“化学反应原理”模块（精选8篇）
“化学反应原理”模块 篇1
当前, 西部地区高中教育在落实新课改要求的过程中, 逐渐提升了对高中化学实验教学的重视程度, 而基于化学反应原理教学内容本身过于抽象, 在理解与记忆上的难度极大, 而通过“化学反应原理”模块实验教学的开展, 能够借助实验的融入将抽象的知识具体化, 让学生在参与感知的过程中, 实现对原理知识的理解与吸收, 进而为提高化学学科教学的质量与效率奠定基础。
一、以演示实验的开展为基础来确保学生掌握化学实验的基本方法
在高中化学教学中, 演示实验的方式是化学教师经常采用的一种实验教学方式, 是通过教师的演示来展现出化学反应的过程中, 进而促使学生明确这一反应的原理。在实际采用这一实验方法的过程中, 教师要结合相应的教学内容, 实现相应实验板块的设计, 并要注重实验教学的生动性, 以吸引学生的兴趣, 促使学生全身心的投入到实验的演示中, 同时教师要注重实验方法的传授, 促使学生能够实现化学实验的规范操作。
比如:以“盐类的水解”这一内容为演示实验对象, 教师可以结合教学内容设置相应的问题来引入实验内容, 以胃溃疡病人为例, 治疗的药物主要成分为氢氧化铝, 以强碱来与胃酸进行中和反应, 实现对胃酸的治疗。而一些胃酸病人在不舒服的时候, 也会以小苏打冲水来替代这一药物, 而小苏打的化学属性为盐性, 那么盐与酸为何能够发生中和反应。在此基础上, 提出盐是否有酸碱之分这一问题, 然后让学生进行盐类水解实验, 通过强酸强碱盐、强酸弱碱盐、强碱弱酸盐水解后的PH值测试, 其酸碱性分别为中性、酸性以及碱性, 因此, 可以明确小苏打水之所以能够与胃酸实现中和反应, 原因在于这一物质的水溶液成碱性。
二、以学生实验验证的方式来确保学生逐渐具备这一能力
在化学学科的学习中, 掌握实验方法, 能够实现基本的化学实验操作是每一个高中生必备的能力之一, 只有学生能够具备这一能力, 才能够通过自身的参与来实现对化学反应原理的掌握。在实际教学的过程中, 教师通常以实验验证的方式来指导学生进行实验, 以试图通过实验操作的方式来促使学生更好地理解化学反应原理, 强化学生的记忆。在落实实验操作的过程中, 教师要注重自身指导作用的充分发挥, 首先将实验所需的仪器、物品等进行详细的介绍, 并要强调实验过程中所需注意的事项, 然后结合实验的难易复杂程度来确定实验的形式, 简单的实验可以让学生一个人为单位进行独立操作, 而相应较为复杂的实验可以将学生进行小组划分, 以确保学生在实验的过程中能够积极动手参与, 并通过实验对化学反应过程与相应原理进行分析与总结, 进而为提升化学学科教学的质量与效率奠定基础。在此过程中, 教师还需要指导学生在实验的过程中保持着严谨的实验态度, 以强化学生的实验能力与素养, 为化学反应原理模块实验教学内容的顺利开展奠定基础。
比如:以“金属腐蚀与保护”这一内容为实验对象, 金属腐蚀问题在日常生活中极为常见, 因此, 在讲述相应化学反应原理的过程中, 教师可以以学生实验验证的方式来开展相应的化学实验教学, 将铁丝等放入潮湿的环境中, 隔夜之后就能够通过这一化学反应现象来促使学生更好地理解金属腐蚀的原理, 同时, 也能够促使学生具备一定的生活小常识, 能够在生活中落实对金属物品的保护, 以避免发生生锈腐蚀的问题。
三、以学生自主实验研究来提升学生的综合能力素质
