• 1394汽车摄像头设计方案

    1394汽车摄像头设计方案

    汽车摄像头系统已经取得了很大的进步,从单一后备摄像头和简单传感器检测物体,发展到了诸如碰撞避免和信号识别等智能驾驶辅助系统。这些系统要求高带宽、低延时、多摄像头同步工作和可扩展的特性,而且必须满足众多通用的汽车要求,如低成本、少维护、减小重量,且能以用灵活线束实现。 典型的系统 典型的驾驶辅助系统包含一个摄像头控制器,用于连接多个图像传感器(摄像头)。控制器与摄像头通信以提供配置信息,摄像头与控制器通信以提供状态和图像流数据。控制器接收每个摄像头发送的图像流数据,经过处理后确定诸如与目标物体的距离、相对速度和车道信息等参数。实时计算多个相关流对网络有特殊要求,需要通过设计1394汽车摄像头系统来满足。 高带宽 有多种因素推动了对高带宽的需求:例如未压缩或稍作压缩的视频、视频分辩率、色彩深度和帧速率等因素。在驾驶辅助应用中,视频一般是未压缩或稍有压缩的数据,这主要有两方面的原因:从图像传感器帧捕获到帧处理开始的延时必须很小,并且可预测;只能容忍非常少(如果有的话)的图像压缩。 根据系统的不同,视频分辩率范围可以从640×480至2048×1536,色彩深度可以从8位至24位,帧速率从15fps至60fps。1394汽车摄像头系统基于IEEE-1394-2008标准,这个标准支持98.304Mbps至3.932Gbps(S3200),其中983.04Mbps(S800)芯片是目前大批量出货的产品。获得更高的速度也不难,因为基于8B10B的技术如今很常见,S1600和S3200设备也已有成功演示。 在S800数据速率下,6台未压缩640×480@30fps、8位单色摄像头加上1台未压缩640×480@30fps、16位彩色摄像头用于司机观察是可行的,剩余还有近200Mbps带宽用于反向通道或其它网络设备。 在S3200数据速率下,可以有4台未压缩2048×1536@30fps、8位单色摄像头用于专用摄像头网络,余下125Mbps带宽留给反向通道或其它网络设备。 低延时 足够的带宽可以带来更低的延时。然而,足够的带宽并不会总是能保证低延时。1394标准具有足够的带宽发送来自多部摄像头的未压缩视频,可显著减小延时。另外,1394的同步功能能使每部摄像头的图像数据到达摄像头控制器的时间可被预测,并能保证最大延时为250μs。 如果需要少量压缩,就必须满足驾驶辅助系统的延时要求。安全至关重要的应用只能容忍从传感器帧捕获到帧处理开始(从编码到解码)间存在很短的延时。对于安全至关重要的应用来说,这是最严格的参数,可以容忍的最大延时为5ms。最大延时为250μs的1394汽车摄像头系统加上富士通的SmartCodec可以提供4倍压缩和5ms的编码至解码延时。 这意味着在S3200速率时,1394可以支持两台最大分辩率、帧速率和色彩深度的摄像头(2048×1526@60fps和24位色彩),并具有足够的带宽支持6部有压缩的1024×768@30fps和16位色彩摄像头,同时所有摄像头的最大延时保证在5ms以内。 多部摄像头同步工作 从摄像头发出的图像以每秒8000次的实时速度形成数据流。在每个125μs间隔之前,一个40ns分辩率的时间戳数据包被广播到所有设备,实现所有设备的再同步。这个时间戳是硬件产生的,不受非1394系统加载的影响,因此能实现高精度的三角计算。40ns分辩率的时间戳加上VersaPHY远端传感器配置可支持高精度“预见型”摄像头触发器,用于实现像素和线的精确同步,并且延时远小于通常要求的10μs。 可扩展性 可扩展性对不同的工程师有不同的含义。1394汽车摄像头系统覆盖了从数据速率到拓扑结构到电缆到协议到系统的所有对象。1394规范几乎在每个方向都能扩展: 数据速率:98.304Mbps(S100)至3.932Gbps(S3200) 拓扑结构:支持点到点,菊花链,树状和环状(环形)拓扑 线缆:1394的媒介层支持铜缆、塑料光纤、铠装塑料光纤和玻璃光纤。 协议:IEEE-1394是一种功能强大的传输协议,支持本地摄像头、音视频设备、大容量存储器和VersaPHY配置以及互联网协议。IEEE-1394同时支持存储器映射(对大容量存储器来说非常有效)和通道架构(对音/视频数据流来说非常有效)。 系统:1394汽车摄像头系统的成本从简单的点到点摄像头和显示器到复杂的用相同硬件实现的多摄像头驾驶辅助系统变化很大。 1394汽车摄像机系统。 灵活的线束 IEEE-1394是一种对等网络,支持点到点、菊花链、树和环形拓扑。另外,1394汽车摄像头系统支持多种媒介类型,如屏蔽双绞线、屏蔽四绞线、同轴线缆和塑料光纤。1394汽车摄像头系统的工作距离至少8米,并支持5个内联连接。所有这些灵活性给摄像头系统设计者提供了功能强大的工具,可形成最强功能、重量轻和极具成本效益的驾驶辅助网络线束方案。 无需要软件 汽车实现变化很大,从简单摄像头到通过连接着摄像头控制器的多台摄像头的显示应用,并且这些控制器上运行着复杂的碰撞检测算法。1394汽车摄像头系统使用1394同步数据流功能,支持在网络总线架构上实现简单的点到点模拟类连接。这种简单性基于1394的同步数据流架构,可以百分之百用硬件实现。这意味着来自传感器的视频放到总线上以及从总线上接收、显示或处理都不需要1394软件的参与。这样就极大地简化了摄像头设计,因为这些摄像头无需软件或处理器就能使用。 另外,在1394中新增VersaPHY后允许摄像头在内部没有软件、控制器中只有少量简单软件的情况下受控。对于像单个摄像头到显示器这样的应用,在摄像头或显示器中要求绝对没有软件。 降低成本 成本非常关键——1394汽车摄像头系统在成本方面具有很大的优势。S800 1394芯片已经非常普及,并且可以使用在许多其它大批量应用中使用的主流Serdes技术扩展到S3200,从而允许1394 汽车摄像头系统进一步扩展,以简单和极具成本效益的方式提供更大的带宽。 如上所述,未压缩视频的最差延时是250μs,这意味着摄像机只需缓冲最大250μs的数据。有限的缓存要求减少了芯片门数量,使得单芯片1394解决方案和双芯片、传感器和1394、摄像头实现具有无与伦比的成本效益。 虽然其它技术经常要求独立的触发或时钟信号来触发和/或同步网络上的设备,但1394数据流设备的同步是架构的基础,是用硬件实现的,因此1394 汽车摄像头系统无需额外成本就能实现这个功能。 因为1394汽车摄像头系统有多种扩展方式,汽车制造商可以为大多数型号选择1394,从而提高产量、降低成本。从点到点拓扑到大型摄像头网络,1394都能轻松应对。 线束策略在降低实现成本过程中也很重要,实现了对多种媒介类型和拓扑安排的最大化支持。这种灵活性允许汽车制造商选择能够满足系统级成本目标的媒介,并在性能、可扩展性和重量等各个方面取得平衡。 因为视频流是1394的基本特性,这样做的成本是最小的。从降低的硅片成本到非常低的管理开销,1394成本可媲美点到点解决方案,却能提供网络技术的全部优点。 小结:1394汽车摄像头系统可以提供汽车应用需要的所有特性和功能,同时保持极具竞争力的价格优势。 作者:Richard Mourn 作者简介:Aztek公司的Richard Mourn是1394行业协会副主席,也是火线原始开发人员之一。

    时间:2020-09-10 关键词: 摄像 1394

  • TL494设计的汽车低音炮电路图

    TL494设计的汽车低音炮电路图

    时间:2020-09-10 关键词: tl494

  • 基于EconoDUAL 3设计的600A/1200V汽车驱动

    Modbus是一种通信协议,于1979 年由Modicon公司发明,并公开、推向市场,基于主站—从站/客户机—服务器方式连接智能设备,实现设备间的数据交换。Modbus通信几乎可通过任何物理介质实现,如电线、光纤、红外、射频、扩频、微波、卫星等,它还可通过不同网络进行互连,如以太网、ADSL、ISDN、PSTN、ATM、FR等,具有很强扩展能力。<--IWMS_AD_BEGIN--> <--IWMS_AD_END-->  Modbus TCP/IP以太网具有很高的速度性能:响应时间小于10ms,目前可满足工业控制中90%应用需求,其下一个实现目标是:响应时间小于1ms!  由于Modbus是制造业、基础设施环境下真正的开放协议,故得到了工业界的广泛支持,是事实上的工业标准。还由于其协议简单、容易实施和高性价比,所以得到全球超过400个厂家的支持,使用的设备节点超过700万个,有多达250个硬件厂商提供Modbus的兼容产品:如Ebtron公司的空气流监测站;Acrison公司的重量进料控制器;DVT-Cognex公司的图像识别传感器;Flow-serve公司的流量控制器;Honeywell-Eurotherm公司的记录仪;Ormec公司的运动控制器;GE Fanuc公司的PLC产品。另有多达150个软件产品支持Modbus,如Matrikon公司的OPC产品。还有许多开发工具,如Ethereal-Cimetrics公司的协议分析仪;Ergotec公司的Java Beans(www.modbus.org)。 字串5  本文介绍基于Modbus的应用及解决方案。

