设计的精确

2024-09-01

设计的精确(共12篇)

设计的精确 篇1

0 引言

气动技术以其装置结构简单, 安装维护方便, 工作介质绿色环保, 输出力及速度可调性好的优点, 成为许多设备控制方式的首选。但由于空气的压缩性和膨胀性都远大于液体和固体的, 气体体积会随着压力和温度的变化而发生变化, 气体通过阀口流量的非线性和气缸存在摩擦力等原因, 气动运动的精确定位控制较为困难。

当前, 现代控制理论不断发展, 很多先进的控制方法已应用于气动位置控制中, 主要有流体脉冲控制、比例伺服阀控制等, 并与智能控制策略相结合[1]。其中, 流体脉冲控制以PWM (脉冲宽度调制) 为主, 以电磁高速开关阀为载体, 阀芯能够高速响应以调整气动回路[2], 在其他条件不变的情况下, 调节占空比控制工作时间即可以较精确地控制定位位置。另外, 气缸的品种也在不断地发生变化, 带有制动装置的气缸亦即锁紧气缸, 其通过普通的开关阀控制也可以达到较为精确的效果。本文就将结合上述2种理念来设计精确的气动运动控制回路。

1 气路对比

(1) 普通气缸入口节流回路如图1所示。

由图1可知, 选用1个三位五通阀, 利用中位作用即可实现气缸在任意位置停止。当以一定的水平载荷力 (200 N) 作用在活塞杆端部时, 运用Automation Studio软件进行仿真。参数设置如图2所示, 仿真结果如图3所示, 活塞杆不能精确定位在某一位置, 其变动的幅度与入口节流阀开度、外载荷有关。

(2) 普通气缸出口节流回路如图4所示。

同理, 通过Automation Studio软件进行仿真, 其参数设置如图5所示, 仿真结果如图6所示, 活塞杆不能精确定位在某一位置, 但其平稳性比入口节流要好, 变动的幅度与出口节流阀开度、外载荷有关。

由上面2种节流回路的仿真直观分析可知, 用普通气缸通过三位五通阀的中位实现精确定位是不可行的, 出口或入口节流调速只对定位有一定帮助[3]。

2 锁紧气缸工作原理

锁紧气缸是以普通型双作用气缸配以端部的锁紧装置, 它在不同的形式操控下能使活塞杆在不同的位置及状态下锁定[4,5]。弹簧锁紧气缸工作原理如图7所示。

释放:气控口通入压缩空气, 推动锁紧活塞克服弹簧力, 使得锁紧活塞向右运动, 锁紧箍处于释放状态, 活塞杆可以自由运动。

锁紧:气控口迅速排放压缩空气, 弹簧推动锁紧活塞向左运动, 锁紧活塞前端锥面与滚轮接触, 并施加接触力使转动杠杆转动, 压紧锁紧箍, 活塞杆不能自由活动, 使其停止在某一位置。

3 锁紧节流回路设计

现结合出口节流、锁紧气缸的原理进行气动回路设计[6], 横向锁紧回路如图8所示:选用一个封闭型三位五通电控换向阀, 通过气压使其复位;选用一个常闭型单电控二位三通阀;气路上选择出口节流, 以增强平稳性能。

在气路控制和安装上应该明确:电控系统应先对二位三通阀发出锁紧释放信号, 或至少与三位五通阀信号同时发出, 如果从锁紧状态转变为释放状态, 二位三通电磁阀的释放信号滞后于控制气缸活塞杆动作的信号, 侧活塞杆将会冲出, 造成一定的冲击;安装时应尽可能缩短二位三通阀与锁紧头气控口间的距离, 以减少动作延时[7,8]。

锁紧回路工作过程:当封闭型三位五通电控换向阀和常闭型单电控二位三通阀均不通电时, 气缸通过三位五通阀中位作用及锁紧头弹簧锁紧;当三位五通电控换向阀左边L作用及单电控二位三通阀S通电作用, 锁紧头松开, 活塞杆能够自由活动, 在气压的作用下, 活塞杆向前运动;当三位五通电控换向阀右边R作用及单电控二位三通阀S通电作用, 锁紧头松开, 活塞杆能够自由活动, 在气压的作用下, 活塞杆向后运动。

4 结语

本文从实用的角度探讨了基于锁紧气缸的出口节流回路, 为考察与检验气动回路工作性能, 笔者进行了试验, 证实该回路达到了设计的初期目标, 运行平滑快速, 定位精确。

该设计的以下方面还有待进一步完善和研究:由于传统控制方法无法很好地适应多变复杂对象, 因此, 有快速定位要求的可结合模糊控制方式, 提高系统的动态稳定性, 减小静态误差, 以重点解决定位速度、精度等问题。

参考文献

[1]张强, 王即武.气动位置控制技术的发展.农业装备与车辆工程, 2006 (1) :6~8

[2]刘淑珍, 张玉宝.气动位置控制系统及其阀的应用形式.机床与液压, 2007 (4) :133~134

[3]柳波, 衣红.机械手气动控制防冲方法研究.凿岩机械气动工具, 2003 (3) :29~32

[4]沈德频.锁紧气缸控制回路设计.汽车科技, 2005 (5) :43~45

[5]韩森.精密锁紧气缸.液压与气动, 1996 (2) :13

[6]姚黎明, 谢卫华.用精密锁紧气缸实现机械手的三维空间任意位置的定位控制.液压气动与密封, 1997 (2) :15~16

[7]王立刚.气动系统节能设计.MC现代部件, 2004 (10) :52~53

[8]陆鑫盛, 周洪.气动自动化系统的优化设计.上海科学技术文献出版社, 2000

设计的精确 篇2

月球探测器软着陆精确建模及最优轨道设计

针对探测器月面软着陆问题,在考虑月球自转的基础上建立了月球探测器在三维空间飞行的.精确动力学模型.以燃耗最优为指标,利用Pontryagin极大值原理,得到了发动机推力开关曲线和推力方向角的最优控制律.综合考虑落点位置和速度约束求解两点边值问题,得到了探测器软着陆的最优轨线.仿真研究表明本文建立的精确动力学模型相对于不考虑月球自转的动力学模型可以有效提高探测器落点位置精度.

