普传PI-3000G变频器在拉丝机中的应用_工科论文十篇

普传PI-3000G变频器在拉丝机中的应用_工科论文十篇

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普传PI-3000G变频器在拉丝机中的应用_工科论文 篇一

  拉丝机属于冲击性负载特性,要求起动转矩大,低速满转矩输出的特性,同时要求多台高转速精度比例联动控制,驱动装置特性要求较高的负载.

 普传PI-3000G系列产品适合使用在拉丝机负载的使用,在多台比例联动使用时可以要求共用直流母线方式控制,节电效果更好.其主要特点如下:

 采用无感矢量控制技术,具有低速大转矩的特性,不必死循环控制也能达到低速满转矩输出的特性.

 配合超速运转的机械比例设计可以提高1.5倍的起动转矩特性.

 多台比例联动可以设计成共用直流母线,不必增加制动装置,可以快速停机. 转速精度高,具有滑差补偿功能. 传统采用VF控制或空间矢量控制变频器会产生滑差率变动的问题,因此无法高精度比例联动控制;因为只有无感矢量控制才能控制驱动电机的滑差.

 在拉丝机运转的过程中常有电动机与发电机负载特性发生,而在电动机负荷时电机的滑差为正,并随负载率变动;反之,当负载为发电机特性时,电机的滑差为负,意即超过同步转速,其负值与发电特性大小成比例;因此无法高精度比例联动控制.

 采用普传PI-3000G系列变频器(无感矢量控制)则不管驱动电机为发电机或电动机特性其滑差均为定值不变(具有参数辨识及滑差补偿功能),因此可以得高精度比例联动运转.

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KV1000变频器在平板矫平机中的应用_工科论文 篇二

 一、 设备配置

设备名称：程控平板矫平定尺控制系统 

设备组成：开卷机、剪板机、 19 辊薄板矫平机及辅助压下装置，其中用 19 辊薄板矫平机的驱动变频器采用深圳科姆龙 KV1000 变频器。

电机功率： 30KW

钢板厚度及宽度： 0.6~6mm × 1650mm

矫平机速度： 7~30m/s

定尺长度： 1.5/2/4/6m 多种

剪切精度： 0.5mm ，卷板 2mm

二、 平板矫平机的工作原理

由轧钢厂生产的冷轧板或卷板，必须经过定尺剪切后才能广泛应用，平板矫平机是将成卷板材矫平并定尺剪裁的专用设备，其系统构成如图 1 所示：

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具体工作过程如下：

•  用吊车将整卷板材固定在开卷机上，由开卷机将板材经过辅助压下装置送入矫平机；

•  调节矫平机前后梁，使不同厚度的板材能顺利送入矫平机，关闭开卷机；

•  启动矫平机，在矫平机出口检测已矫平的板材长度，达到设定尺要求后迅速停机定位；

•  剪板机在达到定尺要求后，将板材剪断，完成一次剪切操作；

上述操作既可由系统自动完成，也可通过手动完成。

三、 系统特点

在冶金系统中，定尺控制的应用场合非常广泛，不同场合所用的方法也不尽相同，但基本上都是采用 PLC+PG 控制方案。本套系统也不例外，它采用三菱 PLC 完成平板的前进 / 后退、平板电动、前后梁上升 / 下降、定尺长度设定、剪板机启动 / 停止、剪板机启动、自动 / 手动选择、推进速度选择等操作，通过 KV1000 变频器多段速度选择推进速度，并根据剪板机型号选用合适的加减速度，从而提高定尺精度，其控制系统框图如图 2 所示。

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四、 变频器参数设置

表 1 为本套系统使用的变频器参数设定值，其它参数均采用出厂值。在表 1 的参数中，直流制动时间长达 10 秒，这主要是为了防止剪切时开卷板材反拽引起的定尺精度的下降，即零频抱闸，实际使用直流制动的时间不到 5S 。

表1 变频器参数设置 :

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用于基本驱动系统的高性价比变频器Sinamics G110_工科论文 篇三

  -----－成本优化的速度控制系统

通常，机械设计工程师和开发人员往往不会将变频器（即所谓的变频驱动装置）作为"基本"的驱动设备。但是当涉及到具体应用的时候，变频器不仅在技术上具有极大的优势，而且在经济方面也较传统解决方案更胜一筹。虽然，传统的解决方案更为人们所熟悉，而且也经过了实践的考验，但在大多数情况下不能满足不断出现的新要求。如果机械制造商和工厂管理者想要通过成本优化来获得竞争优势的话，采用变频器作为驱动装置不失为具有成本节约潜力的选择方案。变频器的供应商还可以通过为各种应用对象提供精心打造的产品从中获利。在汉诺威世界博览会上，西门子公司推出了新型 Sinamics 系列变频器，为典型的驱动应用提供整体的集成解决方案。由于它具有出色的灵活性，使得机械工程师们在低端性能的应用中转而使用Sinamics G110变频器。 

无论在世界的任何一个角落，Sinamics 系列变频器都可以在技术和商务层面上向用户提供出色的支持。这一理念仅仅通过该产品系列中的最小成员Sinamics G110变频器即可窥得一斑，因为它本身就是这一理念的完美体现。

  Sinamics G110 变频器是一种使用灵活、价位适中的变频调速装置，可用于各种速率的驱动系统，功率范围可从120W-3kW不等。今天，如果应用系统采用开环速度控制，或者电动机的转速是通过机械方法或液压机构来调节的话，采用Sinamics G110作为驱动装置则是最佳选择。

  降低机械设计和运营的成本

  Sinamics 系列变频调速装置操作简便，加之Sinamics 变频器与价位适中的标准电动机相组合的系统所具有的良好性价比，使之成为大多数应用对象驱动装置的首选。使用这种出色的驱动解决方案时，大多数情况下，您可以免去升速或减速齿轮、摩擦轮或 V 型皮带变速箱、电磁耦合器之类的环节。当采用具有闭环速度控制的水泵时，通常无需在下游再使用节流阀。这意味着管道系统将处于较低的液压--机械负荷之下，从而延长设备的使用寿命。通常，甚至还可能减少管道系统中的一些环节。

  变频器由微处理器控制，具有完善的功能

  皮带运输系统、大门、栅栏、旋转式牌等，以及类似的应用对象由于采用这一驱动装置而具有优良的控制性能。在变频驱动装置中集成有这样一些标准功能：沿斜坡曲线起动和停车，高精度速度设定值，固定速度（频率）设定值等均可通过简单的设置来选定；无需外部制动电阻的快速电气制动，扩展的集成保护功能，以及其他一些功能。即便是"小巧" 的 Sinamics G110 变频器也可以对具有一定频带宽度的固定频率进行抑制，这是一种可避免共振干扰的极为简便的方法，而共振干扰往往会加剧元器件的损坏。除此之外，Sinamics 变频器由于具备较高的调制脉冲频率，因此运行非常平稳。

