工业电子系统

科技工作者之家 2020-11-17

工业电子系统,一种以嵌入式系统为核心,通过系统软硬件能够完成工业领域对象(飞机、船舶、汽车、机械、家电等)的状态感知、过程监视和控制,实现对象预定功能的电子系统,一般具有体系架构复杂,实时性、可靠性、安全性、经济性要求高的特点1。

简介工业电子在原理上与其他设备没有什么区别,但对器件的要求有所不同。如有些工业设备的使用环境是很恶劣的,温湿度变化大、粉尘、腐蚀性气体、机械应力、振动等,这些都对工业电子系统提出了很高的要求。在工业电子系统中,最典型、最重要的组成部分是嵌入式系统,它是工业电子系统的核心。要实现对电机、显示屏、扬声器等设备的控制,嵌入式系统必须要有一颗强有力而且智能的“芯”,不仅包括传统意义上的MCU( 微控制器),也包括DSP(数字信号处理器)2。

基本组成工业电子系统组成千差万别,但通常由以下几部分组成。

外部信号获取或输入:电子系统只能处理电信号,外部信号如果是基本物理量,就需要用传感器来进行转换;如果是其他电路或设备输入的信号,就需要进行信号的耦合匹配。

信号处理:信号处理前通常要对外部信号进行调理,也就是对输入信号进行衰减、放大、滤波等处理,然后再进行下一步的采集、分析、计算、变换、传输、判断和执行1。

信号执行:信号执行主要是指信号处理后的显示、驱动负载和输出等。

其他组成:电子系统设计离不开电源,市场中有很多现成电源模块可供选择。智能电子系统还会有控制电路协调系统各部分工作,但对于简单系统不一定需要1。

常用元件在工业电子系统中常用元件有SCR、TRIAC、UJT及低电流的PNPN半导体3。

SCRSCR是晶闸管的简称,是硅晶体闸流管的简称,也称作可控硅整流器(Silicon Controlled Rec—tifier)。自1957年美国通用电气公司发明第一只晶闸管,揭开电力电子技术的扉页起。由于它的效率高、结构可靠、体积小、无噪声、无磨损、响应快等优点,很快就取代传统的电动发电机组和水银整流器,在变流技术领域里长达20多年的时间中占据了主导地位,并形成一个晶闸管家族。它是工业电子系统中一个十分重要的常用元件4。

TRIACTRIAC(三端双向可控硅开关元件)是一种与两个反相并联的SCR具有几乎相同的功能的三端交流开关。它因用三极(TRIODE)控制交流(AC)功率而得名。其电气特性虽然与双向两端开关元件相同,可是因为在TRIAC上有栅极,而且具有在栅极上无论是正,负占号均可触发的特点,所以控制电路既简单,所用元器件数目又少。因此,更适宜作为交流控制元件5。

UJT单结晶体管(UJT)又称双基极管。它由相连的低掺杂条(高电阻系数)的N型材料和高掺杂的P型棒组成,在N型条的两端产生电阻接触,分别叫做晶体管的第一基极B1和第二基极B2。P型棒叫做发射极,与N型条形成常规的PN结。由于这种器件只有一个PN结,所以其表现就与双极型晶体管不同,故取名单结晶体管6。

专用电缆产品特性工业电子系统专用电缆产品特性的移动性能是:移动速度达到3m/s~10m/s;移动平率为20次/min~50次/min ;弯曲寿命应>300万次或>500万次。

工业电子系统专用电缆特性如下:

电缆采用柔性结结构设计,以多股精校裸铜或镀锡铜丝为导体,以特殊改性弹性体丁晴作为电缆的外护套,电缆具有柔软、耐磨、耐弯、抗拉、抗撕裂、耐候、耐雾态气态酸碱腐蚀特性;

电缆以镀锡铜丝编织电缆屏蔽层,抗外界干扰性能优异(按需求定制);

电缆内部可根据需要加入镀锌钢丝绳、凯夫拉纤维等抗拉原件,电缆具有较强的抗拉性能,能够承受较强的机械外力(特殊定制)1。

本词条内容贡献者为:

黎明 - 副教授 - 西南大学

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