導語：如何才能寫好一篇電源電路設計原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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本文簡述了光電容積脈搏波描記法原理及其應用，介紹了人體外周血管中光電脈搏信號檢測電路設計。

【關鍵詞】光電容積脈搏波描記法 脈搏信號

1 前言

從脈搏波中提取人體的生理病理信息作為臨床診斷和治療的依據，歷來都受到中外醫學界的重視。脈搏波所呈現出的形態、強度、速率和節律等方面的綜合信息，在很大程度上反映出人體心血管系統中許多生理病理的血流特征，因此對脈搏波采集和處理具有很高的醫學價值和應用前景。

隨著科學技術的發展，脈搏測試不再局限于傳統的人工測試法或聽診器測試法。利用血液是高度不透明的液體，光照在一般組織中的穿透性要比在血液中大幾十倍的特點，可通過傳感器對脈搏信號進行檢測，這種技術具有先進性、實用性和穩定性，同時也是生物醫學工程領域的發展方向。

2 光電容積脈搏波描記法原理及應用簡述

光電容積脈搏波描記法（Photo Plethysmo Graphy，下文簡稱PPG）是借光電手段在活體組織中檢測血液容積變化的一種無創檢測方法。當一定波長的光束照射到指端皮膚表面時，光束將通過透射或反射方式傳送到光電接收器，在此過程中由于受到檢測端皮膚肌肉和血液的吸收衰減作用，檢測器檢測到的光強度將減弱，其中皮膚肌肉、組織等對光的吸收在整個血液循環中是保持恒定不變的，而皮膚內的血液容積在心臟作用下呈搏動性變化，當心臟收縮時外周血容量最多，光吸收量也最大檢測到的光強度最??；而在心臟舒張時，正好相反，檢測到的光強度最大，故光接收器接收到的光強度隨之呈脈動性變化，將此光強度變化信號轉換成電信號，便可獲得容積脈搏血流的變化。由此可見，容積脈搏血流中包含有血液流動等諸多心血管系統的重要生理信息。同時，容積脈搏血流主要存在于外周血管中的微動脈、毛細血管等微血管中，所以容積脈搏血流同樣包含有豐富的微循環生理病理信息，是我們研究人體循環系統重要的信息來源。

PPG信號中包含有人體循環系統、呼吸系統等許多生理病理信息。在人體血壓、血流、血氧、腦氧、肌氧、血糖、脈率、微循環、血管阻力、呼吸率、呼吸量等參數的無創檢測中都有很好的應用前景。雖然由于紅光、紅外光與人體組織相互作用的機理十分復雜，影響它的因素也比較多。我們對容積脈搏血流本身的機理了解和研究得還很不夠。加上對血流標定工作的困難，因而在臨床上真正應用PPG 開發的醫療儀器還十分有限。目前應用得最為廣泛和成功的是監護儀中的血氧和脈率檢測。

3 光電脈搏信號檢測電路設計

由于血液中氧合血紅蛋白（HbO2）和脫氧血紅蛋白（Hb）在紅光和紅外光區（600～1000nm）有獨特的吸收光譜，因而使PPG 成為研究組織中血液成分尤其是血氧狀態的簡單而有效的方法。許多國家的研究人員對無創測量動脈血氧飽和度和組織血氧飽和度的裝置進行了各自的研究。在他們所采用的無論是透射光法和反射光法中都以朗伯 比爾定律（The Lam-bert-Beer Law）和光散射理論為基礎，利用氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的光吸收系數的差異來進行，在紅光區（600～700nm）HbO2 和Hb的吸收差異很大，而在紅外光譜區（800～1000nm）其吸收差異較小。當血氧飽和度變化時，也就HbO2 相對Hb的濃度發生變化時，血氧飽和度應該和光檢測器上的660nm 和940nm 兩個波長的相對光強之間存在較好的線性關系。

血氧飽和度：SpO2=A+BR 其中，A、B為標定常數

由此原理設計出的無創脈搏血氧儀，是一種快速測量血氧飽和度的有效方法，成為當今國際上廣泛采用的監護儀器。廣泛用于手術室 監護室 急救病房 運動和睡眠等各種臨床應用中。

人體的生物信號多屬于強噪聲背景下的低頻的弱信號，脈搏波信號更是低頻微弱的非電生理信號，必需經過放大和后級濾波以滿足采集的要求，脈搏檢測電路設計框如圖1所示。

3.1 信號輸入、傳感器選擇

利用指套式光電傳感器，指套式光電傳感器的換能元件用硅光電池，由于心臟的跳動，引起手指尖的微血管的體積發生相應的變化，當光通過手指尖射到硅光電池時，產生光電效應，兩極之間產生電壓由于指尖的微血管內的血液隨著心臟的跳動發生相應于脈搏的容積變化，因而使光透過指尖射到硅光電池時也發生相應的強度變化，而非血液組織（皮膚、肌肉、骨格等）的光吸收量是恒定不變的，這樣就把人體的脈搏（非電學量）轉換為相應于脈博的電信號，方便檢測。

3.2 差分放大

這里選用低噪聲的集成儀器放大器INA114作為放大器的核心元件。最低2.3V的工作電源電壓滿足電源要求，INA114的失調電壓不到0.1mV，因此取其電壓增益100，根據INA114的增益計算公式可得RG=500Ω，INA114的內部結構圖，如圖2所示。

3.3 低通濾波器

利用歸一化的方法設計低通濾波器。這里用四階巴特沃斯低通濾波器，其優點是在通帶內幅頻特性曲線比較平坦，而且四階也可以達到較陡的衰減的特性：其截止頻率為20Hz時，到頻率為40Hz時其衰減幅度為9%。它的作用是濾除頻率為20Hz以上的信號分量。如圖3所示。

設截至頻率為20Hz，符合采樣要求同時濾除工頻干擾，根據歸一化公式，取R1=R2=R3=R4=100KΩ，可算得C1=C2=C3= C4=0.25μF。

4 結束語

相信隨著PPG基礎研究工作的進一步開展和人們對這項技術的更深入了解，它必將開拓出更為廣泛的應用領域。PPG方法所具有的無創性，且檢測方便、操作簡單、性能穩定、重復性好、安全無交叉感染等許多優點，使其不僅可用于醫院中的臨床檢測、監護、急救體能測試，還可應用于社區和家庭醫療保健，并具備聯網擴展功能，可以組建家庭社區和醫院的醫療網絡，在這些方面將都會有很好的應用前景。

參考文獻

[1]楊福生.生物醫學信號處理[M].北京：高等教育出版社，1995.

[2]康華光.電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，1997.