作 者:周净扬 周荻 ZHOU Jing-Yang ZHOU Di  作者单位:哈尔滨工业大学,哈尔滨,150001 刊 名:宇航学报  ISTIC PKU英文刊名:JOURNAL OF ASTRONAUTICS 年,卷(期):2007 28(6) 分类号:V412.4 关键词:月球探测器   软着陆   精确建模   最优轨线  

设计的精确 篇3

关键词:变频调速 选转编码器 定位精度 闭环控制

中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)01(b)-0029-01

在自动化生产线控制过程中,产品的加工、分拣、入库等工序中,经常要求控制系统能够实现快速精确定位,常用的控制有步进电机位置控制、伺服电机闭环控制以及异步电机变频调速闭环控制等多种方式,本系统采用了PLC为核心控制设备,实现精确定位闭环控制的方法。

1 系统的基本结构及控制过程分析

控制系统由PLC、D/A转换器、变频器、三相异步电机及旋转编码器组成。本系统选用了三菱系列的FX2N-32MR型PLC、FX2N-2DA模拟量输出模块以及FR-E740型变频器;可带动0.75 kW及以下的异步电动机,选用增量式通用型旋转编码器。

由PLC向转换器D/A通道提供电机运行速度相对应的数字量信号,并发出启动转换命令;转换器将速度数字量信号转换为模拟电压或电流信号,并输出给变频器;变频器根据输入信号的大小将50 Hz的工频电源转换为相应频率的交流电向异步电动机供电;旋转编码器直接连接在电机或传送带的主动轴上将电机转过的弧度转换成脉冲,反馈回PLC,PLC通过脉冲数量计算出传送带的运送距离,以实现精确定位。系统机构见图1。

2 PLC向转换器的编程控制

D/A转换器可选用FX2N-2DA模拟量输出模块,它是具有两路D/A通道,最大分辨率为8位的模拟量I/O模块,模拟量输出方式均有电压和电流两种,可供用户选择;在出厂时输入通道的数字量均为0~250,模拟量输出为电压0~10 V,如果模拟量改用电流,就需要重新调整偏置和增益。模块内部都有由32个16位二进制的数据寄存器构成的缓冲区,作为与PLC进行数据通信的区域,PLC可以通过特殊功能模块指令向转换器发送控制命令,对于FX2N-2DA模块,可先由写(TO)指令,向的模块0#缓冲区写入两位十六进制来控制通道的输出模式,写入0为电压输出(-10 ~+10 V),写入1为电流输出(+4~+20 mA);并向1#和2#缓冲区分别写入欲转换的数字信号;当向21#缓冲区的b1、b0位写入0、1后,便可通过23#和24#缓冲区的数据来调整增益和零点。同时模块上均设置了零点和增益的调整开关,给使用者提供了调整的方便。

3 变频器的参数设置与输出频率的控制

变频器根据FX2N-2DA模拟量输出模块提供的模拟电压或电流信号调整输出三相交流电源的频率,以达到控制电动机的转速目的;变频器与PLC之间也可通过 FX2N-485-BD或FX2N-485ADP实现通信,或直接由STF、SFR外部子控制,使用时不仅要电路的连接无误,同时还需对其参数正确设置,以三菱E500主流系列产品E450型变频器为例;运行模式选择(Pr.79)设置为2,外部运行模式;模拟量输入选择(Pr.73)设置为0或1,输入电压0~10 V或0~5 V,必须与功能模块D/A通道的输出相匹配;直流制动动作时间和频率(Pr.10、11)分别可以设置为0.5 s、5 Hz。

4 旋转编码器反馈信号与位移的分析

旋转编码器是连接在电机转轴或传送带主动轴上,通过光电转换,将轴上机械、几何位移量转换成脉冲信号,可以实现速度和位移的检测。一般依据旋转编码器输出的脉冲方式不同,可以分为增量式、绝对式及复合式。本系统采用增量式编码器,具有A、B两组相差900,当A相超前B相时为正转,当B相超前A相时则为反转,将A、B两相脉冲直接连接到PLC的高速计数器输入端,可以计算每两脉冲之间的移动距离,即脉冲当量。如旋转编码器的分辨率为N=500线,传送带主动轴的直径为D=45 mm,则电机每转一周,两脉冲之间的移动距离,即脉冲当量μ=(п·D)/N=3.14×45/500=0.282 mm,若当PLC测得脉冲数为M,则可推算出传送带上工件的移动距离L=μ·M。

5 高速计数器的选用与编程

由于旋转编码器的分辨率越高则输出脉冲的频率也就越高,当超过PLC机内扫描频率时,必须采用PLC高速计数器,以中断方式进行计数;FX2N型PLC内置有21点高速计数器C235-C255,每个高速计数器都规定了其功能和使用的输入点,其中C235-C245的11个功能为一相1计数输入,即一个计数器占用一个高速计数输入点,可由特殊辅助继电器M8ΔΔΔ的状态决定是增序或减序计数,C246-C250的5个功能为一相2计数输入,即一个计数器占用2个高速计数输入点,一个增计数输入,一个减计数输入;C251-C255的5个功能为2相2计数输入,即一个计数器占用2个高速计数输入点,一个A相计数输入,一个B相计数输入;当A相超前B相时增计数,当B相超前A相时则减计数。本系统采用C251高速计数,由PLC的X0和X1分别采样编码器的A、B两相脉冲。

6 系统运行的调试

如工件在传送带上要求移动350.5 mm,由上述理论上的脉冲当量计算,则编码器约应发出1243个脉冲,但在实际应用时会有各种的误差,如传送带主轴的测量误差,传送带的张度及安装偏差等,所以必须采用现场脉冲当量测试的方法对理论计算予以修正,可多次实测工件移动距离和高速计数脉冲数,计数出实测脉冲当量,求取均值。

在现场安装调试过程中,需仔细调整电动机与主动轴之间联动轴的同心度,同时调节张紧度,以电机输入频率为1 Hz时可启动为宜,两边应平衡调节,避免皮带运行跑偏。

7 结语

本系统应用PLC通过变频器对三相异步电机实现变频调速,并采用旋转编码器将旋转角度和传送距离对PLC进行反馈,从而实现了位移的精确定位。

参考文献

[1]郁汉琪,盛党红.电气控制与可编程控制器[M].东南大学出版社,2003.

[2]张同苏,徐月花.自动生产线安装与调试[M].中国铁道出版社,2010.

