移动电源的设计与制作范文

导语：如何才能写好一篇移动电源的设计与制作，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：移动电源；锂电池；安全性

中图分类号：TN86 文献标识码：A

收录日期：2014年5月9日

随着移动设备的不断发展，移动电源逐渐成为人们生活中必不可少的设备之一，但是，随着其应用范围的逐渐扩大以及单个电池的容量越来越大，移动电源的安全性问题也越来越被人们所重视。影响移动电源的安全性主要有三方面：1、PCB板设计的合理性；2、移动电源内部电芯的选择及使用规范；3、人为操作的正确性。其中PCB板的设计要根据选择的电芯以及充放电要求进行合理设计，同时还要实现电压、电流的控制以及保护电路等设置。如果实现了PCB板的保护设置一般情况下人为操作不会出现安全事故。所以本文主要针对移动电源电芯的安全性问题进行了综述。市面上比较常见的移动电源的电芯有两种，一种是锂离子电池，一种是聚合物锂离子电池。下面是关于影响两种电芯安全性的简要概述：

一、移动电源使用锂离子电池电芯

（一）影响锂离子电池安全性的内部因素

1、材料。（1）正极材料的热稳定性及其与电解液反应活性。大部分正极材料处于放电状态时具有良好的热稳定性，在充电状态时表现出热不稳定性。在没有与电解液接触时，充电态正极材料放热的原因主要由于晶型的转变，与有机电解液接触后，充电态正极与电解液反应，使电解液被氧化从而放出大量的热。（2）负极材料的安全性。负极材料应该具有良好的化学稳定性，能够与电解质形成SEI膜并且不与电解液等发生反应，否则反应产生的大量热量可能会导致电池爆炸。（3）电解液的组成。电解液在电池内部正、负极之间承担传递电荷的作用，要求导电率高，而且电解液的化学性质必须稳定，使储存期间电解液与活性物质界面之间电化学反应速率最小，这样电池的自放电容量损失就小。目前锂电池电解液中会含一定量的酸性物质HF，正极材料有被溶解侵蚀的可能，正极材料溶解，电池的内阻会增加，热稳定性差容易引发安全隐患。（4）隔膜的选择。当电芯内温度接近聚合物隔膜的熔点时，聚合物基体离子传导聚合物膜熔化，孔洞会因此被阻塞，变成了无孔的绝缘层，电池内阻急速上升，通过电池的电流受到限制；当温度继续升高至超过聚合物膜的熔点时，聚合物膜进一步熔化，导致正负极直接相通，发生内部短路，最终引起电池爆炸。所以，在隔膜的选择上应考虑隔膜的熔点、厚度、孔隙率等问题。

2、电池结构设计的合理性。锂离子电池通常采用在电池上设置安全阀、热敏电阻、设计保护电路等对其进行安全保护。保护电路是多种电子元器件组成的PCB电路，控制电池充放电过程，防止电池过充放，其中的各个元器件都存在失效的可能性，一旦保护电路失效，电芯出现事故的几率就会大大增加。

3、制作工艺。制作工艺上有很多值得注意的细节，这些细节很容易造成安全隐患，譬如：极片毛刺、极粉脱落等会使刺穿隔膜导致内部短路；电芯极耳过长与极片或与外壳接触造成短路；极耳压迫卷芯，导致正负极短路，引起电芯发烫，严重时会导致爆炸；在制作过程中正负极用料量不合适会造成析锂，刺破隔膜容易导致内部短路等。同时，应避免使用二次电池，以免发生短路等安全事故。

（二）影响锂离子电池安全性的外部因素。一是过充电、过放电。过充电或者过放电容易导致锂离子电池中的正负极材料或电解液分解释放出气体和热量，从而导致电池鼓胀，内压急剧升高，严重的话甚至会冒烟起火发生爆炸；二是外部短路。外部短路由于操作不当或者保护线路板失效造成正负极短路，短路时电池放电电流很大，使电芯发热，高温会使电芯内部的隔膜收缩或完全损坏，造成电池内部短路，因而产生爆炸；三是过温。外部温度过高可能会导致金属外壳变形、电芯内部隔膜熔化、正负极材料或电解液分解等，这些情况都容易导致电芯短路。

二、移动电源使用聚合物电池电芯

聚合物电池相比锂电池安全性更好。聚合物的电池的外包装一般是铝塑膜的，在发生短路或者其他异常时，内部就会气胀，冲破热熔边泄气，一般不会发生爆炸事故，但是当电池内部严重短路时会产生起火冒烟现象，所以电池本身并没有爆炸，爆炸是因为电池的燃烧引起了其他部件的爆炸。

（一）影响聚合物电池安全性的内部因素。聚合物锂离子电池内部短路有两种形式：一种是由电芯在层压和软包装过程中，阴阳极的集流体突破电解质隔膜，发生物理接触而形成短路，称为物理短路；另一种是电芯在充放电循环过程中，由于电极活性材料和电解质隔膜材料自身起了化学变化而引起的局部电子导通，称为化学短路。

（二）影响聚合物电池安全性的外部因素。一是过充电、过放电。充电器与移动电源不匹配很容易造成电池过充，聚合物锂离子电池发生的膨胀的可能性就会加大。当电池充放电时，电池内部持续升温，活化过程中所产生的气体膨胀，电池内压加大，压力达到一定程度，如外壳有伤痕，即会破裂，引起起火，甚至爆炸；二是封边保护。封边面的铝塑复合膜外包装材料的夹层是由纯铝构成，具有良好的导电性能，使用时必须采取可靠的绝缘隔离措施，防止其与外部元器件构成短路，很有可能造成电芯内腐蚀、胀气；三是外部短路。电芯的正极（或负极）与电芯的外包装铝塑复合膜材料中的铝层相短路。

随着移动电源的应用越来越广泛，人们对移动电源的容量及安全性的要求也越来越高。如何在保证移动电源容量的情况下又保证移动电源的安全性，也成为设计者们的问题。相信随着材料技术的进步和人们对移动电源设计、制造和使用等方面要求的认识不断加深，未来的大容量移动电源会变得更加安全。

篇2

能量棒

罗技UE BOOM

罗技总是能在产品的设计上独树一帜，UE BOOM就是拥有独特外观设计的产品，罗技针对UE BOOM采用了非传统音频设计外观。音箱箱体呈圆柱体，除开纵贯箱体类皮肤质感的橡胶涂层，主体均采用类特质的尼龙与塑料线混合编制而成的音频单元保护罩，这样的设计也让UE BOOM同时具有360°环绕的全方位音效以及一定的防水性能。

当UE BOOM拥有防水能力后，便有条件将其定义为户外音频设备，特别是箱体底部是可拆卸“D”型环，可以直接将音箱和登山扣相结合，使用的时候可挂于腰间，亦可挂于背包，方便平时出行或者登山徒步远行使用。UE BOOM的出现重新定义了蓝牙音频设备，出色的做工以及配套的APP使它与普通的蓝牙音箱有很大的区别，唯一阻碍它进入消费者手中的便是它过高的售价。

魔砖

雷柏A500

雷柏A500算是国内蓝牙音箱中最精美的一款，暗金与白的组合构成了音箱的主旋律，金属质感的音频单元保护罩与斜切面处理提升了音箱的质感，以此我们能清晰地感受到雷柏对金属质感的推崇。将雷柏A500在手中把玩时，并没有感到电子产品的冰冷触感，音箱箱体并不是一个规则的形状，采用了特殊线条的切割手段，不会造成箱体过于倾斜，并且放置在桌面上有着良好的视觉感受。箱体顶部有设有一体式的实体按钮设计，弧形处理的三个按钮虽说拥有不错的触感，但过短的键程使得A500并没有出色的按键手感。

