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  • 三元锂电池能使用多久?哪些因素影响三元锂电池使用年限?

    三元锂电池能使用多久?哪些因素影响三元锂电池使用年限?

    锂电池是生活中常见的电池类型之一,但就锂电池而言,它又具备诸多细分类别,如三元锂电池。为增进大家对锂电池的认识程度,本文将对三元锂电池、三元锂电池的使用寿命、影响三元锂电池寿命的因素以及三元锂电池的应用予以介绍。如果你对锂电池具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、三元锂电池 三元聚合物锂电池是指正极材料使用锂镍钴锰或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂电池,锂离子电池的正极材料有很多种,主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中磷酸铁锂作为正极材料的电池充放电循环寿命长,但其缺点是能量密度、高低温性能、充放电倍率特性均存在较大差距,且生产成本较高,磷酸铁锂电池技术和应用已经遇到发展的瓶颈;锰酸锂电池能量密度低、高温下的循环稳定性和存储性能较差,因而锰酸锂仅作为国际第1代动力锂电的正极材料;而多元材料因具有综合性能和成本的双重优势日益被行业所关注和认同,逐步超越磷酸铁锂和锰酸锂成为主流的技术路线。三元材料的电芯代替了广泛使用的钴酸锂电芯,在笔记本电池领域广泛使用。 二、三元锂电池使用寿命 根据国家规定,电动汽车动力电池容量衰减到新电池状态的80%以下,可视作动力电池使用寿命的终结。 而根据电池的标准,三元锂电池的寿命是由电池的循环次数来进行决定,而三元锂电池的容量是会随着充放电次数的增加而不断衰减的。在相关实验室中,以1C的充放电倍率给三元锂电池持续充放电,经过1000次充电循环后,电池容量降至新电池状态的80%。 按照目前三元锂电池的技术水平,目前电动汽车普遍使用的动力电池容量密度为260Wh/kg,按照该能量密度来计算,以一年两万公里来进行计算,根据浅充浅放来计算的话,循环寿命至少有1000次。如果使用得当,在电动汽车上起码可以使用5到8年左右的时间。 三、影响三元锂电池使用寿命因素 至于有哪些因素会影响到三元锂电池的使用寿命,氢云链认为这需要从电池本身的结构上面和使用上面来进行分析,比如:电池材质、使用环境和最佳工作状态等。 具体来说,在使用的过程中,由于使用不当,导致锂电池内部会发生不可逆的电化学反应导致容量下降,比如电池内部的电解液的分解,电池内部的活性材料的失去了活性等都会直接导致三元锂电池寿命锐减。 当然,电动汽车动力电池使用寿命终结,并不是说电池不能充电,也不能放电,而是说此时电池的放电量与新电池状态相比下降较多,继续使用的话,会给用户带来较差的用车体验。由于动力电池使用寿命标准是前几年制定的,那时候电池容量小,电动汽车续驶里程短,衰减到新电池80%以下,的确感觉续驶里程缩短了很多。比如续驶里程本来有200公里的,电池衰减到80%了,行驶160公里就要充电了。现在电动汽车续驶里程已经较高,衰减20%对用户的用车感受已经没有那么大了。 四、三元锂电池的应用 据统计,三元锂电池的应用到明年将会提升百分之八,我们通常使用的乘用车使用三元锂电池,应用渗透率增长非常快,四年前就已经达到了将近百分之六十,而专用车上的使用比乘用车渗透率更高。当今主流销量车,比如北汽和宝马,已经全部使用三元锂电池,因此三元锂电池在各种电动汽车中的应用是十分普遍的。 综上所述,我们知道了三元锂电池的性能相比前几年已经有了大的改善和提升,相比正常的钴酸锂电池,三元锂电池的标称电压以及容量已经大大超越了它们。虽然三元锂电池的制造成本相对较高,但是它的容量密度以及循环性能是非常高的,因此使用寿命相对较长。除此之外,三元锂电池在各种乘用车和专用车的使用上已经应用十分广泛了,所以三元锂电池可以说是电池中的佼佼者。 以上便是此次小编带来的“锂电池”相关内容,通过本文,希望大家对三元锂电池、三元锂电池的使用寿命、影响三元锂电池寿命的因素以及三元锂电池的应用具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-01-15 关键词: 锂电池 指数 三元锂电池

  • 锂电池为何爆炸起火?锂电池爆炸几率有多大?

    锂电池为何爆炸起火?锂电池爆炸几率有多大?

    锂电池在诸多电子设备中均有所应用,对于锂电池,我们通常也较为熟悉。前文中,小编对锂电池保护板的使用方法以及锂电池保护板的选购要点有所介绍。为增进大家对锂电池的了解程度,本文将对锂电池爆炸起火的原因予以分析,并探讨锂电池的爆炸几率。如果你对锂电池具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、锂电池为何爆炸起火 1.锂电池负极容量不足 当锂电池正极部位的负极部位容量不足时,充电时所产生的锂原子无法插入负极石墨的间层结构中,会析在负极的表面,形成结晶。在锂电池中长期形成结晶会导致短路,这时电芯急剧放电,会产生大量的热,烧坏隔膜。高温会使电解液分解成气体,当压力过大时,电芯就会爆炸。 2.水份含量过高 充电时,水份可以和锂发生反应,生成氧化锂,使电芯的容量损失,易使电芯过充而生成气体,水份的分解电压较低,充电时很容易分解生成气体,当这一系列生成的气体会使电芯的内部压力增大,当电芯的外壳无法承受时,电芯就会爆炸。 3.内部短路 内部电芯短路造成大电流放电,产生大量的热,烧坏隔膜,而造成更大的短路现象,会使电解液分解成气体,内部压力过大,电芯就会爆炸。 4.锂电池过充 电芯过充电时,正极的锂过度放出会使正极的结构发生变化,而放出的锂过多也容易无法插入负极中,也容易造成负极表面析锂,而且,当电压达到4.5V以上时,电解液会分解生产大量的气体。上面种种均可能造成爆炸。 5.外部短路 外部短路可能由于正负极接错所导致,由于外部短路,电池放电电流很大,会使电芯的发热,高温会使电芯内部的隔膜收缩或完全坏坏,造成内部短路,因而爆炸。 二、锂电池爆炸几率是大是小 锂电池容易爆炸吗?锂电池爆炸威力有多大?尽管锂电池总体上非常安全,但它们偶尔会着火或爆炸。我们经常会看到一些由于锂电池而引起的各种安全事故,给人印象最深刻的莫过于锂电池产生的爆炸、起火等现象。 锂电池从诞生到现在已经发展几十多年了,目前市面上的大部分手机也均内置的是锂电池,尽管发展几十年,但锂电池仍不能保证百分百安全,在某些特定环境下,甚至会发生爆炸。 锂在储量方面非常出色。当它作为涓涓细流被释放时,它会为你的手机供电一整天。但当它一次性全部释放时,电池就会爆炸。大多数锂电池起火和爆炸都是由于短路引起的。这种情况发生在塑料分离器失灵的情况下,从而让阳极和阴极直接接触。一旦这两极聚在一起,电池就会开始过热。 只要是锂电池,就有存在爆炸的风险,只是这是风险概率很小。但是一旦爆炸,容量越大的锂电池爆炸的威力就无法想象。 锂电池爆炸有两个重要的诱因,一个是短路,一个是过充。短路很容易理解,就是电池正负极直接接触。第一,正常短时间内的,小面积内的短路所产生的热量其实很少,不会造成热失控。电芯本身设计时使用有个防爆阀,意思就是当电芯内部压力超过了一定的值时,就会冲开防爆阀,热量快速消散。第二就是正常使用的电池充电设备都防过充保护,当电池电压达到一定值时就会停止充电。第三电芯本身壳体就是钢壳,具有很好的保护性。 以上便是此次小编带来的“锂电池”相关内容,通过本文,希望大家对锂电池爆炸起火的原因有所了解,并对锂电池爆炸几率具备一定的认识。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-01-15 关键词: 爆炸 锂电池 指数

  • 锂电池保护板如何使用?如何选购锂电池保护板?

    锂电池保护板如何使用?如何选购锂电池保护板?

    锂电池在现实中具有众多应用,诸多电子设备中均存在锂电池的身影。在往期文章中,小编对锂电池保护板故障有所阐述。为增进大家对锂电池的了解,本文将对锂电池保护板的使用方法,以及锂电池保护板的选购要点加以介绍。如果你对锂电池,抑或是锂电池保护板相关内容具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、锂电池保护板使用方法 锂电池保护板根据使用IC,电压等不同而电路及参数有所不同,下面以DW01配MOS管8205A进行讲解: 1.锂电池保护板其正常工作过程为:当电芯电压在2.5V至4.3V之间时,DW01的第1脚、第3脚均输出高电平(等于供电电压),第二脚电压为0V。此时DW01的第1脚、第3脚电压将分别加到8205A的第5、4脚,8205A内的两个电子开关因其G极接到来自DW01的电压,故均处于导通状态,即两个电子开关均处于开状态。此时电芯的负极与保护板的P-端相当于直接连通,保护板有电压输出。 2.保护板过放电保护控制原理:当电芯通过外接的负载进行放电时,电芯的电压将慢慢降低,同时DW01内部将通过R1电阻实时监测电芯电压,当电芯电压下降到约2.3V时DW01将认为电芯电压已处于过放电电压状态,便立即断开第1脚的输出电压,使第1脚电压变为0V,8205A内的开关管因第5脚无电压而关闭。 此时电芯的B-与保护板的P-之间处于断开状态。即电芯的放电回路被切断,电芯将停止放电。保护板处于过放电状态并一直保持。等到保护板的P与P-间接上充电电压后,DW01经B-检测到充电电压后便立即停止过放电状态,重新在第1脚输出高电压,使8205A内的过放电控制管导通,即电芯的B-与保护板的P-又重新接上,电芯经充电器直接充电。 3.锂电池保护板过充电保护控制原理:当电池通过充电器正常充电时,随着充电时间的增加,电芯的电压将越来越高,当电芯电压升高到4.4V时,DW01将认为电芯电压已处于过充电电压状态,便立即断开第3脚的输出电压,使第3脚电压变为0V,8205A内的开关管因第4脚无电压而关闭。此时电芯的B-与保护板的P-之间处于断开状态。即电芯的充电回路被切断,电芯将停止充电。 保护板处于过充电状态并一直保持。等到保护板的P与P-间接上放电负载后,因此时虽然过充电控制开关管关闭,但其内部的二极管正方向与放电回路的方向相同,故放电回路可以进行放电,当电芯的电压被放到低于4.3V时,DW01停止过充电保护状态重新在第3脚输出高电压,使8205A内的过充电控制管导通,即电芯的B-与保护板P-又重新接上,电芯又能进行正常的充放电。 4.短路保护控制过程:短路保护是过电流保护的一种极限形式,其控制过程及原理与过电流保护一样,短路只是在相当于在PP-间加上一个阻值小的电阻(约为0Ω)使保护板的负载电流瞬时达到10A以上,保护板立即进行过电流保护。 锂电池保护板,其作用就是防止锂电池充电过充或过放而起到相应的保护作用的。有保护板就能很好的保护电池本身,没有的话,一是锂电池本身容易受损,二是有安全危险,这可不是开玩笑的哦。当然,不采用保护板的,因为内阻小了,使用时间可能会长一点点,价格也便宜点,但个人觉得,还是安全第一。 二、锂电池保护板选购要点 为了保护锂电池组寿命,建议任何时候电池充电电压都不要超过3.6v,就是锂电池保护板保护电压不高于3.6v,均衡电压建议3.4v-3.5v,电池放电保护电压一般2.5v以上就可以。 充电器建议最高电压为3.5串数,自放电越大,均衡需要时间越长,自放电过大的电芯已经很难均衡,需要剔除。所以挑选锂电池保护板的时候,尽量挑选3.6v过压保护的,3.5v左右启动均衡的。 总之锂电池保护板的内阻越低越好,越低越不发热。保护板限流大小是靠康铜丝取样电阻决定的,但持续电流能力是mos决定的。 以上便是此次小编带来的“锂电池”相关内容,通过本文,希望大家对锂电池保护板的使用方法以及锂电池保护板的选购要点具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-01-15 关键词: 锂电池保护板 锂电池 指数

  • 电容器如何检测?大佬教你检测三类电容器!

    电容器如何检测?大佬教你检测三类电容器!