  帮助克服种种障碍

  既然采用频率控制的驱动装置具有如此之多的好处，为什么许多机械设计工程师并没有采用具有频率控制特性的驱动装置呢？西门子自动化和驱动集团一位经验丰富的客户支持人员解释道："许多机械设计工程师不喜欢配置并使用变频器，仅仅是因为他们对这个概念还不适应。但是，如果现在还只是使用二流甚至三流水平的驱动装置，那末，所造成的损失则是无法估量的。"这也就是西门子公司设计了两种便于使用的软件工具的原因，而且这两种软件工具还专门为 Sinamics 系列变频器进行了优化处理：Sizer 可用于界定驱动装置的规格，Starter 则可用于调试变频器。戴维·潘托斯先生负责西门子自动化与驱动集团（A&D）的设备策略工作，这一工作涉及大量的技术诀窍，他说道:"如果您想通过鼠标轻轻点击电子邮件即可选定若干选项，那么，实现这一切非 Sizer 莫属。同时您还可通过软件调试工具 Starter 找到自己应用对象的优化配置，以及Sinamics 变频器的优化参数。"

  为确定电动机和变频器的优化组合，Sizer 只需要了解所要求的功率范围即可。Sinamics 系列变频器具有较高的过载能力，确保用户可以选用成本最优的配置，性能还十分可靠。

  "只需一把螺丝刀，就可以接通变频器并投入使用"

  Sinamics 变频器机械和电气部件的安装均极为简便。考虑到世界各地使用变频器的技术水平的差异，设计变频器时对此给予了足够的重视。Sinamics G110 变频器的设计极为简洁，因为它采用了创新的 IGBT 技术，可适合各种设备的需求。Sinamics G110 的电源连接方法与接触器相似，电源电压在顶部连接，电动机电缆则在底部连接，并采用了带有明显标示的便于识别的螺钉接线端子，取代了以往价格昂贵的专用连接器。同时还选用了无螺钉接线的控制端子，便于与控制电缆的连接。因此， Sinamics G110 变频调速装置在世界各地使用都非常方便，利用当地的技术条件即可进行安装和调试。

  对电源的要求宽松：一相进，三相出

  Sinamics 变频器系列选用高速 IGBT 技术，不仅可以实现较高调制脉冲频率的电压-频率控制，使其功率损失较低，同时还可以用于从单相电源生成三相电动机电源。Sinamics G110 变频器可用于所有 的50 Hz或 60Hz 频率市电电源，适用于 200-240V 额定市电电压。允许电源电压的偏差为 +10%/-10%。集成有 EMC 滤波器的 Sinamics 型变频器还可以在民用和工业用电网中使用。

  对用户友好，配置简单

  考虑到不断增加的成本压力，同时也考虑到技术性能、灵活性、对用户友好等方面的要求，Sinamics 系列变频器遵循的是简单易行而又极为有效的原则：按标准配置的变频器中都提供有由软件实现的所有功能，对成本高低起主导作用的硬件配置方案可按照需要选择选件来实现。

  关于标准软件功能， Sinamics G110变频器允许选用三种控制特性中的任何一种（即线性或平方 V/f 特性，以及可自由参数化的多点 V/f 特性）以及三个可供选用的固定频率设定值。不仅如此，G110变频器还可以通过抑制跳转频率的频带宽度来避免共振效应的影响。此外，G110变频器还具有完善的保护功能，包括电动机转子堵转保护和各种电动机监控功能。G110的捕捉再起动功能允许变频器与正在转动的电动机接通并起动到频率设定值相应的速度；电动机加速和减速的斜坡上升时间和斜坡下降时间的起始段和结束段可以选用带有平滑圆弧或不带平滑圆弧。这些功能与三个可自由参数化的数字量输入、一个数字量输出以及控制外部机械抱闸制动装置的功能和断电及故障后自动再起动功能相得益彰。Sinamics G110 变频器还具有对负载浪涌极其快速的限流功能以及其他现场所需的功能，使得集成在标准变频器软件中的功能更加完善。

  变频器还有多种类型的接口可供选用（模拟量输入或通过RS485 串行接口和 USS 协议进行控制）；EMS 滤波器或操作面板（见下）可作为变频器的不同型号或选件来选用。这就意味着购买变频调速装置时可以满足用户要求的所有功能，并实现成本的优化。

  Sinamics G110 变频器的资料文档也是对用户友好的：每个变频器都配有"入门指南"，为用户提供安装和试运行所需要的重要基础知识。另外，还向用户提供由光盘刻录的调试工具软件如 Starter和详细技术资料的电子版本，它们也可以通过网络下载。"OEM 客户无需面对有关 Sinamics G110 的大量光盘，也无须使用大量书面的文件和技术资料，而机械和设计工程师在做出系统决策之前就可迅速找到相关技术资料的细节。"这就是市场营销人员要求资料和信息要篇幅简炼，并包括诸多重要信息的原因所在。

  基本操作面板（BOP）

  作为可选件的基本操作面板（BOP）非常值得向您推荐。该面板可插入任何 Sinamics G110 中。使用该产品，不仅可以简便地直接访问变频器所有的参数以及所有重要的诊断功能，而且基本操作面板还具有极为实用的 Sinamics G110 参数复制功能。变频器的数据可以在操作面板中永久保存，以便传送到其他同类变频调速装置。这就意味着可将一系列调试简化为几个简单的操作步骤。而且，如果因更换某个变频器而需要在现场对参数进行刷新，那末，利用BOP 操作是一个特别简单的过程。

  关于 Sinamics G110 的使用情况已有很多用户反馈，认为 BOP 的确是一种极有价值的可选件。由于具有操作预设定值，Sinamics G110 在现场就位后即可马上进行调试和投运，即便没有基本操作面板或PC/工业编程设备也不会影响使用。LED可对用户提供支持，并提供重要的操作状态信息。

  变频器可以通过DIP开关轻松地切换为50Hz 或 60Hz 频率的市电电源，即使不具备BOP也不会影响操作。

可作为单机驱动的变频器或作为成套设备的一部分便捷地在工业环境中集成

  具有模拟输入的 Sinamics G110 变频器可以在没有任何计算机支持的情况下使用。这就是说，它可以理想地用于没有上位控制系统的单机驱动

艾默生变频器在塑料机械中的应用_工科论文 篇四

艾默生变频器——PROFIBUS 控制系统 

一、现场总线技术简介： 

随着信息技术的飞速发展，引起了工业自动化系统结构的深刻变革，信息交换的范围正迅速覆盖从工厂的管理、控制到现场设备的各个层次，并逐步形成了全分布式网络集成自动化系统和以此为基础的企业信息系统。现场总线就是顺应信息技术的发展趋势和工业控制系统的分散化、网络化、智能化要求而发展起来的新技术，它的出现和发展已经成为全球工业自动化技术的热点之一，受到全世界和工业界的普遍重视。目前，现场总线已成为自动化技术发展的原动力，现场总线技术融合PLC、DCS技术构成的全集成自动化系统以及信息网络技术将形成二十一世纪自动化技术发展的主流。