雷柏A500在蓝牙4.0技术与NFC双链接技术支持下，能获得更低的功耗、更稳定的链接以及更加新奇的开启模式，再加上生物振膜带来的声效体验，就构成了出色的雷柏A500蓝牙音箱。

黑精灵

奋达天鹅

初看奋达天鹅，定会发现它与传统的音频产品有着很大的区别，开放式单元与镂空设计展示出了奋达天鹅的独到之处，这样的设计不仅为了美观，同时也保证了360°开放式声学结构——敞盆式设计可令声音360度传播，避免了传统音响对于听音位置的硬性要求，再加上蓝牙4.0技术的运用以及独特的触控面板操作，为用户带来不错的体验。

土豪金

雷柏3920p

土豪金系列中的雷柏3920p作为雷柏3920p激光无线鼠的复刻版，在功能与外观设计上有着良好的继承，鼠标在外观设计上沿用了前作小巧的造型，白色与香槟色的组合让鼠标拥有不错的视觉感官。

鼠标左右按键采用了一体化设计，白色烤漆带来了不错的触感，鼠标左右两侧裙边采用类肤质材质制成，拥有不错的握持感，满足了用户长时间使用需求，鼠标顶部的铝合金材质的香槟色装饰条让鼠标的质感到达了极致。雷柏3920p鼠标将“surfree无界激光技术”收入囊中，保证了鼠标拥有强大的适应能力，即便是玻璃表面也能正常的使用。

蓝色魅影

宜博眼镜蛇特别版

宜博眼镜蛇特别版的外观设计延续了宜博外设的鲜明特点，耳机在线条与造型上依旧出彩，除了拥有科幻的线条外还将拥有棱角分明模块化设计，纯黑色配色辅以极具现代感的蓝色LED灯让宜博眼镜蛇特别版拥有不错的卖相。

耳机采用自适应式头梁设计，柔软的头梁结构以及足够的空间为耳机带来了舒适佩戴感，头梁两侧的尼龙线设计在佩戴时能让用户更加自由的调节头梁与耳罩位置，在佩戴几乎不会产生压迫感。出于舒适性的的考虑，耳机耳罩内的面料采用柔软皮质制作而成，虽然这样处理损失了一定的透气性，柔软材质上的透气孔在一定程度上弥补了这一点，在得益于大尺寸全罩式头戴结构，使得宜博眼镜蛇特别版能够与耳部完美贴合，耳罩的舒适性与透气性达到了良好的统一。特别是左侧耳罩上的热泳管包裹耳麦设计，可让用户将耳麦放置在自己习惯的位置上，将耳机的沟通性提升到了一个不错的高度，特别是在游戏时，充分满足了用户与队友间沟通的需求。

比目鱼

漫语MY30D

篇3

【关键词】GPS；自主设计；示教板

0 前言

近年来，随着汽车产业的飞速发展，汽车服务市场对汽车专业的人才需求量加大，对学生素质也有了更高的要求，不仅要求学生理论知识丰富，同时也要求学生实践能力过硬，上手能力强。为了培养学生的实践动手能力和职业操作技能，提高教学质量，各类职业院校纷纷在实训环节加重比例，开设汽车仿真实训室，购买各种仿真台架（如汽车发动机台架、汽车电控台架、自动变速器台架、整车电器台架等），以弥补学生实车操作少，看到的都是理论上的“死物”，不能看到完整的结构、工作过程和工作原理的缺憾。

然而，采购设备的使用，存在种种不便：一是设备购买费用高，普通的设备装上台架后动辄要价成千上万，负担较重；二是，使用过程中，厂家对于设备使用的培训简单，后期使用中还需要自己摸索；三是，设备的定期维护麻烦，特别是电路方面，拆解后盖后，线路冗杂，需要请专人维护，也是一笔不小的开支。

笔者认为，作为一名专业老师，自己制作教学台架，不仅可以节约成本，还可以培养实践能力，更是对理论教学的一种检验。

1 示教板的组成

本示教板主要由可移动框架和面板、蓄电池构成。

面板正面装配：汽车定位器、汽车GPS导航仪、倒车雷达显示屏、倒车雷达控制器、倒车雷达探头（超声波传感器）、倒车后视摄像头、电源开关、倒车开关、倒车灯、电源灯及相关接线。

面板背面包括：布线、点烟器电源布置、各探头接线。

可移动框架：用铝合金焊接，类似于活动黑板，装万向轮。

2 示教板的功能

本课题组制作的汽车GPS定位后视系统示教板，将汽车GPS导航、倒车雷达、后视摄像头、汽车定位器按照实车安装特点集成到一个示教板上，在示教板上可以演示GPS导航系统的地图查询、路线规划、自动导航功能，为了弥补防盗功能的缺陷，安装了汽车定位器，通过短信定位汽车所在位置，还可演示汽车倒车雷达的功能，在倒车同时通过倒车摄像头将倒车影像返回到GPS的显示屏上。

在整个制作安装过程中，遵循实车安装的特点，能够更好地向学生讲解安装注意事项，也能够更好的模拟相关故障，具有很好的演示功能。

3 示教板的设计

3.1 要求

根据系统的不同，将具体系统的主要部件有序的安装在面板上，同时遵循实车安装过程中的技术要求；通过线束将该系统的电路连接形成电路图，同时在关键部位安装开关、保险等装置，只要给示教板通电，通过控制相关开关就可以完成功能的演示。

3.2 特点

线束的可见性较好，冗余的线通过暗盒固定，露出首尾，可以利用万用表进行检测，也可以进行故障的模拟。

3.3 原理

3.3.1 倒车雷达

由超声波传感器（俗称探头）及其防错式安装支架，控制器和显示器或蜂鸣器等部分组成。

倒车雷达一般采用超声波测距原理，在倒车时，超声波传感器（即探头）在控制器的控制下发射超声波信号，当遇到障碍时，产生回波信号传感器接收到回波信号后，经控制器进行数据处理，并判断出障碍物的位置，根据位置的远近不同，内部处理后，以不同频率和不同符号图通过蜂鸣器和液晶屏提示驾驶员，使驾驶员作出反应，从而达到安全泊车的目的

3.3.2 后视摄像头

由后视摄像头、in线，配带AVIN导航仪用。

在车辆倒车时，将倒车影像投影到导航仪的显示屏上。

3.3.3 GPS导航仪

GPS导航仪通过地图显示和语音提示两种方式引导用户行至目的地。

3.3.4 汽车定位器

目前很多家软件制作商可以提供汽车跟踪器的定位平台，一般平台内都内置了国内一些知名的电子地图和GOOGLE的卫星地图。用户只需要用他们提供的端号和密码登录进平台就可以实现对汽车定位器的远程控制和在平台上看到汽车定位器目前所在的位置。

