闭环调速系统突加给定时的动态响应 40
二．双闭环调速系统的抗扰性能 44
第五章 系统的动态校正 46
§5-1 二阶及三阶最佳校正 46
一、二阶最佳校正 46
二、三阶最佳校正 47
§5-2 电流环的设计 47
§5-3 转速环的设计 49
附件一 环流直流调速实验装置元器件材料明细表 51
主回路，励磁回路及操作电路部分 51
脉冲功放部分 53
调节大板部分 54
附件二 参考文献 59
附件三 图纸 60
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该滤波器幅频特性自动测试仪的功能是能够输出可调频率的正弦波给被测滤波器,并测量经过滤波电路后的正弦波信号的变化,从而得出被测电路的幅频特性。下面是幅频特性检测的大致步骤即本文安排:第一章是前言,介绍了课题的研究背景,国内外对幅频特性测试系统的研究现状,以及论文的选题背景及意义。第二章主要是系统的系统设计部分,首先对滤波器的设计原则与方法进行了介绍,然后设计了一个六阶带通滤波器,对电路原理进行了设计仿真,最后提出了系统设计原理、设计指标与系统结构。第三章主要介绍了硬件电路部分的设计输入与设计输出。采用直接数字式频率合成的方法产生正弦波。选取LM324作为幅度控制电路,矩阵式键盘用来完成功能选择、参数输入。第四章主要是信号处理部分,单片机与上位机之间进行串口通信,方便进行数据处理、仿真,最后进行绘图。第五章主要介绍图形用户界面GUI,系统测试方法与不同测试方法对比,章末进行了误差分析。第六章对整篇文章进行总结,最后提出改进措施。
3滤波器幅频特性自动测试系统硬件电路设计……………………17
3.1正弦扫频信号发生模块………………17
3.1.1正弦扫频信号方案选择………………17
3.1.2 DDS基本原理………………18
3.1.3 DDS芯片介绍………………19
3.1.4 AD9833芯片波形产生原理 ………………20
3.1.5 DDS硬件设计………………20
3.2数据处理及控制电路………………22
3.3幅度控制模块………………23
3.3.1芯片简介………………24
3.3.2幅度控制电路………………24
3.4键盘及显示模块………………25
4滤波器幅频特性自动测试系统软件设计……………… 31
4.1软件幵发环境………………31
4.2软件设计方法………………32
4.3系统流程图………………37
5滤波器幅频特性自动测试系统测试方法……………… 39
5.1 GUI图形用户界面………………39
5.2系统测试………………40
关键词：传感器，发展，新趋势
作为模拟人体感官的“电五官”（传感器）是猎取所研究对象信息的“窗口”，它为系统提供赖以进行处理和决策所必须的对象信息，它是高度自动化系统乃至现代尖端技术必不可少的关键组成部分。未来的社会，将是充满传感器的世界。有人认为支配了传感器技术，就能把握住新时代。因此，传感器技术是21世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点，各发达国家都将传感器技术视为现代高新技术发展的关键。从20世纪80年代起，日本就将传感器技术列为优先发展的高新技术之首，美国等西方国家也将此技术列为国家科技和国防技术发展的重点内容，我国从20世纪80年代以来也已将传感器技术列入国家高新技术发展的重点。21世纪是人类全面进入信息化的时代，作为现代信息技术的三大支柱之一的传感器技术必将有长足的发展。
“电五官”落后于“电脑”的现状，已成为新型计算机的进一步开发和应用的一大障碍，传感器的发展远远不能满足计算机应用和开发的需要；许多有竞争力的新产品开发和卓有成效的技术改造，都离不开传感器。如：工厂自动化中的柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）、几十万千瓦的大型发电机组、连续生产的轧钢生产线、无人驾驶的自动化汽车、多功能装备指挥系统、直至宇宙飞船或各种探测器等等，其开发与传感器密不可分；传感器的应用提高了机器设备的自动化程度，提高了产量和质量，产生了巨大的经济效应。同时，推动了科学技术的进步，促进了生产力的发展，产生了巨大的社会效应；传感器普及于社会各个领域，从茫茫太空到浩瀚海洋、从各种复杂的工程系统到日常生活的衣食住行，将造成良好的销售前景。这些都是传感器技术发展的强大动力，随着现代科学技术，特别是大规模集成电路技术的飞速发展和电脑的普及，传感器在新的技术革命中的地位和作用将更为突出，一股竞相开发和应用传感器的热潮已在世界范围内掀起。