二、PROFIBUS的特点：

作为国际现场总线标准之一的PROFIBUS在工业自动化、传动、化工等领域占据主导地位。除具有现场总线的普遍特点外，PROFIBUS还有其独特的优点：

1、总线传输速度高，最高可达12Mbps；

2、采用主从轮询方式，具有确定的传输响应时间，可应用于对时间要求苛刻的复杂控制系统中；

3、PROFIBUS满足了从现场层到工厂管理层对网络的要求，应用面广、产品多样。尤其在传动行业，几乎所有著名厂家的产品都支持 PROFIBUS；

4、多种行规保证了不同厂家产品之间的通用性。

三、TDS－PA01艾默生变频器PROFIBUS适配器：

TDS－PA01是针对TD系列变频器开发的PROFIBUS-DP适配器，变频器与TDS－PA01之间通过串行RS485总线进行连接，最高通讯速率125Kbps（TD3000），完全可以满足现场控制的要求。TDS－PA01不仅实现了PROFIBUS-DP的功能，还完成了传动行规的解释以及与变频器之间的协议转换等功能。

TDS－PA01的应用范围：

a、在新的现场总线控制系统中可以采用带现场总线接口的安圣变频器；

b、可以在原有的现场总线系统中用安圣变频器进行设备升级和替换；

c、借助现场总线适配器能方便地将传统控制系统升级为现场总线控制系统；

有了TDS－PA01现场总线适配器，艾默生变频器可方便做到：

1、艾默生变频器可方便的接入所有由PLC 构成的PROFIBUS现场总线控制系统之中；

2、艾默生变频器可方便的接入基于PC的控制系统之中；

3、艾默生变频器具备互连设备间的信息交换能力。

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普传PI-3000G变频器在金属加工机械中的应用_工科论文 篇五

  金属加工机械要调速的场合很多,包括冷轧机械,热轧机械,包边机,滚轮成型机等,由于加工材质的不同,需要不同的转速,因此采用变频调速的机会很多,但是选用一般VF控制或空间矢量控制的效果不好,这是因为加减速度不够快,低速转矩不足及转速精度不足所形成的结果.

  变频调速器想要顺利的使用在金属加工机械必须有两个重要考虑;一是选用无速度传感器矢量控制的产品,二是要设计在超速运转以提高低速转矩.

  普传PI-3000G变频器采用无速度传感矢量控制技术,电机在低速时转矩大,速度精度高,价格合理,功能齐全,能够自动侦测电机动态运转的参数并做出相应调整,以保证电机运转在最高效率状态,特别是普传PI-3000Z系列产品专门为冲击性负载设计的机种,因此是机床行业最佳的选择.

  在金属加工机械的应用中,我们发现快速起动时的抖动问题是一项重要的性能,通过良好的参数设定,机械抖动问题得到很好的解决.

  在现代化人机接口系统中,普传PI-3000变频器具有RS-485通讯接口,也可以使用MODOBUS 等现代化通讯系统,是金属加工机械理想的驱动装置.

  有些金属加工机械目前采用其它厂牌国产变频器都需要加大一号,而且起动速度达不到要求,采用普传PI-3000G系列产品相同容量等级就可以带动而且起动速度达到要求.这就是无速度传感器矢量控制的快速响应特性.

许多要求精度不严格的机床驱动目前使用带速度环的进口品牌矢量控制变频器以及变频专用电机,购置费用很高;尝试采用普传PI-3000Z系列无速度传感器矢量控制技术变频器发现也能顺利使用;客户可以降低约一倍的成本费用,而且信赖度高,为客户创造更多的效益.

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控制器局域网(CAN)技术在工程机械中的应用_工科论文 篇六

一　前言

随着计算机技术、通讯技术、集成电路技术的飞速发展，以全数字式现场总线技术为代表现场控制仪表、设备大量应用，使得传统的现场控制技术及现场控制设备发生了巨大的变化。繁琐的现场连线被单一、简洁的现场总线网络所替代，系统设计灵活、设备维护简单，传输质量也大幅提高。

电子技术的飞速发展及在工程机械上的广泛应用，使得工程机械的智能化程度越来越高，特别是在控制器技术被引入工程机械控制领域后，给工程机械的发展带来了划时代的变化，工程机械的操作便利性、安全性、燃油经济性都得到了大幅提高。

然而，电子设备的大量使用，必然导致车身布线越来越长愈来愈复杂，运行可靠性降低、故障维修难度增大，特别是电子控制单元的大量引入，为了提高的利用率，要求人批的数据信息能在不同的控制单元享，大量的控制也需要实时交换，传统线束已远远不能满足这种需求。在这种情况下，将串行通讯总线系统引入可以有效解决上述问题。基于上述原因，博世公司开发了控制器局域网（CAN），并获得了国际标准化组织的认可及许多半导体器件制造商、网络系统开发商的支持。现在它已经被广泛地应用于汽车、工程机械和工业现场控制，实践证明CAN网络是一种性能优异的现场网络。

CAN总线技术的引入彻底改变了工程机械控制领域的面貌，分布式控制系统完全取代了集中式控制系统，在众多具有CAN功能的控制器、传感器和执行器的支持下，繁琐的现场连线被单一、简洁的现场总线网络所替代，系统设计更加灵活、传输质量也大幅提高。

众多的国际知名公司早在80年代初就积极致力于工程机械及汽车局域网的应用及研究。进入90年代，这些曰趋成熟的技术在国外已广泛地应用于工程机械领域。为缩短与国际先进水平的差距，研究和开发自己的工程机械局域网系统势在必行。

二　CAN的技术特征

1 CAN的物理特性

1.1拓扑结构　CAN在物理结构上属于总线式通信网络。

1.2机械参数及传输介质　模块通过一个9针的D型插头连接到CAN总线上。总线采用屏蔽的或非屏蔽的双绞线，用光纤更佳。

1.3电气参数及表示　总线上的数据采用不归零编码方式（NRZ），可具有两种互补的逻辑值之一：显性及隐性。CAN总线中各节点使用相同的位速率。它的每位时间由同步段、传播段、相位缓冲段1及相位缓冲段2组成。发送器在同步段前改变输出的位数值，接受器在两个相位缓冲段间采样输入位值，而两个相位缓冲段长度可自由调节，以保证采样的可靠性。另外，CAN总线采用时钟同步技术来保证通讯的同步。