条件：

1）GPS接收设备（负责接收卫星信号）

2）网络平台（显示你要观察的人或事物的位置）

3）网络运营商的支持（网络平台的信息是通过网络运营商的基站传达和反应的）

4 面板的制作

面板布置需要考虑以下四个方面：1）硬件的布置；2）线束的连接；3）实车的安装要求；4）电路图的预留。

硬件的安装：

1）在面板上划线，控制好硬件距离。（面板可用2米左右木板或铝合金板）。

2）将GPS导航底座、倒车雷达控制器、倒车雷达显示器、汽车定位器安装在面板上，用螺钉固结。

3）打孔安装倒车雷达：up朝上。

用螺丝等配件固定安装倒车摄像头，将无线发射模块的AV/电源接口分别与摄像头的AV/电源接口连接。

4）电路的统一布置：安装电源线、电源开关、电源灯，倒车灯、倒车开关、一拖三点烟器。

一拖三点烟器直接连接电源开关，GPS导航、定位器电源共用点烟器电源。

5 示教板测试

1）线路的检测

用万用表检测各端口是否导通，接通电源，检测倒车灯、电源灯是否亮起。

2）使用GPS“模拟导航”，查看GPS功能是否正常。

3）按下倒车开关，观察GPS影像是否切换到倒车影像，影响是否清晰，视角是否合适。

4）倒车雷达测评程序

（1）预警距离测试：将一个板凳摆在探头的正后方，由远到近缓慢倒车，分别在远、近两端测量板凳到车尾的实际距离，并和车内倒车雷达显示的障碍物距离相比较。

（2）障碍物方位显示测试：分别用一到三个板凳摆放到车尾的左、中、右侧，测试倒车雷达探测显示障碍物方位是否精确。

（3）探测死角测试：将板凳中心顶偏离探头中心，测试倒车雷达是否能发现。

5）定位器检测

通过手机发送短信代码“DW”到定位器SIM卡，看其回复的短信位置是否正确。

6 课题的意义

在本次课题研究的过程中，整个团队能够深入到实践中去，发现问题，提出解决问题的对策和建议，完成整个示教板面板的设计、调试，说明书的编写，科研能力不断提高。一方面增强了对示教板功能的开发，熟悉了其功能和作用，在制作过程中，对故障点能够很好把握；另一方面，锻炼了师生共同的创新能力，对整个实训室的建设起到补充作用。

【参考文献】

篇4

【关键词】防盗电子锁；微处理器；GSM

1.引言

学校宿舍经常发生被盗事件，而学校从学生隐私考虑，并未在宿舍安装监视摄像头来消除安全隐患。宿舍安装的普通机械锁结构简单，容易被撬开。为了增加安全保障，提出了一款基于GSM远程控制报警防盗器的设计方案。本方案以S12芯片为核心控制器，结合了TC35GSM模块、步进电机驱动模块和蜂鸣器报警模块，设计制作了新结构的防盗电子锁。该防盗电子锁由机械结构和控制系统组成。在使用之前需要使用防盗器专用设置软件向控制器里面写入需要的电话号码，以及开门指令，假设使用者在外地使用设置好的手机向GSM里面写入开门指令，GSM接收到信号向单片机发送开门信号，单片机控制驱动器，带动步进电机转动，从而打开门。

2.机械结构设计

机械结构如图1所示。装置的报警功能通过如下步骤实现：防盗装置开启，当宿舍被非法入侵时，小偷撬开门锁或者自己开门，无论何种方式宿舍门被打开的话，一律视为非法入侵。小偷开门的同时，装置上的红外线被阻挡，装置内的单片机开始运作，首先响起蜂鸣器，同时单片机上的gsm模块开始运行，向预先设置的手机号码上发送短信，提示报警。把手卡盘②卡在锁的把手上面，当短信发过来之后，信号控制电机的转动，使其按照要求实现不同频率的转动，移动螺母③随电机的运动进行前后的移动并用软钢丝与把手卡盘②连接，拉动把手转动，实现门的打开和关闭。安装时，外壳⑥可以从右侧面卸下，先卸下外壳，装上螺母导轨⑦，再将移动螺母③装配上，固定住电机挡板⑤。然后组合上外壳⑥的右侧。最后将自攻螺钉通过固定螺孔⑧固定在门上。

3.硬件电路设计

硬件电路包括：电源，单片机，GSM模块，步进电机驱动模块和蜂鸣器报警模块。电路设计结构如图2所示。

在使用之前需要使用防盗器专用设置软件向控制器里面写入需要的电话号码，以及开门指令，假设使用者在外地使用设置好的手机向GSM里面写入开门指令，GSM接收到信号向单片机发送开门信号，单片机控制驱动器，带动步进电机转动，从而打开门。

3.1 电源

电源是系统的基础，电源的选择对整个方案至关重要。本设计用电源220V，步进电机采用12V电压，单片机模块和GSM模块为5V电压。为此，选用输入电源170～264VAC，输出电压为12V，5V的电源，该电源外接220V交流电，输出12V电压为步进电机供电，输出5V为单片机和GSM模块供电。

3.2 单片机

设计选择的单片机型号为MC9S12XS128。该机有16个AD通道，可以配置8、10、12位精度；8路PWM；2路SCI接口；1路SPI接口；1个TIM模块，可以配置8个输入捕捉或输出比较通道；4路周期中断定时器（PIT）通道；1个CAN模块；及其丰富的IO口，方便外部设备的接入。设计中使用SCI和上位机通讯。单片机如图3所示。

3.3 GSM模块

TC35是一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM模块，该模块从3.3V到5.5V电源供电，工作频段GSM900MHZ和DCS1800MHZ，发射功率2W。设计中采用TC35进行短信的接收与发射，实现报警与远程开门的功能。

3.4 步进电机驱动器

步进电机的控制器采用高性能步进电机控制器2HD8080A，该控制器采用32bit数字处理器，引入控制理论中实时电流跟踪控制，实现电流闭环。8路独立的同相PWM无差拍输出，独立控制全桥的上下臂，电流控制更精确。同时加入200K的基频，彻底消除次谐波，并加入电子阻尼技术以及实时矢量合成后的PWM输出。使得电机的低频、倍频共振、高频自激振动、电磁噪音较传统开环驱动器有很大的改善。本系统中，采用2HD8080A控制器控制步进电机实现开锁的功能。

3.5 报警喇叭

报警喇叭用于在非正常开门时，发出报警信号。采用了报警铃声的模块，并用三极管9014对其信号进行放大，来驱动喇叭。电路如图4所示。

4.控制系统软件设计

4.1 上位机软件设计

上位机功能是进行门禁卡号的设置，短信号码的设置，发送短信和显示接收的短信。上位机的软件基于labview编写，通过串口修改GSM中的电话号码，发送的短信内容和指令动作。界面如图5所示。

4.2 下位机软件设计

本系统控制软件使用CodeWarrior5.0，并用BDM作为调试工具。系统程序设计由单片机初始化模块，GSM初始化模块和初始化模块组成。程序流程如图6所示。

程序启动时对单片机硬件初始化，对GSM模块初始化，然后一直判断是否有开门指令，串口通讯指令和门正常打开指令，如检测到相关指令，进入相应的处理程序。

5.结束语

基于GSM网络通信和单片机的控制功能，实现了宿舍防盗电子锁的设计与制作，通过使用GSM模块实现远程控制及报警。该设计具有实现简单、成本低廉、专用性强等优点，具有一定的实用性。

参考文献

[1]楼苗然，李光飞.单片机课程设计指导[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.

[2]清源科技.Protel 2004电路原理及PCB设计[M].北京：清华大学出版社，2005.