    时间:2020-09-10 关键词: econodual3

  • GMSL line-fault detection

    数字化医院建设目前在我国快速发展,如何有效地、快速的建设数字化医院,成为了热点话题。下面,就让我们来了解一些常用的数字化医院解决方案。 数字化医院解决方案之VMS智能化病床终端   a.一个数字化医院,病床终端建设是一个重要的环节,VMS智能化病床终端,医生可以通过自己的电脑或者电视机和患者进行实时的视频通讯、互动、用药提醒、康复期的注意事项等、促使患者更好的康复。   b. 患者在住院期间也可以通过VMS智能化病床终端观看自己喜欢的广播电视节目、延时电视、VOD点播、浏览网页、视频通讯、远程陪护、慰视、休息提醒、电子病历查询 等等,并且可以根据患者的实际情况,对其进行智能化的时间限制,以保障患者在住院期间有一个舒适的环境和放松的心情,更好的进行康复治疗。 数字化医院解决方案之远程陪护   a.“一人住院,全家受累”,这是许多患者亲属的感受。但随着人们工作、生活节奏的加快,有的病人亲属根本抽不出时间照料;即使有时间,也难以应付整天、整宿在医院的疲惫。尤其是现在,越来越多的家庭都是独生子女,一旦家里有人生病住院,照看的负担就更重。常言道:“久病床前无孝子”。   b.而VMS技术平台的远程陪护功能,可以实现计算机、交换式数字电视终端、3G通信网络终端与VMS平台协议下电视终端进行可视通讯,以实现亲属与患者面对面的交流,达到亲属实时对患者陪护效果。 数字化医院解决方案之医患信息显示   a.在屏幕未被患者利用时,屏幕将靠支架推回原位,屏幕可播放广播电视、医院频道、或者医院宣传视频、保健知识、专家医生信息等、也可显示病床患者信息,主治医生、值班护士信息,时间、天气查询、交通查询、景点查询、餐厅食谱等等。 数字化医院解决方案之ICU探视(婴儿探视)   a. VMS平台的ICU探视主要是解决任何一个前来探视的家属通过护士站安排转接至相应的病床与患者对讲,护士站可同时显示每个探视点的通话时间,以避免探视影响患者休息,也可实施监听任一探视点的通话内容,防止特殊患者情绪过于激动影响病情。   b. VMS平台探视功能用于重症监护病人的探视,它以通讯的方式实现病人与探视者不直接接触,避免双方会发生交叉感染。探视者不需进入重病房,省去了入室时要更换固定探视衣、鞋,其他探视者室外等候替换等诸多不便。对探视者无特殊要求,无论老人还是小孩、身体条件是好还是差,都可探访重症病人。 数字化医院解决方案之诊疗过程记录   a.随着医疗事业的发展和人们维权意识和法律意识的增强,医疗纠纷已成为社会关注的热点问题之一,医疗纠纷是医患之间纠纷的一种,它是医患关系的双方针对医疗活动而发生的争议,它的本质特点就是医患双方对医疗结果的认识有分歧,而分歧的焦点又在于不良后果产生的原因。   b. 而VMS平台的视音频同步高清的诊疗过程记录,可以把患者在进入医院诊室环境下(特殊诊室除外)对患者进行全程记录,诊疗环境内的医生诊断、医嘱、处方、手术等所发生的所有事情进行视音频存储记录,恰恰是在解决医疗纠纷的有力证据。 数字化医院解决方案之智能化的医院监控   a. VMS平台采用的是双向交换式视频技术,任意终端均具备上行和下行两个通道,在下行通道被占用(播放节目时),未被占用的上行通道可以实时上传本地的高清视频监控,即一个终端实现两种功能(播放+监控或下行+上行)。   b.利用终端的空闲上行通道,加上VMS视频事件自动检测技术,VMS平台可以对每一个终端的对应区域进行智能化监控,对终端摄像头范围内的事件进行自动检测和报警,自动识别:包括闯入,离开,绊线,有向绊线,徘徊,骤变等异常行为。   c.同时,VMS平台的特殊事件检测功能还可以自动检测异常奔跑,对物品遗留进行报警,并可以自动跟踪目标等。 智能化的人流量统计   a.利用不同区域的入口和出口处终端的空闲上行通道,加上VMS人脸识别技术,VMS平台可以对每一个终端对应区域的人流量进行精确统计。   b.VMS人脸识别技术,支持多路视频处理,通过视频监测,实时准确统计进出通道的人数。   c.通过比对进入及离开通道的人数,准确计算任何时段指定区域内保有量。   d.可指定监测一个或多个出入口,也可以指定统计单一方向或双向的人群流动。提供灵活的统计报表选择,包括时报、日报、周报、月报或年报表等。 数字化医院解决方案之mart Monitor 播出内容监控   a.作为拥有众多本地或远程终端屏幕的南京鼓楼医院,作为管理和安全的考虑,需要实时掌握每一个终端屏幕正在播放的内容,而且不能影响终端的正常工作。   b.VMS平台的Smart Monitor 技术可以利用每个终端的独立上行通道为机房管理员上传正在播放的视频内容,完全同步,而且不对正在播放节目终端产生任何影响。   c.Smart Monitor技术更能让管理人员足不出户高效率的掌握所有平台化联网终端正在播放的节目内容状况。 数字化医院解决方案之Touch TV功能   a .就像新闻播报一样,我们将在中央电视台采用的VMS平台的Touch TV视频直播点评模块应用到了医院的视频服务平台。   b.在培训或进行手术示教时,可以在屏幕上进行直接书写、圈点重要内容,实现视频内容局部放大、缩小等众多功能,所有平台化联网的终端屏幕都可以收看到实时的、经过点评的视频内容。

    时间:2020-09-10 关键词: gmsl

  • MAX9268应用电路

    MAX9268应用电路

    MAX9268应用:High-ResoluTIon AutomoTIve NavigaTIonMegapixel Camera SystemsRear-Seat InfotainmentMAX9268评估板The MAX9268 evaluaTIon kit (EV kit) provides a proven design to evaluate the MAX9268 gigabit multimedia serial link (GMSL) with spread spectrum and full-duplex control channel. The EV kit also includes Windows XP-, Windows Vista-, and Windows 7-compatible software that provides a simple graphical user interface (GUI) for exercising the features of the MAX9268.The MAX9268 EV kit comes with a MAX9268GCM/V+ installed.MAX9268评估板主要特性:Drives LVDS Video and I2S AudioOn-Board I2S Audio DAC (MAX9850)On-Board Class D Audio Power Amplifier (MAX9701)Windows XP-, Windows Vista-, and Windows 7-Compatible SoftwareUSB-PC Connection (Cable Included)USB PoweredProven PCB LayoutFully Assembled and Tested图1.MAX9268评估板电路图(1)图2.MAX9268评估板电路图(2)图3.MAX9268评估板电路图(3)图4.MAX9268评估板元件布局图MAX9268评估板元件列表:

    时间:2020-09-10 关键词: max9268

  • High-voltage watchdog timers e

    一、什么是物联网及物联网终端   物联网   目前业界对物联网还没有一个完全统一的概念,但普遍认可的概念是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统(GPS)、激光扫描器、环境传感器、图像感知器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。笔者根据上述定义,按照网络内数据的流向及处理方式将物联网分为三个层次:一是传感网络层,即以二维码、RFID、传感器为主,实现对“物”或环境状态的识别;二是传输网络层,即通过现有的互联网、广电网、通信网或者下一代互联网(IPv6),实现数据的传输和计算;三是应用网络层,即输入输出控制终端,包括电脑、手机等终端。   物联网终端   物联网终端是物联网中连接传感网络层和传输网络层,实现采集数据及向网络层发送数据的设备。它担负着数据采集、初步处理、加密、传输等多种功能。   二、物联网终端的基本原理及作用   原理:   物联网终端基本由外围感知(传感)接口,中央处理模块和外部通讯接口三个部分组成,通过外围感知接口与传感设备连接,如RFID读卡器,红外感应器,环境传感器等,将这些传感设备的数据进行读取并通过中央处理模块处理后,按照网络协议,通过外部通讯接口,如:GPRS模块、以太网接口、WIFI等方式发送到以太网的指定中心处理平台。   作用:   物联网终端属于传感网络层和传输网络层的中间设备,也是物联网的关键设备,通过他的转换和采集,才能将各种外部感知数据汇集和处理,并将数据通过各种网络接口方式传输到互联网中。如果没有他的存在,传感数据将无法送到指定位置,“物”的联网将不复存在。   三、物联网终端的分类   1、从行业应用分   主要包括工业设备检测终端,设施农业检测终端,物流RFID识别终端,电力系统检测终端,安防视频监测终端等,下面就几个常用行业介绍一下终端的主要特点。   工业设备检测终端:   该类终端主要安装在工厂的大型设备上或工矿企业的大型运动机械上,用来采集位移传感器、位置传感器(GPS)、震动传感器、液位传感器、压力传感器、温度传感器等数据,通过终端的有线网络或无线网络接口发送到中心处理平台进行数据的汇总和处理,实现对工厂设备运行状态的及时跟踪和大型机械的状态确认,达到安全生产的目的。抗电磁干扰和防暴性是此类终端考虑的重点。   设施农业检测终端:   该终端一般被安放在设施农业的温室/大棚中,主要采集空气温湿度传感器、土壤温度传感器、土壤水分传感器、光照传感器、气体含量传感器的数据,将数据打包、压缩、加密后通过终端的有线网络或无线网络接口发送到中心处理平台进行数据的汇总和处理。这种系统可以及时发现农业生产中不利于农作物生长的环境因素并在第一时间内通知使用者纠正这些因素,提高作物产量,减少病虫害发生的概率。终端的防腐、防潮设计将是此类终端的重点。   物流RFID识别终端:   该类设备分固定式、车载式和手持式,固定式一般安装在仓库门口或其他货物通道,车载式安装在物流运输车中,手持式则由使用者手持使用。固定式一般只有识别功能,用于跟踪货物的入库和出库,车载式和手持式中一般具有GPS定位功能和基本的RFID标签扫描功能,用来识别货物的状态、位置、性能等参数,通过有线或无线网络将位置信息和货物基本信息传送到中心处理平台。通过该终端的货物状态识别,将物流管理变得非常顺畅和便捷,大大提高了物流的效率。   2、从使用场合分   主要包括以下三种:固定终端,移动终端和手持终端。   固定终端   应用在固定场合,常年固定不动,具有可靠的外部供电和可靠的有线数据链路,检测各种固定设备、仪器或环境的信息,如前面说的设施农业、工业设备用的终端均属于此类。   移动终端   应用在终端与被检测设备一同移动的场合,该类终端因经常会发生运动,所以没有太可靠的外部电源,需要通过无线数据链路进行数据的传输,主要检测如图象、位置、运动设备的某些物理状态等。该类终端一般要具备良好的抗震、抗电磁干扰能力,此外对供电电源的处理能力也较强,有的具备后备电源。一些车载仪器、车载视频监控、货车/客车GPS定位等均使用此类终端。