针对这一实验教学模块, 教师可以通过学生自主实验研究活动的开展来促使学生自主实现实验的设计, 进而在践行实验方案的过程中, 来验证相应的化学反应原理问题。教师可以结合教学内容来设置相应的教学情境, 然后提出问题, 促使学生结合自己现有的知识能力与实验能力来设计相应的实验方案, 通过实验操作来实现对问题的分析与解决, 在此过程中, 不仅能够提升学生对化学学科的兴趣, 同时还能够实现对学生逻辑思维能力、实践动手能力以及创新能力的培养, 最为重要的是通过学生的自主实验探究能够促使学生在巩固吸收旧知识的同时, 不断获取新知识, 进而为提升化学学科教学的质量并实现对学生综合能力素质的培养提供保障。
综上所述, 在落实高中“化学反应原理”模块实验教学内容的过程中, 教师需要在更新教学理念、创新教学方法的过程中, 注重以多样化的实验教学形式来实现教学实验的开展。在实际落实的过程中, 教师可以以演示实验法、学生实验验证法以及自主实验研究法来落实相应的实验教学内容。在此过程中, 教师要明确学生的主体地位, 并充分发挥出自身引导作用, 以通过实验教学来吸引学生的兴趣与积极性, 并在实验教学中实现对化学反应原理知识的掌握与吸收, 进而为提高该学科教学的有效性并实现对学生综合能力素质的培养、落实教改的全面要求奠定基础。
参考文献
[1]刘海珍.高中化学“化学反应原理”模块的问题解决策略[J].北京教育学院学报 (自然科学版) , 2015, 02:47-54.
[2]周威策.谈谈高中化学课程模块中实验教学应注意的问题[J].今日湖北 (理论版) , 2007, 04:160-161.
[3]王建芬, 马建峰.河北省高中化学实验教学现状调查与分析[J].衡水学院学报, 2010, 04:82-84.
我看有机化学模块教学 篇2
《有机化学基础》教材建立在《化学2(必修)》中“重要的有机化合物”的基础上,其目的就是要引导学生比较系统、更加深入地学习有机化学的基础知识。教材在编写上突出“结构决定性质,性质决定用途”这一主线,建立起结构、性质、反应、合成之间的有机联系,将多种类型的有机化合物的性质和反应、合成和应用串联成一个有机的整体。在新课程“以学生为主体,为学生的发展服务为中心”的核心理念引导下,教师如何根据该模块的课程设置进行教学以达到预期目的,结合教学实践谈一下我的观点。
首先,注重学习方法的培养。在进行完甲烷、乙烯、乙炔的教学之后,我就总结出有机化学学习的一般规律与方法:结构→性质(物理性质、化学性质)→用途→制法(工业制法、实验室制法)→一类物质。注重培养学生学习有机化学的正确的思维方法。在教学过程中要引导、培养学生建立正确的思维方法。“从已知拓展未知、从特殊推导一般”是最基本的学习有机化学方法,注重强调“结构决定性质,性质决定用途”的思想主线。只要理清官能团的结构和性质,官能团之间的转化关系,有机化学就会成为一条明朗的主线,从头到尾贯穿起来。并且要培养学生“个别到一般、由官能团到一类”的思考模式,能够自觉地运用典型有机化合物代表物的结构和性质推测出同系化合物的性质,培养“学以致用”的思想意识和习惯;同时在教学过程中,要时刻让学生注意对知识的总结,及时的列出物质之间的转化关系,在头脑中建立物质之间的知识网络。
其次,加强学生能力的培养。
1、观察能力的培养。化学是一门以实验为基础的学科,在有机实验的过程中,提醒学生要细致、全面,而且要有思维。比如实验室制取乙烯时,加药品的过程,温度计的摆放,实验中烧瓶、集气瓶内的变化,为什么要加石棉网、碎瓷片等等都应特别重视,不但要知其然,还要知其所以然。