    检测技术在各行各业中均占据重要地位,通过检测,我们能够一定程度上保证产品质量。在本文中,小编将详细介绍电容器检测技术,主要包括三方面:1.可变电容器检测、2.电解电容器检测、3.固定电容器检测。如果你对检测技术,抑或是电容器检测具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、可变电容器的检测 A用手轻轻旋动转轴,应感觉十分平滑,不应感觉有时松时紧甚至有卡滞现象。将载轴向前、后、上、下、左、右等各个方向推动时,转轴不应有松动的现象。 B用一只手旋动转轴,另一只手轻摸动片组的外缘,不应感觉有任何松脱现象。转轴与动片之间接触不良的可变电容器,是不能再继续使用的。 C将万用表置于R&TImes;10k挡,一只手将两个表笔分别接可变电容器的动片和定片的引出端,另一只手将转轴缓缓旋动几个来回,万用表指针都应在无穷大位置不动。在旋动转轴的过程中,如果指针有时指向零,说明动片和定片之间存在短路点;如果碰到某一角度,万用表读数不为无穷大而是出现一定阻值,说明可变电容器动片与定片之间存在漏电现象。 二、固定电容器的检测 A检测10pF以下的小电容因10pF以下的固定电容器容量太小,用万用表进行测量,只能定性的检查其是否有漏电,内部短路或击穿现象。测量时,可选用万用表R&TImes;10k挡,用两表笔分别任意接电容的两个引脚,阻值应为无穷大。若测出阻值(指针向右摆动)为零,则说明电容漏电损坏或内部击穿。 B检测10PF~0.01μF固定电容器是否有充电现象,进而判断其好坏。万用表选用R&TImes;1k挡。两只三极管的β值均为100以上,且穿透电流可选用3DG6等型号硅三极管组成复合管。万用表的红和黑表笔分别与复合管的发射极e和集电极c相接。由于复合三极管的放大作用,把被测电容的充放电过程予以放大,使万用表指针摆幅度加大,从而便于观察。应注意的是:在测试操作时,特别是在测较小容量的电容时,要反复调换被测电容引脚接触A、B两点,才能明显地看到万用表指针的摆动。 C对于0.01μF以上的固定电容,可用万用表的R&TImes;10k挡直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电,并可根据指针向右摆动的幅度大小估计出电容器的容量。 三、电解电容器的检测 A因为电解电容的容量较一般固定电容大得多,所以,测量时,应针对不同容量选用合适的量程。根据经验,一般情况下,1~47μF间的电容,可用R×1k挡测量,大于47μF的电容可用R×100挡测量。 B将万用表红表笔接负极,黑表笔接正极,在刚接触的瞬间,万用表指针即向右偏转较大偏度(对于同一电阻挡,容量越大,摆幅越大),接着逐渐向左回转,直到停在某一位置。此时的阻值便是电解电容的正向漏电阻,此值略大于反向漏电阻。实际使用经验表明,电解电容的漏电阻一般应在几百kΩ以上,否则,将不能正常工作。在测试中,若正向、反向均无充电的现象,即表针不动,则说明容量消失或内部断路;如果所测阻值很小或为零,说明电容漏电大或已击穿损坏,不能再使用。 C对于正、负极标志不明的电解电容器,可利用上述测量漏电阻的方法加以判别。即先任意测一下漏电阻,记住其大小,然后交换表笔再测出一个阻值。两次测量中阻值大的那一次便是正向接法,即黑表笔接的是正极,红表笔接的是负极。 D使用万用表电阻挡,采用给电解电容进行正、反向充电的方法,根据指针向右摆动幅度的大小,可估测出电解电容的容量。 以上便是此次小编带来的“检测”相关内容,通过本文,希望大家对可变电容器检测、电解电容器检测以及固定电容器检测具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-01-14 关键词: 检测 电容器 指数

  • 电缆电气性能如何检测?电缆机械性能如何检测?

    电缆电气性能如何检测?电缆机械性能如何检测?

    检测技术的存在,为产品质量提供了一定保障。通过检测技术,我们可以及时发现产品中存在的问题。前文中,小编对机器视觉检测技术有所介绍。本文中,小编将对电线电缆电气性能检测以及电线电缆机械性能检测予以阐述。如果你对检测技术具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、电线电缆电气性能检测 电线电缆的电气性能占了很大一部分,其好坏直接影响到电缆的使用。主要分为直流电阻检测、电压实验和绝缘电阻检测。 1、直流电阻检测 直流电阻检测是根据电阻定律进行测试,即R=ρL/S,其中ρ为电阻率,L为导体的长度,S为导体截面积。 测试方法:测量直流电阻采用单臂直流电桥或双臂直流电桥。测量范围:双臂电桥测1Ω及以下,单臂或双臂电桥测1Ω~99.9Ω,单臂电桥测100Ω以下。 20℃标准直流电阻的换算:R20=1000Rx/[1+α(t-20]L,其中R20为20℃/km的直流电阻,Rx为实测值,α为电阻温度系数,L为试样的测量长度。在进行电阻测试时需要注意以下事项:测试环境的温度变化不大于±1℃,测试环境温度时温度计离地面至少1m,且离试样不超过1m,测量时电流密度的适当选择,一般铝芯不大于0.5A/mm²,铜芯不大于1A/mm²。 2、电压实验 电线电缆的的绝缘强度取决于其绝缘结构与绝缘材料承受电场作用而不发生击穿破坏的能力。为保证电线电缆的安全工作,一般要进行电压实验。电压实验:在特定条件下对产品施加一定的电压,在一定测试时间是否发生电击穿为判断试样是否符合标准。实验时的电压和时间,可根据不同的产品进行选择。在做电压实验时,需要注意的是,实验区有金属接地护栏,有完整的应急防护措施,试验区内有接地极,接地电阻应小于4Ω。 3、绝缘电阻检测 绝缘电阻是电线电缆产品绝缘特性的重要指标,它反应了产品承受电击穿或热击穿的能力,同时也反应了绝缘材料在工作状态下的耐损耗的能力。我们常说的绝缘电阻是指绝缘上所施加的直流电压U与泄漏电流Ig的比值,即Ri=U/Ig,比较常用的测试方法主要有:直流比较法和电压电流法。在试验中可选择ZC-90型绝缘电阻测试仪等试验设备,其试样有效长度、试验环境和试验电压应按相关标准执行。最终试验结果的计算:RL=RX·L,其中RL为每千米长度绝缘电阻,RX为试样绝缘电阻,L为试样有效测量长度。 二、电线电缆机械性能检测 电线电缆根据生产、运输和使用的要求,应具有一定的机械性能,主要有机械强度试验、弯曲性能试验、扭曲性能试验和卷曲性能试验。 1、机械强度试验 电缆抵抗外力的作用而不被破坏的能力叫作机械强度。机械强度要求主要是抗拉强度和伸长率。具体的检测方法根据抗拉强度公式:δ=Fm/S和断裂伸长率公式:γ=(L1-L0)/L0×100%。电缆常做机械强度试验有:铜丝、铝丝的强度与伸率,绝缘、护套材料老化前后的强度与伸率。 2、弯曲性能试验 电线电缆在生产和使用过程中受到的弯曲应力,将直接影响到产品的质量和寿命。弯曲性能的好坏,取决于产品的弯曲次数,即材料试样在弯曲试验机上连续、均匀、反复弯曲,直到折断的前一次的总次数。 3、扭曲性能试验 扭转试验是确定金属线材在扭转作用下的塑性变形和判断金属组织是否均匀和有缺陷的重要手段。扭曲试验可根据断裂前的扭转次数来判断线材是否满足使用要求。 4、卷绕性能实验 电线电缆产品标准中规定金属线材应具有良好的卷绕性能。卷绕试验方法就是将试件围绕规定直径的试棒卷绕规定的圈数,观察其表面的变化。 以上便是此次小编带来的“检测”相关内容,通过本文,希望大家对电线电缆电气性能检测以及电线电缆机械性能检测具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-01-14 关键词: 检测 电缆 指数

  • 你知道机器视觉检测技术吗?机器视觉检测技术有哪些分类?

    你知道机器视觉检测技术吗?机器视觉检测技术有哪些分类?

    检测是一个不可绕过的话题,只要存在产品,就存在检测环节。往期文章中,小编对红外检测、CCD检测技术等均有所介绍。为增进大家对检测的认识,本文将对机器视觉检测技术加以阐述,主要内容在于讲述机器视觉检测技术的分类。此外,文章中还将提及机器视觉技术的应用实例。如果你对检测技术具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、机器视觉检测技术分类 为了适应现今这个发展越来越快的社会,机器视觉检测技术是必不可少的。在一些不合适人类工作的环境场所机器视觉就可以代替人类进行。机器视觉检测技术分类: (1)一般来说,机器视觉检测技术依照检测功用可区别:定位、缺点检测、计数/遗失检测、尺度丈量。 (2)机器视觉检测技术依照其装置的载体可分为:在线检测体系和离线检测体系。 (3)依照检测技能区别,一般有立体视觉检测技能、斑驳检测技能、尺度丈量技能、OCR技能等。 机器视觉检测技术在于消除瑕疵,含糊,碎屑或凹陷等商品缺点,以保证商品的功用和性能至关重要。因而现已被广泛用于各大职业的商品缺点检测、尺度检测中。 如使用视觉体系能进行商品多种项目的检测,用视觉体系检测电子部件的缺点或偏移的针脚,用视觉体系丈量注射器部件形状或区别颜色来进行检查错误安装等。 机器视觉检测技术在交通职业的车牌辨认和流量检测、药品职业的包装检测、饮料职业的容量检测和外包装检测、烟草职业的烟标检测和外包装检测、汽车职业的安装检测、打印职业的打印质量检测、纺织职业的布疋瑕疵检测、五金职业的螺丝钉检测、运输职业的货品分拣、食品职业的生果分拣、电子职业的焊接检测和安装定位、钢铁职业的钢板外表缺点检测、智能读表、智能抄表等都有应用。 机器视觉检测技术根据机器视觉图画处置技能之视觉检测技能,对商品全体进行自动检测,关于控制商品品质保障商品质量有着非常重要的效果,能够避免不合格商品的外流,然后进步公司的核心竞争力。公司取得的不仅仅是社会效益,其机器视觉检测技术现已为众多公司带来了实质性的经济效益。 二、机器视觉技术应用实例 机器视觉系统在质量检测的各个方面得到了广泛的应用,例如:采用激光扫描与CCD探测系统的大型工件平行度、垂直度测量仪,它以稳定的准直激光束为测量基线,配以回转轴系,旋转五角标棱镜扫出互相平行或垂直的基准平面,将其与被测大型工件的各面进行比较。在加工或安装大型工件时,可用该认错器测量面间的平行度及垂直度。 以频闪光作为照明光源,利用面阵和线阵CCD作为螺纹钢外形轮廓尺寸的探测器件,实现热轧螺纹钢几何参数在线测量的动态检测系统。 视觉技术实时监控轴承的负载和温度变化,消除过载和过热的危险。将传统上通过测量滚珠表面保证加工质量和安全操作的被动式测量变为主动式监控。 用微波作为信号源,根据微波发生器发出不同波特率的方波,测量金属表面的裂纹,微波的波的频率越高,可测的裂纹越狭小。 总之,类似的实用系统还有许多,这里就不一一概述了。 以上便是此次小编带来的“检测”相关内容,通过本文,希望大家对机器视觉检测技术的分类以及机器视觉技术的实际应用案例具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-01-14 关键词: 检测 机器视觉 指数