作者簡介

陳斌（1972-），男，安徽省懷寧縣人。大學本科學歷?，F為中國電子科技集團公司第四十一研究所高級工程師、研發部部長。研究方向為自動化。

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關鍵詞：電力設計院；人力資源培訓；創新路徑；開發策略

1電力設計院人力資源培訓的重要意義

電力設計院的發展速度、發展質量和發展的可持續性，在很大程度上取決于其人力資源的發展狀況。因此，從組織發展的角度來看，人力資源培訓至關重要。本文從三個方面闡述了電力設計院人力資源培訓的重要性。

1．1人力資源培訓是統籌組織發展與個人發展的需要

現代管理理論強調企業與員工的共同發展，一方面，企業的發展能夠帶給員工更多的職業發展空間和機遇，更好的實現自我價值；另一方面，作為企業發展的核心資本，人才是一個企業生存與發展的主要基礎，只有員工得到良好的發展，企業才有更加充足的發展動力。電力設計院要想獲得更大的發展，就需要員工提高個人發展水平，掌握本行業的發展態勢和新技術，了解最新的知識理論，學會更加科學的管理方式，從而更好的適應崗位變化的要求。最終，在提升個人價值的同時，促進本單位的更好發展，而這離不開人力資源培訓。

1．2人力資源培訓師統籌人員開發與使用的需要

電力設計院發展迅速，對員工素質的要求也很高，工作人員只有不斷地改進工作方法，才能不被飛速發展的組織與時代所淘汰。在市場工作中，無論從學習的自覺性、自律性和可行性來說，還是從學習的效果來看，培訓都是現階段最有效的方式。尤其是工作方法的優化與改進，需要依靠長期、專業、有效的培訓學習來保證。面對新的工作要求和需要掌握的新技能，如果缺乏崗位培訓，員工在具體工作中自然面臨很多難題，這將大大制約電力設計院的工作效率和效果。因此，人力資源培訓工作就可以很好的將員工的發展與組織的發展結合起來，既提升了員工的工作能力，又最大化了組織對人力資源的使用。

1．3人力資源培訓是統籌經濟發展與社會民生的需要

電力資源是當今經濟發展和社會生活中最為需要的資源之一，電力企業的安全生產既關乎國民經濟的穩定，也關乎人民生活的穩定，對國家的長治久安也十分重要。電力設計院應該加強人力資源培訓的計劃性、目標性，有針對的開展培訓工作，確保培訓的實效性，全面提升人力資源綜合素質和專業技能，建設求實創新的高素質人才隊伍。只有這樣，才能設計和建設出安全、高效的電力基礎設施項目，既保障了國家經濟建設的需要，又滿足了人民生活的需要。因此，電力設計院作為電力行業中的關鍵一環，加強人力資源培訓，提高發展的質量和競爭力，具有十分重大的現實意義。

2電力設計院人力資源培訓的現狀

目前，對于很多電力設計院來說，其實都已經將人力資源培訓放置在重要位置。但是，由于一些主客觀因素的影響，其人力資源培訓工作中存在較多的不科學、不合理的地方。本文在對其現狀進行了解的基礎上，從行業一般性的角度梳理出一些普遍存在的突出問題。

2．1人力資源培訓方式落后

目前，我國很多的電力設計院是從事業單位改制而來的企業，受到傳統觀念影響比較大，有些電力設計院企業還沒有充分認識到人力資源培訓工作的重要性，即使已經開展了人力資源培訓，但多數較為落后，缺乏企業發展特色，形式主義嚴重。從人力資源培訓的模式上來看，傳統方式和手段往往是照本宣科的制度學習和技術理論學習，缺乏互動與考核機制，員工參與的熱情和積極性都大大降低，不僅浪費企業資源，還嚴重阻礙了企業的可持續發展。

2．2人力資源培訓形式單一

在人力資源培訓的實踐工作中，目前電力設計院企業和其它企業一樣，普遍的培訓形式就是“課堂式”，即培訓講師一人在講解，員工在下面記錄所講解的內容。這種人力資源的培訓形式很單一，理論性也很強，難以與實踐很好的結合在一起，不適應電力設計院企業發展對員工的要求，導致員工的專業能力和實踐能力提升效果并不明顯，培訓質量和效率非常低，因而也導致很多員工滋生了抵觸心理，認為這樣的人力資源培訓就是在浪費時間。

2．3人力資源培訓考核機制不完善

目前，由于很多企業對人力資源培訓的不重視，因而缺乏對人力資源培訓的考核機制。反過來，缺少考核機制又導致人力資源部門及員工不重視培訓工作，也無法發揮出人力資源培訓在企業和員工發展中的作用。此外，人力資源培訓考核機制不完善，還表現在考核對象和考核內容的不科學、不合理和不全面。尤其是只考核學員而不考核講師，只考核培訓課堂而不考核課后引導，只考核講解的內容而不考核呈現的內容，導致人力資源培訓考核效果大打折扣。

3電力設計院人力資源培訓創新路徑與開發策略

電力設計院在人力資源培訓方面面臨很多問題，其中最突出的就是培訓方式、培訓形式和考核機制三個問題。針對這些問題，本文提出以下建議。

3．1營造良好的培訓文化氛圍

人力資源培訓應該成為電力設計院企業制度與文化的重要組成部分，自上而下宣揚人力資源培訓的重要性和必要性。通過文化氛圍的營造，使全體員工都能了解到企業發展的宗旨、精神、使命和愿景，提高員工的向心力。同時，培訓文化的塑造，能夠烘托出比企業管理制度引導力，讓員工更加深刻的認識到接受培訓是應該的、必要的。在新形勢下，良好培訓文化氛圍的營造需要考慮多方面問題。例如，設置獨立的人力資源培訓部門，引起整個企業的重視；結合企業內外部實際情況，了解企業員工的學習和發展需求，制定有針對性的人力資源培訓方案；加強管理，規避不必要的成本，降低必要成本，提高人力資源培訓的有效性和實效性；人力資源培訓方案和內容要與時俱進，適時做出調整，要有更多的內容和電力設計院本身結合起來，強調培訓與電力設計院工作的密切。

3．2增強人力資源培訓的創新意識

人力資源培訓的內容本身就是新的知識和新的技能，在培訓管理的過程中也應該具備創新意識。首先，要改變傳統的人力資源培訓理念和模式，豐富人力資源培訓手段和內容。電力設計院的人力資源培訓和學校的教育不同，要更加注重培訓講師與員工之間的有效的互動，一方面需要講師有意識的引導；另一方面也要創造相應的互動條件，如考核機制、獎勵機制、問題設置等。其次，創新的人力資源培訓不再以培訓內容的講解為任務，而應該以員工的收獲為目標。培訓講師的課件和講解內容與方式必須建立在了解每位員工學習需求和工作需要的基礎上，真正提高員工的專業性和實踐能力。最后，電力設計院人力資源培訓應該有創新的計劃，樹立明確的目標，培訓前多聽取員工的建議，不斷改進培訓方法和手段。例如，現場教學培訓、知識競答培訓、學員自我培訓等。