2 CAN协议

CAN总线以报文为单位进行信息交换，报文中含有标示符（ID），它既描述了数据的含义又表明了报文的优先权。CAN总线上的各个协点都可主动发送数据。当同时有两个或两个以上的节点发送报文时，CAN控制器采用ID进行仲裁。ID控制节点对总线的访问。发送具有最高优先权报文的节点获得总线的使用权，其他节点自动停止发送，总线空闲后，这些节点将自动重发报文。

2.1 CAN协议　分层结构CAN总线规范规定了任意两个节点之间的兼容性。包括电气特件利数据解释协议。

CAN协议可分为：目标层、传送层、物理层。其中目标层和传送层包括了ISO/OSI定义的数据链路的所有功能。目标层的功能包括：确认要发送的信息；位应用层提供接口。传送层功能包括：数据帧组织：总线仲裁：检错、错误报告、错误处理。

2.2 CAN通信协议　CAN支持四类信息帧类型。

（1）数据帧 CAN协议有两种数据帧类型标准2.0A和标准2.0B。两者本质的不同在于ID的长度不同。在2.0A类型中，ID的长度为l l位；在2.0B类型中ID为29位。一个信息震中包括7个主要的域：

帧起始域——标志数据帧的开始，由一个显性位组成。

仲裁域——内容由标示符和远程传输请求位（RTR）组成，RTR用以表明此信息帧是数据帧还是不包含任何数据的远地请求帧。当2.0A的数据帧和2.0B的数据帧必须在同一条总线上传输时，首先判断其优先权，如果ID相同，则非扩展数据帧的优先权高于扩展数据帧。

控制域——r0、r1是保留位，作为扩展位，DLC表示一帧中数据字节的数目。

数据域——包含0～8字节的数据。

校验域——检验位错用的循环冗余校验域，共15位。

应答域——包括应答位和应答分隔符。正确接收到有效报文的接收站在应答期间将总线值为显性电平。

帧结束——由七位隐性电平组成。

（2）远程帧 接受数据的节点可通过发远程帧请求源节点发送数据。它由6个域组成：帧起始、仲裁域、控制域、校验域、应答域、帧结束。

（3）错误指示帧 由错误标志和错误分界两个域组成。接收节点发现总线上的报文有误时，将自动发出“活动错误标志”其他节点检测到活动错误标志后发送“错误认可标志”。

（4）超载帧 由超载标志和超载分隔符组成。超载帧只能在一个帧结束后开始。当接收方接收下一帧之前，需要过多的时间处理当前的数据，或在帧问空隙域检测到显性电平时，则导致发送超载帧。

（5）帧间空隙 位于数据帧和远地帧与前面的信息帧之间，由帧间空隙和总线空闲状态组成。帧间空隙是必要的，在此期间，CAN不进行新的帧发送，为的是CAN控制器在下次信息传递前有时间进行内部处理操作。当总线空闲时CAN控制器方可发送数据。

2.3 错误检验 为了提高抗干扰能力和数据的可靠性，采取了多种错误检测手段：发送监视、填充监视、CRC错、格式错、应答错误等。

2.4 总线访问控制要做到数据的实时处理，数据的高速传输是关键。对于工程机械中的具体节点而言，不仅需要高达1Mbit/s的通信速率，更需要在几个节点要竞争访问总线时正确定位哪个节点获得使用权。总线上的各种数据的延迟要求是不一样的，快速变化的物理量（如发送机的转速、路面的随机波动等）比慢时变的物理量（如温度、压力等）要求访问总线的频率大的多。当多个节点同时需要访问总线时，CAN控制器通过各种报文被赋予的优先权标示符及ID数的大小来仲裁谁先发送。

3　CAN总线技术的应用特点及支持器件

（一）CAN总线技术的应用特点

1.CAN网络上任何一节点均可作为主结点主动地与其他节点交换数据，大大提高系统的性能。

2CAN网络节点的信息帧可分出优先级，且单帧字节长度短，有很好的实时性。

3.CAN的物理层及数据链路层采用独特的设计技术，使其在抗干扰，错误监测能力等方面的性能均超过其他总线。

4.CAN的通信速率相当高。当网络线的长度不超过40米时，其通信速率可达1Mbit/s。

5.CAN总线每帧数据都含有CRC校验及其他校验措施，数据出错率低。

6 CAN总线节点在严重错误的情况下，可自动切断与总线的通信联系，以使总线上的其他操作不受影响。

（二）CAN总线技术的支持器件

CAN总线自问世以来，由于具有众多独特的优点，得到广泛的应用，而且受到众多的半导体厂商的支持。目前生产支持CAN协议器件的公司有INTEL、MOTOROLA、PHILIPS、SIEMENS、NEC、HONEYWELL等百余家国际著名公司。其应用器件琳琅满目、层出不穷，已经形成产品系列。

目前市场上比较常见的有INTEL的CCU3010E、；MISUBISHI的37630；MOTOROLA的MC68HC05xx/MC68376；SIMENS的C505C、C167CR；NEC的78K/0；PHILIPS的80592/98、xA-C3；TExAS INSTRUMENTS的TMS370E08D55等控制器件及传感器及执行器件。

三　CAN在工程机械中的应用

CAN由于具有良好的运行特性、极高的可靠性和独特的设计，不但特别适合现代工程机械及汽车各电子单元之间的互连通讯，而且日益受到其他业界的欢迎，并被公认为最有发展前途的现场总线之一。

在众多半导体厂商的支持下，国际上一些著名的工程机械大公司如CAT、VOLVO、利勃海尔等都在自己的产品上广泛采用CAN总线技术来提高产品的技术档次及可靠性。下面就CAN总线在半主动油气悬架加以说明。

在工程机械半主动变阻尼油气悬架控制中，利用CAN网络作为悬架之间交换信息的通道，变集中控制为分布式控制，大大地简化了线束及器件的布置，提高了可靠性。

4个节点的优先权按降序排列依次为：右前轮——左前轮——右后轮——左后轮。数据帧包含三字节数据，其中两个字节为非悬架质量加速度，一个字节为可调阻尼器的相对开度值。通讯速率为300 kbit/s。实际应用结果表明网络运行良好，悬架的减震达到预期要求，而且在诸如启动、急刹车、急转弯等特殊工况下，通过网络的合理调度，提高了车辆的抗俯仰、侧倾的能力，改善了操纵的稳定性。

四、结束语

随着电子技术和大规模集成电路的迅速发展，网络控制芯片性能逐步提高，体积逐步减小，价格进一步降低，为工程机械局域网技术的普及推广创造了良好的条件。智能芯片价格的下降使得工程机械局域网的成本相差无几，性能成为影响网络选择的主要因素。CAN以其优异的品质具有明显的优势，越发受到业界的欢迎。CAN总线在工程机械上的广泛应用将使工程机械的控制性能、动力性、操纵稳定性、安全性、燃油经济性都上升到一个新的高度，给工程机械技术的发展注入新的活力。