设计一个精确的数控音频衰减器 篇4

关键词:可变衰减器,DAC,OP,音频

1 背景

常规音频可变衰减器使用电位器实现,需手工调节,若需要使用单片机精确控制衰减量,则该方法显然不适用。数字到模拟转换器件(DAC)可以将参考电源(Vref)按控制字要求的大小精确输出,最大输出信号约为Vref,最小为0,设DAC为N位,则精度为Vref/2^N。利用此原理,可以使用DAC构成一个精密数控的音频可变衰减器,N越大,精度越高。(2^N表示2的N次方)

2 DAC衰减器工作原理

以4位电压型DAC为例,其原理如图1所示,它由标准的倒R-2R阶梯结构电阻网络、控制字寄存器、电子开关、运放等构成,控制字(二进制数D3D2D1D0)分别控制电子开关(S3S2S1S0)的闭合方向,即当控制字某位Dx值为1时,对应的电子开关Sx闭合到右端子,使对应的2R电阻连接到运放的反向输入端,反之,对应的电子开关Sx闭合到左端子,使对应的2R电阻连接到运放的同向输入端。反馈电阻Rf值为R。

推导DAC的输出电压表达式:

若以Vref为输入,求DAC输入电阻和电流,利用运放虚短的概念,运放同相和反向输入端电位相等为地电位,可得其等效电路如图2所示,可以推出每个阶梯两边流过的电流相等且于数字控制字无关。显然,输入等效电阻为R,输入电流I=Vref/R.同控制字无关。其最小的支路电流项为I/2^4。

设Is是流经运放大器反向输入端的电流(见图3),其表达式为:

令CODE=8*D3+4*D2+2*D1+D0,即CODE是控制码二进制数D3D2D1D0的10进制数值,则

其输出电压V0

V0=-Rf*Is,代入Is,得

当Rf=R时,

推广到N位DAC,其输出电压

CODE=2N-1DN-1+2N-2DN-2+……+D0,CODE是控制字二进制数DN-1DN-2,K,D的值(十进制值)。

输出电压精度为:

Vref/2N;

从DAC的输出电压表达式可知,相对Vref为输入信号,DAC的输出是一个精度为Vref/2^N的衰减器,输出信号大小由控制字确定,精度由控制字长N决定,N越大精度越高。

电流型DAC内部没有运放,需外接运放。虽然需增加运放,但提供了更大的应用范围。

3 DAC衰减器实例

有一个音频信号发生器产生正弦信号,频率为20Hz—20KHz,使用单片机控制,要求输出信号为双极性,幅度在0—5V可调,控制精度要求达到2mV,设计思想是:输出双极性幅度固定为5V的DDS信号发生器+可变衰减器.DDS信号发生器略,现考虑可变衰减器的实现。

由需求可知,可变衰减器输入的是双极性信号,信号幅度为5V,输出为双极性信号,幅度为0V—+5V可调.控制精度2mv,则DAC的分辨率为12位,考虑到输入输出信号幅度和极型等要求,采用了电流型DAC+运放模式。DAC选择了ADI公司的12位电流型DAC—AD5445,运放是ADI公司AD8021,电路原理如图4所示。

器件说明:图中左边的IC是AD5445,右边的IC是AD8021。

1)AD5445

AD5445是12位DAC,相对精度为±1LSB,供电范围:2.5 V to 5.5 V,采用并行接口带锁存器,更新频率为20.4MSPS,10MHz带宽,Vref范围为±10 V,低功耗,20脚。

2)AD8021

AD8021是低噪声高速单运算放大器,性能优异。主要参数如下:

输入电流噪声为2.1pA/姨Hz,

fc=1 MHz时,二次谐波为-95 dBc,三次谐波为-116 dBc,

fc=1 MHz,输入失调电压:最大1mv,输入失调电流:±0.5uA.低输入电压和输入电流温漂:0.4mV@-50,0.3mv@100,0.5μV/°C and 10 nA/°C,3db小信号带宽:560Mhz@G=1,高共模抑制比,CMMR 100db@20KHz,转换速率:120V/us@1V,8脚。

在使用时,AD5445工作电源为5V,AD8021使用±12V双电源供电,C68,C79是补偿电容。

信号流程:输入信号Vin连接到AD5445Vref(19)脚,从AD8021的6脚输出。

输出电压V0

输出电压幅度范围:0—Vin

理论精度:Vin/4096=1.2mv;

实际测试表明满足设计要求。

4 小结

采用DAC的可编程衰减器具有精度高、性能稳定、易同单片机等处理器连接等特点。可广泛应用于信号发生、信号调理等电路,具有广阔应用前景。

参考文献

[1]谢嘉奎,等.电子线路(线性部分)[M].4版.北京:高等教育出版社,2005.

漫谈绩效考评的精确与模糊 篇5

对此难题,考评者都将目光聚焦在“量化指标”上,希望通过客观的、实在的数字来避免人为差异,使考评结果真实而精确地反应员工绩效,这无疑是目前的考评技术中切实可行的方法。但是,一些已经进行量化考评的企业,其考评结果反而引起更大的争议。调查发现,这些企业在设定量化指标的时候,步入了“唯量化论”的误区,因为量化好,所以都量化,将很多目前的技术手段根本不可能量化的考评项目强行量化、机械量化。比如“学习能力”、“团队精神”、“领导能力”等等,全部标明分值,或54321,或5310,考评者常常为给3还是4或者5而举笔不定,结果是看似精确的分数(有的还保留小数点后两位),实际反应的却是考评者模糊的评价。比较典型的是某公司对“迟到”的量化考评,先是迟到一次扣零点零几分,后来发现迟到一分钟同半小时差别太大,又以迟到的时间扣分,再后来发现同时到公司的两位员工,打卡的先后决定后打卡的一位迟到一秒,算不算迟到呢?最后是算分的为了零点零几分而焦头烂额,员工因为“不服气”而意见纷纷。

模糊和精确是一对矛盾,量化可以精确,但如果得到的不是真正意义上的精确,其“精确”也就失去了意义。况且,现代的模糊控制技术已经表明:在一些场合,模糊控制比精确控制更好。

我们以销售人员的绩效考评为例,不少考评者认为他们的绩效是最好量化的,销售额、利润率、回款率等都是绝对可以精确的,但是,我们怎么区别不同销售人员所在的地区差异?怎样界定团队给予支持的差别?如何判断现有业绩与未来业绩的关系?看来精确的背后隐匿着诸多模糊的因素,

只看到或只认可能够精确量化的部分而忽视与此紧密联系的模糊因素,这样的考评既有失公平公正,也有损考评者的形象。

造成片面追求精确的原因很多,其中最重要的原因是没有真正把握绩效考评的目的。如果您有兴趣,去翻阅一些企业关于绩效考评的文件,在“目的”一栏,多是“为奖罚提供依据”、“为员工培训提供依据”等等,其实,考评本身应该也必须具备激励的目的。

如果考评结果没有起到激励作用,其考评是不完善的。如果因为片面追求精确而走向激励的反面,那更是考评的失败。

有一个特别的相关案例:某中学生数学成绩中等,一次期中考试不及格,老师强行要求将试卷带回让家长签字,待家长连打带骂签字之后,此学生对数学的厌倦情绪也就由此产生了,从此再无及格之日。考评固然不同于考试,但我们考评之后的奖罚升降也不能说与考试没有相同之处,考分是精确的,但准确反映了每一位应试者的学习绩效?相反,如果考评能激励员工的工作热情,认真对待成绩与不足,积极对待以后的工作,那不正是我们孜孜以求的吗?