目前的传感器，无论在数量上、质量上和功能上，远远不适应社会多方面发展的需要。当前，人们在充分利用先进的电子技术条件，研究和采用合适的外部电路以及最大限度地提高现有传感器的性能价格比的同时，正在寻求传感器技术发展的新途径。特别是电子设计自动化（EDA）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）、数字信号处理（DSP）、专用集成电路（ASIC）及表面贴装技术（SMT）等技术的发展，极大地加速了传感器技术的发展。下面探讨传感器发展的新趋势：
1．开发新型传感器
鉴于传感器的工作机理是基于物理学、化学等各种效应和定律，由此启发人们进一步探索具有新效应的敏感材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型传感器，这是发展高性能、多功能、低成本和小型化传感器的重要途径。目前发展最迅速的新材料是半导体、陶瓷、光导纤维、磁性材料以及所谓的“智能材料”（如形状记忆合金，具有自增殖功能的生物体材料等）。如日本夏普公司利用超导技术研制成功高温超导磁传感器，是传感器技术的重大突破。其灵敏度比霍尔器件高，仅次于超导量子干涉器件，而其制造工艺远比超导量子干涉器件简单。它可用于磁成像技术，具有广泛推广价值。此外，当前控制材料性能的技术已取得长足的进步，不久的将来人们将可按照传感要求来合成所需的材料。其中，利用量子力学诸效应研制的高灵敏阈传感器，用来检测极微信号，是传感器发展的新方向之一。
2．结构型传感器的发展
结构型传感器主要向高稳定性、高可靠性和高精度方向发展。论文参考。目前，结构型传感器在国防和工业控制等领域还大量使用，但其在原理、材料和结构形式等方面都不断发生变化，并且向有源化方向发展，即将敏感元件和电路组装在一起,减小装置体积,提高信噪比和精度。结构型传感器由于采用新结构、新材料和新工艺，可大幅提高传感器的性能。如采用微细加工技术（半导体技术中氧化、光刻、扩散、沉积、平面电子工艺、各向异性腐蚀以及蒸镀、溅射薄膜等加工工艺），可制造出各式各样的新型传感器。
3．传感器的集成化和多功能化
传感器的集成化分为传感器本身的集成化和传感器与后续电路的集成化。前者是在同一芯片上，或将众多同一类型的单个传感器件集成为一维线型、二维阵列（面）型传感器，使传感器的检测参数由点到面到体多维图像化，甚至能加上时序，变单参数检测为多参数检测；后者是将传感器与调理、补偿等电路集成一体化，使传感器由单一的信号变换功能，扩展为兼有放大、运算、干扰补偿等多功能——实现了横向和纵向的多功能。如日本丰田研究所开发出同时检测Na+、K+和H+等多种离子的传感器。这种传感器的芯片尺寸为2.5mm×0.5mm，仅用一滴液体，如一滴血液，即可同时快速检测出其中Na+、K+和H+的浓度，对医院临床非常方便实用。
目前集成化传感主要使用硅材料，它可以制作电路，又可制作磁敏、力敏、温敏、光敏和离子敏器件。在制作敏感元件时要采用单硅的各向同性和各向异性腐蚀、等离子刻蚀 、离子注入等工艺，利用微机械加工技术在单晶硅上加工出各种弹性元件。当今，发达国家正在把传感器与电路集成在一起进行研究。
4．传感器的智能化
将传统的传感器和微处理器及相关电路组成一体化的结构，就是传感器的智能化。智能传感器具有自校准、自补偿、自诊断、数据处理、双向通信、信息存储和记忆、数字信号输出等功能。智能传感器按其结构分为模块式、混合式和集成式三种。模块式智能传感器是初级的，是由许多互相独立的模块组成，其集成度不高、体积较大，但比较实用；混合式智能传感器是将传感器、微处理器和信号处理电路制作在不同的芯片上。目前，其作为智能传感器的主要类型而被广泛应用；集成式智能传感器是将一个或多个敏感元件与微处理器、信号处理电路集成在同一芯片上，其结构一般是三维器件（立体器件），具有类似于人的五官与大脑相结合的功能，并且智能化程度随着集成化程度的提高而不断提高。如美国图尼尔公司的ST—3000型智能传感器，采用半导体工艺，在同一芯片上制作CPU，EPROM和静压、压差、温度等三种敏感元件。论文参考。另外还有MEMS，MEMS通常是由传感器、信息单元、执行器和通信/接口单元等组成。它可从需要观测与控制的对象中获取光、声、压力、温度等信息，转换成电信号并要求处理、提取信息，通过执行器对目标实施控制或显示；同时，系统通过通信/接口单元以光、电或磁的形式与其它微系统保持信息联系。