  • 想实现FPGA低功耗设计?先好好了解下FPGA功耗

    想实现FPGA低功耗设计?先好好了解下FPGA功耗

    功耗是我们关注的设计焦点之一,优秀的器件设计往往具备低功耗特点。在前两篇文章中,小编对基于Freez技术的低功耗设计以及FPGA低功耗设计有所介绍。为增进大家对低功耗的了解,以及方便大家更好的实现低功耗设计,本文将对FPGA具备的功耗加以详细阐述。如果你对低功耗具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 FPGA器件的一个比较特别的现象是其上电瞬间的电流比较大,有的时候甚至大于芯片正常工作的电流,这是因为FPGA内部的逻辑和互连线资源(SRAM工艺)在上电的瞬间处于不确定状态,发生电流冲突的结果。 如果用户在设计的时候没有考虑到这个上电瞬间的打电流,电源模块不能够提供这么大的电流,芯片在上电过程中就会出现上电曲线不单调的问题,导致器件上电失败,以至于芯片无法正常工作。一般在器件手册中会给出这个上电电流值。 FPGA在正常工作中,其消耗的总功耗由器件的静态功耗、动态功耗和IO功耗构成。静态功耗也叫待机功耗(standbypower),是芯片处于上电状态,但是内部电路没有工作(也就是内部电路没有翻转)时消耗的功耗;而所谓动态功耗是指由于内部电路翻转所消耗的功耗;IO功耗是IO翻转时,对外部负载电容进行充放电所消耗的功耗。 如下式: 总功耗=静态功耗+动态功耗+IO功耗 芯片的静态功耗是芯片处于待机状态下所消耗的功耗,它主要由芯片内部的漏电流产生。在高速的40nm器件中(如straticIV),芯片的漏电流相对来说较大,因此静态功耗成为主要的电源功耗,也叫漏电功耗(leakagepower)。 静态功耗有一个显著的特点,就是它随着器件结温(junctiontemperature,TJ)的变化而变化较大。TJ越大,功耗越大;TJ越小,功耗越小,如下图所示。因此,控制芯片的结温可以有效的控制芯片的静态功耗。 FPGA设计的总功耗包括静态功耗和动态功耗两个部分。其中,静态功耗是指逻辑门没有开关活动时的功率消耗,主要由泄漏电流造成的,随温度和工艺的不同而不同。静态功耗主要取决于所选的FPGA产品。 动态功耗是指逻辑门开关活动时的功率消耗,在这段时间内,电路的输入输出电容完成充电和放电,形成瞬间的轨到地的直通通路。与静态功耗相比,通常有许多方法可降低动态功耗。 采用正确的结构对于设计是非常重要的,最新的FPGA是90nm的1.2 V器件,与先前产品相比可降低静态和动态功耗,且FPGA制造商采用不同的设计技术进一步降低了功耗,平衡了成本和性能。这些90nm器件都改变了门和扩散长度,优化了所需晶体管的开关速率,采用低K值电介质工艺,不仅提高了性能还降低了寄生电容。结构的改变,如增强的逻辑单元内部互连,可实现更强大的功能,而无需更多的功耗。StraTIx II更大的改变是采用了六输入查找表(LUT)架构,能够通过更有效的资源利用,实现更快速、低功耗的设计。 除常规的可重配置逻辑外,FPGA正不断集成更多的专用电路。最先进的PLD就集成了专门的乘法器、DSP模块、可变容量RAM模块以及闪存等,这些专用电路为FPGA提供了更加高效的功能。总体上看,采用这些模块节约了常规逻辑资源并增加了系统执行的速度,同时可以减少系统功耗。因此更高的逻辑效率也意味着能够实现更小的器件设计,并进一步降低静态功耗和系统成本。 不同供应商所提供的IP内核对于低功耗所起的作用各有侧重。选择正确的内核对高效设计至关重要,有的产品将注意力集中在空间、性能和功耗的平衡上。某些供应商提供的IP内核具有多种配置(如Altera的Nios II嵌入式处理器内核采用快速、标准和经济等三种版本),用户可根据自己的设计进行选择。例如,如果一个处理器在同一个存储分区中进行多个不同调用,则采用带板载缓存的Nios II/f就比从片外存储器访问数据的解决方案节约更多功耗。 如果用户能够从多种I/O标准中进行选择,则低压和无端接(non-terminated)标准通常利于降低功耗,任何电压的降低都会对功耗产生平方的效果。静态功耗对于接口标准特别重要,当I/O缓冲器驱动一个高电平信号时,该I/O为外部端接电阻提供电压源;而当其驱动低电平信号时,芯片所消耗的功率则来自外部电压。差分I/O标准(如典型值为350 mV的低开关电压LVDS)可提供更低的功耗、更佳的噪声边缘、更小的电磁干扰以及更佳的整体性能。 以上便是此次小编带来的“功耗”相关内容,通过本文,希望大家对FPGA功耗具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-01-13 关键词: FPGA 功耗 指数

  • 痴迷于低功耗设计?基于Freeze技术的低功耗设计

    痴迷于低功耗设计?基于Freeze技术的低功耗设计

    低功耗设计的实现是我们关注的焦点,现代企业越来越注重低功耗。因为,低功耗往往能为器件带来更好的性能。在前文中,小编对FPGA低功耗设计有所阐述。为增进大家对低功耗的认识,本文将对基于Freeze技术的低功耗设计予以介绍。如果你对低功耗设计具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 由于更严格的功耗限制、规范和标准要求,系统设计师现在比什么时候都关注功耗问题。对于下一代的设计,功耗预算通常得到稳定的控制,或者降低,但却增加了更多的特性和处理能力需求。通常,尽管产品特性和性能需求不断增加,功耗预算还是很紧张,功能和性能的增加与降低功耗的目的是相矛盾的。摩尔定律效应缩小了工艺的尺寸加大了功耗问题,而且由于高的晶体管泄漏增加了静态功耗。 如数码相机、无线手持设备、智能电话和多媒体播放器这些电池供电应用的增长,推动了对低功耗半导体器件的需求。这种需求的爆发性增长加之对节能的不断提高的要求,特别是与电池寿命相关的节能要求,导致对低功耗半导体技术的全球性需求。其结果是,半导体设计师开始研究如何在不增加系统的功率条件下,不断地提高性能、降低成本并延长电池的寿命。 需要低功耗的半导体技术的应用可以是电池供电的电器、具有可靠性考虑的热敏感应用,或者具有严格功率预算以及冷却方法受限的交流电供电应用。需要低功耗解决方案的应用包括从便携式电子产品到工业测试和测量设备,以及可移动的医疗电子设备和汽车应用以及军用和航空应用。 对于这些应用,可以使系统快速进入和退出低功耗模式,最终获得最低的功耗和很长的系统空闲时间。其它的考虑包括设计安全性、原型建立、外形尺寸、设计复用以及现场可升级能力。 传统上,专用集成电路(ASIC)和复杂的可编程逻辑器件(CPLD)解决了便携式市场的需求。然而,当今某些低功耗应用中所使用的CPLD开始失去其魅力,这主要因为对更高端特性的需求增加、需要额外的逻辑以及相对较高成本导致。由于产品面市时间更长,并且在满足不断变化的标准以及后期的设计修改上缺乏足够的灵活性,使用ASIC的风险变得更高,常常对于某些便携式应用来说并不适用,这些应用的市场动态改变导致更倾向于采用低功耗的PLD和FPGA。 这样一来,随着终端产品寿命缩短、竞争加剧以及产品上市时间对产品的成功有极大的影响,可编程的半导体平台成为首先的解决方案。使用可编程解决方案是最容易的,且最快上市、获利的。然而,这些可编程平台还应该满足所有其它的设计要求,例如成本、功能和性能、尺寸、安全性,以及必然的功率问题。市场研究公司iSuppli预测,20亿美元的ASIC市场可能有3亿美元的分额转移到低功耗现场可编程门阵列(FPGA)解决方案。 可编程、全功能的FPGA,例如基于闪存的Actel IGLOO系列能满足便携式应用市场的短产品寿命周期和激烈的竞争问题。这些器件能满足便携式应用设计需求,例如以ASIC水平的单位成本实现最高的设计安全性、小的产品尺寸、上电即用(LAPU)、短的产品上市时间,使之成为ASIC和CPLD最具吸引力的替代产品。可编程单芯片系列的静态功耗仅仅5?W,与其最接近的竞争产品相比较,静态功耗降低4倍,与领先的可编程逻辑器件相比,便携式应用可以实现超过5倍的电池寿命,为低功耗设定了新的标杆。 为实现这样的低功耗,同时保持FPGA内容,该系列采用了Flash*Freeze技术,允许器件进入和退出超低功耗模式。 IGLOO器件不需要额的元件就能关断I/O或时钟,同时保持设计信息、SRAM内容和寄存器。Flash*Freeze技术与在系统可编程特性相结合,允许用户在制造后期或应用中很快、轻易地升级和更新设计。支持1.2V内核电压还可以进一步降低功耗,从而获得最低的总系统功耗。 Flash*Freeze技术允许用户让所有连接到该器件的电源、I/O和时钟处于正常的工作状态。当器件进入Flash*Freeze模式时,器件将自动地关断时钟以及到FPGA内核的输入;当器件退出Flash*Freeze模式时,所有的活动都将恢复,数据得到保留。这种低功耗特性加之可编程特性、单芯片、单电压和小的尺寸,使得IGLOO器件最适合便携式电子产品。 通过很多种方法来进行设计以使可用功率最大化,可以使用其它的低功耗模式。低功耗激活功能(静态空闲)允许器件在系统中通过保持I/O、SRAM和寄存器以及逻辑功能的条件下,完全正常执行功能的同时,保持超低的功耗。这样就允许器件根据外部输入来管理系统功耗(即扫描键盘激励),而功耗最低。或者,在睡眠模式下,在FPGA内核电压关断时,更大的设备可以实现最大的功耗节省。这种基于闪存的解决方案的上电可用的独特特性,可以使系统从睡眠模式下快速地唤醒。 而且,像数码相机、智能手机和MP3播放器这样的手持设备通常都采用高端的嵌入式处理器。这些嵌入式处理器需要与一种或几种常用的存储接口一起工作,例如IDE、CE-ATA、SDIO或CF。因此,迫切需要有效的存储器接口管理,将处理器负责的这些任务卸载到低功耗的可编程FPGA上。这些器件可以很容易地管理VLIO或AMBA总线与不同类的存储器之间的接口。 以上便是此次小编带来的“功耗”相关内容,通过本文,希望大家对基于Freeze技术的低功耗设计具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-01-13 关键词: 低功耗 功耗 指数

  • 如何优化FPGA功耗?低功耗FPGA的设计与实现

    如何优化FPGA功耗?低功耗FPGA的设计与实现

    功耗是所有设计中必须要考虑的事项,对于功耗,我们应当慎之又慎。在往期文章中,DAC功耗数据等内容有所阐述。为增进大家对功耗的认识程度,本文将介绍优化FPGA功耗的设计和实现。如果你对功耗相关内容具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 为设计寻找“完美”FPGA 的重要性日渐升级,其中功耗已成为主要考虑因素。功耗管理在大部分应用中都非常关键。某些标准已为单卡或者单个系统设定了功耗上限。鉴于此,设计人员必须在设计过程中更早地对功耗问题加以考虑,一般来说应该从选择 FPGA 开始。 减少 FPGA 的功耗可以降低供电电压,简化电源设计和散热管理,降低对电源分配面的要求,从而简化电路板设计。低功耗还可以延长电池寿命,提高系统的可靠性(运行温度较低的系统寿命更长)。 功耗挑战 伴随每一代工艺技术的问世,晶体管的尺寸可依照摩尔定律不断缩小。但这种现象也会带来副作用,即每个晶体管内的漏电流会增大,进而导致静态功耗增大(未工作状态下 FPGA 消耗的总电流增大)。FPGA 性能的提升会提高时钟速率,使动态功耗上升。静态功耗是晶体管漏电流造成的,动态功耗则取决于可编程逻辑和 I/O 的开关频率。由于每一代 FPGA 的容量都在增大,会使两种功耗不断增加。更高的逻辑容量意味着每个器件会有更多漏电流和更多在更高速度下运行的晶体管。 鉴于这些问题的存在,设计人员必须在设计过程中尽早对电源和热管理问题有更加清楚的认识。给器件加上散热器并不足以解决这些问题。因此设计人员必须尽量减少设计中的逻辑用量。 首先来看几点指南,有助于理解在设计过程各个阶段应采取何种措施来降低FPGA的功耗。很明显,在设计过程的初期彻底理解这些问题能带来最大的收益。 图 1 说明了包括 FPGA 选择以及低功耗设计技巧在内的贯穿整个设计过程的不同设计点 系列工艺技术 在选择 FPGA 的过程中, 应谨慎考虑工艺技术,它能帮助用户判断器件的漏电流和性能。赛灵思 7 系列FPGA 采用 28 HPL (28nm 高性能低功耗)工艺,在提高性能的同时可显著降低功耗(见第 41 期《赛灵思中国通讯》的封面故事)。选择采用低漏电流的 HPL 工艺制造的器件,可以避免在FPGA 设计中使用复杂且成本高昂的静态功耗管理方案。 尽管 28 HP 工艺 FPGA 的性能并没有超越 7 系列的其它 FPGA,但其静态功耗还不到竞争对手 FPGA 静态功耗的一半,而且不会造成严重的漏电流问题。图 2 显示了 7 系列产品的全面降耗情况,整体功耗仅为上一代40nmFPGA 器件的一半。 设计人员可以在开发阶段选择较大的 FPGA,然后在生产过程中选择较小的 FPGA。选择较小的 FPGA 不仅可以降低成本,还能降低系统功耗。 所有 7 系列 FPGA 均采用统一的架构。这种统一架构便于在赛灵思 7 系列的不同 FPGA 器件之间方便地进行向上或向下迁移。如果需要从 Virtex®-6 或者 Spartan®-6 器件迁移至7 系列器件或者在 7 系列器件之间迁移,请参阅“7系列用户指南”(UG429)。 赛灵思堆叠硅片互联技术 对较大的系统来说,设计人员一般会选择多个 FPGA。这种架构往往需要在各个 FPGA 之间高速传输数据,这是一项复杂、困难的工作。选择采用赛灵思堆叠硅片互联技术制造的大型 7 系列 FPGA,比如 XC7V1500T 和XC7V2000T 器件,就可以避免这个问题。简单地说,堆叠硅片互联技术就是将多片芯片布置在具有成千上万连接关系的插入式结构中,用以制造统一的大型器件。堆叠硅片互联技术的优势之一在于,与采用标准单片电路的类似尺寸的器件相比,可显著降低静态功耗。 堆叠硅片互联技术 (SSI) 还能大幅度降低 I/O 互联功耗。与在电路板上布置多块 FPGA 的方法相比,SSI 技术有很大的优势,其 I/O 互联功耗比采用 I/O 和收发器构建的等效接口低 100 倍(带宽/W)。功耗大幅下降是因为所有连接都构建在芯片上,无需功耗将信号驱动到片外,这样可实现难以置信的高速度和低功耗。 电压扩展增强选项 赛灵思 7 系列 FPGA 提供重要的电压扩展选项。 7 系列 FPGA 为 -3L 和 -2L 器件提供扩展 (E) 温度范围(0-100 摄氏度)。由于 28 HPL 工艺提供的余量,-2LE 器件可在 1v 或 0.9v 下运行。这些器件被分别命名为 -2L (1.0V) 和 -2L(0.9V)。运行在 1.0V 下的 -2L 器件的速度性能与 -2I 和 -2C 器件相当,但静态功耗显著降低。运行在 0.9V 的 -2L 器件性能与 -1I和 -1C 器件相似,但静态和动态功耗都有所下降。 仅仅将这些器件的电压降低到0.9V 就可降低静态功耗约 30%。降低电压也会降低性能,但赛灵思根据速度和更加严格的漏电流规格对这些 -2L(0.9V) 器件进行筛选。这种筛选方法能够使器件在最劣工艺条件下的功耗比标准速度等级器件的功耗降低 55%。 选择 -2L 器件,用户还能进一步降低动态功耗。由于动态功耗与 VCCINT2成正比,VCCINT下降 10% 可带来功耗20% 的降幅。 功耗估算工具 今天的市场上有丰富的工具可供设计人员选择,用以在整个开发过程中评估 FPGA 设计的散热和电源要求。图 3是FPGA 开发过程中每个阶段可供使用的赛灵思工具。 为降低功耗,用户必须尽一切可能减少设计中使用的逻辑数量。首先是使用专用的硬件模块,而不是在 CLB 中实现相同的逻辑。 在设计初期,XPower EsTImator(XPE) 电子数据表能够在初步设计和实施之前对功耗进行早期估测。XPE 可用于架构评估和器件选择,帮助确定应用所需的合适的电源和散热管理组件。 PlanAheadTM 软件则用于估测设计电源在 RTL 级的分配情况。设计人员可以使用约束条件或者 GUI 来设定器件的运行环境、I/O 属性和默认活跃度。PlanAhead 软件随即读取 HDL 代码,估算所需的设计资源,并对每种资源的运行状态进行统计分析,得出功耗估算报告。由于能够掌握有关设计意图的更加详细的信息,因此 RTL功耗估计器的准确性优于 XPE 电子数据表,但不及Xpower Analyzer 得出的后期布局布线分析结果准确。 Xpower Analyzer (XPA) 是一种专门用于分析布局布线设计功耗的工具。它采用全面综合的GUI,可以对特定运行条件下的功耗和发热量信息进行详尽的分析。 用户可以在两种不同视图间切换,用以确认各种类型模块(时钟树、逻辑、信号、IO 模块、 BRAM 等硬 IP核或 DSP 模块)的功耗或设计层级功耗。两种视图都能让用户进行详细的功耗分析。并为确定设计中最耗电的模块或部件提供了一种非常有效的方法,从而简化了功耗优化工作。 以上便是此次小编带来的“功耗”相关内容,通过本文,希望大家对低功耗FPGA的设计与实现具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-01-13 关键词: FPGA 功耗 指数