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位能负载条件下的变频调速系统设计_工科论文 篇七

深圳市库马克新技术有限公司 　罗自永 李瑞常

广州钢铁集团公司　 刘少善 高永坚

摘要：本文了位能负载的物理特性，控计了提升机械变频调速系统的设计思想和计算方法，对变频设备的合理选用进行了研究．

关键词：提升机　变频调速　制动

一、概述：

物品提升机械是国民经济各行业不可缺少的生产设备，在各工矿企业中大量使用，如工厂的行吊、港口码头的塔吊、矿井提升机、高炉卷扬机、民用电梯、轧机升降台、以及油田抽油机等，都是典型的提升机械。这类设备大多采用绕线式电动机作为主驱动，用于提升或下放重物，具有典型的位能负载特性。

由于启动及调速成等方面的需要，通常都是在绕线式电动机的转子回路串接电阻，从而降低电机启动电流，并实现电动机的分级调整。这种控制方式带来如下弊端：

1、转子回路串接电阻，消耗电能，造成能源浪费。

2、电阻分级切换，实现有级调速，设备运行不平稳，引起电气及机械冲击。

3、再生发电时，机械能回馈电网，造成电网功率因数低。尤其在供电馈线较长的应用场合，会加大变压器、供电线路等方面的投资。

4、接触器频繁投切，电弧烧伤触点，影响接触器的使用寿命，设备维修成本较高。

5、绕线电动机滑环存在的接触不良问题，容易引起设备事故。

随着交流电动机变频调速器的应用和普及，人们已开始淘汰绕线式电动机转子回路串电阻调速这一落后的调速方式，采用先进的变频调速技术取而代之，实现了提升机械的平滑调速和节能运行，并将电网侧功率因数提高到0.95以上，同时省去了调速接触器、正反转接触器等软件，完全解决了传统提升机械的存在的固有缺陷，使设备性能行到极大提高。

二、位能负载的调速特性

提升机械用于提升或下降位能负载，无论是过平衡或欠平衡配置，必然存在电动和再生发电两个工作区，其调速特性如图一和图二所示。

　　

　　　

图一　转子回路串电阻的调速特性　　图二　交流变频调速特性

如图所示，绕线式电动机转子回路串接电阻调速时，通过电阻的分级切换和正反转接触器切换，实现有级调速和正反转控制。其中，工作点１和工作点２为电动状态，工作点３为能耗制动状态，工作点４为再生发电机状态。

变频调速特性为一组平行的曲线，同于变频器的频率可以连续可调，因而能够实现平滑无级调速。图二中１区为电动区，２区为再生发电区，电能回馈至变频器的直流侧，通过制动组件泄放。

三、变频器的容量选择

提升机械采用变频器进行控制时，可以迁用鼠笼型电动机，对于原使用绕线式电动机的提升机械，可将绕线式电动机的转子短接，当作笼型电机使用。常用的电动机为ＹＺ系列鼠笼型电动机和ＹＺＲ系列绕线型电动机，这两个系列的电动机，都是以工作制Ｓ３及负载持续率40%的定额作为基准定额。电动机的额定值选定后，应选择相应的变频器容量。

ＹＺ和ＹＺＲ系列电动机的过载力矩一般为2.2-2.8倍，为了充分发挥电动机的负载能力，提高起重设备的安全性能，采用变频器进行控制后，必须保证变频器－电动机系统具有2.2-2.8倍的过载能力。由于普通变频器的过载能力一般为150%一分钟，瞬态过载力矩只能达到180%－200%，因此必须提高所适配的变频器容量，以便提高变频器－电动机系统的瞬时过载能力。

由上述可知，只要把变频器的容量提高20%左右，即可使变频器－电动机系统的瞬时过载能力提高到2.0-2.4倍，基本满足要求。因此，应选择变频器额定容量为电动机额定容量的120%以上，即把变频器的容量提高一个等级。如45KW的电动机，应配置55KW的变频器，且变频器应具有较大的过载能力，过载率在150%一分钟以上。

四、制动组件的合理选用

如图三所示，再生发电时机械能被转换成电能，回馈到变频器直流侧的电容器上，其结果将使直流回路的电压升高，当电压升高到某一设定值（如750V），制动单元自动控制放电用开关管导通，电能向制动电阻上泄放。制动单元动作后，泄放的能量大于回馈能量，直流回路的电坟开始下降，当它下降到某一设一值（如630V），则制动单元自动控制放电用开关管关闭，停止放电。这一充电与放电过程由变频器和制动组件自动完成，维持直流回路电压在一个安全的范围之内。

由上述可知，选择制动组件的基本原则是：

1、制动组件的最大瞬时放电能量大于等于最大瞬时回馈能量。

2、制动组件的平均放电能量大于等于平均回馈能量。

通常，制动组件的最大瞬时放电能力由其放电开关管的额定电流所决定，而平均放电能力则取决于制动电阻的额定功率大小。

以工矿企业常用的行吊为例，说明制动组件的选取方法。

    　

　　图三　变频系统示意图

 　图四是一个典型的行吊作业速度图。行吊在某个地点以速度Ｎ１提升重物，平移到另一个地点，然后以速度Ｎ１下放重物，再回到原地继续作业，如此往复。设工作周期为Ｔ，在下放重物时电动机再生发电，持续时间为Ｔｂ，重物在电动机轴上形成的负载转矩为Ｍｚ，机械效率为η，则：

最大瞬时回馈能量pm=ηMzN1

制动时间Ｔｂ内的平均回馈能量Ｐｂ＝ηMzN1

周期Ｔ内的平均回馈能量Ｐａ＝ηMzN1Tb/T

按下弄算法选取组件的额定参数：

1、放电开关管额定电流Ibe

Ibe>Pm/750

按正常过载条件Mz＝1.5Me,N1=Ne来考虑，取Ibe>1.5ηMzNe/750=1.5ηPe/750

其中，Me、Ne、Pe分别为电动机的额定转矩、额定转速和额定功率。

2、制动电阻值Rb

Rb≈(750-800)/Ibe(Ω)

3、制动电阻额定功率Pbe

制动电阻的允许过载系数K是时间的函数，其典型的特性曲线如图五所示。

由Pb=ηMzN1=ηPe(MzN1/MeNe)

Pa=ηMzN1Tb/T=ηPe(Tb/TxMzN1/MeNe)

令K1=MzN1/MeNe,制为制动负载系数K2=Tb/T,称为制率，则Pb=ηK1Pe 　Pa＝ηK1K2Pe

根据实际工况计算出Pa和Pb,并从制动电阻特性曲线查出与Tb对应的过载系数Kb（以40℃的环境温度为标准），同时考虑一定的安全容量，选取Pbe>1.2Max(Pb/Kb,Pa)