今后,随着传感器技术的发展,还将研制出更高级的集成式智能传感器,它完全可以做到将检测、逻辑和记忆等功能集成在一块半导体芯片上。同时，冷却部分也可以制作在立体电路中，利用帕耳帖效应使电路进行冷却。目前，集成式智能传感技术正在起飞，它势必在未来的传感器技术中发挥重要的作用。
5．传感器的虚拟化和网络化
5．1虚拟化。自20世纪90年代以来，一种全新概念“虚拟化”正获得愈来愈广泛的应用。虚拟传感器是传感器、计算机和软件这三者的有机结合，构成软硬结合、实虚共体的新一代传感器。这种传感器是基于计算机平台并且完全通过软件开发而成，利用软件来建立传感器模型、标定参数及标定模型，以实现最佳性能指标。如美国B＆K公司最近已开发一种基于软件设置的TEDS型虚拟传感器，其主要特点是每只传感器都有唯一的产品序列号并附带一张软盘，软盘上存储着该传感器进行标定的有关数据。使用时，传感器通过数据采集器接至计算机，首先从计算机输入该传感器的产品序列号，再从软盘上读出有关数据，然后自动完成对传感器的检查，传感器参数的读取、传感器设置和记录工作。此外，专供开发虚拟传感器产品的软件工具也已面市了。
5．2网络化。网络传感器是包含数字化传感器、网络接口和处理单元的新一代智能传感器。这里讲的网络已不限于传感器总线，还应包括现场总线、局域网和因特网。数字传感器首先将被测参数转换成数字量，再送给微处理器做数据处理，最后将测量结果传输给网络，以便实现各传感器之间、传感器与执行器之间，传感器与系统之间的数据交换及资源共享。
6．研究生物感官，开发仿生传感器
大自然是生物传感器的优秀设计师。它通过漫长的岁月，不仅造就了集多种感官于一身的人类本身，而且还设计了许许多多的功能奇特、性能高超的生物传感器。如狗的嗅觉（灵敏阈为人的10 倍）；鸟的视觉（视力为人的8～50倍）；蝙蝠、海豚的听觉（主动型生物雷达——超声波传感器）；蛇的接近觉（分辩率达0.001℃的红外测温传感器）等等.这些生物的感官性能,是当今传感器技术所望尘莫及的.研究它们的机理,开发仿生传感器（包括视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉传感器等）,也是引人注目的方向。目前只有视觉与触觉传感器得到了比较好的发展。
传感器技术在广泛应用于工业自动化、军事国防和以宇宙开发为代表的尖端科学与工程等重要领域的同时，正以自己的巨大 力，向着与人们生活密切相关的方面渗透。论文参考。现代科学技术的飞速发展以及社会对高性能、高适用性传感器的迫切需要，极大地推动了传感器技术的发展。生物工程、医疗卫生、环境保护、安全防范、家用电器等方面的传感器已层出不穷，并在日新月异地发展。我们有理由相信，传感器这颗璀璨的明珠，必将放射出更加耀眼的光芒。
参考文献：
〔1〕 单成祥.传感器的理论与设计基础及其应用〔M〕.北京：国防工业出版社，1999。
〔2〕 何希才.传感器及其应用电路〔M〕.北京：电子工业出版社，2001。
〔3〕 黄长艺.机械工程测试技术基础〔M〕.北京：机械工业出版社，2001。
〔4〕 王元庆.新型传感器原理及应用〔M〕.北京：机械工业出版社，2002。
〔5〕 沙占友.智能化集成温度传感器原理及应用〔M〕.北京：机械工业出版社，2002
〔6〕 何勇 王生泽.光电传感器及其应用〔M〕.北京：化学工业出版社，2004
关键词 城轨车辆；车门；故障处理
中图分类号U27 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）122-0162-02
车门控制系统关系到城市轨道交通车辆的运营安全。车门是乘客乘降必须接触的车辆部件，关系到乘客的人生安全。本论文主要讲述了现在主流城轨车辆塞拉门的结构以及逻辑电路控制原理。
1塞拉门的结构与工作原理