  • pwm技术是什么?pwm波占空比如何测量?

    pwm技术是什么?pwm波占空比如何测量?

    pwm是脉冲带宽调制技术,采用pwm技术,可以对脉冲带宽加以调节。在往期文章中,小编对pwm占空比有所介绍。为增进大家对pwm技术的了解程度,本文将阐述如何测量pwm波占空比。如果你对pwm技术具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、pwm控制技术介绍 PWM(Pulse Width ModulaTIon)控制技术就是对脉冲的宽度进行调制的技术,即通过对一系列脉冲的宽度进行调制,来等效的获得所需要的波形(含形状和幅值)。面积等效原理是PWM技术的重要基础理论。一种典型的PWM控制波形SPWM:脉冲的宽度按正弦规律变化。而和正弦波等效的PWM波形称为SPWM波。 脉宽调制(PWM,Pulse Width ModulaTIon)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术,广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用,方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。 二、如何测量PWM波占空比 pwm占空比就是一个脉冲周期内高电平的所整个周期占的比例。例如1秒高电平1秒低电平的PWM波占空比是50%。pwm就是脉冲宽度调制。 PWM波是占空比可调的周期性数字脉冲,广泛应用于电机控制、温度控制等领域。PWM波的关键参数是占空比,那么有哪些方式可以测量PWM波的占空比呢? NI的数据采集板卡提供了模拟采集、数字IO、计数器等丰富测量资源,不同资源下都能完成PWM波的测量,同时R系列的FPGA板卡和cRIO也可以测量,测量pwm波的占空比有以下几种方法,一起来了解一下。 1、利用计数器测量占空比 最简单的方案是采用计数器半周期测量,支持的计数器需要有双边沿分离检测的特性,支持的板卡包括 M系列(STC2核心)、X系列(STC3核心)数据采集卡、定时器/计数器板卡(NI-TIO核心)和部分C模块(DIO数目≤8)等,通常32位宽的计数器都支持该测量。该方案通过预设半周期时间可以得到非常高精度的测量结果。 图1 一个计数器测量占空比 对于带2个24位计数器的板卡,不具有双边沿分离检测,如PXI-6133,可以采用脉冲宽度测量,分别测量高脉宽时间和低脉宽时间,从而计算占空比。 图2 两个计数器测量占空比 2、利用模拟采集测量占空比 该方案主要使用波形测量选板中的脉冲测量VI,可以根据周期性的采集数据计算占空比。要求模拟采集有足够高的采样率(5~10倍以上脉冲频率,根据占空比而定)才能获取足够的波形信息,来提高占空比测量精度。这种通过软件来计算占空比的方式,处理速度一般。 图3 模拟采集测量占空比 3、cRIO上如何实现占空比测量 CompactRIO平台上,针对数字IO位宽小于等于8位的C模块,选择Scan Interface模式,项目中选择数字输入模块(如9401),右键打开属性配置界面,选择专用数字配置中的‘计数器’,可以配置每个计数器的测量模式,例如CTR0测量高脉冲,CTR1测量低脉冲,硬件连线上将信号同时连至DIO0和DIO1,即可实现占空比测量。 图4 C模块配置方式 图5 cRIO占空比测量程序 4、利用FPGA测量占空比 FPGA上有精确的40MHz时钟驱动的计数器资源,通过记录信号沿变化时刻的计数器值可以计算得到PWM波的脉宽和周期,从而计算出占空比。由于LabVIEW2012之前的FPGA程序不支持浮点运算,所以占空比计算需要放在RT程序或者上位机程序中。图6所示的程序即为FPGA占空比测量程序,实际调用时可将Digital In换成模块IO。 图6 FPGA占空比测量程序 以上便是此次小编带来的“pwm”相关内容,通过本文,希望大家对如何测量pwm波占空比具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-01-12 关键词: pwm 占空比 指数

  • 什么是单极性pwm模式?什么又是双极性pwm模式?

    什么是单极性pwm模式?什么又是双极性pwm模式?

    pwm是脉冲调制技术,对于pwm,我们或多或少有所了解。在前文中,小编对pwm控制原理、spwm控制原理有所介绍。为增进大家对pwm技术的了解程度,本文将对单极性pwm模式以及双极性pwm模式予以阐述。如果你对pwm具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、单极性PWM模式 产生单极性PWM模式的基本原理如图6.2所示。首先由同极性的三角波载波信号ut。与调制信号ur,比较(图6.2(a)),产生单极性的PWM脉冲 (图6.2(b));然后将单极性的PWM脉冲信号与图6.2(c)所示的倒相信号UI相乘,从而得到正负半波对称的PWM脉冲信号Ud,如图 6.2(d)所示。 二、双极性PWM模式 双极性PWM控制模式采用的是正负交变的双极性三角载波ut与调制波ur,如图6.3所示,可通过ut与ur,的比较直接得到双极性的PWM脉冲,而不需要倒相电路。 与单极性模式相比,双极性PWM模式控制电路和主电路比较简单,然而对比图6.2(d)和图6.3(b)可看出,单极性PWM模式要比双极性PWM模式输出电压中、高次谐波分量小得多,这是单极性模式的一个优点。 单极性调制方式的特点是在一个开关周期内两只功率管以较高的开关频率互补开关,保证可以得到理想的正弦输出电压:另两只功率管以较低的输出电压基波频率工作,从而在很大程度上减小了开关损耗。但又不是固定其中一个桥臂始终为低频(输出基频),另一个桥臂始终为高频[载波频率),而是每半个输出电压周期切换工作,即同一个桥臂在前半个周期工作在低频,而在后半周则工作在高频,这样可以使两个桥臂的功率管工作状态均衡,对于选用同样的功率管时,使其使用寿命均衡,对增加可靠性有利。 双极性调制方式的特点是4个功率管都工作在较高频率(载波频率),虽然能得到正弦输出电压波形,但其代价是产生了较大的开关损耗。 三、有限双极性控制ZVZCSPWM全桥变换器 1、ZVZCS PWM全桥电路有限双极性控制过程分析 有限双极性控制ZVZCS PWM全桥电路功率部分如图1所示。Q1~Q4四个功率管(内带续流二极管)组成一个全桥电路。其中,Q1、Q2组成超前桥臂,两端分别并联有吸收电容C1、C2,用来实现Q1、Q2的ZVS。L1为高频变压器的漏感。Cb为隔直电容,用来实现滞后臂(由Q3、Q4组成)的ZCS。 图1 ZVZCSPWM全桥电路示意图 在有限双极性方法控制下,Q1~Q4的驱动时序见图2。其中ug1、ug2为脉宽可调的定频变宽脉冲;ug3、ug4为互补方波,频率、脉宽固定。当然考虑到直通的问题,ug3、ug4不能同时为1,要错开一个固定的死区时间。ug1、ug4的上升沿(表示Q1、Q4开始导通)一致,ug2、ug3的上升沿一致。uAB表示加在隔直电容及变压器两端的电压。由于超前桥臂并联电容的存在,变压器端电压在下降时不会突然到零,而是有个过渡过程,其时间取决于并联电容的大小及负载电流等条件。ip为变压器绕组电流。ucb为隔直电容Cb上的电压,其幅值取决于Cb大小及其它条件,Cb越小,ucb幅值越大,ZCS实现得越好,但同时开关管电压应力又增大,因此Cb不能太小,一般要让ucb最大值小于直流输入电压的10%。 图2 全桥电路有限双极性控制时序及各变量响应图 电路工作过程分析如下: 1)t0时刻Q1、Q4同时导通,变压器原边电流ip开始上升,流向是从Q1到L1、变压器、Cb、Q4。功率从原边流向副边,同时隔直电容Cb上的电压开始上升。为了简化分析,暂不考虑变压器的励磁电流和副边电流Io的波动,因此变压器原边电流ip(t)为 ip(t)=Ipo=Io/n(1) 式中:n为变压器原副边匝比。 当然,实际电路中由于副边整流二极管的反向恢复过程,ip(t)上升沿有一个尖峰,见图2。 Cb两端电压ucb(t)为 ucb(t)= -ucbp(2) 式中:ucbp为电容Cb上最大电压。 2)在t1时刻Q1关断,Q1的关断是ZVS关断,原边电流ip通过C1(充电)、C2(放电)继续按原方向流动。C2经过一段时间的放电,在t12时刻C2上的电压降到零,Q2上的反并联二极管开始导通续流。此阶段电容C2两端电压uc2(t)变化过程为 uc2(t)=Ipot/(C1+C2)(3) 并有 t12-t1=E(C1+C2)/Ipo(4) 式中:E为直流输入电压。 3)由于Cb上的电压作用,在t2时刻环流衰减到零,原边电流变化过程为 ip(t)=Ipo-ucbpt/L1(5) 该状态持续时间(即环流时间)为 t2-t12=IpoL1/ucbp(6) 此时ucb(t)达到最大值UCbp。由式(2)可近似得到 t2-t0=2UCbpCb/Ipo(7) 4)在t2~t23时刻,电容Cb上的能量通过变压器漏感对Q2的输出电容充电,由于时间常数很小,可认为该过程响应速度很快,谐振过程很快结束。稳定时Q2两端电压保持为UCbp。 5)t23时刻Q4关断,显然,由于此时Q4上电压电流均为零,因此Q4是ZVZCS关断。经一个固定的死区时间后,在t3时刻,Q2、Q3同时导通,由于此时Q2两端电压为UCbp,由设计可保证UCbp《10%E,且环流已衰减到零,因此可近似认为Q2是ZVZCS导通。而Q3是硬开关导通,而且Q3导通时其两端电压大小约为直流输入电压大小。而在普通硬开关工作方式下Q3导通时其端电压是直流输入电压的一半,因此ZVZCS控制模式下Q3导通时输出电容上的能量损耗反而比普通硬开关状态下大,这是这种方法最大的缺点。为了减轻该缺点所带来的不利因素,Q3、Q4可选输出电容较小的功率管如IGBT。 6)在t3时刻之后电路工作过程和t0~t3时类似,这里就不详细分析了。 2、全范围实现ZVS和ZCS的约束条件 由式(2)可以看到,在占空比一定时,隔直电容Cb越小,UCbp越大,由式(6)可看到,变压器漏感越小、ucbp越大,则环流时间越短,因而ZCS实现得越充分。将式(7)代入式(6),并设t12-t0=DT/2(D为占空比,T为开关周期),则有 t2-t12=4CbL1/DT(8) 可见在电路参数固定的情况下,环流时间是一个固定值,不依赖于负载。实验也表明,适当减小开关频率,从而使DT变大,可使环流时间t2-t12减小,有利于ZCS的实现。 由式(4)可看到C1、C2越大,超前桥臂由导通转截止后,C2上电压降到零的过渡时间越长,因而ZVS实现得越好。而且负载越轻(Ipo越小),过渡时间越长。而移相控制由于超前桥臂上下两个开关管的导通基本是互补的,因此在轻载时很难实现开关管的ZVS导通。而相比之下,有限双极性控制方法就显出它的优越性。如当Q1关断后,Q2导通时刻由移相控制时的t12~t3时刻推后到了t3时刻,可以充分保证只有当Q2的续流二极管导通后才使Q2导通,从而保证全范围的ZVS。实验证明,在正确设计好电路参数后,超前桥臂的ZVS实现得相当好。 3、应用实例 这种有限双极性控制的ZVZCSPWM全桥变换器,已应用到一种3kW(48V/50A)通信电源模块的设计当中。具体参数为:输入220V/15A;输出56.4V(最大)/53A(最大);开关工作频率60kHz;功率管为IRG4PC50W(高速型IGBT);变压器原副方匝数比为24/4;输出滤波电感40μH;输出滤波电容5000μF。由于没有专用的芯片,因此采用UC3825+CD4042合成所需要的逻辑。原理图如图3所示。 图3 有限双极性控制逻辑生成电路实例 UC3825A是一种峰值电流型控制芯片,在控制环路中加入电流环后,电源具有响应速度快,保护迅速,源效应和负载效应好等优点。模块整机功率因数为0.99,效率90%,重约10kg。该产品已成功运行于某移动通信基站现场。 以上便是此次小编带来的“pwm”相关内容,通过本文,希望大家对单极性和双极性pwm模式具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-01-12 关键词: pwm 单极性 指数