2.特殊记忆能力的培养。人类没有记忆就没有智力活动可言,“不记则思不起”,没有记忆,思维、想象、创造就失去了基础。化学是半记忆性学科,同样的教,同样的学,有的同学就是学得好,究其原因,其中一个主要的原因就是记得牢。因此在有机化学教学与复习中,我就重视记忆方法、记忆能力的培养。如:银镜反应生成物的配平,我就教学生“一二三”记忆法,即“一水二银三氨”;醇、醛、酸、酯的教学与记忆,我就提醒同学根据分子中官能团的异同对比记忆其化学性质;我还提醒同学根据实验现象进行记忆,如乙醛与氢氧化铜的实验有红色沉淀物(Cu2O)生成以帮助记忆这个反应。
3、动手能力的培养。在强调观察、思维能力培养的同时,我还特别注重动手能力的培养。比如演示完乙醛的银镜反应和乙醛与氢氧化铜的反应后,我就请两个同学来演示用甲醛代替乙醛的同样反应,要求其他同学注意观察并指出其错误。在演示完乙醇与钠的反应实验后,要求同学做钠与水反应的实验。通过这些课堂实验,课堂上及时纠正错误,学生感受颇深,学生自己做实验时就很动脑筋,逐渐规范,提高了他们自己的动手能力。
最后,抓好课堂落实。一般选2到3道题目,有时所选题目也可以对课堂内容进行有益的补充或者留给学生作为课后思考,为下一节课做好准备。比如讲授加成反应时,习题设计可以设计成3道,分别是对称的碳碳双键、碳氧双键、不对称的碳碳双键加成反应,根据上述设计的问题,学生可以理解对称的碳碳双键、碳氧双键加成反应,但是对于不对称的碳碳双键加成反应如果试剂分子也不对称,学生可能不会解决,因此我们可以引导学生复习课本前一章内容中的吸电子作用和推电子作用,将知识前后串连,形成知识体系。课堂上时间如果不允许,还可以指导学生课后解决,这样也能够提高学生的主动学习能力。《有机化学基础》这个模块系统性很强,如在讲具体的有机物之前先安排学生学习了有机化学的几大基本反应类型,我引导学生认真学习了归纳了这些反应类型的特点和书写这类方程式的方法,并加强了这一方面的练习,再到后面书写某种物质性质的化学方程式时,学生由前面的理论指导,感觉简单多了,有些复杂的方程式学生都能写出来,达到了举一反三,效果不错。
“化学反应原理”模块 篇3
《化学反应原理》模块作为高中化学新课程选修课程中重要的组成部分, 是化学学科理论基础之一, 也是高考必选模块。由于研究对象的复杂性和关联性、研究层次的多样性和交错性、研究方法的综合性和实用性, 成为学生学习、教师教学的难点。如何理解该模块的教学功能、把握教学内容的深度和广度, 运用多元化的设计策略来提高教学的有效性呢?本文就此问题谈谈自己在这方面的教学实践体会。
一、从课程标准的研读中领悟《化学反应原理》模块的教学功能价值
高中化学课程标准指出:《化学反应原理》模块的内容主要从化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡以及溶液中的离子平衡等三个方面来探索化学反应的规律及其应用。通过本模块的学习让学生在以下四个方面得到发展:一是认识化学变化中能量转化所遵循的基本原理, 初步形成关于物质变化的正确观念。二是了解化学反应中能量变化所遵循的规律, 知道化学反应原理在生活、生产和科学研究领域中如何应用。三是赞赏运用化学反应原理合成新物质对科学技术和人类社会文明所起的重要作用, 能对生产、生活和自然界中的有关化学变化现象进行合理的解释。四是激发学生学习化学的兴趣。化学反应原理揭示了化学反应的本质规律, 它能帮助学生深入理解元素化合物知识, 促进学生的化学反应知识系统化、结构化, 帮助学生发展逻辑推理能力, 促进学生的化学素养。通过该模块的学习要让学生学会怎样看待物质和物质变化、学会研究化学和化学变化的方法、学会怎么看待化学, 学化学可以干什么, 即化学研究可以促进人类社会的和谐发展。为有志于从事化学及其相关专业的学生提供较为完整和系统的化学反应原理的相关知识, 为他们将来进一步学习化学打好基础。