城轨车辆一般有四种车门，即客室侧门、驾驶室侧门、紧急疏散门（逃生门）、驾驶室隔间门。城轨车辆车门组成：车门悬挂及导向机构、车门驱动装置、左右门页、紧急解锁装置、乘务员钥匙开关（或称为紧急入口装置）、一套安装在车体上的密封型材（上、左、右）等机械部分，以及门控单元（或气动控制单元）、电气连接、负责检测的各类行程开关、指示灯等电气或气动部件。
按照车门结构分类可以分为：内藏门、塞拉门、外挂门。按照车门动力分类可以分为气动门、电动门。以下主要介绍地铁车辆塞拉门。
1.1电动门的结构
塞拉门结构：由驱动机构、机械执行机构、门叶、垂直协调杆、制动组件、紧急解锁机构、车门旁路系统以及电子控制单元等组成。
1.2塞拉门的工作原理
1）平移运动 电动机轴转动驱动齿轮运动，齿轮带动齿运动，齿带的运动通过连接齿带和门叶的连接件驱动门叶作平移运动；2）塞拉运动 杆件系统连续驱动共同的伸缩导轨两端，转动电动机体来驱动车门门叶作塞拉运动；3）门的锁闭 控制杆件塞拉运动达到驱动机构的死点，杆件锁定获得。
1.3门系统的组成
车门系统由驱动电机、传动装置、承载导向装置、锁闭装置、解锁操作装置、门页和门控器等组成。
2车门的系统主要功能和逻辑电路控制原理
2.1车门系统的主要功能
开/关门功能：包括开、关门状态显示；未关闭好车门的再开闭功能：已关好的车门不再打开；开关车门的二次缓冲功能；防夹人/物功能（障碍物探测再开门功能）；车门故障切除功能；车门内部紧急解锁功能（每辆车每侧两个车门）；车门旁路功能；乘务员钥匙开关功能（每辆车每侧一个车门）；故障指示和诊断记录功能并可通过读出器读出；自诊断功能；零速保护。
2.2城轨车辆塞拉门电气逻辑控制原理
列车车门的开关由电子门控器来控制，开门列车线、关门列车线、零速列车线驱动门电机，从而实现左/右侧车门的开关功能。关门带延时功能，即门控得到关门命令后，车门指示灯闪烁后门再动作，延时时间为3.0s，可调整。
如下图所示列车开关门逻辑图，开关门信号采用大于500ms的脉冲信号实现，在司机室左侧侧墙侧墙设置一个左侧开门带灯按钮DOPB_L，关门带灯按钮DCPB_L；在司机室右侧侧墙设置一个右侧开门带灯按钮DOPB_R，关门带灯按钮DCPB_R。在有零速信号和门释放信号时，具体开关门操作如下：
左侧开门带灯按钮DOPB_L、右侧开门带灯按钮DOPB_R在有零速信号和门释放信号时保持常亮。
当无关门命令时，司机按下开门按钮并大于500ms时，车门内侧指示灯闪烁，车门执行开门指令，车门外侧指示灯逻辑同车门内侧指示灯。
司机按下关门按钮并大于500ms时，车门内侧指示灯和车门外侧指示灯闪烁，延时3秒后，车门执行关门指令，门关闭后车门内外侧指示灯熄灭。
3城轨车辆塞拉门主要故障分析及处理对策
3.1电气故障
1）EDCU故障
故障现象：包括电子门控单元EDCU硬件故障、突然死机等。
查找处理：检查EDCU中软件是否为最新版本，若不是，则更换新软件后重新开关车门试验，检查是否正常；检查EDCU的接线端子等是否异常，若不正常，则重新安装接线端子，若为EDCU本身故障，则更换该EDCU单元。
2）关门位置检测开关故障
故障现象：车门打开按下关门按钮后，单个车门无法关闭，车辆显示屏显示该车门故障。该故障的主要原因是开门行程开关DCS在车门打开过程中出现故障或误动作，在关门过程中，EDCU收不到“门关好”信息，EDCU将向列车诊断系统发出“车门故障”信息。
查找处理：检查该行程开关是否有故障，若有故障，将其更换；检查该行程开关的安装是否过紧，并检查其调整是否满足要求，不符合要求则重新调整。
3）车门电机故障
故障现象：车门不动作、车门动作一段距离后停止运动等。
查找处理：检查车门电动机各接线是否有松动或断裂的情况；若松动，则重新紧固或更换断裂的部件；检查车门电动机的连接件包括电动机皮带、联轴器是否异常；若皮带出现断裂则更换；以上故障都排除后仍然不能解决该故障，则可能是车门电动机本身的故障，可考虑更换车门电机。
3.2机械故障
1）机械尺寸变化引起的故障
在客流量大而且集中时，由于车体挠度等因素影响，造成车门相关部件与车体等部位干涉，从而引起车门故障。
查找处理：此类故障应检查车门的尺寸调整是否在规定的范围内，如V型尺寸、车门对中尺寸等；同时还应该检查车门的各部件是否存在相互干涉等情况。
2）零部件损坏
零部件损坏通常可以通过更换新零件解决，如果同一类零部件损坏率较大，则应该检查是否存在系统设计问题或调整上的失误。
参考文献
[1]徐丽娟，张莹.电力电子技术.北京：高等教育出版社，2006.