    时间:2020-09-10 关键词: automo

  • 如何选择动力锂电池的正极材料及安全性分析

    如何选择动力锂电池的正极材料及安全性分析

    随着锂离子电动车在北京、上海、苏州、杭州等国内大中城市的热销,越来越多的电动车厂商开始上马锂电池项目,然而,选择什么样的锂电池成为他们面临的首要问题。虽然锂电池的保护电路已经比较成熟,但对动力电池而言,要真正保证安全,正极材料的选择十分关键。 目前,在锂离子电池中使用量最多的正极材料有以下几种:钴酸锂(LiCoO2),锰酸锂(LiMn2O4),镍钴锰酸锂(LiCoxNiyMnzO2)以及磷酸铁锂(LiFePO4)。究竟选择哪种正极材料的锂电池?下文会做详细地分析。测试锂离子电池的安全问题,过充(指充电电压超过其充电截止电压,对锂离子电池来说,一般可以将10V/节定为过充电压)是一个很好的方法。谈到过充,我们应该首先了解一下锂离子电池的充电原理(如图1所示)。锂离子电池的充电过程是Li 从正极跑出来,通过电解液游到负极并得到电子,嵌入到负极材料中,而放电的过程则相反。衡量正极材料安全性主要考验:A:容不容易在充电时形成枝晶。锂离子电池的充电过程就是Li 从正极跑出来,通过电解液游到负极被还原并嵌入到负极材料中;放电的过程则相反,负极材料中的锂被氧化,通过电解液,嵌入正极材料。基于循环性地考虑,钴酸锂(LiCoO2 )材料的实际使用容量只有其理论容量的二分之一,即使用钴酸锂作为正极材料的锂离子电池在正常充电结束后(即充电至截止电压4.2 V左右),LiCoO2正极材料中的Li 将还有剩余。可用以下的简式表示:LiCoO2→0.5Li Li0.5CoO2 (正常充电结束)。此时如果充电电压继续升高,那么LiCoO2正极材料中的剩余的Li 将会继续脱嵌,游向负极,而此时负极材料中能容纳Li 的位置已被填满,Li 只能以金属的形式在其表面析出。一方面,金属锂的表面沉积非常容易聚结成枝杈状锂枝晶,从而刺穿隔膜,造成正负极直接短路;另外,金属锂非常活泼,会直接和电解液反应放热;同时,金属锂的熔断相当低,即使表面金属锂枝晶没有刺穿隔膜,只要温度稍高,比如由于放电引起的电池升温,金属锂将会熔解,从而将正负极短路,造成安全事故。总之,钴酸锂材料在充电电压过高的时候,比如说保护板失效的情况下,存在极大的安全隐患,而动力锂离子电池的容量高,造成的破坏性将非常大。镍钴锰酸锂(LiCoxNiyMnzO2)和钴酸锂一样,为保证其循环性,实际的使用容量也远低于其理论容量,在充电电压过高的情况下,存在内部短路的安全隐患。与之不同的是,锰酸锂(LiMn2O4 )电池在正常充电结束后,所有的Li 都已经从正极嵌入了负极。反应式可写作:LiMn2O4→Li 2MnO2 。此时,即使电池进入了过充状态,正极材料已没有Li 可以脱嵌,因此完全避免了金属锂的析出进而减少了电池内部短路的隐患,增强了安全性。B:氧化-还原温度。氧化温度是指材料发生氧化还原放热反应的温度,是衡量材料氧化能力的重要指标,温度越高表明其氧化能力越弱。下表列出了主要的四种正极材料的氧化放热温度:从表中可以看出,钴酸锂(包括镍钴锰酸锂)很活泼,具有很强的氧化性。由于锂离子电池的电压高,因此使用的是非水的有机电解质,这些有机电解质具有还原性,会和正极材料发生氧化还原反应并释放热量,正极材料的氧化能力越强,其发生反应就越剧烈,越容易引起安全事故。而锰酸锂和磷酸铁锂具有较高的氧化还原放热稳定,其氧化性弱,或者说热稳定要远优于钴酸锂和镍钴酸锂,具有更好的安全性。由上述综合表现可知:钴酸锂(LiCoO2)是极不适合用在动力型锂离子电池领域的;锰酸锂(LiMn2O4)和磷酸铁锂(LiFePO4)为正极材料的锂电池的安全性是国内外公认的。苏州星恒电源有限公司使用经过表面纳米包覆处理的锰酸锂作为正极材料,表面改性后的锰酸锂的氧化性降低,从而能进一步提高安全性。磷酸铁锂不是主流的正极材料动力型锂离子电池要求能够高倍率充放电,即大电流、短时间放出电能;动力锂离子电池的另一个要求是低温性能。从材料本身看来,磷酸铁锂目前还不能兼顾大电流放电、低温性能和轻便小巧的要求。1. 从材料特性上看1)磷酸铁锂的能量密度比较低,导致生产出来的电池体积较大,重量较沉;2)磷酸铁锂材料的电子电导低,必须加入碳黑或进行改性才能够提高电导率,但这样又会导致体积变大,增加电解液;3)磷酸铁锂材料在低温情况下电子电导更低,其低温性能是其应用于动力电池的另一障碍。目前,美国Valence科技、A123公司和加拿大Phostech公司等国际级大公司能够提供磷酸铁锂的样品和电池,但这些样品与目前成熟的锰酸锂相比,电压、密度、大电流和低温性能都相差较多。有一数据可表明,以磷酸铁锂为正极的18650电池的容量仅能达到1300mAh/g ;2. 从技术成熟度上看由于安全性过关,磷酸盐是锂电池正极材料的发展趋势。但由于磷酸铁锂与锂离子电池的应用时间远远短于钴酸锂和锰酸锂,还停留在产品应用的初级阶段,需要经历一个由小到大的发展过程,所以目前不可能成为动力型锂离子电池的主流正极材料。3. 从电池成本上看磷酸铁锂的制造需要碳酸锂做主要材料,还需要氩气与氮气等保护气,制造成本很大。目前国际市场最好的磷酸铁锂价格是30多万元/吨,但产量很小,批量不稳定;国内的价格是在15-16万元/吨,在未来的3-5年之内,磷酸铁锂的价格会居高不下,目前,锰酸锂的价格是8-10万元/吨。4. 从实现批量生产的可行性上看正极材料的成本只是电池成本的一部分,正极材料的价格下降不会给电池整体成本带来本质的影响。在电池的生产制造中,正极材料仅占原材料中的15%-20%,还需要考虑电解液、制造工艺,良品率低等问题,其中,磷酸铁锂电池制造工艺问题还有待解决。目前,从试验室中是能够做出动力磷酸铁锂电池,但磷酸铁锂的材料稳定性差,材料工艺比较复杂,涂膜难,制备过程难,进入批量生产尚需时日。综上所述,磷酸铁锂无论在技术成熟度、性能、成本、制造工艺方面都存在缺陷,尽管不失为未来研发的一个选择,但不适合现阶段的市场应用。锰酸锂得到国内外领先制造商的一致认同1. 技术成熟,安全有保障。锰酸锂的安全性已经毋庸置疑,苏州星恒电源有限公司开发的改性锰酸锂在容量和循环性能上表现更优异。同时,采用锰酸锂作为正极材料的星恒产品还是国内第一个应用于电动汽车的高功率锂离子电池。在国家“863”计划电动汽车重大专项组的统一测试中,星恒的安全性、循环、高低温性能等测试全部过关,成为唯一的入选单位。下图为55℃时,星恒改性锰酸锂电池的容量循环衰减图,此图表明:星恒的改性锰酸锂在高温55℃下仍具有良好的循环性能。充放电循环200次后,容量保持率仍达到90%以上,显示出优异的高温循环稳定性与结构稳定性,可以满足电动自行车用动力型锂离子电池高温环境下的使用要求上图为两种锰酸锂锂离子电池的倍率特性比较图。此图表明:星恒改性锰酸锂显著提高了材料的充放电倍率,几乎接近100%。实验还表明:星恒改性锰酸锂降低了材料由于温度升高而引起的与电解液的氧化反应,具有更好的热稳定性。由此可见,星恒的改性锰酸锂耐过充性更好,高倍率放电承受能力更强,安全性能更好,而且还克服了一般的锰酸锂所具有的诸多缺点,非常适合在动力型大容量锂离子电池中应用。2. 销量第一,市场检验应用。在国内市场,苏州星恒的锰酸锂电池已经大批量生产,应用在电动自行车领域已经超过4万组,海外销售突破了1万组,占国内电动自行车锂电池市场份额的80%以上。而通过1年多的市场检验,星恒锰酸锂电池的综合客诉率不超过3%,无一例安全性问题,显示了星恒锰酸锂电池稳定的性能和过硬的质量。3. 锰酸锂是国际高水平厂商共同的选择。国际上,日本的动力锂电池技术研发最早,技术水平最高。以三洋、日立为代表锂电池厂商全部选择锰酸锂作为动力型锂离子电池正极材料,并广泛应用于电动自行车及电动汽车上。这说明,只有锰酸锂才是目前主流的正极材料。综上所述,虽然磷酸铁锂有它独特的优点,但就目前的技术水平来说,还不是动力型锂离子电池正极材料的首选,它的成熟还需要更长时间的研究投入,所以锰酸锂还是目前动力锂离子电池正极材料的首选。