二、研究教材的知识体系, 把握教学的深度和广度
化学反应原理是人类总结得到的化学反应的一般规律, 涉及化学反应的能量转化、方向、限度、速率以及机理等方面的问题。与原教材有相似之处, 与《化学必修2》也有相似之处, 但同中有变。内容变化了, 增加了熵与熵变、化学反应的方向性、电离常数、沉淀溶解平衡等知识;要求变化了, 某些知识的教学要求有所提高, 例如, 盖斯定律从“阅读”提高到“能用盖斯定律进行计算”, 化学平衡常数从“了解”提高到“知道化学平衡常数的涵义, 能利用化学平衡常数计算反应的转化率”等;内容组织也发生了很大变化, 增设了很多栏目引导学生探究、分析、比较、归纳, 更加关注化学与社会的联系, 突出化学的应用价值。该模块教学内容的深度和广度主要抓住两条线:一个是模块线, 同样的教学内容在不同模块的功能定位、教育价值、教学的深度和广度是不一样的;第二条线就是要纵向地看到必修、选修和高考这三个层级在处理相关内容时的学习水平差异性。不可盲目拓宽原理内容的深度和广度, 找准内容的定位。注意与必修内容的衔接 (原电池、电解池、化学反应速率和限度) , 注意教材内部内容的衔接 (反应焓变→反应方向的判断→化学平衡移动→溶液中的离子平衡, 如电离平衡、水解平衡、溶解平衡等) , 注意与大学内容的衔接 (焓变、熵变、化学反应的方向、沉淀溶解平衡) 。例如, 原电池这部分内容在必修阶段就是为了建立“化学反应能够把化学能转换成电能”这样一个观念, 以原电池作为模型来帮助学生建立能量转换的观点, 所以它的重点不在于对原电池的构成条件的认识, 也不在定量的计算。在《化学反应原理》模块中的要求是理性的认识水平, 要讨论电极反应、电池反应、原电池的本质, 包括原电池的各种变式金属腐蚀的问题也会涉及到。不能因为看到高考题出这样的题就认为必修教学讲原电池也要讲到这个水平, 这就违反了学生的认识规律, 违背新课程“分阶段学习、螺旋式上升”的特点, 是不符合新课程的课程结构设置的。
三、运用多元化的教学设计策略, 提高教学的有效性
1. 明确知识脉络, 抓住认知脉络, 设置问题线索, 提供事实和证据。
建构主义理论认为:对学习内容较为深刻的理解和掌握是通过学生主动建构来达到的, 而不是通过教师向学生传播信息获得的。学习者在一定的情境下学习, 或利用自己原有认知结构的有关经验同化新知识, 或通过“顺应”、改造、重组原有的认知结构来同化新知识, 理解、掌握学习内容。教学设计强调以学生为中心, 强调教学环境的设计, 强调利用各种信息资源来支持学生的自主学习和协作学习, 强调学习过程的最终目的是完成知识的意义建构。基于以上要求, 教师在进行教学设计时可以先分别进行以下线索的设计知识脉络→已知脉络→问题线索→解决问题的证据, 然后再形成一个完整的教学设计。
2. 重视运用逻辑推理, 凸现原理形成过程。