论文关键词：项目实训,电子电路,实践课程,改革
1 电子电路实践课程改革的内容
1.1 电子技术实践课程体系的改革
为了体现电子技术实践课程的自主学习、知识综合、创新设计、工程实现、研究探索、项目规划、交流沟通、团队合作的宗旨，拟把电子电路实践课程体系划分为5个模块20多个实验项目构成，如图1所示，每个实验明确局部目标，每个模块完成阶段目标，可配合理论教学，在二年级分阶段性实施教学。实现课程内多知识点融合、跨课程知识体系融合、已学与拓展知识融合与课外研学融合的实践。使学生尽早综合运用知识，尽早接触工程实际，尽早开展探索研究，向前覆盖已学知识，向后拓展未学知识。
1.2 进行实验项目内容的改革
项目内容要突出工程背景、方法多样、综合应用及研究探索。对学有余力的学生引导其尝试运用电子新技术。
选择具有生活和工程背景的内容，让学生在体验“学有所用”的乐趣中，激发兴趣这一原始动力。着重选择实现方法具有多样性，实验结果具有变化和不确定性，展示科学研究的研究和探索性，尽量设计少有现成方案借鉴的项目。
课程内开展设计性实验项目的研究，尽量做到从点到面，分层次地扩大知识面覆盖率。课程之间开展综合性实验项目的研究，在模拟电路、数字电路课程都学完后进行综合电路设计，可以融合模拟电路、数字电路、FPGA、多门课程的知识与技术方法，实现跨课程知识融合，最后完成从单元到系统的综合。
研究项目既然融合了已学的模拟电路或数字电路等知识，则更需要自学FPGA、PSOC、单片机等拓展技术，实现已有知识与拓展知识融合。电子电路可在咫尺之间产生千变万化，鼓励学生学习电子的新器件、新技术与新方法，借助于日臻完善的电子电路及系统设计与实现的软硬件结合的平台，激发学生的想象力和创造力，保持课程内容体系的先进性。
课程团队可以组织指导创新大赛、飞思卡尔大赛、电子设计竞赛等课外研学活动，完成理论到工程认知的转变和创新。
1.3 实验项目考核要求的竌母？通过综合设计性、工程实践性、研究探索性实验项目的实践过程，考察学生在观察分析、设计构思、项目计划、组织管理、工程实现、总结表达等方面的综合能力，激励实践过程中表现出的思维、应变、研究探索、团队合作等综合素质。
考核学生运用基本理论进行项目需求分析的能力，如电路方案的合理性；理论计算和仿真结果是否合理；实验表格是否完整等。
督促学生建立实践的观念，电子电路与系统设计不能纸上谈兵，解决好原理—仿真—硬件实现的关系，即考核学生的动手能力，如硬件电路布局是否清晰，连线是否整齐，是否预留测试接口；仪器使用是否熟练、操作是否规范，功能与性能指标的完成程度、完成时长等。
考核学生对项目各功能构思的技巧性、自主思考与独立解决问题的能力。中学语文论文
考核参数测试方案的合理性（包括各关键点的波形及实测数据）。完成设计的基本要求或提高要求程度如何，实验原始数据必须当堂找老师进行现场验收并登记，以保证考核的公正和严谨性。
通过验收作品，演讲答辩、交流总结等，考核学生实验总结表达、应变、研究探索及团队合作等方面的综合能力。
1.4 实践模式的改革
教师可以采用多样化教学形式、层次化任务驱动、过程化考核激励，引导学生关注实践过程，做精做透每一个实验。如专题讲座、技术展示、案例分析、主题讨论、方案论证、质疑讲评等方法教学，鼓励学生自主选择任务要求、自主设计方案进程、自主构建实验平台、自主展示实践成果，实现学生自主研学、创新实践过程。