本项目来自上海大学生科创项目（编号：2011SCX27）。

作者简介：

王景夏（1990—），男，山东济宁人，现就读于上海电机学院机械电子专业。

付睿云（1991—），男，上海人，现就读于上海电机学院机械制造及其自动化专业。

篇5

关键词 物联网；监控；传感器

中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）89-0223-02

0 引言

物联网技术是一个近年来新型的技术，此次把传感器作为设计的基础，就是想让普通的防盗报警技术与新型技术相关联，开发出更为强大的防盗报警系统。该技术可应用范围广，从安装到运用无需大量人力物力，仅需在保险箱等防盗物件内部或外部安装传感器，和采集信息的模块（如智能捕捉摄像头、全球定位系统和信号发射器等），所以这种防盗报警系统很适合家庭、企业、收藏爱好者等使用。而我们只需保持手机或相关接收工具的畅通，就可及时得到家中保险报警系统的异常信息。也可以直接设置为把信息传输到警方等相关部门。

1 系统工作原理

此报警系统主要是由感知系统、启动控制、信息发射、终端处理、信息传达组成。

物联网技术是现今最新最热门的技术，我们受到这种技术的启发，想利用传感器，设计一种监控报警系统。该系统启动后，将开启相关的传感器（根据需要可使用光敏，声敏，气敏，化学等传感器），当发生外界异常入侵，传感器会立即把感知的信号转化为电信号（或数字信号），传输至终端处理器，再利用物联网，由终端处理器输出至信号发射器，把信号发射至事先设定好的相关终端，再由终端的持有人立刻做出相应对的处理，或事先设定好处理方案，在异常情况发生时可以自动启动。

由此可见，此系统从触发到反馈处理，用时短，消耗少，可真正做到“早感知，早判断，早寻回，少损失”。这项技术在文物保护、机密文件保存、精密仪器维护方面都可有广泛的应用。

2 系统控制模块的设计

此系统与一般系统有一不一样的地方就在于它不再像传统报警装置一般，只是在触发时发出警报，其实有时候警报声偏会使盗贼加快盗窃速度，做出更加疯狂的事情来。而此系统的特别之处则在于，一旦触发既可以及时传输罪犯信息，又可以避免打草惊蛇，不用再发出警鸣让人心惶惶，把损失减到最小。

触发装置也可以是更加全面，可针对保存的物件变换传感装置。比如除了使用红外监控来感知周围情况外，在保存金银制品时要注意温度和湿度，以防氧化，所以可使用湿度和温度传感器，再由信息接收终端控制空间的相关数据即可。

该系统属于监控系统，主要是由传感器作为启动控制，所以面对外界变化时一定要敏锐，并且该系统嵌入相应零件芯片要相对隐蔽，应为一般人很难发现的零部件。还有重要的一点，当发生异常情况的物体被转移时就要有地面定位系统，来感知此物件的移动方向，并尽快追回。但维持这类系统就需要能源，这时相对独立的内部电源能够提供很好的保障，因为当物件被移动后，外接电源将不再供电，这时电源就要支撑起此系统，并且当外界有意无意切断电源时也可以做独立支撑。

有些家庭的保险装置是嵌入墙壁内的，盗贼如果无法移动保险箱就只能把财务盗走，这时内部的人像采集系统就起到了作用，每次开箱都会给开箱人拍照，并通过传感器转换后发射至当事人的移动终端上，由当事人辨认，如若认识就无事，如若不认识就要立即报警，迅速展开追捕行动。所以这也是为日后追回财务的一条明路。

此采集系统还能够用红外线感应人的准确体型，还有眼球捕捉功能，类似于指纹识别，因为每个人的眼球构造都不同，所以如果拍到盗贼的眼球特征，那么这个人的基本信息就可以确定了。而相对独立的电源也可在外部电源被切断的情况下执行信息采集与发送。这项系统必定可以帮助方便警方快速、及时的侦破案件。

3 系统模块的硬件软件设计

此监控报警系统中，智能化的特点和传感器控制系统的应用要求是设计的主要依据。监控报警系统有关设备是集成的、标准的、易于操作并与智能控制系统形成一个整体。所选的硬件与软件都是在相关领域有投运业绩、成熟可靠的硬件和软件，且监控报警系统的硬件、软件配置及功能与装置规模和控制要求相适应。

该设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为：数据采集、控制、报警和显示等模块。电路结构划分为：红外传感器。智能报警器、传感器控制电路及相关的控制管理软件组成。 处理器终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、报警等功能。

整个系统是在系统软件控制下工作的。设置在监测点上的感知到的模拟信号转换成电信号（或数字信号），经识别判断后发送到反馈系统，再由处理器终端处理后，将报警信号发送到相关部门和个人终端。从而实现报警。当警情消除后，可人工手动解除报警信号，或在报警10s钟后有定时器实现自动消除报警。

本系统主要采用红外传感器，其制作简单、成本低、安装方便，且防盗性能稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠，是一种新颖的被动式监控报警系统，便于多用户统一管理。随着现代人们安全意识的增强以及科学技术的快速发展，相信报警器必将在更广阔的领域得到更深层次的应用。

4 结论

本文提出了一种基于物联网的监控报警系统的设计方案，采用了传感器作为主控芯片，加上物联网技术，红外传感器作为检测元件，完成了智能监控报警系统的硬件制作及软件设计，成功实现了智能报警。新兴技术的运用使社会更加进步，也会有更多的技术被研发、被应用，科学技术不愧为发展的第一生产力。

参考文献

[1]黄玉兰.射频识别（RFID）核心技术详解[M].北京：人民邮电出版社，2010.

[2]吴功宜.智慧的物联网--感知中国和世界的技术[M].北京：机械工业出版社，2010.

篇6

一、宏基特色软件应用集锦

1.音频管理：Acer eAudio Management

这是Acer为笔记本开发的笔记本音频管理软件，其提供了电影、音乐、游戏三种音效模式，用户只需根据需求点一下对应的按钮，然后就可以快速切换不同的音效模式，同时还提供环绕立体声功能，用户可以通过点“环绕立体声”按钮就可以开启或关闭该功能，此外在“音乐”模式下，还提供了摇滚乐、流行乐、古典乐等几种音效模式（如图1），以满足用户欣赏不同风格音乐的需求。

2.电源管理：Acer ePower Management

这是Acer为笔记本开发的电源管理软件，该软件可以调节CPU速度、LCD亮度、显卡电源模式等功能（如图2），从而实现节能的目的，运行软件后，在主界面就可以进行节能设置，譬如在“电源计划”中选择“节能程序”，系统就会自动进入节能状态，同时还提供了无线LAN、1394的开关，如果有更多的节能需要，还可以进入“电源计划”选项，然后根据需要创建自己的电源计划。

3.网络管理：Acer eNet Management

这是Acer为笔记本开发的网络管理软件，用户可以设置不同的配置文件，通过有线或无线连接，从不同的环境连接到网络，运行软件后，进入“配置文件管理器”窗口，然后可以新建、编辑、删除、导入、导出各种网络配置文件，用户可以根据需要配置不同的网络接入环境，譬如“POPOE”用于设置ADSL宽带拨号；“共享文件夹”用户路由器局域网进行配置；而“WLAN设置”适合无线网络（如图3），设置完毕后点“自动切换网络”即可。

4.分辨率输出：Acer ePresentation Management

这是Acer为笔记本设计的输出分辨率调节软件，它方便用户快速切换不同环境下的显示分辨率，同时还预定义了两个常用投影机分辨率，对移动商务办公用户非常实用，譬如要将笔记本与投影机连接使用时，当接上投影仪后，只需启动这个软件，然后按下其中一个投影仪分辨率（如图4），就可以通过投影仪输出笔记本画面，使用起来相当方便快捷。