3．3建立健全人力資源培訓考核機制

正因為很多電力設計院缺少員工培訓考核機制或者考核機制不合理，才使得人力資源培訓難以達到應有目的。因此，除了要認識到人力資源培訓重要性外，還要著眼于對培訓效果的考核。電力設計院建立健全人力資源培訓考核機制應該堅持公平、公正的考核原則，真實反映出企業人力資源培訓中存在的問題，以提高人力資源培訓效率和質量為根本目標。目前，很多企業或單位沿用傳統人力資源考核機制，依靠考試來達到檢測，不僅效果不理想，這種方式也過于單一，難以全面反映出人力資源培訓中存在的問題。在新的發展背景下，建立競爭和獎罰機制來考核人力資源培訓已經被證明是有效的方式，通過優勝劣汰來提高員工參加培訓的熱情和積極性，不斷完善自我，也讓員工能夠重視起培訓工作。

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【關鍵詞】高低壓配電設備 問題故障 解決方法 電路原理

高低壓設備出現故障會嚴重影響企業的正常運作，對工作進度產生影響，還可能造成嚴重的財產損失，影響國家經濟的長足發展和進步。因此，在日常的生產經營中要注意對高低壓配電設備的安全保障，在設計安裝高低壓配電設備時注意設備的質量和安全性能，保障供電暢通和運作正常。

1 高低壓配電設備電路故障原因

1.1 預警監管問題

高低壓配電設備大多經由人力進行安裝檢測，因而缺乏有效的預警監管措施是設備故障的重要原因之一。由于相關工作人員處理故障的措施不當，對高低壓配電設備造成不必要的破壞和損耗，容易造成設備故障，影響企業生產運作的供電，造成經濟損失。在日常的維修檢測工作中，檢測人員由于預警監管缺乏有效的措施，檢查維護工作流于形式，起不到預警保障的作用。

1.2 變電設備自身出現故障或損耗

配電設備的質量和實用價值也是設備出現故障的重要原因，設備自身的原因常涉及電器元件的合理裝配、電路的正確分析設計以及電路原理的設計使用。其中，高壓配電設備主要采用真空高壓斷路器，真空斷路器由許多電器原件構成，每一部分的故障都會影響斷路器的正常使用。因環境變化造成分合閘的彈跳性不同，影響了分合閘對電路開斷的控制，造成電路的供電故障。真空泡中的真空環境不純，出現與外界環境的聯通，會造成潛在的安全威脅。真空斷路器的分閘出現故障，會造成故障時的電路保護機制無法正常運作，導致潛在的用電危險。在事故發生時而低壓設備主要采用兩路供電的方式供電，用電高峰時，兩臺變壓器同時運行，容易造成電路故障，影響供電工作的正常開展。

1.3 故障相關的資料文件缺乏

對高低壓配電設備的妥善處理或處理失誤案例都能為日后的工作提供一定的借鑒和幫助，因此每次故障情況的相關資料和文件是配電工作人員應當妥善保管和研究的重要資料。主要的資料包括接線圖、電路圖和設備故障說明書。對相關的資料加以分析研究，能有效提高工作人員分析故障原因、處理故障問題的能力。但在實際的高低壓配電設備故障分析處理工作中，大多數工作人員都沒有對故障原因和維護措施進行總結討論，總結后的資料也沒有進行妥善保管，因此造成了面對問題時無所適從，無法對相關的故障原因進行統籌分析和處理。

2 高低壓配電設備故障的解決方法

2.1 明確電路元件的配置

高低壓配電的相關工作人員要掌握與配電器相關的知識技能，對各種類型的配電器具備分辨的能力，并了解配電器設備的相關使用特點，并對電路圖進行解讀和分析，明確電路元件的配置和電路連接的先后順序，防止電路安裝中出現問題。高低壓配電器設備的相關工作者在工作中自覺進行學習和知識體系的更新，對配電器維修檢查中出現的問題進行總結分析，并定期組織疑難案例的分析討論，增強對配電器故障的分析處理能力。工作人員在借鑒成功案例的同時，進行分析思考，觀察設備的運行規律，找到更加通用的處理方式，并在企業或行業內部進行推廣。

2.2 定期進行高低壓配電設備進行檢測

高低壓配電設備可能因為自身的問題產生故障，因此，日常的檢修工作是處理高低壓配電器故障的重要環節。電路老化會影響電氣設備的使用，因此在日常工作中需要定期組織工作人員對使用時間較長、使用頻率較高的配電設備進行檢修處理，并對老化電路的處理做出合理預測和分析，對電路故障進行早期預防工作。并在高低壓配電器安裝前后對電路圖進行仔細的分析和研究，確保電路的暢通和合理，防止出現電路故障影響高低壓配電器的使用，造成資源的浪費。對電路檢修中出現的問題及時進行報備處理，并將問題出現的原因和時間以及處理措施進行詳細的記錄，減少此類問題出現和發生的可能性。維修人員要掌握具體的問題處理的方法和技巧，并對相關元件的使用期限和使用特點有具體的針對化的了解，在檢修過程中多思考、多借鑒，及時發現潛在的問題。

2.3 妥善處理配電器維修的相關資料和記錄

高低壓配電器的維護和維修記錄是高低壓配電器工作者開展工作的借鑒和參考，能夠為工作者的實際工作提供有效的幫助。因此，相關工作者需要妥善處理配電器故障分析與處理的相關資料，進行定期研究和保管檢查。在維修工作完成后，組織維修者進行維修工作的分析討論，并對維修工作的實際操作過程進行記錄，以便日后遇到相關的問題時進行參考借鑒。在記錄時注意留取書面記錄，進行長期妥善保存。對設計配電器安裝階段的電路圖、接線圖進行妥善保管，如果保管出現問題，電路出現問題時，便失去了查找問題原因的依據，加大了問題分析的難度，拖慢了高低壓配電設備維修的工作進度。此外，工作人員在值班時，應多閱讀維修記錄，并對項目圖紙有具體的了解，時常與其他維修人員進行討論研究，為配電器維修工作提出新的可操作方法。

3 總結

高低壓配電設備在日常的生產經營活動中應用比較廣泛，一旦出現故障很可能造成嚴重的經濟損失。所以，相關的工作人員要掌握一定的高低壓配電設備故障處理技術和故障原因分析能力。本文主要針對高低壓配電設備常見故障的原因及故障的處理措施展開討論，希望能對高低壓配電設備的相關工作提供參考和借鑒。

參考文獻

[1]酒慶.高低壓配電設備運行故障處理分析[J].城市建設理論研究（電子版），2015，5（28）：2557.

[2]尹i，王文魁.高低壓配電設備運行故障處理分析[J].山東工業技術，2015（14）：126.

[3]杜正祥.高低壓配電設備常見故障與處理分析[J].商品與質量，2015（44）：217-217.