1.5 综合优化实践环境的建设
统筹布局，集成打造建成多学科交融、软硬件一体、资源丰富、配置合理、充分开放的先进实验教学环境，满足学生学习、研究、设计、分析、仿真、实验、制作、焊接、测试等不同环节的软硬件需求。
2 课题研究需解决的关键问题
课题研究需解决的关键问题是精心设计一整套实验内容、教学模式与考核方式。最重要的是，它应渗透着实验教学改革的理念，相对做到科学性、基础性与先进性的有机融合，具有较好的实用性和适用性，对综合培养学生知识、能力和素质有较显著效果，有示范性。其中设计的案例应具备的教学思想如下。
2.1 科学性
（1）案例要体现实验的科学研究目的与实际应用背景。（2）案例是精心设计的。（3）教学内容与要求的定位切合学生实际，服务于培养目标。（4）案例经过教学检验证明可行。
2.2 基础性
（1）突出经典的基本概念、基本方法和基本电路。（2）应始于基础，循序渐进地提升要求。不能讲创新就忽视经典基础内容，创新始于基础。（3）要掌握好涉及基本概念、理论和方法的基础单元电路实验，应有指标性要求，训练测量操作与结果分析的规范方法。（4）能激励学生对经典实验对象进行适度的探究。
2.3 先进性
（1）反映新技术和教学改革的可行成果。这是开展人才培养模式改革的具体成果。（2）合理地运用了新技术手段。实验内容反映并运用新技术，实验手段与时俱进，实验教学以多种方式辅助开展。（3）强调实验方法。强化实验过程中的方案比较、定性与定量分析。（4）采用多元考核。注重实验过程与效果，有不同于传统方式的、客观量化的多元考核方式。
2.4 实用性
（1）应该配合学校办学定位和人才培养目标。（2）在综合培养学生的知识、能力和素质上具有可操作性，能体现学科专业培养特色。（3）实验系统与装置应实用、完整、正确，是优质实验教学资源的具体展现。
2.5 互动性
（1）强调师生之间的互动性、交流的生动性，以拓展知识、引发思考。（2）促使学生之间开展探讨、合作，在智力与非智力素质培养上能取得一定育人效果。
2.6 适用性
（1）具备分等级的评价系统，能够提供不同定位的需求。（2）采用模块分层结构，适于不同专业、不同层次要求的实验教学需求。（3）具有相应的分级评价标准，考核适用性较强。
2.7 强调特色
（1）案例是精心设计的，培养目标是明确的，能够实现具体教学目的之达成。（2）案例设计应服务于该校人才培养目标的定位，照搬未必适合该校实际，要有所创新。（3）案例应反映专业培养侧重，有自身特色。
3 结语
对电子技术实践课程的实训项目内容进行改革和探索，是针对新世纪能力型人才培养的需要， 着力提升学生的工程素养，着力培养学生的工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力，引导学生了解电路系统在生活和工程实际中的应用，体验电路功能实现方法的多样性及根据工程需求进行技术方案选择的过程。使学生尽早综合运用知识、尽早接触工程实际，熟悉工程实践中应用必要的技术和现代化工具的方法。鼓励学生站在基础、面向未来，关注电子新技术发展，尽早开展探索研究。
参考文献
[1] 候艳红.电路分析课程教学设计的研究与实践[J].考试周刊，2015（81）：104，170.