专家比较赞同将精确因素和模糊因素区别开来同时考评的做法,能够用数量来考评的尽量精确,将与之相关的模糊因素作为量化结果的参数。比如上述的销售人员,销售额、利润率、回款率、发展客户数目、预计来年的业绩等等量化考评以后,将地区差异、团队支持的差异等等作为参数,对诸如团队精神、学习能力等模糊因素(它们与未来绩效紧密联系,因此也应该考评),最好分开以模糊方式考评,采用分等法、对比法即可,大可不必精确定量。同美国宾夕法尼亚州立大学人力资源开发系教授WilliamRothwell讨论绩效考评的量化问题,他说人力资源的数字化是世界难题。我想他的论断是有道理的。

精确的性感 篇6

那是一个很普通的男生,瘦,矮,其貌不扬,走在街上绝不会吸引哪个女生多看一眼。一位朋友后来说:“那一瞬间我真是萌发了嫁给他的冲动啊!”

我记得当时所有人都听得很认真,仿佛在体验一种非常美妙的艺术。那是一种极度纯粹、极度抽象、极度精确的美,物理、几何、数学,甚至音乐以及立体主义绘画都具备。我相信,深爱科学的人,都曾在某一个瞬间感受过它。

一位当时在场的朋友后来说:“对人类来说,不论物质的宇宙还是精神的宇宙都是未知的。我们在这未知里磕磕绊绊地摸索着成长,渐渐踏出一片狭小的已知空间。为了填饱肚子,我们在这块小小的空间里来回奔波,早已经忘了仰望星空、俯瞰大地。不过总有一些绝顶聪明的家伙,带着人类最初的好奇心,打着火把继续在未知世界里摸索,为我们开拓新的空间。”

也许因为他们走得太远了,远得我们都忘记了他们的存在,更不关心他们看见了什么。这个博士只为我们展示了那些神奇探索的冰山一角。这石破天惊的一角已经足以叫醒我们沉寂的好奇心,让我们又一次抬头看头顶那深邃的天空,和那无边无际的精确而又抽象的精神空间。而他本人,则因为与这深邃而神秘的世界的某种关联,带上了特殊的光环。

常有人理直气壮地说:“不学××我还不是照样活得好好的?学校学的那些东西,绝大部分一辈子都用不到。”确实用不到,体育课上教的跳远、扔铅球、前滚翻、侧手翻更是用不到,为什么还要学呢?听音乐有用吗?不听你也一样活得好好的。

我们都差不多,不咸不淡地上着学,或者不咸不淡地工作着,掌握的知识和周围的同龄人差不多,可以应付眼前的生活和交流,却不足以对许多更高深的问题做出最起码的判断。至于那些奇怪的科学知识,似乎确实用不到,尤其是那些听上去玄之又玄的理论物理、生命科学,更是八辈子都用不到的东西。不过,相信我,你的生命会因为知道了那些神奇的理论和研究成果而完全不同,它们是从不同方向射来的光,像芥末一样冲击你大脑里某个尘封的空间,让你体味到全新的世界和全新的自己。实用主义听上去很省事很高效,但真的一点都不美好。

设计的精确 篇7

为了实现精确灌溉, 必须采集相关的气象数据。 而数据采集技术作为系统的核心, 具有极其重要的地位。因为数据采集器要求功耗低、抗干扰能力强、速度快等[2], 而AVR单片机性能优越、功能强大, 符合上述特点做数据采集器的CPU比较合适。

Atmega128是Atmel公司的8位系列单片机的最高配置的一款单片机, 应用极其广泛, 它有一个可工作于主机/从机模式的SPI串行接口、两个可编程的串行USART、面向字节的两线接口。不仅如此, 它最大的特点是片内有经过标定的RC振荡器, 可以通过软件进行选择时钟频率[3]。基于这样的特征用它作为数据采集器的CPU很方便。

为此, 基于AVRStudio + Win AVR开发环境, 采用市场上主流的C语言进行编程, 用PCF8563时钟芯片、温湿度传感器、光照传感器和SD卡实现时间、温度、湿度、光照度的采集和存储, 并且用RS232串口实现与PC机之间的通信。

1数据采集器总体结构

系统主要由电源供电模块、传感器采集部分、SD卡存储单元、串口输出模块组成。4个模块协同工作, 实现对温度、湿度、光照度的实时采集、显示和存储。 温湿度传感器采用SHT11, 光照传感器使用BH1750, SD卡使用基于FAT32文件系统的4GB SDHC卡。图1为整个数据采集系统的结构图。

2硬件结构

本系统采用12V蓄电池供电, 使用LM1117 - 3. 3芯片将12V电压转成装置所需要的3. 3V电压。

2. 1数据采集模块

数据采集器最重要的核心电路就是数据采集模块, 其中pcf8563, SHT11, BH1750为I2C总线器件, SD卡工作于硬件SPI主机模式。

1) PCF8563是PHILIPS公司推出的一款工业级内含I2C总线接口功能的具有极低功耗的多功能时钟/ 日历芯片。按I2C总线协议规约, PCF8563出厂的芯片器件地址0XA2H, PCF8563使用32. 768 k Hz的时钟频率。I2C总线是串行总线, 由数据线SDA和时钟线SCL构成, 可发送和接收数据 ( 注: 使用时数据线和时钟线需要上拉4. 7k的电阻) 。PCF8563的时钟线SCL与AVR的引脚PD0连接; 数据线SDA与AVR的引脚PD1连接, 从而实现日期、时间等数据的读取[4]。

2) SHT11是瑞士Scnsirion公司推出的一款带有I2C总线的数字温湿度传感器芯片, 它将温度感测、湿度感测、信号变换、A /D转换和加热器等功能集成到一个芯片上。它提供二线串行接口SDA和SCL, 支持CRC传输校验、超小封装尺寸、传输可靠性高等特点。 同时, 其测量精度可调节, 并且集成温湿度传感器, 可以提供温度补偿的湿度测量值和高质量的露点计算功能[5]。

SHT11可以直接输出数字量的湿度值, 但是其输出特性呈现一定的非线性, 为了弥补非线性的不足, 可按如下公式修正湿度值[6]

其中, SORH为传感器的相对湿度值。其系数取值如下

由于温度传感器的线性度很好, 因此可以用下列公式将温度数字值转换为实际温度值, 即

3) BH1750是一种两线式串行总线I2C接口的数字型光强度传感器集成电路。它可以根据收集的光线强度数据来进行环境监测, 其具有1 ~ 65 535lx的高分辨率, 可支持较大范围的光照强度变化, 直接数字输出, 省去复杂的数学运算, 使用方便简单。控制器通过BH1750采集环境光的强弱的数据, 主控制器与BH1750之间的通信使用标准的I2C协议, 主控器通过内部包含的I2C通信接口与BH1750的I2C接口相连, 容易实现编程和控制[7]。