二、ThinkPad特色软件应用集锦

1.网络管理：Access Connections

这是ThinkPad为移动用户设计的网络管理软件，这对于在多个地方上网的用户非常实用，譬如在家里用ADSL拨号上网，而在公司用无线局域网，每次都需要重新设置网络，此时可以运行该软件后，然后在“位置概要文件”下配置在家中、公司的不同网络（如图5），然后就可以进行快速切换使用。此外，该软件还提供了对等社区功能，它可以让多台ThinkPad笔记本建立小型对等网，不但可以即时聊天，还可以进行文件传输。

2.外设管理：EasyEject

尽管系统可以停用可热插拔设备，但无法自动重启它们，用户不得不手动将这些设备从笔记本上拆下，然后再安装使用，这样非常麻烦，而EasyEject软件可以让用户快速启用可热插拔的设备，譬如USB设备、端口复制器、迷你扩展坞等，这非常方便用户使用，实际使用时，运行EasyEject软件后，用户只需点“配置EasyEject操作”（如图6），然后就可以快速开启被停用的外设，避免了频繁插拔外设造成的损坏。

3.显示设置：Presentation Director

对于移动商务用户而言，有时需要经常让笔记本连接投影仪、液晶电视进行PPT演示，该软件就提供了对应的显示设置功能，用户可以根据实际情况灵活设置显示输出，运行软件后，在“显示方案名称”加入需要设置的显示设备，然后点“编辑”按钮即可进行显示输出设置（如图7），设置完毕后，日后可以通过点“立即应用本显示方案”进行显示输出。

4.系统维护：Maintenance Manager

该软件提供了全面的系统维护功能，运行软件后，在“配置”窗口可以选择需要的维护工具，然后单击“立即运行任务”按钮进行维护工作（如图8）。在“经济方式”窗口下，用户可以在运行系统维护时挤出一部分系统资源供其他软件使用，系统资源可以通过调节滑块进行改变，而且会显示CPU的使用情况，这方便用户进行直观的资源分配。

三、戴尔特色软件应用集锦

1.系统管理：Dell QuickSet

与其他笔记本不同，戴尔笔记本将大部分管理工具都集中在QuickSet中，运行软件后，可以看到具有“位置配置程序”、“电池表”、“热键”、“系统信息”四大模块（如图9），它们包括了显示亮度、电池状态、无线网络、外接显示器、同步、演示设置等功能，譬如进入“位置配置程序”可以配置无线网络，而“电池表”用于对电池进行管理，用户利用自定义电源管理方案可实现节能目的。

2.鼠标设置：Dell QuickTort

不少戴尔笔记本都搭配了其专门推出的多功能鼠标，与普通鼠标大不相同的是，这种鼠标可以让用户额外为其追加自定义功能，这对于游戏玩家或进行复杂商务办公的用户非常实用，为了实现戴尔多功能鼠标的各种功能，戴尔笔记本内置了Dell QuickTort配套工具，运行软件后，在主界面点“功能与任务”按钮，然后就可以进行自定义按键设置（如图10）。

四、索尼特色软件应用集锦

为了满足影音娱乐需要，在索尼VAIO笔记本上，一般预装了Click to DVD软件，它是一款以视频采集、编辑并制作成DVD的软件，运行软件后选择编辑模式，其提供了Video Mode、VR Mode、HD Mode三个模式，其中Video Mode模式主要用于DVD式DV刻录，支持DVD-RW和DVD-RAM两种光盘刻录格式，用户在创建菜单或导入照片视频后，点“创建DVD”即可快速刻录一张DVD光盘（如图11）。

2.系统恢复：VAIO Recovery Utility

针对笔记本系统的安全问题，索尼VAIO笔记本内置了一款VAIO Recovery Utility软件，它一款集合恢复光盘刻录、数据备份、系统恢复等功能的系统恢复软件，运行软件后，在主界面选择“创建”备份系统数据，或者将备份数据刻录成一张系统恢复盘，一旦系统遇到故障，可以使用该软件直接恢复计算机系统（如图12），如果系统崩溃了，只需使用恢复盘还原系统就可以。

3.电池节能: VAIO电源管理浏览器

为了便于用户进行电源管理设置，索尼为VAIO笔记本开发了一款电源管理浏览器，其提供了七组预设电源使用方案（如图13），用户可以根据需要选择对应的节能模式，并针对每一种电源管理方案的细节进行设置，以实现电池的最大化节能效果。而且内置了电池保养功能，用户可以根据需要设置电池保养级别，其原理是通过将电池充电量设置为更低，以此预防电池性能下降的风险。

五、惠普特色软件应用集锦

1.系统管理：HP Help and Support

与戴尔笔记本类似，惠普笔记本也将系统管理功能整合在一起，那就是HP Help and Support，惠普主流Vista笔记本一般都预装了该软件，它提供了使用帮助与系统管理功能，运行软件后，入门级用户可以通过“Get Help”帮助自己实现快速上手，而在右侧的提供了几款实用软件（如图14），譬如驱动程序和BIOS更新、恢复出厂设置可以解决用户的故障烦扰，如果笔记本内置了安全芯片或指纹系统，对于的软件也可以在这里找到。

2.影像管理：HP Photosmart

篇7

OBV-2800配置洋铭最新研发并于此次展会首次亮相的SE-2800 高标清兼容切换台，集合自主研发的录像系统、监视器、内部通话、调音台、波监矢量测试仪及电源供应器，形成一套完整的解决方案。同时在三网融合不断推进、现场活动应用需求不断增加的情况下，洋铭新款移动演播室MS-2800成为大、中型活动的理想选择。

带着读者对洋铭始终如一的关注，《大众DV》报道组来到洋铭展位，直接感受洋铭汇集各类创新技术元素的多样解决方案，并采访到洋铭科技的董事长林鸿铭先生，提出读者最为关心的问题，让更多的人能够了解洋铭，并在今后实际的工作中应用到洋铭的产品和方案。

在展区内，洋铭的转播车很是吸引人，您能不能介绍一下洋铭的转播车？

林鸿铭：洋铭第一次在展会上正式展出自己集成的转播车，以前都是协助经销商集成。洋铭这次自己提出这个范例，最主要的是它里面很多创新元素。这个跟过去的导播车有很大不同，它的创意在于，首先这个车型是零改装，一处都不改动就可以做成坚固的导播车，利用国产车来改装导播车也很方便，我们坚持零改装或是低改装。第二个创意在于一车两用，因为我们的导播桌每台不超过70公斤，并且是移动式，所以需要的话放到车上，不需要的话就可以留在演播室，所以平时车子可以当商务车使用。第三个创意在于导播桌可以一套三用，因为它是可移动的，可以在演播室用，可以出外景在导播车上用，可以把导播桌搬到现场用。

咱们的导播车可以搭载洋铭的哪些产品呢？

林鸿铭：除了摄像机之外，基本上都是洋铭的产品，所以它的兼容性强。这些设备有一些重要功能，如供电，直流供电所以低耗能，它的特色在于供电系统。同时因为里面的供电都是直流12V，所以我们又提供一个电源供应中心，这个中心不但可以稳定电源环境，还可以滤掉大部分噪讯。同时里面带有不断电设备，只要外挂一个电池就可以做备份。所以它的供电不但稳定，而且低耗能。