【关键词】伺服系统；永磁同步电机；直流无刷电机
一、概述
从70年代后期到80年代初期，随着微处理技术，大功率高性能半导体功率器件技术和电机永磁材料制造工艺的发展，其性能价格比的日益提高，交流伺服技术－交流伺服电机和交流伺服控制系统逐渐成为主导产品。目前，高性能的伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电机，永磁同步电机交流伺服系统在技术上已趋于完全成熟，具备了十分优良的低速性能并可实现弱磁高速控制，能快速、准确定位的控制驱动器组成的全数字位置伺服系统。并且随着永磁材料性能的大幅度提高和价格的降低，特别是钕铁硼永磁的热稳定性和耐腐蚀性的改善和价格的逐步降低以及电力电子器件的进一步发展，加上永磁电机研究开发经验的逐步成熟，经大力推广和应用已有研究成果，其在工业生产领域中的领域也越来越广泛，正向大功率化（高转速、高转矩）、高功能化和微型化方面发展。
二、永磁同步电机伺服系统的基本结构
永磁同步电机伺服系统除电机外，系统主要包括驱动单元、位置控制系统、速度控制器、转矩和电流控制器、位置反馈单元、电流反馈单元、通讯接口单元等。
1．永磁式交流同步伺服电机。永磁同步电机永磁式同步电机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高的特点。和直流电机相比，它没有直流电机的换向器和电刷等需要更多维护给应用带来不便的缺点。相对异步电动机而言则比较简单，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好，但存在最大转矩受永磁体去磁约束，抗震能力差，高转速受限制，功率较小，成本高和起动困难等缺点。与普通同步电动机相比，它省去了励磁装置，简化了结构，提高了效率。永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速或定位控制，因此永磁同步电机矢量控制系统引起了国内外学者的广泛关注。
2．驱动单元。驱动单元采用三相全桥自控整流，三相正弦PWM电压型逆变器变频的AC-DC-AC结构。设有软启动电路和能耗泄放电路可避免上电时出现过大的瞬时电流以及电机制动时产生很高的泵升电压。逆变部分采用集驱动电路，保护电路和功率开关于一体的智能功率模块(IPM)。
3．控制单元。控制单元是整个交流伺服系统的核心， 实现系统位置控制、速度控制、转矩和电流控制器。具有快速的数据处理能力的数字信号处理器(DSP)被广泛应用于交流伺服系统，集成了丰富的用于电机控制的专用集成电路，如A/D转换器、PWM发生器、定时计数器电路、异步通讯电路、CAN总线收发器以及高速的可编程静态RAM和大容量的程序存储器等。
4．位置控制系统。对于不同的信号，位置控制系统所表现出的特性是不同的。典型的输入信号有三种形式:位置输入（位置阶跃输入）、速度输入（斜坡输入）以及加速度输入（抛物线输入）。位置传感器一般采用高分辨率的旋转变压器、光电编码器、磁编码器等元件。旋转变压器输出两相正交波形，能输出转子的绝对位置，但其解码电路复杂，价格昂贵。磁编码器是实现数字反馈控制性价比较高的器件，还可以依靠磁极变化检测位置，目前正处于研究阶段，其分辨率较低。
5．接口通讯单元。接口包括键盘/显示、控制I/O接口、串行通信等。伺服单元内部及对外的I/O接口电路中，有许多数字信号需要隔离。这些数字信号代表的信息不同，更新速度也不同。
三、对当前两种不同的永磁同步电机伺服系统的分析
由于转子磁钢的几何形状不同，当转子旋转时，在定子上产生的反电动势波形就有两种：一种为正弦波；另一种为梯形波。这样就造成同步电动机在原理、模型及控制方法上有所不同，为了区别由它们组成的永磁同步电动机交流调速系统，习惯上又把正弦波永磁同步电动机组成的调速系统称为正弦型永磁同步电动机（PMSM）调速系统；而由梯形波（方波）永磁同步电动机组成的调速系统，在原理和控制方法上与直流电动机系统类似，故称这种系统为无刷直流电动机（BLDCM）调速系统。
PMSM不需要励磁电流，在逆变器供电的情况下不需要阻尼绕组，效率和功率因素都比较高，体积也较同容量的异步机小。PMSM通常采用矢量控制和直接转矩两种控制方式。矢量控制借助与坐标变换，将实际的三相电流变换成等效的力矩电流分量和励磁电流分量，以实现电机的解耦控制，控制概念明确；而直接转矩控制技术采用定子磁场定向，借助于离散的两点是调节，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得转矩的高动态性能，其控制简单，转矩响应迅速。PMSM的矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的速度和位置控制，但是它的传感器则给调速系统带来了诸如成本较高、抗干扰性和可靠性不强、电动机的轴向尺寸较长等缺陷。另外，PMSM转子磁路结构不同，则电动机的运行特性、控制系统等也不同。根据永磁体在转子上的位置的不同，永磁同步电动机主要可分为：表面式和内置式。在表面式永磁同步电动机中，永磁体通常呈瓦片形，并位于转子铁心的外表面上，这种电机的重要特点是直、交轴的主电感相等；而内置式永磁同步电机的永磁于转子内部，永磁体外表面与定子铁心内圆之间有铁磁物质制成的极靴，可以保护永磁体。这种永磁电机的重要特点是直、交轴的主电感不相等。