    时间:2020-09-10 关键词: 锂电池 正极材料

  • Infineon芯片在智能车灯控制系统中的应用

    Infineon芯片在智能车灯控制系统中的应用

    本文介绍了在智能车灯控制系统中功率芯片的应用经验,现今MCU和电力电子技术在智能车灯控制系统中发展的趋势是用智能功率IC替代传统的继电器和保险丝,有效实现对车灯的过热、过压、短路等故障的保护和诊断;MCU用PWM调制来实现对车灯两端的电压进行控制,以达到限制车灯电流,延长使用寿命的目的,而且能轻松实现车灯故障时的自动替换并极大地降低待机功耗。我们采用Infineon高端开关应用于智能车灯控制系统中。以下详细介绍其在实际产品中的应用经验。Infineon芯片新功能智能车灯控制系统由轿车中12V低压大电流系统供电,通过MCU控制Infineon智能功率开关实现上述所有功能。在这套为以ROVER平台开发的灯控系统中使用了Infineon新一代的芯片:BTS6142D和BTS5434G等。其中分步电流限制是一种非常有实用意义的新功能。在过负载和短路情况下,芯片会根据管压降的增大而自动降低流限造车网版权所有,使得在出现频繁过负载或短路而MCU未能动作时,能很好地保护芯片以免受损,极大地提高了在恶劣条件下芯片的使用寿命(如图1所示)。图1 分步流限控制和MOS管导通压降的关系此外,Infineon新一代芯片具有极低的待机功耗,BTS5434G的待机功耗只有5μA。这样,整个灯控系统的整体功耗相当低。实际产品中的应用设计经验在实际产品中的设计中,BTS6142D电流传感信号的建立延迟时间为650μs,输出反馈因此可以躲过远光灯等启动时的大冲击电流,但是在冷监控状态下,只有1ms的检测周期,因此对MCU的AD检测环节要做适当延时并保证速度。此外,BTS6142D输入控制需要采用图2所示电路才可以被MCU的I/O输出信号控制。图2 BTS6142D的控制线路图远光灯启动时的冲击电流如图3所示。图3 远光灯启动时的冲击电流图在设计中,改变反馈信号输出检测电阻值(R42)可以调节MCU输入AD采样信号的高低,以控制在全电流范围内的采样精度。但在实际情况下,实际负载电流与检测电流的关系是不一样的,其实际检测如下面的公式所示:根据不同芯片取值不同。在实际应用中,建议在进入I/O前接入保护串联电阻:这样可以提高采样精度。如图4中R30塑料工业网,R32所示。图4 BTS5434G的控制线路图BTS5434G可以利用其电流传感使能(Sense Enable)功能,将多个BTS5434G的电流传感输出信号采用“线与”的方式,最终由MCU的两个AD口进行处理,可以有效地节约MCU资源并省去多路检测电阻。如图4所示,在实际应用中,还使用了一路开关在待机状态下将所有的用于自动检测负载开路的上拉电阻断开,更进一步降低了待机功耗。在设计中,通过MCU启动电流传感使能的功能,依次开通芯片各个通道的反馈信号,分别采样检测,可以实现分时轮流诊断,能节约许多I/O资源,降低MCU成本。智能诊断技术的优势和发展前景采用了Infineon新一代芯片后,可以实现智能诊断技术。通过MCU处理AD采样信号,可以准确得出各个灯控负载的电流值及开路状态。在热监控状态下,MCU可以方便地启动开关,点亮指定灯以代替故障灯的功能。通过调节I/O输出信号的频率能方便地控制指定灯的亮度汉阳科技,在供电电压波动时,可以延长灯泡的寿命,而且较低的待机功耗即将成为现在汽车行业的标准要求。采用传统技术如继电器和早期芯片均很难得到连续准确的电流数字量反馈信号,外围电路也极易受干扰并且增加待机功耗。此外,传统技术通过CAN总线传送给仪表及行车电脑的有关灯控信息要比智能诊断技术少得多。随着汽车市场的日渐成熟,完善的智能车灯控制系统已不再是高级轿车的专利,开始变成中级轿车的标配,成为能够体现轿车技术含量和配置档次的重要模块。

    时间:2020-09-10 关键词: infineon

  • TPMS 传感器模块技术分析

    TPMS 传感器模块技术分析

      在欧美等发达国家由于TPMS 已是汽车的标配产品,因而TPMS 无论在产品品种还是在生产产量方面都在急速增长,其所用MEMS 芯片和IC 芯片的技术发展进步很快,TPMS 最终产品技术也因此而得到迅速发展。 TPMS 是汽车轮胎压力监视系统 “TIre Pressure Monitoring System”的英文缩写,主要用于在汽车行驶时实时的对轮胎气压进行自动监测,对轮胎漏气和低气压进行报警,以保障行车安全,是驾车者、乘车人的生命安全保障预警系统。    TPMS 的轮胎压力监测模块由五个部分组成:(1)具有压力、温度、加速度、电压检测和后信号处理ASIC 芯片组合的智能传感器SoC;(2)4-8 位单片机(MCU);(3)RF 射频发射芯片;(4)锂亚电池;(5)天线。见图1,图2 是成品的实物图。外壳选用高强度ABS 塑料。所有器件、材料都要满足- 40℃到+125℃的汽车级使用温度范围。 图1 TPMS发射器由五个部分组成 图2 TPMS的轮胎压力监测模块成品的实物图   智能传感器是整合了硅显微机械加工(MEMS)技术制作的压力传感器、加速度传感器芯片和一个包含温度传感器、电池电压检测、内部时钟和模数转换器(ADC)、取样/保持(S/H)、SPI 口、传感器数据校准、数据管理、ID码等功能的数字信号处理ASIC 芯片。具有掩膜可编程性,即可以利用客户专用软件进行配置。它是由MEMS 传感器和ASIC 电路几块芯片,用集成电路工艺做在一个封装里的(图3)。在封装的上方留有一个压力/温度导入孔(图4),将压力直接导入在压力传感器的应力薄膜上(图 5),同时这个孔还将环境温度直接导入半导体温度传感器上。   MEMS 硅压阻式压力传感器采用周边固定的圆形的应力硅薄膜内壁,采用MEMS 技术直接将四个高精密半导体应变片刻制在其表面应力最大处,组成惠斯顿测量电桥,作为力电变换测量电路的,将压力这个物理量直接变换成电量,其测量精度能达0.01-0.03%FS。硅压阻式压力传感器结构如图5 所示,上下二层是玻璃体,中间是硅片,其应力硅薄膜上部有一真空腔,使之成为一个典型的绝压压力传感器。   为了便于TPMS 接收器的识别,每个压力传感器都具有32 位独特的ID码,它可产生4 亿个不重复的号码。 图3 压力、加速度与ASIC/MCU组合封装在一个包装内 图4 压力/温度导入孔 图5 硅压阻式压力传感器结构 图6 加速度传感器平面结构图 图7 加速度传感器切面结构图   同样,加速度传感器也是用MEMS 技术制作的,图6 是MEMS 加速度传感器平面结构图,图7 是加速度传感器切面结构图,图中间是一块用MEMS技术制作的、可随运动力而上下可自由摆动的硅岛质量块,在其与周边固置硅连接的硅樑上刻制有一应变片,与另外三个刻制在固置硅上的应变片组成一个惠斯顿测量电桥,只要质量块随加速度力摆动,惠斯顿测量电桥的平衡即被破坏,惠斯顿测量电桥就输出一个与力大小成线性的变化电压△V。   压力传感器、加速度传感器、ASIC/MCU 是三个分别独立的裸芯片,它们通过芯片的集成厂商整合在一个封装的单元里,如图8 美国GE 公司NPX2,图9 是去掉封装材料后能清晰地看到这三个裸芯片,三个芯片之间的联接、匹配也都做在其中了。 图8 美国GE 公司NPX2 图9 是去掉封装材料后   加速度传感器可使发射模块具有自动唤醒功能,SP12/30 和NPX2 系列的智能传感器都包含了加速度传感器,加速度传感器利用其质量块对运动的敏感性,实现汽车移动即时开机,进入系统自检、自动唤醒,汽车高速行驶时按运动速度   自动智能确定检测时间周期,用软件设定安全期、敏感期和危险期,以逐渐缩短巡回检测周期和提高预警能力、节省电能等功能。可以利用加速度传感器+MCU+软件设计完成唤醒的功能设定,不再需要用其它芯片,以免增加成本。 图 10 SP30 整合使用PHILPS 的P2SC 图 11 NPX2 整合使用PHILPS 的P2SC   智能传感器模块还整合了ASIC/MCU,NPX2 和SP30 都是使用PHILPS 的P2SC 的传感器信号调理的ASIC 芯片(图10、图11),在NPX2 的电原理图中能清晰地看到这个单元,它包括一个作运算处理控制的8 位RISC 单片机、用于安置系统固化程序的4K EROM或FLASH、用于存放客户应用程序的4K ROM、用于存储传感器校准参数和用户自定义数据的128Byte EEPROM、RAM、定时调制器、中断控制器、RC 振荡器,以及将来自传感器信号进行放大的低噪音放大器LNA、继而将传感器信号转化为数字信号的ADC、与外界联系的I/O 口、电源管理和看门狗、断续定时器、1-3 维的LF 接口。 图12 TPMS传感器模块技术发展趋势   TPMS 传感器模块技术发展趋势是将发射模块向高度集成化、单一化、无线无源化方向发展(图12)。随着TPMS 产品市场对IC 高整合度和高可靠性的要求,目前已经有了如Infineon SP12/SP30、GE NPX 那样的将所需测试各物理量的传感器与MCU 合二为一的智能传感器模块,在未来几年内还会开发出包含RF发射芯片三合一的模块,包含利用运动的机械能自供电的四合一的模块,届时胎压力监测发设器只有一个模块和一个天线组成,客户的二次设计变得十分简便。