另外，一个主角是切换台，这个切换台是用我们最新的SE-2800切换台所组成的。这个新的切换台今年5月会正式大量供货，目前只是少量供货。这个新的切换台本身可以提供12通道，而且高清标清兼容，跟一般专业切换台的功能一样，还有两组辅助输出和双组画中画，适合很多节目使用。还有一个重要突破是，我们设计出的VS-100示波器，也放在转播车上。同时里面还有声音的延迟器和调音台，让声音的准位、监看以及延迟的校正得到完美同步。

有了转播台，那洋铭下一步会不会推出CCU控制器？

林鸿铭：会的。在去年BIRTV我们就宣布要做CCU，后来为了提高它的档次，不仅是控制便携式摄像机，而且可以控制大型摄像机。现在松下和索尼的中小型摄像机也提供EFP接口，这种改变让洋铭有条件做更高档次的CCU。今年6月份在新加坡我们会推出这个大幅度提升的MCU。一般索尼叫RCU、松下叫ECU，加上转换盒一台可以调整到三四台，这就是MCU。我们把CCU-100改名成MCU-100。真正的CCU我们也会在年底前推出，它集合洋铭所有的技术于一身，同时用光纤传输。目前这些都是最佳设备，不会影响集成。目前摄像机通过洋铭的波形矢量表统一校正，再分散到每个角落去拍摄，同样能达到效果。机位定位后再校正等到今年6月份甚至年底会完成方案。

针对3D的EFP，洋铭有没有什么打算？

林鸿铭：这个牵涉到另外一种需求。因为洋铭美国公司曾经尝试涉入3D，后来发现3D比较特殊。切换台目前又在考虑，但目前觉得市场时机未到，目前处于计划中，还没有确切日期与大家分享。

您怎么看待2012年的广电发展？

林鸿铭：洋铭也是第一次尝试在户外跟客户直接面对面，今年展会人数之多，让我惊讶。展会人数跟播出频道越来越丰富有很大关系，制作视频的人数也会越来越多，三网融合后的制作公司也会越来越多，我相信未来会有很好的发展。

篇8

便携式空气质量检测装置由 PM2.5传感器，甲醛传感器，温湿度检测传感器，MSP430，蓝牙数据传输模块等组成，小巧，节能，可随身携带，采用蓝牙传输数据，值得推广应用。

【关键词】空气质量检测仪 便携式 PM2.5传感器

1 系统结构及特点

此便携式空气质量检测装置由 PM2.5 传感器，甲醛传感器，温湿度检测传感器， MSP430，蓝牙数据传输模块等组成，其中 PM2.5 传感器，甲醛传感器和温湿度传感器通过串口通讯与 MSP430 相连接并进行数据的处理，实现设备与手机间的数据传输。

在该装置中，PM2.5 传感器为自行设计制作，负责检测空气中颗粒物的浓度，具有可以检测 0.8um 以上的微粒，尺寸超小，便于内置，价格低，使用灵活，模拟/数字信号可选，测量准确率很高。甲醛传感器负责检测空气中甲醛、苯等 VOCVOC 气体的浓度，具有极高的灵敏度和稳定性，能够侦测 0.1ppm 以上的气体，适用于检测空气中的甲醛、苯、二甲苯等多种有机挥发成分，同时具有体积小巧、价格便宜、响应速度快等特点。温湿度传感器负责检测空气中的温度和湿度，具有不受光线的影响，体积小，功耗低的特点。

2 系统设计

2.1 硬件电路的设计与实现

本系统硬件部分主要包括PM2.5传感器模块、甲醛传感器模块、温湿度传感器模块、电源模块、蓝牙模块等。MSP430系列单片机的超低功耗、较高功能集成度、混合信号处理等优势恰好符合本设计的需求，采用 MSP430 系列单片机可以减小电源系统的体积、简化电路设计的工作量。

2.1.1 PM2.5传感器设计

PM2.5传感器的设计采用了光的衍射原理来测量空气中细小颗粒物的浓度。在传感器内部通过红外发生管将发射器电路上的电流转换为红外线，同时接收器上装有光电二极管来接收发射器所发射的红外线，当空气从传感器的通风口进入后，红外发射管发射的红外线会穿过空气，与空气中的细小颗粒物发生衍射。而接收器上的光电二极管将接收的红外线转化为电信号。

2.1.2 传感器硬件电路设计

在甲醛传感器的电路中，放大芯片采用的是LM358，该芯片内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。甲醛传感器将收集到的信号，通过硬件电路最终以A/D转换的方式传给MCU。温湿度传感器则是以IIC的方式将信号传给MCU。PM2.5 传感器以UART的方式与MCU进行通信。

2.1.3 电源模块设计

在进行电源模块电路的设计时，根据实际情况选择低功耗的 CMOS 器件来保证检测仪较小的体积和较低的功耗。一方面可从器件的工作电流和静态电流来判断是否有降低功耗的作用；另一方面可选择静态电流较低的器件；也可选择具有多种输出电流的电源芯片，微处理器根据电流情况控制在多种模式下的切换；另外，也可以降低其工作电流来达到降低功耗的目的，如尽量选择小功率消耗器件；或者在布线时减小线路板的负载等其次，需要考虑电池的体积大小。便携、可长时间稳定工作且易操作和维护的检测仪更受客户的青睐；如果将充电电路加进设计中，那么普通电池就可以满足系统对电能的需求。实现移动式的关键是采用可充电电池实现自由使用，可充电电池的种类较多，本次设计采用镍氢充电电源和USB供电电路。

2.1.4 蓝牙模块设计

蓝牙芯片采用的是低功耗、高性能的 HC-05，芯片的面积略微偏大，因此我们为蓝牙模块单独设计了一个小电路板，紧贴在

MCU主板的下面，以节省空间。

2.2 MCU层面的程序设计

MSP430 系列的单片机在进行软件编程时，使用的是IDE用集成开发环境中CCS软件。程序设计主要包括 PM2.5传感器模块、甲醛传感器模块、温湿度传感器模块和蓝牙模块等。

主程序的流程为：当给整个系统上电，则系统的时钟、端口、定时器等部分将进行初始化；然后采用I2C的通信方式对温湿度传感器进行数据采集，接着采用A/D转换的方式甲醛传感器进行数据的采集。然后通过 UART 串口通信对 PM2.5 传感器进行读写操作。将传感器的数据采集完后，msp430通过蓝牙模块，将相应的数据信息传递到手机上，手机相应的客户端APP会显示相应的甲醛浓度、PM2.5浓度和温湿度的情况，并将这些信息通过无线网上传到云端。

3 系统测试

第一步首先进行程序的初步调试。利用现有的PM2.5传感器，甲醛传感器，温度传感器样品，通过采用TI公司的MSP430开发板分别写程序进行单独的连接调试，并通过液晶显示数据。当各个模块调试成功后，将三个传感器连接在一起进行调试，但是由于开发板资源有限制，我们便通自己画了板子，找相关厂家做出来，然后进行整合调试，最后成功，液晶显示屏成功的显示了测试时室内的PM2.5浓度、甲醛浓度和温湿度。

在第一步确认程序无误后，我们进一步将电路板和传感器电路小型化，利用 3D 打印技术打印出了小型化空气质量检测仪的外壳，组装好后将写好的程序移植到小型化的空气质量监测装置上，并上电。打开手机的蓝牙后，手机成功的实现了与空气质量监测装置的通信，并在客户端APP上显示了PM2.5浓度、甲醛浓度和温度、湿度等动态信息。

由上述结果可知，本系统的设计完成了预期的目标。

4 结论

本文设计的便携式空气质量检测设备可以在用户移动的情况下监测周围的甲醛、PM2.5浓度和空气的温湿度，并将这些数据通过蓝牙模块传递到用户的手机上，用户可以从自己手机客户端app上看到自己周围的空气质量。所以，本文设计的系统可以很好的满足空气检测方面的需求。

参考文献

[1] 张泽，崔光琦：室内空气检测的行业见证者[J].环境，2005（10）.