  • pwm如何实现控制?正弦pwm波如何生成?

    pwm如何实现控制?正弦pwm波如何生成?

    pwm也即脉冲宽度调制,通过pwm,可以对脉冲带宽加以调节。对于pwm技术,自动化、电子方面的朋友更为熟悉。为增进大家对pwm的了解程度,本文将对pwm控制以及spwm波的生成予以介绍。如果你对pwm具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、PWM控制的基本原理 PWM(PulseWidthModulaTIon)控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需要的波形。PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛,对逆变电路的影响也最为深刻,PWM控制技术在逆变电路中的应用也最具代表性。 面积等效原理是PWM控制技术的重要理论基础,即在采样控制中,冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的同一环节上时,其效果基本相同。其中,冲量指的是窄脉冲的面积;效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。如图1.1.1(1)所示,三个窄脉冲形状不同,但是它们的面积都等于1,当它们分别加在如图1.1.1(2)(a)所示的R-L电路上时,并设其电流i(t)为电路的输出,则其输出响应波形基本相同且如图1.1.1(2)(b)所示。 二、SPWM法基本原理 脉冲幅值相等而脉冲宽度按正弦规律变化而正弦波等效的PWM波称为SPWM(sinusoidalPWM)波形。 如图1.1.2所示,把正弦半波分成N等份,就可以把正弦半波看成是由N个彼此相连的脉冲序列所组成的波形,这些脉冲宽度都等于N/,但幅值不等,且脉冲顶部不是水平直线,而是按正弦规律变化的曲线。如果把这些脉冲序列用相同数量的等幅值而不等宽的矩形脉冲来代替,使矩形脉冲的中点和相应的正弦波部分中点重合,且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积相等,则可得图所示的矩形脉冲序列,这就是SPWM波形。 三、规则采样法 SPWM的控制就是根据三角载波与正弦调制波的交点来确定逆变器功率开关器件的通断时刻。规则采样法是一种应用较广的工程实用方法,一般采用三角波作为载波,其原理就是用三角波对正弦波进行采样得到阶梯波,再以阶梯波与三角波的交点时刻控制开关器件的通断,从而实现SPWM法。当三角波只在其顶点(或底点)位置对正弦波进行采样时,由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽,在一个载波周期(即采样周期)内的位置是对称的,这种方法称为对称规则采样其原理如图1.1.3所示。 四、单极性和双极性PWM控制逆变电路分析 电路如图1.2所示,该电路工作时,1V和2V通断互补,3V和4V也通断互补,如在ou正半周,1V导通,2V关断,3V和4V交替通断,且负载电流比电压滞后,在电压正半周,电流有一段区间为正,一段区间为负。在ou的负半周,让2V保持通态,1V保持断态,3V和4V交替通断,负载电压ou可以得到-dU和零两种电平。 1、单极性PWM控制方式 如图1.2.1所示,调制信号ru为正弦波,载波cu在ru的正半周为正极性的三角波,在ru的负半周为负极性的三角波。a)在ru的正半周时,1V保持通态,2V保持断态,当ru》cu时,使4V导、3V关断,ou=dU。当ru《cu时,使4V关断、3V导通,ou=0。b)在ru的负半周时,1V保持断态,2V保持通态。当ru《cu时,使3V导通、4V关断,ou=-dU。当ru》cu时,使3V关断、4V导通,ou=0。 1.1单极性PWM控制方式 如图1.2.1所示,调制信号ru为正弦波,载波cu在ru的正半周为正极性的三角波,在ru的负半周为负极性的三角波。a)在ru的正半周时,1V保持通态,2V保持断态,当ru》cu时,使4V导、3V关断,ou=dU。当ru《cu时,使4V关断、3V导通,ou=0。b)在ru的负半周时,1V保持断态,2V保持通态。当ru《cu时,使3V导通、4V关断,ou=-dU。当ru》cu时,使3V关断、4V导通,ou=0。 1.2双极性PWM控制方式 如图1.2.2所示,在调制信号ru和载波信号cu的交点的时刻控制各个开关器件的通断。 a)在ru的半个周期内,三角波载波有正有负,所得的PWM波也有正有负,在ru的一个周期内,输出的PWM波只有±dU两种电平。b)在ru的正负半周,对各个开关器件的控制规律相同。当ru》cu时,1V和4V导通,2V和3V关断,这时如果oi》0,则1V和4V导通,如果oi《0,则1VD和4VD导通,但不管那种情况都是ou=dU。当ru《cu时,2V和3V导通,1V和4V关断,这时如果oi《0,则2V和3导通,如果oi》0,则2VD和3VD导通,但是不管哪种情况都是ou=-dU。 以上便是此次小编带来的“pwm”相关内容,通过本文,希望大家对pwm控制和spwm波生成具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-01-12 关键词: pwm pwm波 指数

  • Zigbee的优点有哪些?Zigbee的缺点有哪些?

    Zigbee的优点有哪些?Zigbee的缺点有哪些?

    Zigbee协议在物联网领域具备重要应用,采用Zigbee网络协议,可以在短距离内进行很好的网络传输。前文中,小编对Zigbee网络进行了概述。为增进大家对Zigbee的了解,本文将对Zigbee技术的优点和缺点加以介绍。如果你对Zigbee具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、Zigbee概述 ZigBee协议适应无线传感器的低花费、低能量、高容错性等的要求。Zigbee的基础是IEEE 802.15.4。但IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议,因此Zigbee联盟扩展了IEEE,对其网络层协议和API进行了标准化。Zigbee是一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术。主要用于近距离无线连接。它有自己的协议标准,在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。 Zigbee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术,它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术方案。它有自己的无线电标准,在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量以接力的方式通过无线电波将数据从个传感器传到另一个传感器,所以它们的通信效率非常高。 Zigbee的基础是IEEE802.15.4这是EEE无线个人局域网(PAN, Personal area network)工作组的一项标准,被称作IEEE802.15.4( Zigbee)技术标准。 二、ZigBee技术优点 1、低功耗:工作模式下,ZigBee技术的传输速率低,传输数据量很小,因此信号的收发时间很短。其次,在非工作模式情况下,ZigBee的节点处于休眠状态。设备搜索延迟一般为30ms,休眠激活时延为15ms,活动设备接入信道时延为15 ms。由于工作时间较短,收发信息功耗较低且采用了休眠模式,使得ZigBee节点非常省电。ZigBee节点的电池工作时间可以长达6个月到2年左右,对于某些占空比(工作时间/(工作时间+休眠时间))小于1%的应用,电池的寿命甚至可以超过十年。相比较蓝牙仅能工作数周,WIFI仅可工作数小时。 2、低成本:通过大幅简化协议,降低了对节点存储和计算能力的要求,。根据研究以8051的8位微控制器测算,全功能设备需要32K的代码,精简功能只需要4KB的代码,而且ZigBee协议专利免费。 3、低速率:ZigBee工作在20-250kbit/s的较低速率,分别提供250kbit/s(2.4GHz)、40kbit/s(915MHz)和20kbit/s(868MHz)的原始数据吞吐率,能够满足低速率传输数据的应用要求。 4、近距离:ZigBe设备点对点的传输范围一般介于10-100米之间。在增加射频发射功率后,传输范围可增加到1-3km。如果通过路由和节点间的转发,传输距离可以更远。 5、短时延:ZigBee响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需要15ms。节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。相比较蓝牙需要3-10秒,WIFI需要3秒。 6、网络容量大:ZigBee低速率、低功耗和短距离传输的特点使得它非常适宜支持简单器件。ZigBee定义了两种器件:全功能器件(FFD)和简化功能器件(RFD)。对于全功能器件,要求它支持所有的49个参数。而对于简化功能器件,在最小配置时只要求他支持38个参数。一个全功能器件可以与简化功能器件和其他全功能器件通话,可以按3种方式工作,分别是个域网协调器、协调器或器件。而简化功能器件只能与全功能器件通话,仅用于非常简单的应用。一个ZigBee的网络节点最多包括有255个ZigBee网络节点,其中有一个是主控(Master)设备,其余则是从属(Slove)设备。若是通过网络协调器(Network Coordinator),整个网络可以支持超过64000个ZigBee网络节点,再加上各个网络协调器可以相互连接,整个ZigBee的网络节点的数目将是十分可观。 7、高安全:ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能。在数据传输过程中提供了三级安全性。第一级实际是无安全方式,对于某种应用,如果安全并不重要或者上层已经提供了足够的安全保护,器件就可以选择这种方式来转移数据。对于第二级的安全级别,器件可以使用接入控制清单(ACL)来防止非法器件来获取数据,在这一级不采取加密措施。第三级安全级别在数据传输过程中,采用AES的对称密码。AES可以用来保护数据净荷和防止攻击者冒充合法用户。 8、免执照频段:ZigBee设备物理层采用工业、科学、医疗(ISM)频段。 9、数据传输可靠:ZigBee的媒质传入控制层(MAC层)采用talk-when-ready的碰撞避免机制。在这种完全确认的数据传输机制下,当有数据传送需求时则立刻发送,发送的每个数据分组都必须等待接收方的确认消息,并进行确认信息回复。若没有得到确认信息的回复就表示发生了冲突,将重传一次。采用这种方法可以提高系统信息传送的可靠性。ZigBee为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避免了发送数据时竞争和冲突。同时,ZigBee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。 三、ZigBee技术缺点 1、成本:目前ZIGBEE芯片出货量比较大的TI公司,芯片其成本均在2~3美金左右,再考虑到其他外围器件和相关2.4G射频器件,成本难以低于10美金,针对智能家居这种成本敏感而有需要大量节点的家用设备,其成本颇为尴尬。 2、通信稳定性:目前国内Zigbee技术主要采用ISM频段中的2.5G频率,其衍射能力弱,穿墙能力弱。家居环境中,即使是一扇门,一扇窗,一堵非承重墙,也会让信号大打折扣。当然,有些厂家会使用射频功放,对2.5G信号进行放大,但是这样会造成额外的辐射污染,同时也和ZIGBEE低功耗,节能的初衷背道而驰。 3、自组网能力:Zigbee技术的主要特点是支持自组网能力强,自恢复能力强,因此,对于井下定位,停车场车位定位,室外温湿度采集,污染采集等应用非常具有吸引力。然而,对于智能家居的应用场景中,开关,插座,窗帘的位置一旦固定,一直不变,自组网的优点也就不复存在,但是自组网所耗费的时间和资源却依旧高昂。 以上便是此次小编带来的“Zigbee”相关内容,通过本文,希望大家对Zigbee网络的优点和缺点具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-01-11 关键词: Zigbee 优点 指数