需要说明的是I2C总线最多可以挂接256个I2C器件, 本文挂接了3个I2C器件, 各个器件芯片地址不同, 所以读取的过程中不会出现冲突。数据采集模块的电路图, 如图2所示。

2. 2 SD卡存储模块

本文以FAT32文件系统作为存储形式, 采用4GB大容量的SDHC卡存储气象数据, 所采集的数据以文件的形式存储在以当前时间命名的TXT文件中便于读取。存储在SDHC卡中的气象数据可通过USB2. 0接口高速地读取, 运行测试结果表明, SDHC卡工作稳定, 各项性能指标均可以达到设计要求。

SD卡的控制芯片负责对数据进行读写控制。SD模式和SPI模式是SD卡的两种工作模式, 本文选用很适合单片机数据传输的SPI模式。SPI模式利用SD卡的时钟引脚Sclk、数据输入引脚DI、数据输出引脚DOUT以及片选引脚CS实现与单片机的数据传输[8]。 SD卡控制电路如图3所示。

3软件设计

软件设计部分主要包括pcf8563时钟子程序、 SHT11温湿度子程序、BH1750光照度子程序和SD卡数据存储子程序。软件设计采用各个模块单独调试、 单独调试成功后进行集中调试以便缩短软件开发周期。限于篇幅, 本文仅给出重要模块的程序代码。

3. 1开发环境介绍

本文采用AVRStudio + Win AVR开发环境, Win AVR和AVRStudio是两个不同的软件, 前者是开源项目, 不属于Atmel所有, 后者是Atmel版权所有的。AVRStudio可以内联Win AVR, 这种组合最大的好处就是可以建立免费的开发环境。开发语言使用C语言, 采用模块化编程思想以方便移植。

本文基于Atmega128单片机, 结合各种气象传感器、SD卡设计数据采集器, 系统流程图如图4所示。

3. 2 I2C器件读写时序与过程

在本数据采集器中, pcf8563, SHT11, BH1750均为标准I2C器件, 读写过程遵循标准I2C总线协议。 一般读写过程如下所述[9]:

1) AVR单片机向I2C器件发送控制命令步骤: 1 AVR产生开始START信号; 2AVR发送地址数据 ( 共8位, 其中最后1位为0, 表示是写命令) ; 3AVR读取I2C器件的应答ACK信号; 4AVR发送8位的命令数据; 5 AVR读取应答ACK信号; 6 AVR产生停止STOP信号。

2) AVR单片机从I2C器件读取数据的步骤: 1 AVR产生开始START信号; 2AVR发送地址数据 ( 共8位, 其中最后1位为1, 表示读命令) ; 3AVR读取应答ACK信号; 4AVR读取相应的数据; 7AVR产生应答ACK信号; 8AVR产生停止STOP信号。注: 每个器件具体读写过程参见对应的芯片手册。

下面给出主控制器发送命令、读取BH1750光照度数据的核心实例代码。

3. 3 SD卡存储模块软件设计

本设计中最重要的是SDHC卡与Atmega128的底层软件接口设计, 并且使SDHC卡进入SPI模式和对其进行读写操作。然而SDHC卡在上电复位后, 自动地进入SD模式, 想要进入SPI模式的条件是: 上电后, 首先将片选信号置高, 单片机启动SCLK及在DI线上发送80个时钟信号[10]。SD2. 0协议中SDHC卡初始化流程如图5所示。

SDHC卡退出空闲状态后, 才可以对它的寄存器进行读写以及数据的传输。实现方法是: 执行以上的流程图, 直到单片机接收到正确的响应0x00, 这时说明可以进行读写和数据传输了[11]。

4结果与分析

AVR单片机有2个串行口, 分别是Rx D0, Tx D0和Rx D1, Tx D1, 均与电平转换电路MAX3232相接, 是单片机与计算机通信的通道。本文使用串口0与PC机通信, 使用串口调试助手测验数据, 数据采集结果如图6所示。

本文以5s时间为单位, 将采集到的相关数据存储在以时间命名的TXT文件中。SDHC卡存储结果如图7所示。

从测试结果可以看出: 数据采集正确, 输出稳定, 存储顺利。从而证明本文设计的气象数据采集器的可使用性。但是, 本数据采集器并没有实现远程传输的功能, 下一步的工作便是将GPRS, GSM, 3G等无线传输模块与本数据采集器相结合, 从而完善产品。

参考文献

[1]张瑞美, 彭世彰.参考作物蒸发蒸腾量的气象因子响应模型[J].节水灌溉, 2007 (2) :1-3.

[2]周林, 殷侠.数据采集与分析技术[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2005.

[3]沈建良.Atmega128单片机入门与提高[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2009.

[4]王瑜.PCF8563在电子时钟设计中的应用[J].电子设计工程, 2009, 6 (17) :115-116.

[5]王定成, 姚岚, 汪惫华.基于USB的温室环境便携式数据采集器[J].农业工程学报, 2007, 23 (10) :172-176.

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[8]周哲, 陈小平.基于SDHC卡的EFSL文件系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用, 2010 (9) :21-24.

[9]何立民.I2C总线应用系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社, 1995.

[10]冯欣宇, 夏路易.基于STC89C52单片机的SDHC卡初始化操作[J].机械工程与自动化, 2012 (1) :65-66, 69.

精确计量引流袋的设计及临床应用 篇8

1 设计与特点

1.1 设计方法

精确计量引流袋采用医用无菌高分子材料制成, 引流管设在袋子的顶端, 出口设在袋子的底端, 其特征在于把引流袋分成大小两个袋子, 在大引流袋下设计了一个50mL的小引流袋, 小引流袋底端直角处设计为弧形, 这样不仅能精确读数, 还不会让引流液滞留在袋内。在引流管旁, 设计了一个空气阀门, 这样就能保持引流袋内始终呈一个正压状态, 有效防止了倾倒引流液时袋内负压的产生, 从而保证了目测计量的准确性。与腹腔连接的引流管长度约60cm, 在该引流管上设计了1mL的测量基线。在接近腹腔部位的引流管旁设计了一个阀门, 开合可以与大气相通。引流管下端有一个防反流夹, 有效防止了引流液反流而引起的逆行感染。引流袋底端的出口处, 设计了一个可推式阀门, 单手操作推开阀门即可倾倒出引流液, 不仅方便、卫生, 而且减少了医院感染的几率。