    时间:2020-09-10 关键词: 传感器 tpms

  • 以ZigBee技术为核心的机动车综合检测系统方案

    以ZigBee技术为核心的机动车综合检测系统方案

    提出了一种以ZigBee技术为核心的机动车综合检测系统方案,以CC2430无线通信芯片和LPC2292微控制器为核心设计了数据采集终端节点和网络协调器,并对系统的数据收发过程以及无线网络组网过程进行了详细分析,给出了关键技术实现过程。        随着无线技术应用领域的不断扩展,工业控制领域开始使用无线通信技术进行现场数据传输,与有线设备相比,无线通信技术具有成本低、无需布线等优点。近年来,面向低成本的无线网络通信标准ZigBee备受关注,不断开发出基于ZigBee标准的无线网络通信设备及基于ZigBee标准的无线网络通信技术(以下简称ZigBee技术)。ZigBee标准是建立在IEEE 802.15.4协议的基础之上,具备强大的设备联网功能。它主要支持三种自组织的无线网络类型:星型网络、对等网络、簇树状网络。网络系统节点具有多跳路由功能,特别是能够组成蜂窝网状网络结构,因此,具有很强的网络健壮性和系统可靠性。  ZigBee技术具有低功耗、低成本、短时延、高容量、免布线等特点,以其为核心对现有的机动车检测系统进行技术升级,将极大地简化系统结构,降低生产及维护成本。1 系统总体设计  完整的机动车检测系统一般由后台管理系统、前台控制系统、现场检测系统三部分组成。后台管理系统由服务器、办公系统、收费机等组成;前台控制系统由主控计算机系统、前置板、光电开关、网络系统、录入程序、通信服务程序等组成;现场检测系统由CO/HC分析仪、烟度计、车速检验台、轮重仪、制动检验台、侧滑检验台、前照灯检测仪、声级计及二次仪表等组成。基于ZigBee无线网络的检测系统框图如图1所示。      在检测系统中采用星型拓扑结构,只有一个网络协调器控制整个网络的通信,主要完成网络同步和维护设备之间的链接管理。在网络中,终端设备之间不能直接通信,只能通过网络协调器配合完成设备之间的通信。  现场检测系统中每一个检测工位的检测设备均内置ZigBee模块成为无线终端节点,网络协调器通过UART接口与前台控制系统中的主控机相连。应用时,将终端设备(终端节点)连接于现场检测设备;基站(协调器)连接于前台主控制机。终端设备部分对实时采集的数据进行滤波处理计算,处理后的数据通过芯片CC2430内部集成的ZigBee射频( RF)前端调制成模拟信号发送出去。基站部分的CC2430将收到的远程数据解调后通过UART接口传输给上位机,进一步对数据进行处理、分析、显示、存储和共享。由于设备一次性置于现场数据采集点,无需额外布线,降低了施工难度和成本。同时,即使某一设备出现故障,也不会影响其他设备的正常工作,增强了系统的可靠性和稳定性。由于可以将设备带离现场数据采集点,也使检修工作更加方便快捷。2 终端节点与协调器设计  终端节点由ZigBee芯片CC2430、LPC2292、外存储器Flash、ADC模块、RS232及RS485接口组成,负责现场检测数据的采集、存储与无线发送。终端节点硬件原理图如图2所示。CC2430是IEEE802.15.4标准的低成本、低功耗单片高集成度的解决方案,工作在ISM免费频带上,工作频率为2.4 GHz。  终端节点相当于通信协议转换器,根据所连接的检测设备(如CO/HC 分析仪、烟度计、车速检验台、轮重仪、制动检验台等)的接口特性设置了相应的通信接口(RS485、RS232以及A/D采样接口),直接进行数据采集与分析。控制模块主芯片是ARM7TDMI-S内核的LPC2292,最高工作频率为60 MHz,内含256 KB的Flash空间和16 KB的RAM空间,外围控制部分包括定时器模块、捕捉/比较模块、A/D转换模块、SPI接口和USART串口等,完成系统的控制和处理功能。   CC2430与主控制器是通过SPI连接的,其中主控制器处于主模式,CC2430处于从模式。LPC2292还有4个I/O与CC2430相连,主要作用为必要时查询CC2430的状态。CC2430使用SFD、 FIFO、 FIFOP和CCA 4个引脚表示收发数据的状态。SFD脚高电平表示处于接收状态;FIFO和FIFOP引脚表示接收FIFO缓存区的状态;CCA引脚在信道有信号时输出高电平,它只在接收状态下有效。CC2430是一个半双工的RF芯片,在同一时刻只处于一种工作状态。CC2430有15个命令寄存器,每个寄存器都有一个固定的地址。发送缓冲与接收缓冲是分开的:TXFIFO、RXFIFO各128 bit。  协调器的硬件结构与终端节点类似,在此不再赘述。数据传输的格式规定如表1,帧数据格式为:检测工位编号(1B)+数据内容(4B)。2.1 硬件数据发送程序 发送程序首先通过查询状态字来确保CC2430允许发送,若允许发送,程序先把残留在TXFIFO中的信息清空,然后将待发送的数据包通过SPI写入TXFIFO中。然后通过SPI接口触发发送命令,即STROBE_ STXONCCA。通过状态位来判断是否发送成功,若不成功则调用CSMS/CA的算法多次尝试;若发送成功,则向上层返回发送成功的原语。程序流程如图3所示。 2.2 硬件数据接收程序 当CC2430接收到一个有效的数据包后,会通过拉高FIFOP引脚电平指示数据包的到来。主控制器检测到FIFOP的高电平会触发外部中断,利用中断函数来接收数据,此中断优先级设为最高。程序流程如图4所示。 3 网络建立与通信 本文设计的网络系统未使用ZigBee联盟定义的标准配置文件,而在应用程序中对网络进行配置。设置节点的最大子节点数为5,网络深度为3,子节点中最大路由器个数为3,由此可计算出网络最大节点数为66。 在ZigBee技术定义的LR-WPAN中,网络建立的起点是PAN网络协调器(PAN Coordinator)。节点在两种情况下将建立一个新的PAN网络: (1)在主动扫描时没有收到任何信标帧; (2)收到的信标帧参数与自身节点能力不相匹配。 建立PAN网络步骤如下: (1)协调器节点加电后,首先由网络层发布NLME-NETWORK-FORMATION.request 原语,之后由网络层管理实体(NLME)请求MAC层检测网络信道,通过发布MLME-SCAN.request 原语扫描有效信道能量,扫描完成后的结果由MLME-SCAN.confirm 原语返回至网络层管理实体。NLME根据能量检测结果将能量水平较低的信道丢弃不用,之后对选出的信道进行主动扫描,最终找出建立网络的最佳信道(默认为18信道)。 (2)选择网络标识。每一个网络都分配有一个独立的网络标识PAN ID。网络中的设备根据此标识来确认自己所属的网络。在完成第一步的工作之后,协调器节点在此信道上选择一个随机的网络标识,并开始侦听该信道。本系统采用18号信道对应的PAN ID编号0x1aab。 (3)设定网络地址。一旦网络标识被选定,NLME将选择一个16位网络地址,同时通过发布MLME-SET. request原语修改MAC子层的PIB属性macShortAddress,与其保持一致。此时NLME将向MAC层发布MLME START.request 原语开始一个新的PAN的操作。然后,网络层管理实体(NLME)通过发送NLME-NETWORK-FORMATION.confirm 原语将初始化ZigBee协调器的执行结果通知上一层。 在ZigBee协调器设备建立网络后,终端设备可作为子节点加入协调器建立的网络,子节点加入网络的方式有两种:通过MAC层关联方式加入网络;通过指定的父节点直接方式加入网络。本文取前种方式。             首先子节点调用NLME-NETWORK-DISCOVERY.request 原语,设定待扫描的信道以及每个信道扫描的时间,一旦MAC层完成了扫描,将发送 MLME-SCAN.confirm 原语,告知网络层,网络层将发送NLME-NETWORK-DISCOVERY.confirm 原语,告知应用层,应用层从关联表中选择所发现的网络加入。一旦潜在的父节点确定,网络层将调用MLME-ASSOCIATE.request 原语到MAC层。当收到节点的入网请求后,协调器的MAC层会将分配给子节点的16 bit网络地址与其IEEE 64 bit网络地址存入AddressMap,并在NeighborEntry中加以记录。协调器将在关联表中创建一个表项,作为其子节点,并通过MLME-ASSOCIATE.reponse 原语,将16 bit网络地址包含在确认信息中返回终端节点。 图5是协调器组网以及终端节点入网的相关信息显示。在调试模式下硬件通过串口向计算机发送数据,串口传输设置为:速率9 600 b/s, 8位数据位,1位起始位,1位停止位,无奇偶校验。图5左侧显示了协调器组网及添加子节点的过程,右侧则显示了子节点入网过程。  ZigBee是一种高性能的短距离、低速率无线网络技术,具有广泛的应用前景。机动车检测系统终端设备较多、现场环境复杂,采用ZigBee技术来构建无线传感器网络、实现对各检测工位数据的实时处理,具有组网简单、系统花费少、扩展网络容易、通信稳定、维护简便等优点,这是机动车检测系统集成化、智能化的新趋势。