化学反应原理是人们通过对大量化学反应的观察、比较、分析、综合、抽象、概括等思维过程形成的, 它的形成是由特殊到一般、由具体到抽象、由现象到本质的认识过程。因此, 在教学中要抓住这部分内容的基本特征———定性分析与定量计算相结合、感性认识与理性分析相结合, 采用归纳法、运用逻辑推理得到一般规律性结论, 达到深化对过程本质认识的目的。在教学设计过程中应注意通过实验、图像、表格、多媒体课件、录像等常见的直观教学手段, 将化学原理具体化、形象化、直观化, 有利于启发学生的思维, 完成由感性认识向理性认识的飞跃。例如, 在进行化学平衡状态的教学中, 可以采用正、逆反应速率与时间关系图进行直观教学;在电化学基础的教学中可以采用多媒体课件模拟微观过程来直观演示原电池、电解池原理等。
3. 重视概念学习的层次性, 关注概念的形成和发展过程, 体现概念的科学性。
教学过程中要注意化学基本概念的层次性。概念教学的处理要把握四个层次:概念本身的内涵和外延;概念教学时所使用的方法和策略, 即如何去研究概念, 如何获得概括性本质的认识;概念本身承载了认识的方法和认识问题的思路;不仅建立具体的概念, 还要形成基本观念, 要关注概念的形成、发展过程。根据教学经验或问卷调查探查学生的已有概念, 找到学生认识的生长点, 再通过设置问题情境、合作探究来完成对概念、原理的认识。例如, 在“焓”的教学中, 既不要引导学生从化学热力学的严格定义上了解“焓”的概念, 也不能避而不谈, 要让学生知道“焓”是科学家为了便于计算反应热而定义的一个物理量, 它的数值与物质具有的能量有关。
4. 重视问题情境的创设, 凸现概念原理的探究过程, 落实科学素养的培育。
问题情境的创设能够激发学生产生发现问题和解决问题的渴求和欲望, 当他们面临某一情境时会自发地产生“为什么”、“其中蕴涵着什么问题”、“怎样去解决它”、“有没有新的问题”等一连串的想法, 并最终让发现和解决问题成为一种习惯、一种需要。教材中的“活动与探究”一方面通过活动的程序性内容介绍, 让学生进行研究能够“研有所据”, 达到“研有所获”;另一方面通过“方法导引”和“资料在线”, 对于重点的探究活动给予化学问题解决策略和一般思路的提示, 或者为学生思考、分析有关问题, 进行实验探究活动提供有关的理论依据和理化数据。通过对问题情境的设计, 有效地培养学生收集、获取信息的能力, 使用和加工信息的能力等, 让学生在创造性获取新知识的同时, 强化对科学探究能力的培养。例如, 以“测定盐溶液的酸碱性”实验探究作为盐类水解原理及规律的研究的问题情境, 以资料“工业废水中重金属离子的处理”作为沉淀溶解平衡移动研究的问题情境, 引导学生积极探究, 都会有很好的效果。
5. 关注生活中的化学, 将化学知识原理的学习和生活中的化学问题结合, 学以致用。
化学反应原理理论性很强, 教学中容易忽视理论与实际的联系, 陷入到教学误区中, 从而导致理论脱离实际, 致使学习者逐渐丧失学习化学的兴趣。教学中要尽可能地从解决生活中的问题入手, 如“为什么自行车会生锈”、“如何防止自行车等零件腐蚀”等, 介绍金属腐蚀的原理及防腐措施;从生活中的电池入手, 认识三类电池, 并学会评价电池的优劣, 提高环保意识和生存意识。在“化学反应速率和化学平衡”教学中, 可以联系合成氨以及接触法制硫酸等化学工业生产条件的选择、酶催化剂催化特点的研究等内容来认识控制反应条件在生活生产中的实际意义;在“溶液中的离子平衡”教学中, 可以联系发酵粉发酵原理、人体体液中的离子平衡等内容来深化对化学平衡理论的学习;在“沉淀溶解平衡原理”的教学中, 可以联系石灰岩洞中钟乳石、石笋等的形成这一自然现象, 也可以联系水垢中氢氧化镁是怎样形成的这一生活问题来学习有关溶解平衡的知识, 从而进一步激发学生学习的积极性和主动性, 体现学习“有用化学”的课程理念。笙编辑:张昀