  • 你了解Zigbee吗?Zigbee无线技术全方位介绍

    你了解Zigbee吗?Zigbee无线技术全方位介绍

    Zigbee是物联网协议,近几年,Zigbee得到了广泛运用。在上篇文章中,小编对Zigbee的协议栈结构以及Zigbee的技术特点有所介绍。为增进大家对Zigbee的了解程度,本文将对Zigbee无线技术进行全方位讲解。如果你对Zigbee具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、概述 ZigBee是一个基于 IEEE 802.15.4标准的低功耗物联网标准,它由Zigbee 联盟来维护,可以使用在家庭自动化、医疗设备数据收集和其他低功耗低带宽的应用场景。和蓝牙和Wifi相比,它的特点是低功耗,近距离且是自组织的网络。它的最高速率是250 kbit / s,具有128位的对称加密算法的保护,具有较高的安全性。ZigBee本身支持星型网络和树形网络和网状网络。 二、历史 第一个ZigBee标准 IEEE 802.15.4-2003在2004年12月被批准,在2005年6月zigbee规范v1.0宣布可用,我们称为zigbee 2004. 2006年zigbee 2006规范可用,替代了2004使用的协议栈,在2007年推出了Zigbee PRO。2009年推出Zigbee RF4CE简化了协议,适应一对一和一对多网络,主要为家电的控制。2017年推出了Zigbee PRO 2017。 三、使用场景 zigbee被设计为低功耗,低速率的应用场景,主要使用在家庭自动化,无线传感器网络,工业控制系统,嵌入式传感器、医疗数据收集、烟雾及闯入者警告、楼宇自动化、远程无线麦克风配置等场合。它不适合在高速率和高速移动的场合。 四、传输特性 zigbee使用免费的频率,包括2.4 -2.4835G,902 -928 MHz(美洲和澳大利亚), 868 -868.6 MHz(欧洲), 它在在2.4G下速率最高,有16个频道,5M带宽但只使用了2M,速度达到250kbit/s, 在915M和868M下面能达到40kbit/s 和20kbit/s,这都是理论最大速率,由于包开销和处理延迟,实际数据吞吐量将小于指定的最大比特率。在射频功率为20dbm(100mw)情况下,2.4G频率的传输距离室内大约是10-20米左右,室外最大可达到300米。 五、设备类型和操作模式 zigbee有三种设备类型 ZC: Zigbee协调器,功能最强的设备,协调器构成网络树的根,可以连接到其他网络。每个网络中只有一个Zigbee协调器,因为它是最初启动网络的设备。它存储有关网络的信息,包括充当安全密钥的信任中心和存储库 ZR:Zigbee路由器,除了运行应用程序功能外,路由器还可以充当中间路由器,传递来自其他设备的数据。 ZED:Zigbee终端设备,只包含与父节点(协调器或路由器)通信的足够功能;它不能从其他设备中继数据。这种关系允许节点在相当长的时间内处于休眠状态,从而延长电池寿命。ZED需要最少的内存,因此,它的制造成本比ZR或ZC要低。 当前的zigbee网络里有两种模式,带信标(beacon)的和不带信标的(non-beacon),在信标不启用的网络中,使用不带时隙的CSMA / CA信道访问机制。在这种类型的网络中,Zigbee的路由器和接收端不能休眠,导致耗电量大。 在启用信标的网络中,Zigbee路由器节点发送周期性信标,zigbee的接收节点将定时的唤醒。节点在两个信标之间时间内睡眠,从而降低其占空比并延长其电池寿命。信标间隔取决于数据速率,它们在250 kbit / s时可以从15.36毫秒到251.65824秒, 在40 kbit / s时从24毫秒到393.216秒,在20 kbit / s时从48毫秒到786.432秒。 ZigBee的协议层 上图是的ZigBee协议层示意图,IEEE 802.15.4定义了物理层和mac层。 2003版本规定了基于直接序列扩频(DSSS)技术的两个物理层:一个工作在868/915 MHz频段,传输速率为20和40 kbit / s,一个工作在2450 MHz频段速率为250 kbit / s。 介质访问控制(MAC)使MAC的发送通过使用物理信道的帧。除了数据服务,它还提供管理界面,并自身管理对物理信道和网络信标的访问。它还控制帧验证,保证时隙并处理节点关联。最后,它提供了安全服务的回调函数。 网络模型 上图是一个zigbee的三种拓扑网络,红色为ZigBee协调器,蓝色为ZigBee路由器,黄色为ZigBee末端节点。 ZigBee的一个重要特点就是可以自组织网络和跳转传输数据。在mesh网络下面,任何一个节点故障都不会影响通信,节点会自动的寻找合适的路径进行通信。如下图所示。 以上便是此次小编带来的“Zigbee”相关内容,通过本文,希望大家对Zigbee无线技术具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-01-11 关键词: 无线技术 Zigbee 指数

  • Zigbee协议栈结构是什么样?Zigbee技术特点介绍

    Zigbee协议栈结构是什么样?Zigbee技术特点介绍

    Zigbee网络是近几年比较火热的焦点之一,对于Zigbee网络,大家可能也有所了解。为增进大家对Zigbee的了解,本文将对Zigbee的协议栈结构、Zigbee适用之处以及Zigbee的技术特点加以介绍。如果你对Zigbee,抑或是本文内容具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、ZigBee ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定,ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称(又称紫蜂协议)来源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。简而言之,ZigBee就是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE802.15.4标准的规定。 二、Zigbee的协议栈结构 接下来我们再了解一下Zigbee的协议栈,如下图所示。 从上图可以看出,协议层结构分为硬件与软件,硬件层包括IEEE802.15.4定义的PHY(物理层)和MAC(介质访问层),软件层为Zigbee联盟定义的NWK(网络层)、APS(应用程序支持层)、APL(应用层)。对于Zigbee协议栈的使用者而言,无非就是利用协议栈实现Zigbee设备组网、数据发送和数据接收功能。智能家居开发工程师在采用Zigbee技术上一般可以通过以下两种方式实现。 一为直接采用Zigbee模块,模块与系统控制MCU通信,将要组网和数据收发功能通过Zigbee模块去实现。这样做的优点是系统开发周期短、技术难度小、回避射频设计,缺点是成本高,体积大。 另一种为采用带有Zigbee功能的SoC,将系统应用与Zigbee系统融合为一体。优点为集成度高、成本低;缺点为技术难度高,需要具有一定的射频设计能力。 三、Zigbee适用于何处 需要无线通信交换信息的低成本装置; 数据的交换量较小、传输的速率要求不高; 功耗要求极低,采用电池供电且需要维持较长时间; 需要多个(尤其是大量)设备组成无线通信网络,主要进行监测和控制的场合。 Zigbee传输距离为数十米,使用频段为免费的2.4GHz与900MHz频段,传输速率为20kbps至250kbps。BobHeile认为,相对于现有的各种无线通信技术,ZigBee技术的低功耗、低速率是最适合作为传感器网络的标准,这将成为未来Zigbee技术主要的发展方向。此外,Zigbee成本低、结构简单、耗电量小等特点,使得利用Zigbee技术组成的网络具备省电、可靠、成本低、容量大、安全、自愈性强等诸多优势,基于Zigbee技术的网状网结构在组网和选择网络路径时更加灵活、自由。 四、zigbee技术特点 1、数据传输率低。只有10kb/s~250kb/s,专注于低传输应用。 2、功耗低。在低耗电待机模式下,两节普通5号干电池可使用6个月以上。这也是zigbee的支持者所一直引以为豪的独特优势。 3、低成本。因为zigbee数据传输速率低,协议简单,所以大大降低了成本;积极投入zigbee开发的Motorola以及Philips,均已在2003年正式推出芯片,飞利浦预估,应用于主机端的芯片成本和其它终端产品的成本比蓝牙更具有价格竞争力。 4、网络容量大。每个zigbee网络最多可支持255个设备,也就是说每个zigbee设备可以与另外254台设备相连接。 5、有效范围小。有效覆盖范围10~75m之间,具体依据实际****功率的大小和各种不同的应用模式而定,基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境。 6、工作频段灵活。使用的频段分别为2.4GHz、868MHz(欧洲)915MHz(美国),均为免执照频段。 以上便是此次小编带来的“Zigbee”相关内容,通过本文,希望大家对y具备一定的认知。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-01-11 关键词: Zigbee 协议栈 指数

  • 深入了解无线通讯,无线通讯在电表中的应用

    深入了解无线通讯,无线通讯在电表中的应用

    无线通讯是现在每天都会被使用的技术之一,如果没有无线通讯技术,我们将无法利用手机给别人发送消息。上篇文章中,小编对无线通讯讯号测量有所介绍。为增进大家对无线通讯的了解,本文将对小功率无线通讯在电表中的应用加以阐述。如果你对无线通讯具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 自国家无线电管理委员会将470~510Mhz规划给民用无线计量仪表等类型设备使用,各类表计制造企业纷纷开始进行小功率无线数据传输的研究及产品化设计。其中可能因行业应用的不同而影响整体设计方案不同,同时各地方表计的主管部门也纷纷推出鼓励政策,以促进该类行业的科技创新及产品应用。 一、小功率无线通讯在电表中的应用及发展 电表的发展经过了机械式计量到电子式计量的过程,目前正在由电子式计量进入到电子智能化的阶段,并且发展迅速。 电表应用的自动抄表经历了红外抄表,RS485总线通讯抄表,PLC电力线载波抄表,及目前正在发展的小功率无线抄表、GPRS抄表的阶段。在目前的市场中,各总抄表方式共存、互补,并且在新的国家电网的电表标准中,已经将通讯模块的物理接口做出强制规定,也为电表的各种通讯方式的兼容铺平了道路。小功率无线抄表之所以在各类抄表模式的竞争中引起表计制造厂家的关注,主要有以下几个优势: 1)抄通率高。 2)通讯效率高。 3)安装成本低。 4)可拓展应用多。 5)小功率无线技术门槛低,易于形成产品。 总体说来在实际应用中小功率无线通讯在目前的阶段主要可以解决不入户抄表,实时上传数据,电表故障监测及未来实现智能电网合理分配电能等等功能。 电表由于有稳定的供电电源,相对对于智能化发展的过程中,对自身计量及智能控制,数据传输的过程中的能耗相对要求并不是非常苛刻,所以能够在应用中灵活处理无线抄表碰到的问题,但也有其他三表中要求更高的电气指标。 在电表的应用中基本要求具有如下的技术功能: 1) 自行组网功能。 2) 通讯自动调频功能。 3) 可根据功能的拓展需求自升级功能。 1.1 自组网功能 无线自组网是一组以无线链路进行通信、由移动节点动态形成得网络, 它是一个多跳的临时性自治系统。 与单跳的无线网络不同,自组网节点之间是通过多跳数据转发机制进行数据交换的, 需要路由协议进行分组转发决策。无线信道变换的不规则性, 节点的移动、加入、退出网络等也会引起网络拓扑结构的动态变换, 路由协议的作用就是在这种环境下,监控网络拓扑结构变换,交换路由信息。定位目的节点位置,产生、维护和选择路由,并根据选择的路由转发数据,提供网络的连通性。它是移动节点互相通信的基础。 无线自组网的主要特点在于不需要固定的基础设施支撑,不需要预先配置主机,能够在任何时间、任何地点快速的组建起一个移动通信网络;节点可以任意移动,网络拓扑结构动态变化,没有专用的固定基站或路由操作作为网络的管理中心,网络中每个节点都兼有主机和路由器的功能;节点间以对等的方式进行通信, 具有高度的协作性,网络路由学艺通常采用分布式控制方式,比中心结构的网络具有更强的鲁棒性和抗毁性等。 1.2 防冲撞通讯或自动跳频功能 在设置路由设备的频率时,由于采用的是同频收发,自然就存在节点之间的同频干扰问题。在解决这个问题时,可以使用载波侦听多点接入/ 避免冲撞的方法。在每次发送数据时,需要先等待一个任意长的周期,在这个任意的退避时间之后,如果设备发现信道空闲,就会发送数据帧;反之,如果设备发现信道正忙,则将等待任意长的周期后,再次尝试接入信道。这样可大大降低冲突发生次数的概率,从而能够满足抄表的需要。 1.3 自动升级功能 根据日后的用户需求,增加更多的功能及产品升级、调整等,无线抄表的方案在设计之初需要预留自升级的功能及接口,这样可以大大增加产品的使用期限及附加值。 随着国家的节能减排的大政策背景下,气、水表的发展将实现跨越是发展的趋势。由目前仍然在使用的以机械式计量为主的方式直接进入到智能式计量、控制的方式。 气、水表有一个共同的特点:电源部分绝大多数都是使用电池进行供电。所以对于无线抄表的实现则相比电表对于自身能耗的指标要严格许多。 主要的技术要求如下: 1) 超低功耗 由于气、水表都是使用电池进行供电,在原有的电子部分增加无线通讯的功能,并不显著减少工作使用寿命的要求,则对设计者提出更高的要求。 有于自组网为保持网络节点及通讯路径的稳定,必须要频繁进行节点间的通讯,所以在目前的技术背景下则能难实现超低功耗的要求。 当然也可以根据实际的最终抄表系统要求,以固定网络的方式实现,即设立固定路由,其余节点则指定和固定路由通讯的方式实现多节点无线抄表。协议也相对简单及高效。 低功耗的实现也有赖于抄表系统的实际用户需求,例如水、气表单月在某时间段进行工作,其余时间都处于非工作状态以减少功耗。 根据无线信号的强弱,自动调节发射功率,以减少功耗等等。 目前在水、气表中的应用中,以点对点的方式为主要方式,可以最简化抄表系统的设计及最高效率化数据采集。 2) 无线信号穿透能力强 由于水、气表的安装及使用基本在每用户房屋内,所以无线抄表可以实现不入户抄表,及用户不在房屋内进行抄表等实际问题。无线信号的穿透力则显得非常重要。为提高点对点的抄表效率,实际表计厂家要求能够无线信号能够穿越楼层5~7层。实际设计过程中,穿透力和超低功耗需要取一个平衡点,往往需要经过大量的现场试验以达到最佳性能比。 3) 体积小型化 由于水、气表的体积越来越小型化,本身机械传感器部分的体积较大,留给电子计量及无线通讯模块的结构空间相对很小。这就要求电子部分的设计尽量小型化。所以对无线通讯模块的集成度提出更高的要求。 二、小功率无线通讯在热表中的应用 热表目前的发展在近几年非常迅速,随着国家关注民生问题,解决社会矛盾的要求,热表需求在中国的北部迅速增加。 目前热表主要有两种类型,一种是散热片式热能计量,主要针对老的供暖系统加装计量表;另一种是新建供暖系统的管道式计量表。 在管道式计量表的技术需求基本和水、气表的需求一致。散热片式热能计量表则有集成度更高的需求,传感器的信号处理、计算,及计量数据的无线传递尽量能够在一颗芯片中完成,这样可大大提高表计的精度及减少功耗,延长表计的电池使用寿命。 以上便是此次小编带来的“无线通讯”相关内容,通过本文,希望大家对无线通讯在电表中的应用具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-01-07 关键词: 无线通讯 电表 指数

  • 你了解无线通讯吗?无线通讯讯号如何测量?