    时间:2020-09-10 关键词: Zigbee 机动

  • TPMS技术及轮胎定位原理的电路设计

    TPMS技术及轮胎定位原理的电路设计

    TPMS技术及轮胎定位原理汽车轮胎压力监测系统(TPMS)主要用于在汽车行驶时,适时地对轮胎气压进行自动监测,对轮胎漏气造成低胎压和高温高胎压爆胎进行预警,确保行车安全。TPMS中的轮胎定位是指系统接受轮胎发射模块发出的信号,并识别、判定出是哪个轮胎的过程。轮胎重新定位问题的提出汽车因为前后左右车轮负荷不均、前轮负责转向和前后轴悬挂角度不同等原因,通常各轮胎磨损程度和位置也不同。为了延长轮胎的使用寿命,达到四个轮胎同步均匀磨损的效果,这就需要定期进行轮胎换位。在轮胎换位的过程中,相应的发射检测模块也会换位。这就导致了原先存储在接收显示模块MCU中的ID码与轮胎对应识别关系信息不再适用于换胎后的轮胎位置,即显示屏上的轮胎压力和温度信息和轮胎的对应关系产生错误。如果调换新的轮胎或者某一轮胎的发射检测模块损坏,用户需要更换该模块时。新模块的ID码与损坏的发射检测模块不同。原先存储在接收显示模块MCU中的ID码与轮胎对应身份识别关系信息不再适用于更换模块后的ID码,接收显示模块会将更换的模块的信息丢弃,显示屏上将无法显示新模块发出的压力和温度信息。这样在轮胎换位或调换轮胎时就存在一个轮胎重新定位的问题。现有TPMS采用的轮胎定位技术目前,解决TPMS轮胎换位和调换轮胎时的重新定位问题常见的有以下四种方式。1 定编码式定编码方式中,接收显示模块MCU中的ID码与轮胎对应定位关系信息在出厂时是固化的,在使用中不可更改。这种方式的不足之处是:安装错位会导致定位混乱;发射模块损坏后,用户必须向原厂商购买与损坏模块编码一致的模块;轮胎换位时发射检测模块必须按照其标记位置重新安装一次。2 界面输入式界面输入式定位技术是将每个发射模块的识别ID码打印在外包装或产品上,但当轮胎换位或发射模块损坏后,就必须将识别ID码用按键输入到接收端进行重新定位。界面输入式的识别ID码长为16或32位,输入流程复杂,容易出现码组输入错误问题。此外,这些按键在本来就仪表众多的车上显得十分突兀。3 低频唤醒式低频唤醒式定位技术是利用低频(LF)信号(125kHz)的近场效应。在该方案中,在每个轮胎附近有个LF天线;TPMS可以通过对应轮胎附近的LF天线发出LF信号,单独触发对应轮胎的发射检测模块,然后由被触发的发射检测模块将身份识别码通过RF发射出来,接收模块通过RF信号得到相应ID,从而自动确定轮胎位置。该定位方式的不足之处是:需要4个LF天线安装在对应的轮胎附近,安装及布线工作量大;LF信号可能会误触发相邻的发射检测模块;汽车上电磁环境复杂,存在各种干扰,会对低频信号造成干扰,导致身份识别失效。图1 外围编码存储器式定位技术原理图4 天线接收近发射场式该定位技术接收显示模块的接收天线有4个,分别延伸到每个轮胎20~30cm的近场内,接收天线由数控微波开关控制。当需接收某个轮胎发射检测模块的信息时,只有靠该轮胎接收天线的微波开关是导通的,其他都处于关闭状态,接收显示器上显示该轮胎的气压和温度。该定位技术的不足之处是:天线布线复杂,微波开关成本高,目前技术水平下RF开关隔离度不够,有串码(即接收到了别的轮胎的信息)的可能;汽车上的电磁干扰可能导致定位失效;射频开关的导通时序是按一定规则的,而4个轮胎发射检测模块的发射是随机的,故会存在某个轮胎附近的射频开关导通时,该轮胎的发射检测模块正好没有发射信号,导致漏帧。外置编码存储器式轮胎定位技术外置编码存储器轮胎定位技术是一种新型的TPMS轮胎定位技术。如图1所示,采用外置编码存储器的TPMS同样由发射检测模块和接收显示模块组成,其特征在于,在接收显示模块接插有插入式编码存储器,每个发射检测模块均有一个固定的ID码,与对应编码存储器的ID码一致。轮胎换位或者更换时,只需调换或更换插入式编码存储器。外置编码存储器式轮胎定位技术通过调整显示模块编码存储器中的ID码与每个发射检测模块中的ID码的对应关系,将重新识别身份的问题转换成ID码的换位设置问题,是简单、有效的解决方案。其插头插入的操作方式简单可靠。通过I/O读入插入式编码存储器电路中的编码,避免了用无线方式读入ID编码,从根本上解决了干扰的问题。外置编码存储器的电路设计图2是TPMS系统的电路实现框图,本文主要对外置插入式编码存储器电路进行阐述,不涉及发射机和显示器本身的电路。外置编码存储器电路的设计包括两部分,一是和主机的连接部分,即连接电路的设计,二是存储器的设计。图2 TPMS系统电路框图1 连接电路的设计连接电路即将编码存储器电路和主控制器电路连接在一起的接口。由于是在汽车上应用,要考虑接口的可靠性,有如下的几种设计。(1)插头和插座图3 移位存储电路图4 二极管存储矩阵通过插头和插座的连接接口电路,这种设计的好处是可以使用市场上通用的插座;缺点是尺寸比较大。(2)卡座在PCB上做出镀金接头,即金手指。将PCB通过金手指直接插在插座上,通过金手指和插座连接。这种设计简单,成本低,但是对于振动的抵抗力差,可靠性较低。(3)SIM卡或IC形式将存储电路做在SIM卡中,通过SIM卡或IC卡接口读出存储器中的编码;接口也做在SIM卡中,采用SIM卡通用的接口设计。优点是可靠性高、体积小,缺点是成本也高。在方案实施的过程中,在连接器电路上选择了一种带卡扣锁紧的插头以保证了可靠性。2 编码存储器的设计存储器的形式很多,可分为移位存储器和矩阵存储器两种。目前可以采用分离元件做,也可以采用市面上的成熟电路来制作。汽车电子应用的电路对电磁兼容的要求很高,以下列举几个具体电路。(1)移位存储器如图3所示,写入数据时,每次时钟信号到来,将D1数据移入寄存器,同时所有数据右移一位。读出数据时,每次时钟信号到来,所有数据左移一位,读出D1端口上的值,优点是占用I/O端口少,缺点是读取速度较慢,而且需要时钟的同步,实际上是串行口。(2)矩阵存储器可以用开关、二极管、MOS管、三极管或PLA实现,优点是读取速度快,缺点是占用I/O口多,实际上是并行口。● 二极管存储矩阵如图4所示,二极管存储矩阵实际上是一个二极管编码器,当PTB0~PTB3上的某一根线上是低电平,其余的线是高电平时;可以读出PTB0~PTB3上的值;PTB0~PTB3上有上拉电阻,接点上连接有二极管的为逻辑“0”;没接的为逻辑“1”。当PTB0~PTB3上的4根线依次为低电平时,PTB0~PTB3就可以读出4个4位编码,一起构成一个16位的编码。● MOS管和三极管存储矩阵图5 管存储矩阵如图5所示,MOS管和三极管存储矩阵原理上和二极管存储矩阵是一致的,只是将二极管换成了MOS管和三极管。在存储器电路的选择上,为了避免在汽车的电磁环境下对时钟的影响,放弃了移位存储器,而选择了矩阵存储器,虽然占用的I/O口的数目较多,但是可靠性高而且读取的速度快。选用的方案有两种,一是耐高低温的并行口数据存储芯片,二是采用二极管的矩阵存储器电路,优点是电路简单可靠且成本低。外置编码存储器轮胎定位技术的实现每一个发射检测模块对应一个插入式外置编码存储器(ID编码插头),编码插头中的编码电路存储的ID码和对应的发射检测模块中固化在存储器中的ID码相同。显示模块上每个轮胎数据显示区域旁有ID识别码编码插座,当有插入式编码存储器插入ID识别码编码插座时,接收机通过定位ID码插座读出插入式编码存储器中的ID码,并将该ID码和对应轮胎数据显示区域建立对应定位关系。在每次开机时,接收显示模块读取插在各插座上的插入式外置编码存储器(ID编码插头)中的ID码,然后重新设置存储在接收显示模块MCU中的ID码与轮胎对应定位关系信息,并保存起来。发射模块发射来的对应信息后,接收模块读取其中的ID码后,根据在接收显示模块MCU中的ID码与轮胎对应定位关系信息来判断是哪一个轮胎发出的信号,并将压力和温度信息显示在对应区域。用户在使用时,如需轮胎换位,将对应的插入式编码存储器换位便可。当下一次开机后,接收显示模块重新设置存储在其MCU中的ID码与轮胎对应定位关系信息,保证将信息显示在正确的位置。若用户发现某一发射机损坏,只需到市场上购买一只发射检测模块套件(插入式外置编码存储器作为附件)。因为发射机中随附一只插入式外置编码存储器,只需将损坏的发射模块的插入式外置编码存储器拔下,重新插上随机新的插入式编码存储器即可。当下一次开机后,接收显示模块重新设置存储在其MCU中的ID码与轮胎对应定位关系信息,保证将新发射检测模块发出的信号显示在正确的位置。

    时间:2020-09-10 关键词: 轮胎 tpms技术

  • ATR4251在现代汽车天线设计中的应用

    ATR4251在现代汽车天线设计中的应用

    天线的物理知识传统的AM/FM频率范围已扩展,AM广播目前已延展到30 MHz,以使汽车无线电能够接收DRM (世界数字广播) 信号。而FM广播的频率范围则起始于78 MHz的日本频带,终止于最大频率为240 MHz 的band III,使用该频带可在欧洲接收DAB信号。由于AM广播采用垂直极化的电波来发送信号,因此汽车天线也应按垂直方向极化。在FM广播中,发射信号大多数按水平方向极化;这与AM的接收要求似乎有冲突。好在汽车的金属车体能改变电磁场,因而对FM广播也可使用AM广播所要求的垂直天线。图1所示为车体对电磁场的影响;可以看出车体水平面处(例如:车顶或后备箱)只存在垂直方向的电磁场分量。水平分量向垂直方向弯曲了。此外,车窗形成的开口导致车体金属表面不连续,使场强增大。而这种不连续的表面结构决定了汽车天线最合适的安装位置。车顶中间通常不是安装天线的最佳位置。由于车体物理构造对电磁场有加强效应,采用小型偶极天线 (天线形式中的一种) 对接收AM和FM广播是可行的。出于设计方面的考虑,现在的车顶天线长度都比信号波长短很多。这样,天线阻抗就非常小,并有较大的容抗分量。如果将这样的天线接到电缆上,那么,即使采用的是专用的低容抗 (如20 ?C 30 pF/米) 电缆,最终的电缆容抗也会轻易达到150 pF。在这种情况下,电缆容抗就扮演了电容分压器的角色,从而降低汽车无线电调谐器输入端处的有效信号强度。在这种情况下,最好加一个天线放大器,尤其是在天线和电缆间加一个针对AM信号的隔离放大器。爱特梅尔的单片集成天线放大器ATR4251在AM频带下有很低的输入容抗 (2.45 pF),其AM隔离放大器输出端的阻抗也非常低 (5欧姆),因而有利于驱动电缆容抗。较之于直接与电缆连接的无源天线,带AM隔离放大器的方案可使增益提高35 dB。当然,具体提升量取决于天线和电缆阻抗。由于距发射站的距离不同,以及多路径干扰引起的屏蔽效应,接收环境的差异可能会很大。天线LNA (低噪声放大器) 必须调配到能接收完整的AM或FM广播,必须具有优良的大信号表现,二阶交调截取点 (IP2) 和三阶交调截取点 (IP3) 非常高。此外,对非常大的信号,必须要有自动增益控制 (AGC) 来抑制信号峰值,并在汽车无线电调谐器输入端维持恒定的最大电平。另一方面,天线放大器还必须具有很好的小信号性能参数,尤其噪声指数和稳定性因子 (k)。ATR4251的基本原理ATR4251是单片集成的AM/FM天线匹配放大器电路。由于工作频率以及频带要求不同,对AM和FM频带可以分别使用两个独立的放大器。这样,可以分别使用独立的天线,但是两个放大器也可以连接到单个天线上 (如车顶天线)。为避免在大信号情况下出现激励过度,两个放大器都配有自动增益控制电路 (AGC)。两个独立的AGC电路,门限可分别调节,可防止AM强信号阻塞微弱的FM电台,反之亦然。ATR4251还集成了电平检测器,以使放大器具有高线性和出色的大信号特性 (FM输入交调截取点为142 dBμV,AM为146 dBμV)。(见图2:ATR4251的功能框图)。汽车无线电的AM调谐器在输入端一般使用PIN 二极管衰减器。这些PIN二极管衰减器通过降低调谐器的输入阻抗,从而减小来自天线的信号。对于标准应用,ATR4251的AM放大器输出端还串接了一个约33欧姆的电阻。该串接电阻一方面用于确保无线电调谐器有确定源阻抗;另一方面用于保护AM天线放大器的输出级,防止汽车无线电中的PIN二极管衰减器造成短路。FM放大器的NPN晶体管的所有管脚都可从外面按客户要求进行优化配接。对低成本应用,可采用共发射极接法;这种接法材料成本合理,性能也不错。对高端应用,可采用带无损变压器反馈的共基极接法;这种接法的交调截点 (OIP3)高,达148 dBμV,具有低噪声系数 (2.8 dB),而且电流消耗合理。在两种接法下,放大器的增益、输入和输出阻抗都可通过改变外接部件来调节。ATR4251芯片还分别针对AM和FM频带配备了两个独立的AGC电路,防止天线放大器在非常强的天线信号下出现过度激励。放大器输出接了一个分压器 (在AM电路中为电阻性的,在FM中为电容性的)。分出的信号施加在对应的AGC电平检测器上 (该检测器经专门优化失真很小)。整流后的信号与内部参考电平相比较。对于具体的应用,AGC的阈值可通过改变外接分压器的分压比来轻易调节。当信号达到阈值,AGC输出打开一个外接晶体管;该晶体管控制PIN二极管电流,从而降低放大器输入信号的电平。内置的带隙电压基准电路可维持整体技术参数不随温度和工作电压变化而变化,即使扩展到汽车级温度范围-40到+115℃。之所以要考虑这么高的上限温度是因为天线放大器会安装在车顶。总结和展望爱特梅尔针对AM、FM、DRM以及HD无线电提供高集成度的天线放大器。用这种天线放大器能实现出色的接收性能。爱特梅尔的天线放大器动态范围大,因而收音清晰,甚至在汽车行驶时天线处于信号强度快速变化的极端困难情况下也不会失真。这种长电缆、小尺寸的时髦天线会造成信号损失,而这种损耗可通过阻抗匹配的放大器来补偿。爱特梅尔已计划推出ATR4251的提升版,进一步提高性能和降低应用的部件成本。爱特梅尔在设计无线广播解决方案领域已有30年经验,例如AM/FM前端器件或有源天线方案,其中一个重要领域是汽车无线电。爱特梅尔拥有精深的无线电技术秘诀,符合行业标准 (ISO 9001和TS 16949),因而能满足汽车市场的特定质量和性能要求。爱特梅尔提供天线放大器和调谐器前端的完整解决方案,并有各种开发工具 (包括软件和专门的参考设计) 以支持设计的实现。