五、调速控制方法

采用变频调速控制的提升机械仍可使用传统的速度控制方法，如行吊的速度控制，仍使用传统的凸轮控制器，不同的档位给出了上升或下降方向指令和多级速度指令，输入到变频器的控制端，实现方向控制和调速。现在已有行吊变频专用控制器推出，应用它可以简化控制系统设计，减少故障点。

变频调速器还可提供更为先是的闭环控制方法，如配合工艺实现提升和下降的不同速度运行等。某钢铁厂轧机升降台采用变频传动，为了实现电动机与液硬度平衡机构的协调控制，应用先进的控制技术实现了不同平衡力矩下的变速控制，在不增加变频器容量的情况下解决了液硬度平衡系统的冷起动问题。

六、结束语

位能负载条件下的变频调速系统设计必须以实际负载情况为依据，才能达到节省投资的目的。电动机、变频器、制动组件的合理匹配是设计的关键。本设计方法应用于天车、塔吊、轧机升降台等多个变频改造项目中，收到了良好的效果。广州钢铁集团公司连轧厂20t天车变频改造，由于设计合理，既节省了投资，又保证了天车的基本运行性能，设备投入运行一年多，情况良好，未发生任何故障。

深圳市库马克新技术有限公司

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传感器无线互联标准及实现_工科论文 篇八

摘要：介绍了IEEE802.15.4标准的概念、产生背景、特点、构件及体系结构、发展前景，并探讨了基于IEEE802.15.4标准传感器的实现，对其实现的问题给出了解决方案。

关键词：IEEE802.15.4 Zigbee协议 传感器

为了满足类似于传感器的小型、低成本设备无线联网的要求，2000年12月IEEE成立了IEEE802．15．4工作组，致力于定义一种供廉价的固定、便携或移动设备使用的极低复杂度、成本和功耗的低速率无线连接技术。802．15．4无线发射／接收机及网络被Motorola、Philips、Eaton、Invensys和Honeywell等公司极力推崇。同时，也吸引了其他标准化组织的注意。IEEEl451工作组已考虑在IEEE802．15．4标准基础上实现传感器网络(Sensor Networks)。

产品的方便灵活、易于连接、实用可靠及可升级换代是市场的驱动力。802．15．4主要应用于工业控制、远程监控和楼宇自动化领域。传感器网络是其主要市场对象。将传感器与802．15．4设备组合，进行数据收集、处理和，就可以决定是否需要或何时需要用户操作。其应用实例包括恶劣。环境下的检测，诸如涉及危险的火和化学物质的现场、监测以及维护正在旋转的机器等。在这些应用上，一个802．15．4网络可以极大地降低新传感器网络的安装成本，简化对现有网络的扩充。

1 802．15．4协议架构及其技术特点

IEEE802．15．4满足国际标准组织(ISO)开放系统互连(OSI)参考模式。它定义了单一的MAC层和多样的物理层(如图1所示)，表1中概括了802．15．4的一些特点。Zigbee联盟制定了MAC层以上协议，其协议套件由高层应用规范、应用会聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。

表1 IEEE802.15.4标准的主要技术特征

复杂程度比现有标准低通信时延≥15ms目的只支持数据通信功耗约45μA频段、数据率及信道数868MHz：20kbps 1

925MHz:40kbps 10

2.4GHz:250kbps 16MAC的控制方式星型网络对等网络每个网络支持节点数65536寻址方式64bit IEEE地址

8bit 网络地址连接层结构开放式温度-40℃～-85℃传输范围室内：10m速率

250kbps;+0dBm Tx室外：30m-75m速率40kbps，300m速率20kbps应用传感器、玩具、控制领域……

物理层：IEEE802．15．4定义了2．4GHz物理层和868／915MHz物理层两个物理层标准，它们都采用了DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum，直接序列扩频)。

2．4GHz波段为全球统一的无需申请的ISM频段，有助于设备的推广和生产成本的降低。2．4GHz物理层通过采用高阶调制技术能够提供250kbps的传输速率，有助于获得更高的吞吐量、更小的通信时延和更短的工作周期，从而更加省电。

868／915MHz物理层使用简单的DSSS方法，即二进制相移键控(BPSK)方式。868MHz的传输速率为20kbps，916MHz的传输速率为40kbps。这两个频段的引入避免了2．4GHz附近各种无线通信设备的相互干扰，且这两个频段上的无线传播损耗较小，因此可以降低对接收机灵敏度的要求，获得较远的有效通信距离，从而可以用较少的设备覆盖给定的区域。

MAC层：IEEE802系列标准把数据链路层分成LLC(Logical Link Control，逻辑链路控制)和MAC(Media Access Control，媒介接入控制)两个子层。LLC子层在IEEE802．6标准中定义，为802标准系列共用；而MAC子层协议则依赖于各自的物理层。IEEE802．15．4的MAC层支持多种LLC标准，通过SSCS(Service-Specific Convergence Sublayer，业务相关的会聚子层)协议承载IEEE802．2类型的LLC标准，同时也允许其他LLC标准直接使用IEEE802．15．4的MAC层的服务。

IEEE802．15．4的MAC协议包括以下功能：设备间无线链路的建立、维护和结束；确认模式的帧传送与接收；信道接入控制；帧校验；预留时隙管理；广播信息管理。MAC子层提供两个服务与高层联系，即通过两个服务访问点(SAP)访问高层。通过MAC通用部分子层SAP(MCPS-SAP)访问MAC数据服务，用MAC层管理实体SAP(MLME-SAP)访问MAC管理服务。这两个服务为网络层和物理层提供了一个接口。灵活的MAC帧结构适应了不同的应用及网络拓扑的需要，同时也保证了协议的简洁。MAC帧的通用格式如图2所示。

802．15．4标准上层协议由完整的Zigbee协议套件构成。网络层主要采用了基于Ad-hoe技术的网络协议，包含以下功能：通用的网络层功能；拓扑结构的搭建和维护，命名和关联业务，包含了寻址、路由和安全；与IEEE802．15．4标准一样，非常省电；有自组织、自维护功能，最大程度地减少消费者的开支和维护成本。应用会聚层将主要负责把不同的应用映射到Zigbee网络上，具体包括：安全与鉴权、多个业务数据流的会聚、设备发现、业务发现。

因此，IEEE802．15．4标准具有以下一些非常适用于无线传感器的特点：

功耗低：由于工作周期较短、收发信息功耗较低且采用了休眠模式，可以确保两节五号电池支持长达六个月到两年左右的使用时间。当然不同的应用功耗是不同的。

数据传输可靠性高：采用了碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输机制，发送的每个数据包都必须等待接收方的确认信息。

网络容量大：一个Zigbee网络可以容纳最多65536个从设备和一个主设备，一个区域内可以同时存在最多100个Zigbee网络。

时延小：针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和休眠状态激活的时延都非常短。设备搜索时延典型值为30ms，休眠激活时延典型值为15ms，活动设备信道接入时延为15ms。