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關鍵詞：爐襯耐火材料 鋁液測溫 硅碳棒 可編程控制器 執行機構

前言

矩形開蓋式電熱熔鋁爐主要用于用于熔融鋁液鑄造前的調質保溫及熔化部分鋁塊冷料，以確保鑄造工藝對鋁液的要求。該熔鋁爐采用電加熱，鋁液控溫效果好，澆注方便、安全。

1、 設備結構設計及簡介

矩形開蓋式電熱熔鋁爐由移動式爐蓋系統、爐體鋼結構、熔池部分爐襯、加熱元件裝置、爐氣測溫裝置、鋁液測溫熱電偶、溜槽系統和集塵排煙系統等部分組成。

1、移動式爐蓋系統

由大型型鋼與鋼板組成的鋼結構骨架及耐火材料組成，設有不銹鋼掛件將耐火材料吊掛于爐蓋型鋼上。該爐爐蓋為兩部爐頂，獨立控制可開合。每部爐蓋均采用擺線針輪減速機驅動，經過科學設計，爐蓋運行平穩，密封效果好，有效減少了熱損失。

移動式電熱爐蓋隨小車運行，平穩無沖擊。整個爐頂由兩個相互獨立的小爐蓋組成，每個爐蓋由兩個驅動輪和兩個從動輪組成的平移小車帶動。當需要加固體料、扒渣或進行開門處理時，兩個爐蓋將各自向自己一側移動，整個爐膛即能全部打開。需要關爐蓋時，兩爐蓋向中心平移由限位開關確保到位。并與爐體進行有效密封（在爐蓋兩側設有密封刀，爐體上設有氣缸驅動的密封槽，當爐蓋關閉后，氣缸驅動密封槽上移，與封刀配合密封）。

本設備采用硅碳棒加熱，分區配置電熱元件，電熱元件布置在移動的爐蓋上，可以隨著爐頂進行移動。

2、爐體鋼結構爐殼

爐體鋼結構由鋼板及型鋼焊接制成，結構設計充分考慮本熔鋁爐在高溫環境下具有良好的剛性及結構強度。確保在各種正?；蚍钦＿\行工況下，熔鋁爐各部件不產生有害變形，具有良好的結構可靠性。

3、爐襯耐火材料

內襯熔池底部由不沾鋁澆注料、防滲澆注料、耐火粘土磚、陶瓷纖維背襯板組成，熔池四周墻由不沾鋁澆注料、防滲澆注料、漂珠磚、陶瓷纖維背襯板組成，出鋁流口磚采用氮化碳化硅材質，保證流口結構的合理設計及使用安全。

熔鋁爐在規定的使用條件和負載條件下運行，并按使用說明書進行使用和維護，保證使用壽命。

4、加熱裝置

矩形開蓋式電熱熔鋁爐采用硅碳棒加熱，該爐在爐蓋上配置電熱元件，每區在爐蓋上設有一只控溫熱電偶，整個加熱元件布置上滿足對鋁液的加熱要求。

5、測溫熱電偶

所提供的熱電偶用來監測以下溫度：

——鋁液測溫熱電偶

——爐膛測溫熱電偶

鋁液測溫熱電偶設在鑄造流口旁，可連續測量鋁液溫度并參與爐溫控制，實現鋁液溫度的高精度控制。當選擇鋁液溫度熱電偶參與爐溫控制時，該熱電偶測出的鋁液溫度被送入電控系統，根據設定的PID參數進行運算，動態的修改爐膛溫度設定值，提高鋁液控制精度。

測鋁液熱電偶保護套管采用耐熱鑄鐵保護管，設有專用氣動測鋁液機架。爐門打開時，測鋁液熱電偶自動移出，以免受損，爐門關閉，測鋁液熱電偶自動插入。并且，測鋁液溫度熱電偶進出操作也可采取手動控制。

6、集塵排煙系統

在爐蓋上方設置一個集塵裝置，以便排除由于打開爐蓋填加覆蓋劑或扒渣時產生的煙氣，集塵罩出口1m煙道口處設置一煙道蝶閥（采用電動執行器調節），爐蓋打開時，閥門打開。

2、電氣控制系統

采用人機界面（HMI）和可編程序控制器（PLC）相結合的實時控制系統。由可編程序控制器、可控硅加熱回路等組成現場溫度控制系統，由可編程控制器、操作信號、位置信號、執行機構等組成現場傳動控制系統。通過HMI對整個設備的運行狀態進行監測管理。

電氣控制基本參數：

電源：AC 380V/220V±10% 50HZ±2%

功率：～1222kw（其中電加熱1200Kw，傳動22Kw）

1、可編程控制器

PLC采用羅克維爾（AB） ControlLogix5000產品。PLC是溫控系統、傳動系統的核心，采集各溫度、傳動、位置信號，各種報警信號，接受各種操作信號，發出控制信號，控制爐溫、傳動運行。

2、本系統HMI采用羅克維爾（AB） PanelView Plus產品，通過以太網通訊接口與PLC聯接，實時反映整個設備的運行狀態。

功能實現，包括下列內容：

a 爐氣溫度設定、鋁液溫度、顯示、報警；

b 工藝參數、控制參數設定、修改；

c 歷史趨勢；

d 報警列表、查詢；

e 故障診斷等；

3、溫度控制系統

3.1 溫度控制

鋁熔化爐采用硅碳棒加熱，電加熱總功率1200KW，分四區控制，每區300KW。采用PLC控制溫度，測溫采用熱電偶，加熱電功率調節采用晶閘管裝置，并配有過流、過壓保護裝置，安全可靠。PLC根據設定值和測量值的差值，經過PID運算，輸出標準電流信號控制晶閘管裝置的導通，實現溫度的閉環控制。

3.2 溫度記錄

采用多點無紙記錄儀，實時記錄各區爐溫。除記錄外，記錄儀配有報警輸出，實現獨立的超溫回路，使溫控更可靠；記錄儀配有存儲接口，可通過U盤存取數據，具有斷電數據保護功能，可在電腦上查看記錄儀存有的歷史曲線。

4、傳動控制系統

鋁熔化爐配有4臺爐門移動電機，采用AB PowerFlex70變頻器控制，變頻器與PLC通過ControlNet控制網通迅聯接，安全穩定，具有過位保護，安全可靠，速度在HMI上顯示并可調整。爐門關閉后，PLC通過對汽缸的控制實現爐門的密封。傳動控制通過PLC完成。主要低壓電氣元件選用施耐德及合資產品。

5、安全保護

爐門與電加熱系統有聯鎖，爐門不關閉的時候不能加熱送電，爐門動作設有雙限位開關，保證定位準確，安全可靠。

6、其它

6.1 電纜選型及敷設：

提供整個裝置的動力電纜和控制電纜，動力電纜采用耐高溫阻燃型電纜， 控制信號電纜帶屏蔽層；爐蓋移動部分電機電纜及控制電纜采用拖鏈傳送。

3 結論

矩形開蓋式電熱熔鋁爐目前在國內鋁加工行業有很廣泛的應用，本文不僅對矩形開蓋式電熱熔鋁爐的整體結構進行了介紹，而且介紹了矩形開蓋式電熱熔鋁爐的電氣控制原理。多年的實踐經驗，使我們在國內工業爐領域積累了豐富的經驗.希望本篇對廣大讀者朋友有所裨益。

參考文獻

[1] 王秉銓..工業爐設計手冊. 北京：機械工業出版社，1996.