1.2 特点

(1) 1mL测量基线:临床发现, 当引流量较少时引流液附着在引流管内, 很难读出在引流管内液体的读数, 所以在引流管上设计了1mL测量基线, 一格就是1mL, 这样医护人员通过格子数就能很快知道引流液的量。 (2) 开合阀门:该阀门设计位于接近腹腔处, 是引流管的一个小分支, 当引流管内积聚了引流液, 无法排出时, 打开开合阀门很容易就能将液体排放到引流袋内。另外, 当需要引流液标本时, 可以用无菌空针从该处采集, 非常方便、省时。 (3) 空气阀门:倾倒引流液时容易让引流袋内形成负压, 造成目测计量不准确, 该阀门可让气体自动进入袋内, 从而减少误差的发生。 (4) 弧形设计:大小引流袋的直角处均为弧形, 可有效防止引流液瘀滞。 (5) 50mL小引流袋:临床上大部分引流袋均为规则的长方形, 以50mL为基线, 所以当引流量较少时, 目测引流液的读数就会与实际体积产生很大的误差。50mL小引流袋以5mL为基线, 更方便于对较少的引流量的观察。 (6) 防反流活瓣:普通引流袋多次倾倒引流物时污染开关容易产生细菌, 当引流物在袋中存留时间稍长就易引起细菌繁殖或细菌沿管路逆行进入体内, 引起逆行感染。该引流袋设有防反流活瓣和防反流夹, 可有效防止逆行感染。

2 验证

随机抽取20个精确计量引流袋, 准备500mL标准量杯1个, 50mL注射器1个。将20个引流袋悬置, 呈病人使用状;用50mL注射器向引流袋内注水, 注射完成后目测液体量并记录;然后放出引流袋内的清水;用量杯测量实际水量并进行记录。将两个记录进行对比, 算出误差。反复进行上述操作, 每个引流袋测量10次, 最后计算总的误差的均值。结果显示, 精确计量引流袋目测读数与实际读数误差为2mL左右。

3 讨论

一次性引流袋因其使用方便、易于观察、清洁卫生而广泛应用于临床[1]。精确计量引流袋不仅具有常规引流袋防止逆行感染的功能, 还能通过目测快速读出引流液的量, 准确度也很高, 这就避免了护士用量杯再次测量的麻烦, 节约了护理人力资源, 提高了工作效率。另外, 精确计量引流袋以其结构简单、易掌握、使用方便、不影响病人外观等实用效能, 得到了我院各个科室的广泛使用及好评。

参考文献

设计的精确 篇9

然而,由于煤矿井下通信环境特殊,基站到地面监控中心之间的设备级通信链路的数据传输速率较低,大多被限制在几十千字节每秒之内[1]。而在现有的矿用精确定位系统[2-5]中,为了提高系统对目标轨迹跟踪的实时性,要求基站实时上传大量跟踪数据至监控中心,这些数据主要包含被跟踪目标的位置变化等相关信息,基站上传的大量数据很容易阻塞较窄的通信链路,导致监控中心与基站的联系中断,从而无法及时获取井下人员的准确位置信息,在发生事故时,也不能对井下被困人员实施有效的救援。因此,对于矿用精确定位系统,在保证定位精度的情况下,减少通信链路中数据量的传输,避免通信链路出现拥塞,是一种能提高系统的目标跟踪实时性和可靠性的有效措施。

针对上述问题,笔者提出了一种应用于精确定位系统的控制数据流量的认知算法,通过感知目标节点的运动状态,仅当目标节点位置发生变化时,基站上传获取的目标节点位置变化信息给监控中心,而不上传目标节点处于静止状态时的位置信息,从而压缩了基站上传的数据量。同时,为了尽量降低压缩数据流量对系统定位精度的影响,采用卡尔曼滤波算法[6-7]来预测目标节点的整个运动轨迹,以提高定位系统的可靠性。

1 基于数据流量控制的认知算法

基于数据流量控制的认知算法,其主要目标是减少现有精确定位系统的数据流量。该算法的基本思想:当目标节点静止不动时,目标节点在相邻采样间隔点的位置信息近似于相等,因此在该条件下基站即使丢弃一部分定位数据,也不会影响系统对目标节点运动轨迹的跟踪。通过丢弃目标节点处于静止状态的定位数据,只上传目标节点处于移动状态的定位数据,以达到减少系统数据流量的目的。该算法的工作流程如图1所示。

图1 基于数据流量控制的认知算法工作流程图

1.1 目标节点运动状态的判断

在精确定位系统中,直接或间接影响基站对目标节点运动状态判断的相关因素有系统定位精度[8]、目标节点运动速度和定位数据采样间隔。

假设目标节点在ti时刻与基站的实际距离为D(ti),测量距离为d(ti),定位误差为e(ti),根据参考文献[9]中的测量模型,可得:

式中:e(ti)=nm(ti)+NLOSm(ti);nm(ti)是系统测量误差,为零均值高斯变量;NLOSm(ti)是由无线传输环境带来的NLOS(non-line of sight)误差,为正随机变量。

由式(1)可以得出,即使目标节点静止不动,在ti+1时刻基站获取到的测试距离位移量Δdi+1为:

式中Δei+1=e(ti+1)-e(ti),为ti+1时刻定位误差变化量。

假设系统的定位数据采样间隔为T,当目标节点移动速度为vi时,其在ti+1时刻的实际距离为D(ti+1)=D(ti)+viT,根据式(1),可计算出目标节点在(ti,ti+1)时间段内的测量距离位移量Δdi+1为:

式中vmi为目标节点在ti时刻的测量速度,与目标节点移动速度vi成正比。

定义Δd表示任意两个相邻的采样点之间的测量距离位移量,Amax为系统定位精度。从式(2)、(3)可以得出,只需满足目标节点动态判决条件:Δd>Amax,即目标节点在一个采样间隔T内的测量距离位移量大于系统定位精度,基站就能可靠地判断出目标节点处于非静止状态,作为上传数据的必要条件;否则丢弃数据。

因此,当Δd固定时,系统定位精度越低,满足Δd>Amax的概率越小,基站可丢弃的数据就越多;当目标节点移动速度和Amax固定时,采样间隔T越短,满足Δd>Amax的概率越小,基站可丢弃的数据就越多。在此条件下,定位系统的数据流量能得到有效控制。

1.2 卡尔曼滤波器

采用卡尔曼滤波器的状态方程和观测方程分别描述目标节点的运动状态和观测过程。状态方程、测量方程如下:

式中:s(i)和z(i)分别是第i时刻的状态变量和测量向量;A和G分别为状态转移矩阵和测量矩阵;w(i)和v(i)分别为第i时刻的过程噪声和测量误差。

卡尔曼滤波器的迭代过程如下:

式中:分别代表第i时刻状态变量的预测值和估计值;分别为第i时刻预测和估计误差的协方差矩阵;Q和R分别为w(i)和v(i)的协方差矩阵;bi是测量向量zi对应的新的信息过程;I为单位矩阵;Ki是第i时刻的卡尔曼增益。

本文采用卡尔曼滤波器预测值来替代基站丢弃的定位数据,预测出目标节点完整的运动轨迹。

1.3 流量控制算法

1)初始化。设置精确定位系统的定位数据采样间隔参数T和系统定位精度参数Amax。

2)判断目标节点的运动状态。基站计算目标节点在(ti,ti+1)时间段内的测量距离位移量Δdi+1,根据Δdi+1=vmiT≤Amax来判断节点当前是否处于静止状态。

3)当前时刻定位数据的取舍。①如果当前时刻目标节点处于移动状态,则上传当前时刻的定位数据;②如果当前时刻目标节点处于静止状态,则丢弃当前时刻的定位数据。

4)监控中心如果接收到目标节点在当前时刻的定位数据,则直接显示目标节点当前时刻的运动轨迹;否则用卡尔曼滤波算法预测的数据来替代目标节点当前时刻的运动轨迹。

5)计算令i=i+1,返回到步骤2),直到目标节点离开基站的覆盖范围。

2 算法仿真与性能分析

煤矿井下巷道一般有数百米长,而巷道宽度一般为3~6 m。当基站处于巷道中线时,距巷道壁的垂直距离则为1.5~3.0 m。而现有矿用精确定位系统的定位精度的数量级为米,所以巷道宽度相对于巷道长度是可以忽略不计的[10]。因此,在本次仿真实验中,模拟一个长度为300 m的井下巷道,在巷道区域(-150~150 m)内随机部署20个节点,基站位于0 m处。采用MATLAB仿真工具对本算法进行性能分析。

2.1 仿真参数设置

煤矿井下人员移动速度大多为0~5 m/s[11],因此在本次仿真实验中,设置节点运动速度为0~2 m/s。目标节点在每个定位数据采样时刻上传的定位数据长度定义为1个packet,因此目标节点的数据产生率为1/T packet/s。其他参数设置如表1所示。

表1 仿真参数设置

2.2 仿真结果与分析

2.2.1 数据流量

图2表示了目标节点在基站覆盖范围内随机移动时,随着采样间隔参数变化,采用认知算法后的系统数据流量的减少比例。在定位精度为5 m的系统中,当采样间隔时间较长时,本算法可使数据流量减少约10%,随着采样间隔时间缩短,本算法可使数据流量减少约50%;而在定位精度为10 m的系统中,采用本算法后,数据流量可以减少约20%~70%。

图2 数据流量减少比例

从图2中可以得出,采用认知算法后系统的数据流量明显减少。对于定位精度越低或采样间隔时间越短的定位系统,本算法对数据流量的控制越明显。因为在该场景下,算法根据vmT>Amax判断目标节点处于运动状态的概率越小,基站丢弃的定位数据就越多,从而更大程度地压缩了系统的数据流量。

2.2.2 定位精度

图3表示了目标节点在基站覆盖范围内随机移动时,随着采样间隔参数变化,采用认知算法后的平均定位精度降低比例。由图3可以看出在采用认知算法后,当采样间隔时间较短时,平均定位精度降低25%;随着采样间隔时间增加,本算法对平均定位精度的影响逐渐降低至10%以下。

图3 定位精度降低比例

由图3可知,采用数据流量控制算法后定位系统的定位精度会有所下降。本算法通过丢弃目标节点静态数据来控制数据流量的同时,结合卡尔曼滤波算法来预测目标节点被丢弃的定位数据,降低压缩数据流量对定位精度的影响程度。但是当丢弃的定位数据过多时,即使采用卡尔曼滤波算法,预测数据的精度也会有所降低,导致定位精度下降幅度较大。

2.2.3 运动轨迹

图4表示了在系统定位精度为10 m,不同采样间隔时间的条件下,采用和未采用数据流量控制算法时系统对目标节点的运动轨迹跟踪情况。

图4 目标节点运动轨迹比较

从图4中可以看出,监控中心显示的目标节点运动轨迹和未采用本算法显示的运动轨迹几乎重合。本算法虽然略微降低了定位精度,但不会影响系统对目标节点运动轨迹的跟踪。

3 结语

对矿用精确定位系统中数据流量的影响因素进行了分析,提出了基于数据流量控制的精确定位认知算法。本算法通过判别目标节点的运动状态,丢弃部分静态定位数据,能有效控制定位系统产生的数据流量,避免网络拥塞影响系统目标追踪性能。

摘要:在现有的矿用精确定位系统中,实时传输的数据流量较大,容易造成链路拥塞,降低定位性能。提出了一种基于数据流量控制的认知算法,用于减少定位系统传输的数据流量。该算法只上传目标处于移动时的定位数据,并结合卡尔曼滤波算法,预测出目标节点的整个运动轨迹。仿真结果表明:该算法应用于矿用精确定位系统,能减少数据流量,确保定位性能。

关键词:精确定位,卡尔曼滤波,流量控制,采样间隔,认知算法

参考文献

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基于单片机的精确定时流水灯设计 篇10

1 分析设计

本文利用的是AT89C51单片机, 带有2个定时/计数器, T0和T1。有四种工作方式。

方式0:13位定时/计数方式;方式1:16位定时/计数方式;方式2:8位自动重装初值定时/计数方式;方式3:T0分为两个独立的8位定时/计数器, T1停止工作。本文采用定时方式, 产生0.05S的时间基准。可选择T0定时/计数器, 使其工作在方式1。计数初值确定按公式 计算[1]。fosc为单片机晶振频率, 为12MHZ。t为定时时间, 本设计中为0.05s。代入计算可得a=0x3CB0。这样设定后, T0每隔0.05s会溢出一次, 计算T0的溢出次数, 就可以实现精确定时。本设计拟采用每隔1s对流水灯进行一次控制, 即溢出20次对流水灯发出一次控制信号。只要改变控制信号, 就可以实现对流水灯的准确定时控制。

2 详细设计

2.1 硬件电路设计

元件清单:AT89C51单片机、LED灯7个。

本设计利用Protues软件进行硬件电路的仿真设计。单片机采用AT89C51, 利用单片机内部晶振, 可以通过软件设定单片机的晶振频率为12MHZ以满足设计要求。流水灯采用LED灯。单片机的P1口为准双向口, 可以直接驱动LED灯。

2.2 软件设计

软件设计采用C51程序编写。使流水灯工作方式为:第一秒钟L1, L3亮, 第二秒钟L2, L4亮, 第三秒钟L5, L7亮, 第四秒钟L6, L8亮, 第五秒钟L1, L3, L5, L7亮, 第六秒钟L2, L4, L6, L8亮, 第七秒钟八个LED灯全亮, 第八秒钟全灭, 以后又从头开始, L1, L3亮, 然后L2, L4亮……一直循环下去。