    你了解无线通讯吗?无线通讯讯号如何测量?

    无线通讯是通讯技术之一,无线通讯技术为我们的生活带来了诸多便利。上篇文章中,小编对车载无线通讯技术有所介绍。为增进大家对无线通讯的了解,本文将阐述如何正确测量无线通讯讯号,以及如何进行EMC分析。如果你对无线通讯具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 随着过去十数年无线通讯技术的快速发展与规格的不断进化,各种不同的无线技术不论是GSM、GPS、WLAN(如Wi-Fi)、Bluetooth等都开始逐渐出现、并普及于日常生活中。无线通讯技术本身即已博大精深,而在导入至各式电子装置与应用领域时,更必须考虑到电磁干扰(ElectromagneTIc Interference,即一般通称的EMI)与电磁兼容(ElectromagneTIc CompaTIbility,EMC)的问题,以避免相关功能受到干扰而产生讯号劣化、影响其正常运作。然而,尽管世界各地已纷纷立法建立相关的电磁规范,关注于对电磁辐射与RF(Radio Frequency)射频的限制,但在面对不同通讯模块彼此间可能产生相互干扰的这个状况下,却难以有一套固定的标准,去预防或解决相关难题,这也因此成为各产品开发商最需加以克服的重点。 除此之外,加上近来可携式装置的热潮以及通讯功能的多元化,使得这些相关通讯模块与天线,皆必须设计成更加轻薄短小的体积,来符合行动应用的需求,这样的状况更使得产品要做到最佳化设计更为难上加难。要在极其狭小与精简的空间中,建置更多不同的无线模块与天线,这些组件彼此间势必将更容易产生噪声干扰、而影响到其传输表现,因为经常观察到像是传输距离变短、传输速率降低等等不利于产品通讯性能的状况。百佳泰(Allion Labs, Inc)在此文中,将介绍在无线通讯状况下,应如何正确测量无线通讯讯号及进行电磁兼容分析,希冀能与相关开发厂商相互切磋交流、提供技术上的参考。 复杂的通讯环境:载台噪声(Platform Noise)造成的接收感度恶化(De Sense) 首先,先来试想一般消费者在使用现在新式手持装置(不论是智能型手机或是平板电脑)时的可能情境:消费者到了用餐时间,想寻找邻近的餐厅,便可以拿出手机,透过点击打开预先下载好的一款应用程序,然后透过声控方式,说出想选择的料理种类,接着,应用程序便会将接收到的的声讯传送至网络上该应用程序业者的服务器进行解译、用户所在位置定位及搜寻,并将符合条件的选项乃至地图显示于屏幕上,用户便能按图索骥的找到合适的理想餐厅。 事实上,在这短短几秒看似简单的操作过程中,背后便包含了许多零组件的运作,包括像是触控屏幕的感应、产品(硬件)与用户操作接口(软件)的结合使用、麦克风透过消除背景杂音收讯以传递干净的用户声讯、3G模块的启动、与邻近基站的联机能力、GPS定位系统的作用、服务器搜寻结果的回传等等。虽然对用户来说,感受到的是「好不好用」的使用观感;但对开发者而言,却必须从背后的机械结构、组件选择、软硬件整合到通讯模块一一详加验证,才能创造良好的使用经验、完整实现产品的使用目的。 因此,了解产品在整个通讯环境中所有可能产生电磁讯号的组件,可说是在进行建置设计时的一大重要前提。透过图一,我们可以清楚看到,在目前一般新式装置中主要有四大种类的组件会产生电磁讯号,这些组件自行发出的讯号若是因设计不良而造成相互干扰,便可称作载台噪声(Platform Noise)。这四类组件包括有系统平台(如中央处理器、内存、电源供应器)、对内对外的连接器耦合路径(如各种传输接口像是USB、HDMI)、外购平台模块(如触控屏幕、相机镜头模块、固态硬盘及其它向厂商外购后进行组装的组件)及无线芯片组/无线模块(如Wi-Fi 802.11 a/b/g/n、Bluetooth、GPS)等,这四大类组件均需透过缜密的量测、计算,才能精确找出最佳的电路设计与妥善进行整体产品建置,避免彼此间的干扰,将所有可能的问题风险降至最低。 所谓载台噪声的干扰(Platform Noise Interference)是指什么呢?举例而言,面板是目前所有操控装置的最大组件,而装置内天线所发射的任何讯号都会打到面板,而面板所发出的噪声也都会进到天线中;同样的,天线发出的电波也会影响到各个接口;而不同模块各自所发出的讯号,也会成为彼此的噪声,这就是所谓的载台噪声干扰。而当这些的模块、组件都在同时运作,并且干扰无法被控制在一定限度之下时,便会产生“接收感度恶化”(DegradaTIon of Sensitivity,De Sense)的现象,影响装置无线效能的正常运作。 譬如在同一个频段中,当A手机能够接收1000个频道的讯号,而B手机仅能接收到500个频道,在实际感受上,用户便会认为B手机的收讯能力不佳。由于天线、滤波器、前置电路并不会在任一特定频道中表现特别差,归纳来说,这便可能是因为B手机在设计时有未尽之处,而受到载台噪声的干扰,造成所谓的接收感度恶化。 量测出载台噪声干扰的方法并不困难,可以选择一个干净无外界干扰的环境(如电磁波隔离箱),透过单独量测单一无线模块接电路板作用的讯号吞吐量(Throughput)结果(如图二的黄色线段),以及量测该模块建置于产品系统平台之中作用的讯号吞吐量结果(如图二的蓝色线段),两者间进行比较,便会发现到作用于产品平台中时明显有讯号劣化情形。而两者间路径损失(Path Loss)的差异,便可视为载台噪声的干扰所致。 在此必须强调一个观念,那就是载台噪声的存在是不可避免的,我们不可能将噪声降到零值,因为模块必须透过系统供电,而模块所放置的位置也会影响到邻近其它模块与接口,其中势必会有噪声的产生。不过载台噪声的存在虽然不可避免,却可以设法让其干扰降到最低、而不致影响通讯表现的程度,这也就是为什么我们要去量测噪声、找出干扰源的原因。 然而,要量测出载台噪声干扰并非难事,但若要验证载台噪声的来源有哪些、以及个别来源造成的干扰程度,则需要非常复杂与细致的量测方法,而这绝对是开发者的一大挑战。光是控制变因并对可能造成干扰的组件进行交叉量测,彼此间便可以产生上千种组合,像是不同的通讯频道间、Bluetooth与Wi-Fi、Wi-Fi与3G、3G与GPS等等,都可能因为讯号共存(Co-existence)、串音(Crosstalk)等状况造成讯号损耗。如何透过正确的量测顺序与手法、并将其间耗时的交叉量测加以自动化,以有效判断主要噪声源,便是其中的学问所在。 降低噪声的首要重点:制定合理的噪声预算(Noise Budget)以进行调变 在了解到载台噪声的干扰会造成接收感度恶化的情形,并且已知如何量测后,下一个重点就在设定出装置噪声的许可值,也就是制订出合理的噪声预算(Noise Budget),才能为装置做出最适宜的调整。也就是说,在得知该无线通讯技术可以如何解调(例如已知该3G模块的恶化情形是可以透过GPS模块解调的),了解到噪声大小与Eb/No(系统平均讯噪比)后,设定出合宜的噪声容许值,才能进行噪声干扰的修正(而非消除)。 然而,这样的修正并非单一组件的校正,而是需要一连串环环相扣的验证与修改。举例来说,当装置的屏幕对天线接收造成干扰时,要进行调变的不只是面板本身,还包括了背后的显示卡、输入输出功率、线路的设计、LVDS接口等,甚至是天线的表面电流分布方式,都需要进行调变。从图三简略的图示便可看出,影响无线装置讯号接收能力的可变因素有许多,而彼此间均有牵一发而动全身的依存关系。因此,依据实际的载台噪声状况,订定出合理的噪声预算,再据此进行调变以降低噪声,才是能有效提升产品质量的关键。 实例说明:最大干扰源--触控面板 如前所述,触控面板是各类以触控为核心应用的新式装置中所占面积最大的组件,相应产生的干扰问题也就越多,因此,确保其所造成的载台噪声能控制在噪声预算内,自然是验证时的第一要务。根据百佳泰的验证经验,目前在智能型手机及平板装置中,约莫有60%的干扰问题都来自于触控面板,其中又有70%是源于面板里的IC控制芯片,接下来我们就将针对触控面板的验证要点进行说明。 触控面板顾名思义,就是具备触控功能的面板,然而,触控面板第一个所需要克服的干扰,不是来自同一装置内的其它模块或接口,而是面板本身对触控功能所产生的干扰。包括像是面板的像素电极(Pixel Electrode)、像素频率(Pixel Clock)、储存电容(Storage Capacitor)、逐线显示(Line-by-Line Address)背光板模块(Back Light Unit)等都会造成面板对触控的干扰。 此时就要去量测触控时的电压,扫瞄并观察在不同时间以及使用不同触控点的电压变化,以了解实际载台噪声的状况,才能进行适当的调变。基本而言,触控的扫瞄电压约是100~200k,而屏幕的更新率则是五毫秒(ms),以检查所有触控点,这种低周期的频率便非常容易造成对GPS及SIM卡的干扰。因此,触控面板必须提高电压才能解决面板的干扰,也就是透过微幅降低触控感应的灵敏度,以换来载台噪声降低;而在实际量测观察时,除了需要透过精确的夹具与仪器外,也必须量测时域(而非频率),才能得到真正的错误率(BER)数据。 在量测出触控面板本身的噪声后,并设定出合理的噪声预算值后,就可以开始进行触控面板对各种不同模块的噪声量测,图四的触控面板噪声预算鱼骨图,就是我们根据经验归纳研究出的量测与验证顺序,必须透过对噪声预算的控制,来观察触控面板对不同模块的干扰状况。在图五的实际量测图中,红线部分便是我们设定的噪声预算值,而我们的目标就是将噪声值降低到红线以下。 以上便是此次小编带来的“无线通讯”相关内容,通过本文,希望大家对无线通讯讯号的测量具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-01-07 关键词: 无线通讯 测量 指数