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【關鍵詞】電力信息系統；安全保障體系；建設原則；思路分析

【中圖分類號】P208 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2012）09-0046-01

隨著計算機技術與互聯網技術的發展，電力信息系統的安全在電力企業的正常運營、客戶營銷、財務管理以及電網調度等方面起著積極地促進作用。黑客與病毒以及安全漏洞在很大程度上威脅著電力企業的正常運營。因此，本文將從電力信息系統的安全保障體系的角度出發，對如何在電力企業中建立電力信息系統的安全保障體系的思路與原則進行有效性研究。

一、關于電力信息系統的概述

電力信息系統包括信息網絡、網絡服務系統、應用系統、安全系統、存儲與備份系統、輔助系統、終端計算機用戶設備等系統及上述系統的附屬設備。其所涉及的技術有：數據加密技術、入侵檢測技術、防火墻、訪問控制技術以及網絡掃描技術等。在網絡硬件方面，已基本實現千兆骨干網、百兆到桌面、三層交換以及VLAN等技術的普遍使用；而在軟件方面，主要包括辦公信息化系統、一體化整合平臺、安全生產管理信息系統、電力地理信息系統、營銷管理信息系統及各專業相關的應用子系統等。計算機及信息網絡系統在電力生產、調度、經營、管理等各個領域有著十分廣泛的應用，在安全生產、節能消耗、降低成本、縮短工期、提高勞動生產率等方面取得了明顯的社會效益和經濟效益。引發信息系統安全問題的因素包括安全架構在設計上出現問題與管理方面出現問題。

二、針對電力信息系統安全保障體系建設原則的研究

電力信息系統安全保障體系建設不能只是簡單地局限在電網運行安全這個方面，需要經過三個階段：一是信息安全系統的建設；二是信息安全管理的建設；三是信息安全策略的建設。隨著信息技術的發展與人們對信息安全人士的加深，電力用戶對電網的安全管理與用電需求也在發生著變化，由原先單一的產品逐漸向信息安全的管理與構建轉變。由于電力企業在社會經濟發展的特殊作用，因此在建設電力信息系統的安全保障體系的過程中，需要堅持以下四項原則：

（一）原則之一——動態性原則

在建設電力信息系統安全保障體系的過程主要堅持動態性原則，主要是因為無論哪個安全保障系統都有可能出現技術或者操作問題，不能為企業運行與管理提供真正的安全。再加上隨著黑客技術的發展，安全系統的保障能力也逐漸下降。所以，信息安全系統建設計劃要具有可擴展性，可以為電力信息系統提供安全預防與維護以及應急方案，

（二）原則之二——均衡性原則

在建設的過程中堅持均衡性原則，是因為安全保障體系是根據電力企業的安全生茶目標進行設置的，其中所涉及的各項技術都要經過成本與效益方法的分析，以降低施工成本并提升企業的經濟效益。

（三）原則之三——立體性原則

在建設的過程中堅持立體性原則，是因為安全保障體系建設不是一個簡單地系統建設。它所涉及的內容包括：人文與自然環境、管理知識、相關技術以及法律法規等。因此在建設的過程中，不僅需要從橫向的方向進行考慮，還需要從縱向的方向進行考慮，以確保電力網絡的信息安全。

（四）原則之四——法令性原則

在建設的過程中堅持法令性原則，是源于《電力二次系統安全防護規定》的相關規定。管理信息大區要訪問電力生產控制大區內的數據，需要在兩者之間安裝電力專用的橫向安全隔離設備，而且這類設備是經過國家相關部門認定的。一旦背離法令性原則的設計施工方案都會對電力企業的正常運行帶來巨大的經濟損失。

三、針對電力信息系統安全保障體系建設思路的研究

（一）思路之一——采取措施加強信息系統的安全運行與管理建設

要加強電力信息系統安全保障體系的安全運行與管理管理建設，需要做到以下三點：

一是要在電力信息系統安全保障體系的建設過程中，建立并完善多層次、動態、全方位的安全管理信息中心，有效控制因為安全技術問題所引起的混亂局面，將和體系安全有關的各項技術與方案聚合在一個具有整體性、安全性與系統性的平臺上，充分發揮人力因素、策略因素以及技術因素的優勢，從而提升安全保障體系的質量與水平。

二是要了解并掌握安全管理信息中心的基本內容：設置相關機構、完善相關的技術手段、加強基礎設施建設、明確各部門的職能、制定嚴格的規章制度以及培訓專業工作人員。

三是利用先進的計算機技術與網絡通訊技術研發信息安全的綜合管理系統，該系統除了具有分析電網運行信息、監視電網設備運行狀態以及應急響應電網運行過程中的異常事件功能之外，還有數據搜集與分析功能、可視瀏覽功能等。信息安全的綜合管理系統在電力信息系統的安全保障體系中扮演著承上啟下的紐帶作用，它可以搜集電力網絡中的各種信息，并將這些信息進行整理歸類后進行分析處理，再反饋給管理人員。其中處理的信息包括：統計數據信息、報警數據信息以及歷史數據信息等。

（二）思路之二——采取措施加強電力信息系統中的信息安全系統建設

要加強對信息安全系統的建設，需要做到以下三點：

一是要保障電力信息系統中數據對象的安全，可以采取操作系統加固、數據指紋、主機加固、安裝防病毒系統以及數據加密的歌方式對需要保護的對象進行保護，同時要加強電力信息系統安全保障體系建設過程中的周圍環境的安全保護。

二是采取措施保障系統結構的安全，其主要側重在體系的應用、網絡數據的應用以及信息數據的邊界界定，或者物理與邏輯方面的規劃，它是信息系統安全的前提條件，這種方式不僅可以有效地降低企業的施工與管理成本，同時也有助于解決數據泄密等問題。

三是保障信息系統流程的安全，其內容包括兩個方面的內容，首先是利用訪問控制與身份識別等技術手段，其次是加強流程管理等方面對信息流程的安全進行審核與風險評估，從而設計出有效進行信息流動控制的方案。