源程序清单如下:

inta=20, b=8;//a为计数变量, b为工作状态变量

{TH1=0X3C;//设定定时器1工作方式, 方式1

IE=0X88;//开中断

time1 () interrupt3using1//中断函数

a--;

3 功能调试

将源程序在Keiluvision4中生成可执行文件。在Protues中将可执行文件加载到单片机中, 点击运行, 观察LED灯的亮灭。可以看到每隔1SLED灯变换一种状态, 且与软件设定的功能一致。

4 结束语

本文利用单片机自带的定时器实现了精确定时, 并对流水灯实现了控制。对工业控制领域中的实时性问题作出了探索。

摘要:利用单片机定时器的定时功能, 设计了一种可以实现精确定时的流水灯。并利用Protues实现了仿真。

关键词:定时器,流水灯,单片机

参考文献

随心所欲的精确 篇11

顶部转盘保水平

除了普通三维云台三个轴向的活动范围外,PHQ云台顶部快装板下也有一个转盘可以进行360°旋转,这对全景摄影(接片拍摄)意义非常,配合云台上的五方向水平仪,可以保证相机在固定水平面上转动,不像其他云台底部水平后仍不能保证转动时相机的水平。

快装板也不简单

PHQ云台的第五维实际上是快装板的横向精确位移。这点目前可能优势还没完全发挥出来,但是在3D摄影普及后会十分有用。它可以按两眼的瞳距分别定位拍摄组成3D影像,快装板的位移量可由两侧的刻度来参照。此外,快装板底部两边都有防滑落槽,顶面上则有6块防滑橡胶。

可折叠手柄

云台有两个控制手柄采用了英拓专利的可折叠技术,有效缩减了收纳空间,并且也避免了意外磕碰对手柄的损坏。连接也很方便,只需旋转中间的旋钮。不过其长期耐用程度还需要时间的检验,毕竟通常活动部件越多,连接件的强度要求也就越高。

适用对象

现在已经有很多影友经常拍摄接片,选这款五维云台可说是正对路子,能带来很大的方便。其3000多元的价位对于有较高需求的摄影师也算物有所值。

设计的精确 篇12

目前市场上销售的冲奶机的奶粉供给机构投放方式主要有两种:第一种是采用螺旋杆旋转运动原理, 通过螺旋杆的螺旋运动带动奶粉运动至出料口投放;第二种是先将奶粉投放至投料口下方的一个容器内, 然后通过推动此容器至奶瓶口上方再投放奶粉。这两种方式都是通过粗略概念计量的方法来投放奶粉, 无法达到精确计量的效果。所以, 开发一种能精确计量原料并定量投放供给的机构是本领域技术人员要解决的问题。文章设计了一种精确原料计量和定量投放供给, 特别针对自动冲奶机中, 对来自冲奶机中的奶粉或其他粉状物、液体进行定量投放的机构。

2 结构设计

2.1 整体结构设计

如图1和图2所示, 该机构是由入料装置、原料计量装置、出料装置构成。入料装置位于整个机构的最上端, 是由一个上端开口处盖有盖子且呈偏漏斗形状的漏斗构成, 漏斗底部开有长方形出口, 与下方的原料计量装置相连;原料计量装置的动力由步进电机提供, 步进电机通过键和其垂直上方的转盘连接, 转盘通过外部的小凸槽与链条内侧的小凹槽啮合连接, 链条外侧等距截取N个相同弧面空间为溶剂定量运输器, 转盘、链条在由上壳体和下壳体装配形成的完全封闭轨道内运动;出料装置的动力由伺服马达提供, 伺服马达上固定连接一齿轮, 齿轮与其斜上方的旋转漏斗盖外表面的一弧形齿条啮合连接, 旋转漏斗盖与旋转漏斗通过连接器件固定为一体, 装配在上壳体与下壳体装配后形成的封闭轨道的轴向定位槽处, 轴向定位槽处的下壳体底部开有一出料口, 右侧的下壳体处装有插销盒, 其内有一插销, 和与此插销相配合使用的弹簧, 便于清洁机构时锁住旋转漏斗。

1-顶盖;2-偏漏斗;3-上壳体;4-转盘;5-链条;6-下壳体;7-轴向定位槽;8-出料口;9-伺服马达;10-齿轮;11-弧形齿条;12-旋转漏斗盖;13-旋转漏斗;14-插销盒;15-插销;16-齿轮;17-溶剂定量运输器;18-步进电机

2.2 工作原理

打开偏漏斗上的顶盖, 加入需要定量投放的粉状物或液体 (如奶粉, 为便于下文叙述, 后面统称为奶粉) , 盖好顶盖, 奶粉顺着偏漏斗滑下, 通过偏漏斗底部的长方形出口进入其内侧的小凹槽与转盘外部的小凸槽啮合连接, 转盘通过键和其垂直下方的步进电机连接, 通过控制步进电机的转动控制转盘的转动, 进而控制链条的运动、奶粉的定量运输。当链条沿着上壳体和下壳体装配形成的封闭轨道运动至轴向定位槽下方的出料口时, 若干个奶粉定量运输器中的奶粉通过出料口进入旋转漏斗出料。旋转漏斗与旋转漏斗盖由连接器件固定为一体, 通过旋转漏斗盖外表面的一弧形齿条与伺服马达固定安装的齿轮啮合传动, 进而达到由伺服马达控制旋转漏斗转动的目的, 且旋转漏斗只能在垂直位置至水平位置这90°范围内转动。当旋转漏斗刚好转到垂直位置时, 出料口露出, 出料;当旋转漏斗旋转到非垂直位置时, 出料口被旋转漏斗和漏斗盖组成的装配体遮挡住, 不能出料;当旋转漏斗旋转至水平位置时, 位于轴向定位槽右侧的下壳体处的插销盒内的插销在弹簧的作用下弹出, 卡在旋转漏斗盖上方的卡槽处, 锁住旋转漏斗, 便于整个机构进行清洁工作;清洁工作结束后, 使旋转漏斗倒转, 旋转漏斗盖上方的卡槽通过插销卡入端斜面逐渐退出锁死状态, 旋转漏斗盖正常旋转。

3 设计相关说明

该机构的设计主要有以下几个有益效果:该机构的全封闭设计, 避免原料的手工投放带来的污染, 同时利用N个相同的弧面空间作为溶剂定量运输器来实现定量投放, 定量精确度较高;此机构不但可用于奶粉定量投放, 还可用于其他粉状物及液体的定量投放, 适用范围广, 并且机械自动化程度高, 操作简单, 劳动效率高。

参考文献

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