[2] 刘永华，韩旭，周森林，张勇.一种基于 AVR 的新型空气质量检测仪表的设计[J]. 中国仪器仪表，2009（11）.

篇9

1 知识目标

1.1 知道电动势的定义.

1.2 理解闭合电路欧姆定律的公式，理解各物理量及公式的物理意义，并能熟练地用来解决有关的电路问题。

1.3 知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。

1.4 理解路端电压与电流（或外电阻）的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。

1.5 理解闭合电路的功率表达式。

1.6 理解闭合电路中能量转化的情况。

2 能力目标

2.1 培养学生分析解决问题能力，会用闭合电路欧姆定律分析外电压随外电阻变化的规律。

2.2 理解路端电压与电流（或外电阻）的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。

2.3 通过用公式、图像分析外电压随外电阻改变规律，培养学生用多种方式分析问题能力。

3 情感目标

3.1 通过外电阻改变引起电流、电压的变化，树立学生普遍联系观点。

3.2 通过分析外电压变化原因，了解内因与外因关系。

3.3 通过对闭合电路的分析计算，培养学生能量守恒思想。

3.4 知道用能量的观点说明电动势的意义。

教学建议

1 电源电动势的概念在高中是个难点，是掌握闭合电路欧姆定律的关键和基础，在处理电动势的概念时，可以根据教材，采用不同的讲法.从理论上分析电源中非静电力做功从电源的负极将正电荷运送到正极，克服电场力做功，非静电力搬运电荷在两极之间产生电势差的大小，反映了电源做功的本领，由此引出电动势的概念；也可以按本书采取讨论闭合电路中电势升降的方法，给出电动势等于内、外电路上电势降落之和的结论.教学中不要求论证这个结论.教材中给出一个比喻（儿童滑梯），帮助学生接受这个结论。

需要强调的是电源的电动势反映的电源做功的能力，它与外电路无关，是由电源本生的特性决定的。 电动势是标量，没有方向，这要给学生说明，如果学生程度较好，可以向学生说明，做为电源，由正负极之分，在电源内部，电流从负极流向正极，为了说明问题方便，也给电动势一个方向，人们规定电源电动势的方向为内电路的电流方向，即从负极指向正极。

2 路端电压与电流（或外电阻）的关系，是一个难点.希望作好演示实验，使学生有明确的感性认识，然后用公式加以解释.路端电压与电流的关系图线，可以直观地表示出路端电压与电流的关系，务必使学生熟悉这个图线。

学生应该知道，断路时的路端电压等于电源的电动势.因此，用电压表测出断路时的路端电压就可以得到电源的电动势.在考虑电压表的内阻时，希望通过第五节的“思考与讨论”，让学生自己解决这个问题。

3 最后讲述闭合电路中的功率，得出公式 ， .要从能量转化的观点说明，公式左方的 表示单位时间内电源提供的电能.理解了这一点，就容易理解上式的意义：电源提供的电能，一部分消耗在内阻上，其余部分输出到外电路中。

教学设计方案

闭合电路的欧姆定律

1 教育目标

1.1 知识教学点

1.1.1 初步了解电动势的物理意义。

1.1.2 了解电动势与内外电压的关系。

1.1.3 理解闭合电路欧姆定律及其公式，并能熟练地用来解决有关的电路问题。

1.1.4 理解路端电压与电流（或外电阻）的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。

1.1.5 理解闭合电路的功率表达式，理解闭合电路中能量的转化。

1.2 能力训练点

通过用公式、图像分析外电压随外电阻变化而变化的规律，培养学生用多种方法分析问题的能力。

1.3 德育渗透点[来源：高考资源网]

1.3.1 通过外电阻的改变而引起I、U变化的深入分析，树立事物之间存在普遍的相互联系的观点。

1.3.2 通过对闭合电路的分析计算，培养学生能量守恒的思想。

2 重点、难点、疑点及解决办法

2.1 重点

①正确理解电动势的物理意义。[来源：高考资源网]

②对闭合电路欧姆定律的理解和应用。

2.2 难点

路端电压、电流随外电阻变化规律。

2.3 疑点

路端电压变化的原因（内因、外因）。

2.4 解决办法

制作多媒体课件，采用类比分析、动态画面、图像等帮助同学增强感性认识，逐步了解电动势的含义，推导闭合电路欧姆定律公式，分析各项的意义，使学生有初步整体感知，精选运用闭合电路欧姆定律分析路端电压随外电阻改变而改变的规律的典型例题，结合图像分析突破难点。

3 教学过程设计

引入新课：

教师：同学们都知道，电荷的定向移动形成电流.那么，导体中形成电流的条件是什么呢？（学生答：导体两端有电势差）

演示：将小灯泡接在充满电的电容器两端，会看到什么现象？（小灯泡闪亮一下就熄灭.）为什么会出现这种现象呢？

分析：当电容器充完电后，其上下两极板分别带上正负电荷，如图1所示，两板间形成电势差.当用导线把小灯泡和电容器两极板连通后，电子就在电场力的作用下通过导线产生定向移动而形成电流，但这是一瞬间的电流.因为两极板上正负电荷逐渐中和而减少，两极板间电势差也逐渐减少为零，所以电流减小为零，因此只有电场力的作用是不能形成持续电流的。

教师：为了形成持续的电源，必须有一种本质上完全不同于静电性的力，能够不断地分离正负电荷来补充两极板上减少的电荷.这才能使两极板保持恒定的电势差，从而在导线中维持恒定的电流，能够提供这种非静电力的装置叫电源.电源在维持恒定电流时，电源中的非静电力将不断做功，从而把已经流到低电势处的正电荷不断地送回到高电势处.使它的电势能增加。

4 课时安排[来源：高考资源网][来源：高考资源网]

1课时

5 教具学具准备

不同型号的干电池若干、小灯泡（3.8V）、电容器一个、纽扣电池若干、手摇发电机一台、可调高内阻蓄电池一个、电路示教板一块、示教电压表（0～2.5V）两台、10Ω定值电阻一个、滑线变阻器（0～50Ω）一只、开关、导线若干。

6 学生活动设计

学生观察、动手测电源电动势，并边观察边思考，逐步推导闭合电路欧姆定律，在教师的启发下逐渐理解公式含义，引导学生用公式法和图像法去分析同一问题。

7 教学过程

教师：同学们都知道，电荷的定向移动形成电流。那么，导体中形成电流的条件是什么呢？（学生答：导体两端有电势差。）

演示：将小灯泡接在充电后的电容器两端，会看到什么现象？（小灯泡闪亮一下就熄灭。）为什么会出现这种现象呢？

分析：当电容器充完电后，其上下两极板分别带上正负电荷，如图1所示，两板间形成电势差。当用导线把小灯泡和电容器两极板连通后，电子就在电场力作用下沿导线定向移动形成电流，但这是一瞬间的电流。因为两极板上正负电荷逐渐中和而减少，两极板间电势差也逐渐减小为零，所以电流减小为零，因此要得到持续的电流，就必须有持续的电势差。