兼容性：与现有的控制网络标准无缝集成。通过网络协调器(Coordinator)自动建立网络，采用CSMA-CA方式进行信道存取。为了可靠传递，提供全握手协议。

安全性：Zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用AES-128，同时各个应用可以灵活确定其安全属性。

实现成本低：模块的初始成本估计在6美元左右，很快就能降到1．5~2．5美元，且Zigbee协议是免专利费的。

协议套件紧凑而简单：其具体实现的要求很低。Zigbee协议套件的需求估计：8位微处理器，如80c51；全协议套件软件需要32K字节的ROM；最小协议套件软件大约4K字节的ROM。

2 802．15．4标准传感器的实现

2．1基于802．15．4标准传感器的实现

传感器的实现机理是以802．15．4传输模块代替传统的串行通信模块，将采集的数据以无线方式发送出去。其主要包括802．15．4无线通信模块、微控制器模块、传感器模块及接口、直流电源模块以及外部存储器等。

802．15．4无线通信模块负责数据的无线收发，主要包括射频和基带两部分，前者提供数据通信的空中接口，后者主要提供链路的物理信道和数据分组。微控制器负责链路管理与控制，执行基带通信协议和相关的处理过程，包括建立链接、频率选择、链路类型支持、媒体接入控制、功率模式和安全算法等。经过调理的传感器模拟经过AD转换后暂存于缓存中，由802．15．4无线通信模块通过无线信道发送到主控节点，再进行特征提取、信息融合等高层决策处理。整个节点可由外部直流电源供电或采用电池组，视具体情况而定。若要增加通信距离，可添加功率放大器以提高天线发射功率。如图3所示。

2．2 802。15．4传感器网络实现

802．15．4将提供一个低成本的用于数据采集和传输的网状网络，网络上每个监测点只需在有限的时间内发送几个比特的数据，数据流是异步的，并在数据等待时间上限制极小，这些因素利于电池使用寿命的延长。传感器主要有两种使用方式：Ad-hoc方式和接入点方式。

Ad-hoc方式：各传感器与控制设备组成的、封闭的微网。传感器将数据发送给控制器，控制器据此完成相应的任务，数据不需要上传，一切功能都在本地完成。这种情况常见于移动范围较大、信息数据自成一体的应用，如机器人、汽车等。

接入点方式：各传感器之间可以互相访问，并可通过接入点与有线网上的设备交换数据，甚至可以再次通过有线网上的另一个接入点与远端的设备互通信息。在这种情况下，无线成为有线的延伸和补充，一般用于需要经常移动传感器的地方，及线缆密集不宜再度布线的地方。 如果两个传感器建立了无线链接，其中一个设备将扮演主控角色(master)，另一个则扮演从属角色(slave)。角色的分配是在微微网形

力平衡加速度传感器原理设计_工科论文 篇九

摘要：本文介绍了一种力平衡加速度传感器的原理设计方法。差容式力平衡加速度传感器在传统的机械传感器的基础上，采用差动电容结构，利用反馈原理把被测的加速度转换为电容器的电容量变化，将加速度的变化转变为电压值。使传感器的灵敏度、非线性、测量范围等性能得到很大的提高，使其在地震、建筑、交通、航空等各领域得到广泛应用。

关键词：加速度　差容式　力平衡　传感器　

加速度传感器是用来将加速度这一物理转变成便于测量的电的测试仪器。它是工业、国防等许多领域中进行冲击、振动测量常用的测试仪器。

1、加速度传感器原理概述

加速度传感器是用来将加速度这一物理转变成便于测量的电的测试仪器。差容式力平衡加速度传感器则把被测的加速度转换为电容器的电容量变化。实现这种功能的方法有变间隙，变面积，变介电常量三种，差容式力平衡加速度传感器利用变间隙，且用差动式的结构，它优点是结构简单，动态响应好，能实现无接触式测量，灵敏度好，分辨率强，能测量0.01um甚至更微小的位移，但是由于本身的电容量一般很小，仅几pF至几百pF，其容抗可高达几MΩ至几百MΩ，所以对绝缘电阻的要求较高，并且寄生电容（引线电容及仪器中各元器件与极板间电容等）不可忽视。近年来由于广泛应用集成电路，使电子线路紧靠传感器的极板，使寄生电容，非线性等缺点不断得到克服。

差容式力平衡加速度传感器的机械部分紧靠电路板，把加速度的变化转变为电容中间极的位移变化，后续电路通过对位移的检测，输出一个对应的电压值，由此即可以求得加速度值。为保证传感器的正常工作.，加在电容两个极板的偏置电压必须由过零比较器的输出方波电压来提供。

2、变间隙电容的基本工作原理

如式2－1所示是以空气为介质，两个平行金属板组成的平行板电容器，当不考虑边缘电场影响时，它的电容量可用下式表示：

由式（2－1）可知，平板电容器的电容量是 、A、 的函数，如果将上极板固定，下极板与被测运动物体相连，当被测运动物体作上、下位移（即 变化）或左右位移（即A变化）时，将引起电容量的变化，通过测量电路将这种电容变化转换为电压、电流、频率等电输出根据输出的大小，即可测定物移的大小，若把这种变化应用到电容式差容式力平衡传感器中，当有加速度时，就会引起电容变化 C，然后转换成电压输出，根据此电压即可计算出加速度的大小。

由式（2－2）可知，极板间电容C与极板间距离 是成反比的双曲线关系。由于这种传感器特性的非线性，所以工作时，一般动极片不能在整个间隙，范围内变化，而是限制在一个较小的  范围内，以使  与 C的关系近似于线性。

它说明单位输入位移能引起输出电容相对变化的大小，所以要提高灵敏度S应减少起始间隙 ,但这受电容器击穿电压的限制，而且增加装配加工的困难。

由式（2－5）可以看出，非线性将随相对位移增加面增加。因此，为了保证一定的线性，应限制极板的相对位移量，若增大起始间隙，又影响传感器的灵敏度，因此在实际应用中，为了提高灵敏度，减小非线性，大都采用差动式结构，在差动式电容传感器中，其中一个电容器C1的电容随位移 增加时，另一个电容器C2的电容则减少，它们的特性方程分别为：

可见，电容式传感器做成差动式之后，非线性大大降低了，灵敏度提高一倍，与此同时，差动电容传感器还能减小静电引力测量带来的影响，并有效地改善由于温度等环境影响所造成的误差。