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關鍵詞：PWM模式 斜坡發生器 雙極工藝

中圖分類號：TM46 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）02-0121-01

1 前言

斜坡發生器電路[1，2]在電源管理芯片的電路設計中有著非常重要的應用，它能夠緩和變頻器的動態性能，其作用是產生一個周期性三角波，并且由振蕩器時鐘控制該周期性三角波，最終產生的周期性三角波作為PWM比較器的被調制信號電壓。

2 電路設計原理

在傳統的三角波發生電路的設計中，三角波產生原理是利用積分電路得到，本文中進行電路設計時，為了盡量簡化電路設計，所采用的基本思想則是用由晶體管T1、T2和T3構成的威爾遜電流源在晶體管T3的集電極形成穩定的電流對電容CR進行充、放電，在電容的充、放電過程中，電容電壓隨著輸入脈沖升高和降低；當脈沖陸續從輸入端輸入時，放電管開放、閉合，若從電容的輸出端引出電壓，就形成了一定周期的斜坡電壓[3]。

3 電路設計

根據電路設計原理中設計思路，如圖1所示為本文中所設計的斜坡發生器電路。電路中電壓V1是為了保證與穩定供電的基準電壓Vref一致而外加的5.0V電壓[3，4]，V2是為了保證電路正常工作外接的激勵電壓。10端為斜坡發生器電壓信號的輸出端，由振蕩器產生的脈沖信號從input端接接入，通過脈沖來控制放電管的開關，11端為控制充電電流大小的外接采樣控制端。

從圖1中可以看到，斜坡發生器電路工作過程如下，當振蕩器脈沖的低電平信號從input端的輸入時，放電管T5、T6截止，當給端11接入一個穩定電壓后，晶體管T7和T8導通，根據威爾遜電流源的鏡像原理，晶體管T3導通并給電容CR充電，電容上的電壓升高；而當振蕩器脈沖的高電平信號從input端輸入時，晶體管管T5、T6導通，電容CR放電，電容上電壓逐漸減小。隨著振蕩器周期性脈沖輸入，在端10處就可以形成穩定的三角波輸出電壓。

4 仿真結果與討論

在電容CR的充、放電過程中，若設電流源提供的為電容充電的電流為IC，電容電壓初值VCR=0，則可以得到電容電壓V（t） 與時間的線性關系[5]，如式（1）所示：

（1）

由“電路設計”中所闡述內容，可知，調整外加電壓V2和電阻R3，R4的大小，能夠調節電容的充電電流IC，進而電容充電速度和電容電壓的大小也可以很容易地控制。

為了能夠與電源管理芯片其他模塊電路協同工作，故在V2=30V，R5=100K，CR=1.6nF條件下基于華越SB45工藝對斜坡發生器模塊電路進行仿真。得到電性能參數的仿真結果，如表1所示。

圖2為斜坡發生器的輸出結果波形仿真圖，根據振蕩器產生的脈沖，本電路中的三角波接近于鋸齒波，脈沖為低電平時緩慢充電，脈沖為高電平時迅速放電。由圖2、表1的結果以及電源管理芯片的需求，該斜坡發生器的電參數及其功能均符合芯片中關于該模塊電路的設計要求，目前該電路已應用于實際電源管理芯片中。

參考文獻

[1]朱正涌.半導體集成電路.清華大學出版社，2003.

[2]Paul R.Gray， Paul J.Hurst， Stephen H.LEWIS.模擬集成電路的設計與分析.北京：高等教育出版社，2005.

[3]吳鐵峰.基于PWM控制方式的電源管理芯片設計與實現[博士論文].西安電子科技大學，2011.

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【關鍵詞】電工實訓智能評分設計

電工實訓電類學生基礎性的實訓課，該課程能夠使學生對電氣元件及電工技術有一定的感性和理性認識，對電工技術等方面的專業知識做進一步的理解。同時，通過實訓得到實際生產知識和安裝技能，掌握室內照明線路、繼電器控制線路及其元件的工作原理等電工技術知識，培養學生理論聯系實際的能力，提高分析問題和解決問題的能力，增強獨立工作能力，培養學生團結合作，共同探討，共同前進的精神。

我院的電工實訓，有助于學生掌握專業理論知識，并且對提高學生的動手能力也起著非常重要的作用，同時又與考取電工證緊密結合在一起，因此電工實訓課程的整體建設是非常重要的。我院所用電工實訓考核裝置是按照勞動和社會保障部頒發的“工人技術等級標準”和“職業技能鑒定規范”的內容要求，根據中、高級電工培訓考核的實際情況而設計的新一代集電工理論教學、實操訓練、考核鑒定于一體的多功能設備。該系統具有定時、誤操作記錄等考核功能，同時具備多種安全措施。其智能評分系統可衡量學生在實訓中所設計的電路是否達到給定的標準，主要用于評價指標有：電壓標準、電流標準、電機正反轉控制，以及給出錯誤提醒、解決措施方案。

一、智能評分系統的結構及原理分析

1.智能評分系統的結構

本系統由電機轉速測量、操作按鈕、鍵盤、顯示、單片機控制系統、電流測量、電源控制等模塊組成，系統框圖如圖1所示。

2.原理分析

開啟柜門開始計時，學生進行電氣裝配，裝配結束按停止按鈕，停止計時。按測試按鈕，接通主電源，進行測試。

正確性判斷：按鈕按下測量電流與轉速，根據裝配圖類型和電流、轉速特性判斷電路的正確性。

二、智能評分系統的電路設計

本智能評分系統的主要電路設計分以下幾部分：

1.轉速測量電路

轉速測量電路如圖2所示，通過電機與串連電阻分壓后，獲得與電機轉速相對應的電壓，由于測量對象為交流電機，故將電壓信號整流濾波后經A/D轉換接入單片機。

2.電流檢測電路

3.單片機小系統及鍵盤顯示電路

系統的控制器采用AT89C52芯片，AT89C52是8位高性能CMOS單片機，片內有8Kb的可反復擦寫的只讀程序存儲器。該器件具有密度高、功能強大、非易失性存儲技術等特點，兼容MCS-51指令系統。系統的鍵盤采用獨立式按鍵設計，顯示器采用長沙太陽人電子有限公司的SMG12864A LCM。

AT89C52為8 位通用微處理器，采用工業標準的C51內核，在內部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會聚調整時的功能控制。功能包括對會聚主IC 內部寄存器、數據RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復位輸入端口，外接電阻電容組成的復位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負端。P0～P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設計中，P0 端口（32～39 腳）被定義為N1 功能控制端口，分別與N1的相應功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12 腳、27 腳及28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板CPU 的相應功能端，用于當前制式的檢測及會聚調整狀態進入的控制功能。