转贴于
BLDCM组成的伺服系统具有转速平滑，响应快，易于控制等特点，但若按照常规的控制方法，其转速直接与电压相关，易受电源波动和负载波动的影响。BLDCM类似于PMSM转子上也有永磁磁极，定子电枢需要交变电流以产生恒定转矩，其主要区别是前者的反电势为梯形波，而后者的反电势为正弦波。但由于电磁惯性，BLDCM的定子电流实际上为梯形波，而无法产生方波电流，并由集中绕组供电，所以BLDCM较PMSM脉动力矩大。在高精度伺服驱动中，PMSM有较大竞争力。另一方面，PMSM单位电流产生的力矩较BLDCM单位电流产生的力矩小。在驱动同容量的电动机时，PMSM所需逆变器容量大并且需要控制电流为正弦波，开关损耗也大很多。
PMSM的交轴电抗和直轴电抗随电机磁路饱和等因素而变化，从而影响输出力矩的磁阻力矩分量。PMSM对参数的变化较BLDCM敏感，但当PMSM工作于电流控制方式时，磁阻转矩很小，其矢量控制系统对参数变化的敏感性与BLDCM基本相同。当电机转速较高，无刷直流电机反电势与直流母线电压相同时，反电势限制了定子电流。而永磁同步电机能够采用弱磁控制，因此具有较大的调速范围。
四、永磁同步电机伺服系统的国内外发展现状
早期对永磁同步电机的研究主要为固定频率供电的永磁同步电机运行特性的研究，特别是稳态特性和直接起动性能的研究。V.B.Honsinger和M.A.Rahman等人对永磁同步电机的直接起动方面做了大量的研究工作。在上个世纪八十年代国外开始对逆变器供电的永磁同步电机进行了深入的研究，其供电的永磁同步电机与直接起动的永磁同步电机的结构基本相同，但多数情况下无阻尼绕组。并在该时期发表了大量的有关永磁同步电机数学模型、稳态特性、动态特性的研究论文。A.V.Gumaste等研究了电压型逆变器供电的永磁同步电动机稳态特性及电流型逆变器供电的永磁同步电动机稳态特性。
随着对永磁同步电机调速系统性能要求的不断提高，G.R.Slemon等人针对调速系统快速动态性能和高效率的要求，提出了现代永磁同步电机的设计方法。可设计出高效率、高力矩惯量比、高能量密度的永磁同步电机。
近年来微型计算机技术的发展，永磁同步电动机矢量控制系统的全数字控制也取得了很大的发展。D.Naunin等研制了一种永磁同步电动机矢量控制系统，采用了十六位单片机8097作为控制计算机，实现了高精度、高动态响应的全数字控制。八十年代末，九十年代初B.K.Bose等发表了大量关于永磁同步电动机矢量控制系统全数字控制的论文。
九十年代初期，R.B.Sepe首次在转速控制器中采用自校正控制。早期自适应控制主要应用于直流电机调速系统。刘天华等也将鲁棒控制理论应用于永磁同步电机伺服驱动。自适应控制技术能够改善控制对象和运行条件发生变化时控制系统的性能，N.Matsui，J.H.Lang等人将自适应控制技术应用于永磁同步电机调速系统。仿真和实验结果表明，自适应控制技术能够使调速系统在电机参数发生变化时保持良好的性能。滑模变结构控制 由于其特殊的“切换”控制方式与电机调速系统中逆变器的“开关”模式相似，并且具有良好的鲁棒控制特性，因此，在电机控制领域有广阔的应用前景。
随着人工智能技术的发展，智能控制已成为现代控制领域中的一个重要分支，电气传动控制系统中运用智能控制技术也已成为目前电气传动控制的主要发展方向，并且将带来电气传动技术的新纪元。目前，实现智能控制的有效途径有三条：基于人工智能的专家系统（ExpertSystem）;基于模糊集合理论（FuzzyLogic）的模糊控制；基于人工神经网络（ArtificialNeuralNetwork）的神经控制。B.K.Bose等人从八十年代后期一直致力于人工智能技术在电气传动领域的应用，并取得了可喜的研究成果。
参考文献
[1]林正，钟德刚，陈永校，等．同步型永磁交流伺服系统控制技术评述[J]．微电机，2005，（38）.
[2]高性能交流永磁同步电机伺服系统现状[J]．自动化控制系统，2007．
[3]刘嘉亮．交流永磁同步电动机伺服系统[J]．
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