    时间:2020-09-10 关键词: 汽车天线 atr4

  • 电感式传感器产品特性探讨

    一、前 言 近年来,石油化工企业的规模、数量不断扩大、增加,仪表系统向网络化、智能化方向迅猛发展,而仪表设备普遍存在绝缘强度低、过电压和过电流耐受能力差、对电磁干扰敏感等弱点,一旦仪表设备受到直接雷击或其附近区域发生雷击,雷电过电压、过电流和脉冲电磁场会通过供电线、仪表信号线、电缆汇线槽、穿线管等途径到达仪表设备,威胁仪表设备的正常工作和安全运行。 如果防护不当,轻则使仪表设备工作失灵,重则使仪表设备永久性损坏,严重时还可能造成人员伤亡、生产事故。因此,现代石油化工仪表系统的设计必须高度重视防雷的设计。 二、石油化工仪表系统防雷的回顾 国内目前在设计石油化工仪表系统时,基本上没有考虑防雷问题,但国外在这方面已经有了近20 年的研究和使用经验。国内一些石油化工厂常常因为遭受雷击,使控制系统瘫痪,造成装置停车,经济损失巨大。于是,采取了一些补救的防雷措施,主要是采取分流法,就是在仪表系统的信号或通讯回路以及系统的供电电源部分采用浪涌保护器SPD(Surge ProtecTIveDevice),用以限制瞬态过电压和分走浪涌电流。但一个SPD 只能为回路的某部分提供保护;例如,一个安装在DCS 控制室的SPD只能对DCS的卡件通道提供保护;一个安装在现场变送器输出的SPD只能对变送器提供保护。如果所有的I/O通道都装SPD,成本将大幅度上升;再则,如果每个回路都增加两个SPD的话,由于SPD本身也会出现故障(在生产实践中已证明了这一点),仪表系统的故障率将会大大增加。 因此,国内某些石油化工厂也只能在一些相对重要的场合部分地使用SPD,保护也只局限于现场仪表或控制室DCS、PLC 等,没有真正实现仪表系统的整体防雷。 三、雷击对仪表系统的危害形式雷击从形式上可分为直接雷击与感应雷击两种,对仪表系统可能产生的危害形式划分为下列几种:1. 直接雷击 雷电直接击中现场仪表设备或与之连接的管路,通常会损坏仪表的传感器模件并且可能损坏变送器的电子线路板。雷电流在沿仪表支架流入大地的过程中,产生强大的感应磁场,能通过信号传输线路耦合到控制室DCS 等电子设备内,损坏DCS 等电子设备。2. 感应雷击 (1)静电感应。当雷云来临时,地面物体,尤其是导体聚积大量电荷产生放电,放电电流若进入现场仪表和用电设备,造成设备损坏。 (2)电磁脉冲辐射。雷电流在其通道周围的空间产生电磁场,向外辐射电磁波,耦合到控制室的计算机、仪表和现场仪器仪表,以及各类金属导体上,产生感应电动势或感生电流,造成设备故障,损坏以致控制系统失灵。 3. 雷电过电压侵入 直接击雷或雷电感应都可能使导线或金属管道产生过电压,此雷电过电压沿各种金属管道、电缆槽、电缆线路就可能将高电位引入仪表系统,造成干扰和破坏。 4. 反击 防雷装置接闪时,强大的瞬间雷电流通过引下线流入接地装置,由于大地电阻的存在,雷电电荷不能快速向大地泄放,必然会引起局部地电位上升(可能上百千伏),如果仪表控制系统的接地体与该点没有足够安全距离,它们之间就会产生放电,造成反击电流,可直接击穿用电器的绝缘部分,会对仪表控制系统产生干扰乃至破坏。四、仪表系统防雷的主要措施 对于侵入仪表系统雷害的治理的措施是多方面的,主要包括接闪、分流、均压、接地和屏蔽等。这些措施必须综合运用,才能真正达到仪表系统的防雷。目前石油化工仪表系统所采取的防雷措施如下: 1. 接闪 直接雷击的防护主要由建筑物的防雷装置实现,现场仪表系统的防雷,应和周围的储油罐等设备的防雷措施一起设计。 2. 均压 当雷击发生时,在雷电瞬态电流所经过的路径上将会产生瞬态电位升高,使该路径与周围的金属物体之间形成瞬态电位差,如果这种瞬态的电位差超过了两者之间的绝缘耐受强度,就会导致介质的击穿放电,这种击穿放电能直接损坏仪表设备,也能产生电磁脉冲,干扰仪表系统的正常运行。为了消除雷电瞬态电流路径与金属物体之间的击穿放电,可以将所有现场仪表的所有金属外壳、构架、生产装置的金属设备、设施、仪表控制室内的设备、组件和元件的金属外壳、金属设施连接在一起,并且与仪表控制室的防雷接地系统相连接,形成完善的等电位连接。3. 接地 目前国内石油化工仪表系统的接地主要有两种措施:浮地、多点接地。 (1)浮地是指仪表的工作地与建筑物的接地系统保持绝缘,这样建筑物接地系统中的电磁干扰就不会传导到仪表系统中,地电位的变化对仪表系统也无影响。但由于仪表的外壳要进行保护接地,当雷电较强时,仪表外壳与其内部电子电路之间可能出现很高的电压,将两者之间绝缘间隙击穿,造成电子线路损坏。 (2)接地是指仪表、DCS、PLC 等设备的工作接地与保护接地分开,这种接地方式的突出优点是可以就近接地,接地线的寄生电感小。但是如果较强的雷电波通过保护地进入系统,电子电路同样会因承受高压而损坏。由于以上两种接地方式都不能满足防雷的需要,因此,可以考虑将保护地与工作地相连接,并且接入防雷接地系统,问题就可以解决了。4. 屏蔽石油化工仪表系统大量采用半导体器件、集成电路和传递信号的电缆,由雷击产生的瞬态电磁脉冲可以直接辐射到这些元器件上,也可以在电源或信号线上感应出瞬态过电压波,沿线路侵入电子设备,使电子设备工作失灵或损坏。利用屏蔽体来阻挡或衰减电磁脉冲的能量传播是一种有效的防护措施。仪表系统的防雷屏蔽主要包括三个方面:控制室屏蔽、现场仪表屏蔽、信号线和电源线屏蔽。 (1)控制室屏蔽 控制室内的控制系统是仪表系统的心脏,对雷电产生的电磁脉冲十分敏感,需要特别注意其屏蔽问题。仪表控制室应是无窗的封闭结构,将房屋墙壁中的结构钢筋交点处电气连接,并与金属门框焊接,构成一个带门开口的屏蔽笼,在室内沿墙壁四周再做一圈保护接地环(接入防雷地),接地环与屏蔽笼进行有效的电气连接。(2)现场仪表屏蔽 现场仪表可采用金属的仪表箱(罩)实现防雷屏蔽,仪表箱(罩)要与其它现场的金属设施实现等电位连接,并接入防雷接地系统。 (3)信号线和电源线屏蔽 为了防止雷电电磁脉冲在信号或电源线路上感应出瞬态过电压波,所有的信号线及低压电源线都应采用有金属屏蔽层的电缆。就瞬态过压防护而言,需要信号线或电源线的屏蔽层沿线路多点接地或至少应在线路的首、末两端接地。当采用多点接地后,各接地点之间的屏蔽层沿线路之间形成回路,低频干扰电流的电磁场可能会有一部分透过屏蔽层,在电缆的芯-护套回路产生低频干扰,这就要求屏蔽层沿线路只能采取单点接地。为了防止由多点接地所产生的低频干扰,可将电缆穿入金属管内或采用双屏蔽电缆,将金属管或双屏蔽电缆的外屏蔽层采取多点接地,金属管内或双屏蔽电缆的内屏蔽层可以采用一端接地,这样既保证安全,又有利于抑制低频干扰。 5. 分流 分流是防雷的有效措施,由于仪表回路太多,不可能在每个仪表回路中都使用SPD,必须有选择地在重要回路和系统电源回路中安装SPD 或避雷器。 五、总 述 为了达到石油化工仪表系统的防雷,要对整个生产装置根据等电位连接的原则加以设计,从控制室、现场仪表、仪表信号和电源线等多方面综合考虑,采用接闪、分流、均压、接地、屏蔽等多种措施,需要电气、建筑、自控等专业协同合作来实现,除了考虑系统安全性以外,还要考虑投资的成本、运行的经济性。