電路設計如圖3所示：

4.電源控制電路

當系統測試結果顯示電路設計有誤時，單片機控制切斷電源，電路設計如圖4所示。

5.實時時鐘電路

系統可以對學生訓練的項目計時，考評時可以設置定時時間，考試時間到，系統自動切斷電源，時鐘電路的設計采用DS1302芯片，DS1302是 DALLAS 公司推出的涓流充電時鐘芯片，內含有一個實時時鐘/日歷和31字節靜態RAM，通過簡單的串行接口與單片機進行通信，實時時鐘/日歷電路提供秒、分、時、日、日期、月、年的信息，每月的天數和閏年的天數可自動調整，時鐘操作可通過 AM/PM 指示決定采用24或12小時格式，DS1302與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信，僅需用到三個口線：RES復位、I/O數據線和SCLK串行時鐘，時鐘/RAM的讀/寫數據以一個字節或多達31個字節的字符組方式通信。電路設計如圖5所示。

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關鍵詞：電學實驗；電路設計思想方法

定西市教育科學規劃課題研究成果（課題編號DX2012GHB94）

在高中物理電學實驗中，電路設計是一個很重要的問題，只有合理地設計電路才能完成實驗，達成實驗目的。但要根據具體的題意設計出能完成實驗的電路，并不是一個簡單的問題。本文主要就這方面的問題用幾道例題加以闡述。

一、電路設計

一個實驗電路主要由三大部分組成，電源部分、電路的控制部分和最主要的用于測量所需物理量的測量部分。既然電路主要由三部分組成，那么我們電路設計的主要工作也就是要設計這三大部分。在高中階段，電路的控制部分主要涉及到滑動變阻器的限流式接法和分壓式接法，電路的測量部分主要涉及的是安培表的內接法和外接法的問題。而電源的設計比較簡單，根據題意選擇合適的電源即可。學生主要感覺到困難的是在什么情況下滑動變阻器采用限流式接法，在什么情況下用分壓式接法，或者什么情況下電流表采用內接法，什么情況下用外接法。筆者根據多年的教學經驗，對這個問題做了總結，一般情況下存在下列判定依據：

當內、外接法相對誤差相等時，有，臨界值 （因為 ?）。

限流式接法的優勢是耗電少，電路結構簡單，但這種接法的缺點也很明顯，它的調節范圍不大，有時不能滿足題目的條件。而分壓式接法正好相反，它的調節范圍很大，但它的電路結構較為復雜，尤其是聯系到實物圖的連接，很多學生不會連接滑動變阻器上的三根線。另外，它不太節能，耗費的能源較多。在要求不太嚴謹的條件下，我常常這樣總結：當滑動變阻器的阻值較小時，一般情況下就把電路設計成分壓式；如果滑動變阻器的阻值較大時，一般就把電路設計成限流式。

二、器材的選取

器材的選取要結合試驗要求的精度和儀器的量程決定。有時試驗所給的器材也影響了電路的設計，我們必須根據所給出的器材合理地設計電路，完成試驗。有時我們也會根據電路的設計來選用能完成實驗的器材，這是一個互相影響的問題。

三、實物圖的連接

實物圖的連接必須堅持先連串聯支路、再連并聯支路的原則，連完后必須和原理圖查對一遍，以保證不會出錯，電勢相等的各點可合并成一點。

實物圖的連接看似簡單，但實際上學生做錯的很多，常會造成不必要的失分。其原因主要是學生對實驗儀器不太熟悉，不知道線該接在何處。同時這也與教師的不重視有很大關系。很多教師認為按照原理圖連接實物圖是很簡單的，可能在初中階段就已經掌握了，殊不知很多學生在這個看似簡單的地方卻栽了大跟頭，失分十分嚴重。要避免這樣的事情再次發生，除了教師要高度重視外，我根據多年的教學經驗，認為最好把學生帶到實驗室，在實際的實驗儀器上完成幾個電路原理圖的連接，這樣能讓學生熟悉器材，真正理解實驗。

例1.現在要測一個電阻的阻值，實驗室給了如下器材：

要運用這些器材設計一個電路完成實驗。

[解題思路]這個實驗中只給出了一個電源，所以電源毫無選擇的余地，然后我們就要考慮是選用分壓式接法還是限流式接法。我們看到滑動變阻器的阻值變化范圍是，阻值不大，據前分析，我們該選擇分壓式接法。接下來考慮選用內接法還是外接法，我們看到待測電阻的阻值和直流毫安表的內阻接近，而遠遠小于直流電壓表的內阻，所以應該選用外接法，這樣電路設計就已經完成了。

例2.測待測電阻的阻值，請選擇器材并設計電路：

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關鍵詞：單片機；電路設計；射頻識別

一、射頻識別研究背景

射頻識別技術的發展有著豐富和完善的理論。多個電子標簽識讀、遠距離識別的無源的電子標簽、電子標簽的單芯片應用、移動速度快的物體相應的射頻識別等大批產品正在逐漸地走向市場。射頻識別技術具有相當多的特點：實時、快速地采集與正_地處理信息，在生產業的管理系統、自動販賣機收費、食堂系統、圖書管理系統中有大量的應用。

（一）低頻（125KHz～134KHz）。RFID技術首先得到大范圍應用和推廣的是在低頻。特性：排除金屬材料對它有一些影響之外，讀取距離固定的前提下，一般的低頻產品幾乎可以穿過多數材料的物品。主要應用：生產業的管理系統，販賣機自動收費和食堂管理系統等。

（二）高頻（f=13.56MHz）。特點是：通過負載調制感應器的工作，不需要線圈。主要應用：圖書管理方面的應用，衣物生產線和超市條碼的掃取以及農牧系統的管理和應用等。

二、總體設計及原理

（一）設計思路。電子標簽、讀寫器、數據交換與管理系統三大部分組成了檢測系統。經信息解讀器讀取后，再解碼，進行更多的數據處理會在中央信息系統中。讀寫器相當于一個中介，它同時與標簽和數據管理器進行交流，把一些重要的、必需的信息共享，從而他們就能容易地在同一時間及時收到信息，這樣就使這個系統能夠正常可靠地工作。

（二）系統硬件總體設計。射頻標簽檢測系統的硬件部分主要包括：電源模塊、LCD顯示、串口調試、NANDFLASH模塊、Rf射頻實現、以太網模塊以及與STM32的聯調，七個部分設計非常關鍵。模塊連接關系如圖1。

1、電源模塊：提供系統以5V轉3.3V的電壓。2、LCD模塊：液晶顯示器擔任操作界面的顯示和數據采集的結果，即識別不同卡片時不同的ID值，區分不同的卡片。3、串口模塊：串口設計兩個。LCD和其中一個相連，這樣能正確顯示串口發來的數據。另一個通過電腦操作系統。4、RF芯片模塊：識別和掃描標簽卡。

（三）射頻識別系統原理。兩種情況：電感耦合和電磁耦合。差別在于：后者將射頻信號通過電磁波的方式發送出去，然后在讀卡器的線圈周圍將它控制，通過閉合的線圈組成的磁場，可以避免電磁能量的損耗，不會向空間或周圍輻射。