教师：能够产生持续电势差的装置就是电源。那么，如何描述电源的特性？电源接入电路，组成闭合电路，闭合电路中的电流有什么规律呢？这节课我们就来学习闭合电路欧姆定律。

8 板书设计

8.1 电源电动势：等于电源没有接入电路时两极间的电压。

8.2 闭合电路欧姆定律。

闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。

8.3 路端电压跟负载的关系。

路端电压随外电阻增大而增大。

篇10

关键词：三维数控钻 西门子 伺服电机

中图分类号：TG527文献标识码： A

设备是1996年德国进口，是Peddinghaus公司生产TDK 1000/9G数控三维钻床，专门用于钢结构、桥梁、立体停车库、石油平台等行业的H型钢、箱型梁、槽钢、钢板的钻孔加工。是Peddinghaus三维钻系列中经典的产品。9轴设计、微雾内冷却系统、智能轴技术、辊轮进给圆盘测量系统、单件20吨的驱动能力、西门子840C控制系统。

一、设备特点

本机的钻削动力头，不仅能在垂直于工件送进的方向上数控移动，而且可以在工件送进的方向上数控移动准确定位。所以，当H型钢翼板和腹板上的孔不处于同一横截面时，仍可实现上面、左面、右面三个方向同时钻孔。减少了沉重钢梁移动的次数，从而提高了生产效率。为保证钻孔位置不受钢梁畸形的影响，机器上设有幅高、腹板、翼板检测装置。检测结果反映在数控软件中，可以修正钻孔位置。具有支承装置：当“H”型钢的板很薄时，为防止钻孔引起的变形，设有下部自动支承装置。钻削主轴转速无级调节、钻头进给速度无级调节。具有快换卡头，更换钻头方便。配有进出料道，可以把钢梁自动送入和送出机器。

二、 设备的结构：

具有三个独立运行的钻削动力头,即垂直、左、右钻削头，每个钻削动力头均有两个数控轴驱动和垂直于工件方向的数字化液压进给驱动。钻头和主轴之间,由快换钻套联接，更换钻头快捷、准确。各钻头既可单独，又可同时完成其钻孔作业。在一次自动装夹后，可完成孔组内（H型钢上包括腹板和两翼板）所有孔的加工。工件（H型钢）送进移动 ，有液压和机械控制的辊轮驱动，并由检测轮准确测出实际送进距离传送给数控系统来确保两孔群之间的距离精度，另外，该机还具备工件的头部和尾部端面的光电定位监测系统。工件在机床上移动定位后机床具有可靠的垂直和侧向夹紧系统。工件装夹后，本机备有腹板和翼板变形监测系统，将误差返馈给计算机自动修正钻孔位置。各钻削头主轴转速是由变频器无级调节 ，为提高在大规格轻型H型钢上的钻孔效率 ，还具有增强H型钢腹板刚度的液压多点支撑装置。控制系统由计算机、数控系统、伺服电机 、光电编码器、PLC等构成。只需输入工件尺寸、自动生成加工程序，可按件号随时存储、调用、显示和通讯。电气控制，既实现各加工参数单独的手动调整控制，又可实现全过程自动控制加工

三、改造修复方案

该设备系统采用西门子840C控制系统，该系统是西门子公司在九十年代初推出的高档系统，功能强大，使用灵活，直流驱动及电机可不更换。该机床使用年限较久，电气元气件老化，故障频繁，部件淘汰难以采购，械磨损较大、精度下降、工作效率低下，给生产带来很大的影响。为确保生产的正常进行，需要对机床进行技术改造与修复：

电气部分改造

控制系统改为西门子840D系统，该系统是西门子公司九十年代中期推出的一款纯数字的高档数控系统，与之匹配的驱动及电机也都是数字的。

与840C与840D比较：

(1)840C 即可用模拟量驱动也可用数字量驱动，而840D主要用的是数字量

(2)840C的PLC语言是S5，而840D的PLC语言是S7

(3)840C产品相关配件已停产，电路板以旧换新，维护费用高、维修周期长。840D是西门子机床控制系统主流，备品备件容易购买，且S7比S5更稳定，抗干扰能力更强。

1、机床电气部分更新改造内容及要求

1．1新系统采用SINUMERIK 840D CNC数控系统，将增强整个系统的可靠性，稳定性而且可根据工艺需要进行灵活的参数和功能修改，从而在长期意义上大大的节约了成本。

1．2 PLC选择西门子S7-300系列，程序基本沿用原PLC的结构和功能，从而使改造的风险降低到最低。取代原来的S5系列PLC，，S5外接9V直流电池供电，保存程序数据，更换电池时，需要重新向PLC拷贝程序，S7-300程序不容易丢失，程序安全，模块化程度高，维护费用低，且程序监控容易实现。同时改造后的PLC模块在国内极为容购买。

1．3主轴伺服电机和交流伺服驱动器原来采用的是西门子611A属于模拟控制、电机控制器复杂，一但故障，维修维护费用高，并且抗干扰能力差，对周围环境要求高。改造后选择西门子数字产品611D，数字系统抗干扰能力远高于模拟系统，西门子的交流伺服刚性好，技术先进、性能稳定，而且备件便宜，容易采购，国内服务网点多，技术支持强。

1．4新的进给电机采用1FT6 电机，电机的输出扭矩和速度特性完全超出原1FT5伺服电机；

1．5关于轴径和法兰：通过增加过度法兰、改变皮带轮、联轴器或对轴加工等办法实现。

1.6 24V传感器控制控制电源与系统24V控制电源分开，提高机床安全系数。

1.7 所有电力电缆采用耐油腐蚀电缆，控制电缆采用耐油耐腐蚀屏蔽电缆。

2新旧替换明细

2．1 去掉原主轴直流电机，用额定攻率为7.5KW的1PH7电机代替，该电机安装尺寸和原电机基本相似，功率和转速范围（最高5000转）都比原来强;

2．2保留数控的零件加工程序和相关能利用的软件结构，使改造风险大大降低；

2．3保留以前的驱动器电源模块和电抗器。

2．4原3个主轴的611A驱动器, 用SIEMENS611D 取代;

2．5去掉原来柜内的7个进给轴的1FT5伺服电机, 和电柜内的611A驱动器;用SIEMENS 611D驱动和1FT6交流伺服电机取代;

2．6去掉原S5 PLC的CPU、输入、输出模块。由先进的西门子 PLC S7-300的输入、输出模块取代;彻底根除因PLC老化产生的故障；

2．7更新原PLC 的控制程序，根据新的控制方式用SETP 7对其重新编写控制程序，保证可读性强。

2．8重新制作操作台，布局合理，新操作台根据人力工程学设计，使操作人员能更愉快，更轻松的工作。

2．9更换电控柜,更换柜内低压器件(含配套变压器、电源、各类电器元件等，主要器件选用西门子、施耐德品牌)

3主要硬件描述：

西门子840D 数控系统一套，带液晶显示屏和相关菜单，机床控制键盘和面板；

PCU50 和OP12 系统1套

操作面板1块（薄膜型）

NCU 盒和 NCU 控制单元各 1 块 驱动和电机控制模块，以及电源模块

S7-300 PLC一套

主轴1HP7主轴电机3个进给轴1FT6电机7个

机械部分修复：

参考文献：

1. 白幸福、韩军锋《基于PLC数控型角钢生产线控制系统设计》 装备制造技术2009

2．西门子公司 西门子有关PLC编程手册

3. 三菱公司 三菱有关PLC编程手册

4.宋伯生 机床电器及电气控制 中国劳动出版社 1990