    时间:2020-09-10 关键词: 电感式传感器

  • 基于CAN总线和SAE J1939协议的汽车仪表设计

    目前视频领域所采用的压缩技术大都是属于类似 MPEG系列的技术。虽然MPEG-4或H.264/AVC已经获得较高的压缩比,但想在2.5G甚至2G移动通信网路上采用这种压缩方式实现视频传送还是比较困难,所以在一般情况下,移动通信的视频服务主要是锁定在3G普及后才会提供的服务。然而若能马上在2G或2.5G网络上提供视频服务,将可为电信业者带来巨大的利益,也将使移动用户享受更多更丰富的移动服务。Nancy Codec技术正是为此目的而开发。   Nancy Codec 主要是由日本 Office Noa公司所研发之成果,目前采用该技术的,除日本J-Phone与NTT DoCoMo外,还有中国移动通信公司在内的亚洲及欧美各大电信业者,则尚在测试或研究采用的阶段。传统的视频压缩,需要一个高速的 CPU或一个专用的处理芯片,不仅占空间,而且还会增加耗电量。相对来说,像 Nancy Codec 这样的软件解决方案,则不必要有高速 CPU或专用处理芯片,因此能够解决移动通讯市场对于具备视频处理功能之移动化设备的需求。   Nancy Codec主要系利用 SMSP(Structure Meta Sale Polygon)的观念所独立开发的技术,其原理是将行动影像分割成许多不同形状和尺寸的模型,然后进行压缩,因采用全新的简易四则运算法则,不需要进行移动侦测(MoTIon EsTImaTIon)与离散余弦转换(DCT) ,所以运算量小、传输速率快。   Nancy Codec是具有相当优势的一种压缩技术,因为Nancy Codec是以软件实现视频压缩,所以硬件处理能力只需MPEG4的10%,而运算速度又比MPEG4快1倍,压缩率又为MPEG4的十分之一,因此利用现有移动通信网路即可传送视频。目前已有多家公司推出支持 Nancy Codec的DSP芯片,包括德州仪器、爱普生等。另外背后还有众多电信业者的支持,包括日本 J-phone和中国移动等。然而虽然Nancy Codec在发展应用方面确实具有优势,但它也存在一些问题:由于日本OFFICE NOA公司独家拥有这项技术,因此在技术上不可能很开放,所以并不利于该技术进一步的发展,另一方面,有可能因为各方利益冲突而造成推广应用上的困难。

    时间:2020-09-10 关键词: sae can总线

  • 汽车信息系统设备测试技术的发展

    汽车信息系统设备测试技术的发展

     现如今在汽车信息系统中已涌现了许多新技术,这对于厂商们已是不争的事实。许多汽车已经包括导航、CD、AM/FM、DVD和蜂窝电话功能——而且数字录影机、生态点火装置和远程诊断设备也逐渐出现。一旦这些新的特性被一一采用,由于要求功能性测试和所检测的功能成比例,这就极大地加重了测试的任务。 模块化而且基于软件的测试方法利用了PC构架,可以对测试的功能进行扩展或缩减,从而可以应对这些测试挑战。我将分析信息通信系统设计的某些关键性因素,然后举出几个对这些信息设备进行测试的例子(如图1)。 图1 随着汽车系统引入新技术,也增加了信息通信测试的复杂性。 使用更少的器件更快地设计出更多的功能   为什么汽车信息设备的需求增长得如此之快,其实答案很明显——用户希望在旅途上拥有和他们家里一样舒适和安全的生活方式。但是如何使新出现的技术变成现实,设计人员又如何利用这些新技术呢?能实现这些现代信息系统的一个重要原因是半导体封装技术的进步。大体积的双列直插芯片封装(大约175mm2)已被小型的球网状阵列器件(大约1.34mm2)所代替,这样就极大地减少了相同处理过程下的表面积。不断采用新封装技术的这种趋势将减少新功能或新技术所需的总体空间,同时也增加了在制造时需要的检验量。   不仅芯片的尺寸在不断地减小,它的功能也在不断提高。目前能在单个芯片里集成接收AM、FM或数字收音机功能的器件已很常见。在蜂窝技术中,如硅谷实验室的Aero这样单个芯片,只需增加少量器件就可成为两或三波段的GSM收发器。芯片的尺寸曾经是采用多波段通信的限制因素,现在这已不是问题,并且还可以增加如视频等其它功能。由于单个芯片的集成性能提供额外的空间,这使得在未来为信息系统增加新功能也变得很容易。 软件的作用   电子设备中软件的使用量也同样剧增。随着微处理器技术的发展,现在它每秒所执行的指令数是20年前的10,000倍,从而可以用软件处理许多以前需要完全独立的硬件才能实现的任务。一个令人信服的例子就是软件收音机。设计出能接收所有无线通信协议的硬件设备将具有巨大的市场潜力。军方在Joint TacTIcal Radio System (JTRS) 中已经实现这一点,而且在不久的将来也一定会扩展到商业设备上。在信息通信方面,汽车购买者将不用在汽车里增加信息控制盒,而是通过利用在操控台加载软件来增加信息功能。   产品上市的时间压力对于设计和测试有巨大的影响,认识到这一点是非常重要的。强大的电子设计自动化(electronic design automaTIon ,EDA)软件能在某些情况下使板卡不需要重复设计。当在设计阶段的速度有所提高时,也同时要求开发的其它阶段提高速度。随着更小的硬件器件、可重复设置硬件以及电子化设计比以前更快地涌现,采用基于PC、以软件为核心的模块化平台方式就可以跟上这一发展趋势。 图2 Mindready汽车多媒体和信息通信ATE系统可以处理简单的验证应用。 用于信息通信的ATE       考虑到上文所提及的基于软件的功能。如果一个汽车销售商要在汽车的使用期间为信息系统增加10种不同功能,这就需要在生产中进行功能性测试来检验这些功能是否正常工作,而且可以按不同的顺序实现这些功能,或者在信息系统已具有其它功能时完成检验。实质上,测试的数量会随指数增长,同时工程师们也面临着尽可能减少测试时间和成本的压力。为了解决这些问题,NI的系统集成商——Mindready SoluTIons 公司(www. mindready.com) 开发了Mindready汽车多媒体和信息通信ATE系统。该公司的一级汽车客户需要可升级的平台,能自始至终进行简单的AM/FM测试,从而应用于复杂的显示、GPS、DVD和卫星应用。客户们需要该系统有足够的灵活性,可适用于所有的汽车平台以及为未来的型号增加新功能。他们正寻找可伸缩的设备以便在设计、验证、耐久性测试和制造中使用,从而消除在这些过程中软硬件的不连续性。   Mindready系统基于NI的TestStand测试管理软件,它为Mindready客户提供开放的架构来定制系统——无论是作为扩展确认和验证阶段的一部分还是做为末端检测仪。当编写好的测试代码用于验证系统和设定规范边界时,该设备也可使用相同的硬件进行功能化测试。在TestStand中如自动排列和并行测试这样的功能可以满足软件定制的特性——通过软件的测试构架可以轻松地反复使用这些经过排列和组合的特性。   TestStand程序在嵌入式PXI控制器上运行。PXI是一个行业标准、基于PC平台,能进行广泛的测量。在这种情况下,可以对视频、音频、数字、模拟和RF在一系列功率和频率下进行测试。当信息系统已发展成需要能进行混合信号测试时,PXI可以提供模块化的仪器平台,全面集成定时和触发,并利用最新已有的商业化技术(图3)。 图3,Mindready系统中运行于PXI控制器上的TestStand软件可以按顺序安排测试。对于简单的DC电压、DC电流和电阻测量,Mindready系统包含了数字万用表。NI 4-GHz RF多路复用器——PXI-2591能提供从外部RF发生器到测试单元(UUT)的多天线接口开关。   对于简单的DC电压、DC电流和电阻测量,Mindready系统包含了数字万用表。NI 4GHz RF多路复用器——PXI-2591能提供从外部RF发生器到测试单元(UUT)的多天线接口开关。在PXI中使用高密度开关,可以增加系统的测试点。所包含的IEEE 1394接口模块也可以在视频测试中采集来自摄像机的图像,或者针对未来的应用进行扩展。   所有的这些组件使系统可以提供测试环境所要求的功能,并具备测试环境所需的硬件或软件。 仪表盘测试   另一个解决信息测试的方案来自于墨西哥奇瓦瓦的Altec Visteon公司。该公司需要一个对收音机和仪表盘进行测试的灵活而非单一的测试解决方案。同Mindready系统公司一样,Altec Visteon选用PXI平台来进行测试和提供开关功能;该公司采用LabWindows/CVI和TestStand作为编程工具和测试管理软件。   收音机测试内容包括音频质量、音调、频率、时钟和其它显示信息。Altec Visteon采用八通道PXI动态信号采集模块来实现大多数测试,PXI使Visteon可以在两个通道上,或者增加通道,组成更复杂的声音系统来测试标准立体声。预先定义的软件算法可以使系统测试输出失真、频率响应和信噪比。该公司使用PXI图像采集模块来测试仪表盘和收音机的显示。   同时,也可以对Visteon测试设备进行扩展来满足未来的测试要求。在增加卫星无线通讯、蓝牙和全息显示时,软件和PXI平台能增加新的测试功能和代码模块。通过使用PC来控制系统以及采用模块化硬件用于测量,该系统满足了Visteon对于可升级性和灵活性的要求。 未来的发展   最近十年汽车工业所面临的挑战显示未来的系统需要有更多的测试功能。随着消费电子市场不断重新定义多媒体标准,曾为大家关注的事物将很快被新的热点所替代。采用灵活而可升级的、基于软件的测量和自动化平台——这将是增加功能和减小产品上市时间的一种绝佳方法。 funcTIon ImgZoom(Id)//重新设置图片大小 防止撑破表格 { var w = $(Id).width; var m = 650; if(w < m){return;} else{ var h = $(Id).height; $(Id).height = parseInt(h*m/w); $(Id).width = m; } } window.onload = function() { var Imgs = $("content").getElementsByTagName("img"); var i=0; for(;i

    时间:2020-09-10 关键词: 测试 汽车信息系统

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