射頻識別系統的三部分：1、讀寫器。一臺讀寫器基本器件包括：高頻接收單元的控制單元、射頻信號的發射單元器，滿足兩項后，才能將獲得的數據之類的信息傳輸給其它系統，深層次處理或存儲時也會更方便。2、天線。磁通量作用：提供能量給無源標簽，它由射頻系統中的天線提供，滿足功能要求，在讀卡器和標簽中傳遞信息。

三、功能模塊及軟件的實現

（一）電源模塊

LM2576芯片作為電源模塊的理由：1、多電壓供電，如：2 V、5 V、3.3V、15V等；2、輸出電壓范圍在線性和負載條件下1.23～37v（HV型號為47V）最大±4%；3、保證3.0A輸出電流；在效率方面，LM2576替代三段性穩壓器，是理想的最好的器件。輸出開關起到逐周限流的作用，保證熱關斷功能發揮作用在故障狀態下。

REG1117-3.3的設計屬于一般穩壓管，IN5819快速恢復二管作用：起到保護電路的作用，LM2576提供5V電壓，這樣，通電時LED指示燈就會亮。

（二）RF射頻模塊

射頻模塊采用RC522。讀寫器：支持ISO 144433A/MIFARE。內部發送器：驅動讀寫器天線和ISO 144433A/MIFARE卡以及應答機的通信。接收器：存在有解調和譯碼電路，來處理兼容ISO 14433A/MIFARE卡的應答機的型號。特點：1、能迅速解調和譯碼響應，使模擬電路高度集成。2、支持ISO 14443A/MIFARE。3、讀寫模式中與ISO14433A/MIFARE的通信距離長達50mm。

四、系統調試及分析

（一）結果分析

電源模塊可以給系統分別提供3.3v和5v的電壓。

串口模塊是實現和計算機信息交流的橋梁。將得到的射頻信號的數據經過串口傳送到電腦，電腦通過借助超級終端等工具，實時顯示結果。

LCD模塊：顯示操作界面和采集的數據結果。

RF射頻模塊在于RF和NAND flash共用總線，調試程序使兩個模塊能分開正常使用，從而實現射頻識別的作用。

編程后用飯卡或其它不同的卡，可以實現獲取不同的ID。

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關鍵詞：LM2596 STM32 反饋閉環 數控開關電源 遠程控制

中圖分類號：Tp302 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）04-0080-02

1 數控開關電源的方案設計及電路設計

本設計中的數控開關電源[1，2]主要為了輸出1.2～24V，負載電流不低于3A，并且實現連續精確可調，調整分辨率不低于0.1V。通常，一個開關電源需要接入220V交流電，并通過變壓器AC/DC整流轉換，以輸出低壓直流電，然后再利用反饋型降壓穩壓開關芯片進行控制和電壓調整。由于市場上現有的220V轉24V技術已經非常成熟，比如常見的開關電源和電源適配器，因此本設計中將著重設計后端數控降壓部分，前段整流部分將用常用開關電源替代。為了實現輸出電壓的數字控制，必須使用單片機來控制降壓穩壓開關芯片，單片機再通過串口跟PC主機通信。單片機將使用目前較為流行的32位單片機STM32。

1.1 反饋腳的數控設計

由于單片機主要完成的工作是對比功能，即將LM2596的輸出電壓值與所需值對比，然后進行相應的反饋腳控制，因此，可以使用運放來替代這部分工作?？梢允褂眠\放減法器電路來實現對比做差。由于一般單片機的DAC輸出不會高過工作電壓，如5V或3.3V，因此在運放減法器前，還必須進行線性放大，也可以使用運放搭建。

1.2 LM2596與運放[4]構成的電路

其中，LM2596引腳1接24V開關電源輸入，右端端子JP2的1，2分別接單片機DAC輸出以及開關OFF控制。

1.3 STM32最小系統

系統中的STM32單片機最小系統包括STM32單片機芯片、復位電路、石英晶振時鐘電路。

除此之外，最小系統中還包含JTAG仿真、下載電路，用于程序測試仿真以及下載；4個LED燈電路，用于顯示STM32運行狀態，或者其他需要顯示的用途。

2 下位機程序設計

本設計中的下位機STM32所需完成的功能主要為以下幾個：

（1）與PC主機串口通信[3]；

（2）控制LM2596輸出的開和關；

（3）控制LM2596輸出的電壓值；

（4）保存和讀取設定的電壓值，以便下一次啟動后默認輸出電壓為關機前的輸出電壓；

（5）由于電源需要很高的可靠性，而STM32也有可能會死機，因此需要加入看門狗，讓它死機自動重啟[5]。

對于功能1，采用MAX232進行電平轉換，然后用串口轉USB線轉為USB接入PC機。單片機通過該串口即可進行通信。由于串口屬于底層的通信方式，因此單片機軟件中需要做串口數據的校驗、格式對準、自動應答等功能。

對于功能2，采用一個單片機IO管腳和一個開關三極管來控制LM2596的ON/OFF管腳，即可實現輸出控制。

對于功能3，根據前一章電路設計的原理，單片機只要改變相連DAC的電壓輸出，即可直接改變LM2596的輸出電壓。這里需要注意，并不是所有STM32都有DAC輸出，需要選擇具體的型號。本設計中，使用的是STM32F103RC，帶有兩個DAC輸出。

對于功能4，由于沒有外接片外EEPROM芯片，因此只能利用STM32片內的FLASH進行數據掉電保存。同時，FLASH中也會保存有程序本身，因此必須要將兩塊數據區域隔離開，否則會進行數據覆蓋。通常，程序數據從FLASH的低段開始寫入，因此保存的數據可以寫入在FLASH最高段，這樣就不會互相覆蓋。同時，燒錄程序時，也需注意不要將整個FLASH擦除，否則燒錄前保存的數據也會被擦除。

對于功能5，可以打開STM32的獨立開門狗，并設置喂狗時間，超時后自動重啟。

當DAC的參考電壓為VREF的時候，DAC的輸出電壓是線性的從0～VREF，12位模式下DAC輸出電壓與VREF以及DORx的計算公式如下：

DACx輸出電壓=

3 測試結果與分析

由上述分析可得VOUT與數字量DA中間的關系表達式：

實際輸出電壓如圖4所示，為20.5V，與理論值很接近。

證明該電路設計輸出電壓精度已達到設計要求。

參考文獻

[1]琦瑋，李樹華.開關電源的原理與設計[J].內蒙古大學學報（自然科學版），2003，（04）：15-20.

[2]降靖，魏琳.開關電源基本原理、發展和趨勢[J].光盤技術，2008，（08）：8-10.

[3]盧超.單片機同PC機通信的一種新方法田.礦山機械[J]，2007.04.