  • 大佬带你了解无线通讯,车载无线通讯技术介绍

    大佬带你了解无线通讯,车载无线通讯技术介绍

    无线通讯是通信技术之一,对于无线通讯,小编在往期文章中对无线通讯OFDM技术、智能无线通讯有所介绍。为增进大家对无线通讯的了解,本文将对车载无线通讯技术加以阐述。如果你对无线通讯具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 近几年,随着汽车电子技术的进步,车载无线通讯技术得到了快速的发展,无线通讯技术也在迅速发展,同时车载无线通讯技术的产业链比较完善,包括芯片、车载单元、数据供应商等等。 虽然目前车载无线通讯技术的实际应用还停留在较为基础的领域,但随着汽车消费者对于车辆安全性、舒适性、可办公等方面的不断追求,车载无线通讯技术的应用将更为广泛目深入。随着技术的不断提升,在未来车载无线通讯技术也会得到全方位提升和发展,以保证车辆安全顺畅运行,同时让驾驶员享受到电子科技带来的便利和舒适。 一、车载无线通讯技术的构成 车载无线通讯技术由车载导航模块、车载无线通信模块、安全报警模块、行车状态记录模块、多媒体播放模块、数据采集模块、语音识别模块、地理信息系统模块八部分组成。所有的数据都通过车载信息中心进行处理、协调,并做出正确的反应。图l为车载无线通讯技术的构成。 以下简单介绍车载无线通讯技术的三个重要模块,以便读者可以直观明了的了解车载无线通讯的构成要素。 二、车载导航模块 车载导航,又称为汽车导航。简单来说,就是把GPS应用到车辆导航上面,为汽车驾车人指路。不管身处繁华喧嚣的城市中,还是山清水秀的深山中,这项技术都是不可或缺的。 GPS车载定位可以实现二十四小时实时跟踪、监控,根据用户需求,可在任意时间,查询任意地点的车辆所在位置以及有关车辆的信息。驾驶员在驾驶过程中可通过手柄查询显示当前位置信息。并且当车辆超出规定的行车范围时,车台将向监控中心发出越界提示,以便监控中心采取相应措施。用户在使用过程中若需对若干参数进行修改,可远程通过监控中心用短消息进行修改。 随着汽车电子的发展壮大,消费者对于这些前言技术的不断追求。使得GPS车载应用的未来会无可限量,技术进步带来的梦想也是没有止境的。 三、车载无线网络模块 在当今网络发达的年代,手机套餐里没“货”都不敢随便玩。随着科技的不断进步,为了跟上消费者的强大需求,现在的有些公交车上会标注有免费WiFi提供乘客使用。车内WiFi属于车内无线网络模块,是面向公交、客车、私家车、游轮等公共交通工具推出的特种上网设备。 Wi-Fi终端通过无线接入互联网获取信息、娱乐或移动办公的业务模式。车载Wi-Fi设备是指装载在车辆上的通过3G/4G/5G to Wi-Fi、无线射频等技术,提供3G Wi-Fi热点的无线路由器。 无线通信技术与汽车电子技术整合的趋势正在加速,通过配备电子车载Wi-Fi产品,汽车等移动交通工具摇身一变成为一个移动网络,从而让用户享受到无处不在的信息服务。 四、车载语音识别模块 由于驾驶员在开车期间不能使用手机,这使得车载语音识别系统应运而生。这种语音云平台的云端服务 + 映射终端对智能手机和显示设备的连接 + 终端应用服务启动的模式,就能有效的达到语音交互的目的。加入语音云平台后,用户可以根据自己的语言习惯表达意图指令,服务器进行语音识别响应指令,智能手机通过映射模块把内容传输到车载终端屏幕显示。映射模块采用智能终端映射芯片,能够通过A/V通道向显示设备传输音、视频信息,实现智能手机与显示设备间的双屏映射。 驾驶员在开车时如何进行更便捷、更安全地进行人机交互才是关键所在。因此,车载语音识别将成为车载终端的大势所趋。 汽车电子以及信息传输网络的发展为车联网奠定了技术基础。随着移动互联网、车联网及物联网的发展,一个智能汽车的时代正在到来。车联网的实现是逐步的,而无线通信技术作为车联网应用的核心基础也在不断地发展,在这个过程中无线通信技术的发展会推动车联网应用的实现,同时车联网也会促进无线通信技术的创新。所以无线通信技术如何更好地应用到车联网中去,是值得我们深思与探讨的。 五、车联网的概念 车联网是指利用先进传感技术、网络技术、计算技术、控制技术、智能技术,对道路和交通进行全面感知,实现多个系统间大范围、大容量数据的交互,解决人、车辆、路、站场之间的协同问题,以提供交通效率和交通安全为主的网络与应用。 关于车联网的技术,电子发烧友网将于2015年12月4日举办IOT大会,与中国联通一起探讨从车联网开始的IoT时代的运营商变革、与思必驰一起看看语 音交互技术如何助力车联网用户体验、与有方科技的聂名义一同研究智能互联时代的通信解决方案。欢迎大家登陆IOT大会之车联网技术论坛详细了解。 以上便是此次小编带来的“无线通讯”相关内容,通过本文,希望大家对y具备一定的认知。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-01-07 关键词: 无线通讯 车载无线通讯技术 指数

  • 形形色色的太阳能电池,3类太阳能电池介绍

    形形色色的太阳能电池,3类太阳能电池介绍

    在前两篇文章中,小编对薄膜太阳能电池、单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池均有所介绍。为增进大家对太阳能电池的了解,本文将介绍三种太阳能电池:1.多元化合物薄膜太阳能电池,2.聚合物多层修饰电极型太阳能电池,3.纳米晶化学太阳能电池。如果你对太阳能电池相关内容具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、多元化合物薄膜太阳能电池 为了寻找单晶硅电池的替代品,人们除开发了多晶硅、非晶硅薄膜太阳能电池外,又不断研制其它材料的太阳能电池。其中主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。上述电池中,尽管硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高,成本较单晶硅电池低,并且也易于大规模生产,但由于镉有剧毒,会对环境造成严重的污染,因此,并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代 砷化镓III-V化合物及铜铟硒薄膜电池由于具有较高的转换效率受到人们的普遍重视。GaAs属于III-V族化合物半导体材料,其能隙为1.4eV,正好为高吸收率太阳光的值,因此,是很理想的电池材料。GaAs等III-V化合物薄膜电池的制备主要采用 MOVPE和LPE技术,其中MOVPE方法制备GaAs薄膜电池受衬底位错、反应压力、III-V比率、总流量等诸多参数的影响。 除GaAs外,其它III-V化合物如Gasb、GaInP等电池材料也得到了开发。1998年德国费莱堡太阳能系统研究所制得的GaAs太阳能电池转换效率为24.2%,为欧洲记录。首次制备的GaInP电池转换效率为14.7%.见表2。另外,该研究所还采用堆叠结构制备GaAs,Gasb电池,该电池是将两个独立的电池堆叠在一起,GaAs作为上电池,下电池用的是Gasb,所得到的电池效率达到31.1%。 铜铟硒CuInSe2简称CIC。CIS材料的能降为1.leV,适于太阳光的光电转换,另外,CIS薄膜太阳电池不存在光致衰退问题。因此,CIS用作高转换效率薄膜太阳能电池材料也引起了人们的注目。 CIS电池薄膜的制备主要有真空蒸镀法和硒化法。真空蒸镀法是采用各自的蒸发源蒸镀铜、铟和硒,硒化法是使用H2Se叠层膜硒化,但该法难以得到组成均匀的CIS。CIS薄膜电池从80年代最初8%的转换效率发展到目前的15%左右。日本松下电气工业公司开发的掺镓的CIS电池,其光电转换效率为15.3%(面积1cm2)。1995年美国可再生能源研究室研制出转换效率为17.l%的CIS太阳能电池,这是迄今为止世界上该电池的最高转换效率。预计到2000年CIS电池的转换效率将达到20%,相当于多晶硅太阳能电池。 CIS作为太阳能电池的半导体材料,具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点,将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向。唯一的问题是材料的来源,由于铟和硒都是比较稀有的元素,因此,这类电池的发展又必然受到限制。 二、聚合物多层修饰电极型太阳能电池 在太阳能电池中以聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制爸的研究方向。其原理是利用不同氧化还原型聚合物的不同氧化还原电势,在导电材料(电极)表面进行多层复合,制成类似无机P-N结的单向导电装置。其中一个电极的内层由还原电位较低的聚合物修饰,外层聚合物的还原电位较高,电子转移方向只能由内层向外层转移;另一个电极的修饰正好相反,并且第一个电极上两种聚合物的还原电位均高于后者的两种聚合物的还原电位。当两个修饰电极放入含有光敏化剂的电解波中时.光敏化剂吸光后产生的电子转移到还原电位较低的电极上,还原电位较低电极上积累的电子不能向外层聚合物转移,只能通过外电路通过还原电位较高的电极回到电解液,因此外电路中有光电流产生。 由于有机材料柔性好,制作容易,材料来源广泛,成本底等优势,从而对大规模利用太阳能,提供廉价电能具有重要意义。但以有机材料制备太阳能电池的研究仅仅刚开始,不论是使用寿命,还是电池效率都不能和无机材料特别是硅电池相比。能否发展成为具有实用意义的产品,还有待于进一步研究探索。 三、纳米晶化学太阳能电池 在太阳能电池中硅系太阳能电池无疑是发展最成熟的,但由于成本居高不下,远不能满足大规模推广应用的要求。为此,人们一直不断在工艺、新材料、电池薄膜化等方面进行探索,而这当中新近发展的纳米TIO2晶体化学能太阳能电池受到国内外科学家的重视。 自瑞士Gratzel教授研制成功纳米TIO2化学大阳能电池以来,国内一些单位也正在进行这方面的研究。纳米晶化学太阳能电池(简称NPC电池)是由一种在禁带半导体材料修饰、组装到另一种大能隙半导体材料上形成的,窄禁带半导体材料采用过渡金属Ru以及Os等的有机化合物敏化染料,大能隙半导体材料为纳米多晶TIO2并制成电极,此外NPC电池还选用适当的氧化一还原电解质。纳米晶TIO2工作原理:染料分子吸收太阳光能跃迁到激发态,激发态不稳定,电子快速注入到紧邻的TiO2导带,染料中失去的电子则很快从电解质中得到补偿,进入TiO2导带中的电于最终进入导电膜,然后通过外回路产生光电流。 纳米晶TiO2太阳能电池的优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10%以上,制作成本仅为硅太阳电池的1/5~1/10.寿命能达到2O年以上。 以上便是此次小编带来的“太阳能电池”相关内容,通过本文,希望大家对多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池和纳米晶化学太阳能电池具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-01-06 关键词: 电池 太阳能电池 指数

  • 你了解单晶硅太阳能电池吗?多晶硅薄膜太阳能电池是何方神圣?

    你了解单晶硅太阳能电池吗?多晶硅薄膜太阳能电池是何方神圣?

    太阳能电池是现代的重要电池产品之一,太阳能电池借助太阳的热能,为诸多设备提供了电力支持。为增进大家对太阳能电池的了解,本文将对单晶硅太阳能电池和多晶硅薄膜太阳能电池予以介绍。如果你对太阳能电池具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、单晶硅太阳能电池 硅系列太阳能电池中,单晶硅大阳能电池转换效率最高,技术也最为成熟。高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成热的加工处理工艺基础上的。现在单晶硅的电地工艺己近成熟,在电池制作中,一般都采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技术,开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。在此方面,德国夫朗霍费费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平。该研究所采用光刻照相技术将电池表面织构化,制成倒金字塔结构。并在表面把一13nm。厚的氧化物钝化层与两层减反射涂层相结合.通过改进了的电镀过程增加栅极的宽度和高度的比率:通过以上制得的电池转化效率超过23%,是大值可达23.3%。Kyocera公司制备的大面积(225cm2)单电晶太阳能电池转换效率为19.44%,国内北京太阳能研究所也积极进行高效晶体硅太阳能电池的研究和开发,研制的平面高效单晶硅电池(2cm X 2cm)转换效率达到19.79%,刻槽埋栅电极晶体硅电池(5cm X 5cm)转换效率达8.6%。 单晶硅太阳能电池转换效率无疑是最高的,在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位,但由于受单晶硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响,致使单晶硅成本价格居高不下,要想大幅度降低其成本是非常困难的。为了节省高质量材料,寻找单晶硅电池的替代产品,现在发展了薄膜太阳能电池,其中多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池就是典型代表。 二、多晶硅薄膜太阳能电池 通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350~450μm的高质量硅片上制成的,这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。因此实际消耗的硅材料更多。为了节省材料,人们从70年代中期就开始在廉价衬底上沉积多晶硅薄膜,但由于生长的硅膜晶粒大小,未能制成有价值的太阳能电池。为了获得大尺寸晶粒的薄膜,人们一直没有停止过研究,并提出了很多方法。目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法,包括低压化学气相沉积(LPCVD)和等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺。此外,液相外延法(LPPE)和溅射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池。 化学气相沉积主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、Sicl4或SiH4,为反应气体,在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上,衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4等。但研究发现,在非硅衬底上很难形成较大的晶粒,并且容易在晶粒间形成空隙。解决这一问题办法是先用 LPCVD在衬底上沉炽一层较薄的非晶硅层,再将这层非晶硅层退火,得到较大的晶粒,然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜,因此,再结晶技术无疑是很重要的一个环节,目前采用的技术主要有固相结晶法和中区熔再结晶法。多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工艺外,另外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技术,这样制得的太阳能电池转换效率明显提高。德国费莱堡太阳能研究所采用区馆再结晶技术在FZ Si衬底上制得的多晶硅电池转换效率为19%,日本三菱公司用该法制备电池,效率达16.42%。 液相外延(LPE)法的原理是通过将硅熔融在母体里,降低温度析出硅膜。美国Astropower公司采用LPE制备的电池效率达12.2%。中国光电发展技术中心的陈哲良采用液相外延法在冶金级硅片上生长出硅晶粒,并设计了一种类似于晶体硅薄膜太阳能电池的新型太阳能电池,称之为“硅粒”太阳能电池,但有关性能方面的报道还未见到。 多晶硅薄膜电池由于所使用的硅远较单晶硅少,又无效率衰退问题,并且有可能在廉价衬底材料上制备,其成本远低于单晶硅电池,而效率高于非晶硅薄膜电池,因此,多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。 以上便是此次小编带来的“太阳能电池”相关内容,通过本文,希望大家对单晶硅太阳能电池和多晶硅薄膜太阳能电池具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-01-06 关键词: 太阳能电池 单晶硅太阳能电池 指数

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