3、电容式差容式力平衡传感器器的工作原理与结构

3.1工作原理

如图1所示，差容式力平衡加速度传感器原理框图

电路中除了所必须的电容，电阻外，主要由正负电压调节器，四运放放大器LT1058，双运放op270放大器组成。

3.2差容式力平衡传感器机械结构原理

由于差动式电容，在变间隙应用中的灵敏度和线性度得到很大改善，所以得到广泛应用。如图2所示为一种差容式力平衡电容差容式力平衡传感器原理简图。主要由上、下磁钢，电磁铁，磁感应线圈，弹簧片，作电容中间极的质量块，覆铜的上下极板等部分组成。传感器上、下磁钢通过螺钉及弹簧相连，作为传感器的固定部分，上，下极板分别固定在上、下磁钢上。极板之间有一个用弹簧片支撑的质量块，并在此质量块上、下两侧面沉积有金属（铜）电极，形成电容的活动极板。这样，上顶板与质量块的上侧面形成电容C1，下底板与质量块下侧面形成电容C2，弹簧片一端与磁钢相连，另一端与电容中间极相连，以控制其在一个有效的范围内振动。由相应芯片输出的方波，经过零比较后输出方波，此方波经电容滤除其中的直流电压，形成对称的方波，该对称的方波加到电容的一个极板上，同时经一次反向后的对称波形加到另一个极板上。

当没有加速度时，中间极板处于上、下极板的中间位置C1＝C2，△C＝0后续电路没有输出；当有加速度时，中间极板（质量块）将偏离中间位置，产生微小位移，传感器的固定部分也将有微小的位移，设加速度为正时，质量块与上顶板距离减小，与下底板距离增大，于是C1＞C2，因此会产生一个电容的变化量△C，△C由放大电路部分放大，同时，将放大电路的输出电流引入到反馈网络。由于OP270的脚1和16分别与线圈两端相连，当有电流流过线圈时，将产生感应磁场，就会有电磁力产生。因为上、下磁钢之间有弹簧，所以在电磁力的作用下将使磁钢回到没有加速度时的位置，即此时的电容变化完全有加速度的变化引起，同时由于线圈与活动极板通过中心轴线相连，所以在电磁力的作用下，使中间极向产生加速度时的位移的相反的方向运动，即相当于在△C的放大电路中引入了负反馈，这样，使传感器的测量范围大大提高。因此，对于任何加速度值，只要检测到合成电容变化量△C，便能使活动极板在两固定极板之间对应一个合适的位置，此时后续电路便输出一个与加速度成正比的电压，由此电压值就可以计算出加速度的大小。

4、力平衡传感器实际应用

哈尔滨北奥振动技术是专门从事振动测量的专业公司，它们应用这种差容式力平衡原理开发出的力平衡加速度传感器实现的主要性能指标如下：

测量范围：±2.0g，±0.125g，±0.055g

灵敏度：BA-02a:±2.5V/g、±40.0V/g

BA-02b1:±40.0V/g（差动输出）

BA-02b2:±90.0V/g（特定要求，高灵敏度）

频响范围：DC-50Hz（±1dB）

绝对精度：±3％FS

交叉干扰：小于0.3%

线性度：优于1%

噪声：小于10μV

动态范围：大于120dB

温漂：小于0.01%g/g

电源：±12V-±15V @30.0mA

体积：Φ43x60mm

采用这种设计原理的传感器在振动测量领域已经得到广泛应用，该种传感器特别适合地震、建筑、军事、交通、机械、航海等领域的振动测量。

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耐压监控传感器MPxY8020A１　ＭＰＸＹ８０２０Ａ的特性结构_工科论文 篇十

１　ＭＰＸＹ８０２０Ａ的特性结构

Ｍｏｔｏｒｏｌａ ＭＰＸＹ８０２０Ａ 是一个８引脚的监控传感器。它集成有一个可变电容的压力感应元件、一个温度感应元件和一个有唤醒功能的内部电路，并采用ＳＳＯＰ超小型封装，同时还内置一个媒体保护过滤器和用于低功耗的耐压监控系统。它可以和Ｍｏ-ｔｏｒｏｌａ的远程无键登陆系统结合成一个低成本高度综合的系统。图１是ＭＰＸＹ８０２０Ａ的结构图，其中压力感应元件是一个经过表面微机械加工的电容传感器，而温度感应元件则是一个热敏电阻。接口电路使用标准的硅ＣＭＯＳ工艺集成到同一个硅片上作为传感器。

图1

压力监控主要通过一个电压比较器来比较测试电压，同时用一个连接外部输入的８位门限调整器来实现，通过调整门限和监控外部器件输出引脚的状态可以检查系统是达到低压门限，还是进行８位Ａ／Ｄ转换。

通过一个电流源可驱动带有正温度系数的热敏电阻，从而使其产生电压降以测量温度，这个电压的室温值是由工厂通过ＥＥＰＲＯＭ修正寄存器来调整的。通过双通道的复用器可以确定是压力还是温度并将其送到一个取样电容中，这个取样电容可由一个带门限调节的电压比较器监控，以使其产生数字温度输出。

２　管脚配置说明

图２是ＭＰＸＹ８０２０Ａ的引脚排列图。各引脚的具体功能如下：

ＶＤＤ和ＶＳＳ：电源引脚，其中ＶＤＤ是正向电压端，ＶＳＳ是数字和逻辑地。

ＯＵＴ：使用ＯＵＴ引脚可给相关的电压比较器和外部器件的８位寄存器提供一个数字。当器件处于待机状态时，ＯＵＴ引脚为高；而当检测到ＬＦＯ驱动的时钟分频器（分频率为１６３８４）有溢出时，ＯＵＴ引脚将输出一个时钟周期的低电平，以唤醒ＭＣＵ之类的外部器件。图３所示是待机状态时ＯＵＴ的时序图。

ＲＳＴ：该引脚通常为高；当检测到ＬＦＯ驱动的时钟分频器（分频率为１６７７７２１６）有溢出时，ＲＳＴ引脚输出一个时钟周期的低电平以复位ＭＣＵ之类的外部器件。无论器件处于什么状态，这个脉冲大约５２分钟都将出现一次。如图４所示，此脉冲将持续两个ＬＦＯ晶振周期。因为ＲＳＴ和ＯＵＴ共用一个时钟，所以这个脉冲每５２分钟也会在ＯＵＴ引脚出现一次。

Ｓ０，Ｓ１：工作模式选择端，由于Ｓ０、Ｓ１引脚包含内部施密特触发器，因而可改善输入噪音。此外，Ｓ１引脚还可用于工厂调试和器件检测，而内部ＥＥＰＲＯＭ修正寄存器的可编程电压ＶＰＰ就是通过Ｓ１引脚来提供的。

ＤＡＴＡ：该脚用于设置电压比较器的一组串行极限数据。

ＣＬＫ ：时钟引脚，用于存取数据到ＤＡＴＡ引脚。ＤＡＴＡ引脚上的数据在时钟的上升沿采样并将其送入一个移位寄存器。数据在时钟的第８个下降沿被转换到Ｄ／Ａ寄存器。

３　应用举例

ＭＰＸＹ８０２０Ａ的典型应用电路如图５所示。该电路主要用于低功耗耐压监控系统之中。

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