PSM功率开关模块控制原理分析 篇4
功率开关模块的主要由整流滤波电路、IGBT绝缘门双级晶体管、空转二极管和控制板五个部分组成。
(1)整流滤波电路由压敏电阻和滤波电容组成,压敏电阻的作用是暂态抑制,即当外电压异常增大的情况下,压敏电阻迅速导通,通过压敏电阻可保证稳定的电压输出,其额定电压为820V。
(2)滤波靠调制变压器的漏感和两只串联的1500F的滤波电容。
(3)IGBT绝缘门双级晶体管的导通时间0.45μS,关断时间1μ S,由AC管和DC管两部分组成。AC管也叫交流管或保护管,DC管也叫直流管或开关管。CR9、CR7正向保护,CR10、CR8反向保护。
(4)空转二极管(CR11)是一个硅整流二极管。当Q1导通时,输出端E16、E17之间的电压为700V左右,CR11承受反相偏压而截止,电流正常的流向是E17到本极模块整流二极管等到Q1到E16;当Q1关断时,CR11将形成正偏而导通,它与IGBT交替导通。
2开关模块控制原理
每个功率开关模块上都有一块控制板,控制板接受来自调制器控制器的循环调制器板经光发射板的光缆控制信号,同时控制板经光接收器板为调制器控制器的状态板提供一个本级功率开关是否正常工作的状态信号,由于功率开关模块及控制板悬浮于高电位工作,调制器控制器应进行隔离,所以信号的转移通过光缆进行。
在外电正常的情况下,控制板控制保护管先合上,保护管合上以后,经压控振荡器组成的检测电路输出本级开关的状态信号,表示本级开关可以工作了,如果循环调制器传来控制信号要求开关管合上,开关管正常的情况下,可以合上,经同步电路的判断使保护管一直保持合闸状态,如果开关管有问题,经同步电路的失步保护判断可使保护管拉开;镍阻丝的过流保护,瞬间可以使开关管拉开,如果控制光缆或光电管故障,经失步保护补充电路,可使保护管拉开。
2.1开关管(DC管)控制原理
开关管通断受两个方面的控制,一是由九单元送来的“开”“、关” 光信号,二是由模块上的过载检测镍丝检测来的过流保护电路。
当控制板上光接受管U8受光时,其输出端1脚为低电平“0”,U11与非门的6脚为“0”,5脚固定为高电平,则4脚为“1”,12脚为“1”。
控制板23、24为过载检测输入端,并接在镍阻丝的两端,总阻值为0.025Ω与30A过载电流对应,保护电压为0.75,不过流时相当于短路,光耦合器U14中发光二极管不发光,三极管截止,U14的5脚为高电平“1”,U10不被触发,9脚输出低电平“0”,U11的1、2脚也为“0”, 输出端3脚为“1”,U11的13脚为“1”。
因U11的12、13脚均为“1”,所以11脚为“0”,U12的5、7脚均为 “1”,控制DC开关管导通。
根据上述控制开关管导通的过程,可以分析开关管关断的控制过程,须注意由9单元送来的关断DC管的信号促使DC管关断是几乎无延时的,而过流保护控制DC管关断是有延时的,因为过流时光电耦合器5脚输出低电平使定时器U10触发输出翻转为高电平。
延时时间约为:T=1.1R24C26=517ms。
2.2保护管控制原理
当外电正常时,电压检测电路同相端的电平6V高于反相端电平5.1V,U2的输出端7脚为高电平,正常时光耦合器U7中三极管不导电,处于截止状态,所以由与非门组成RS触发器的置“1”端S得到高电平,由于加电时R端高电平的建立有延时,即起始时为0,所以RS触发器的输出端为0并保持,经U5反相后变为“1”,控制保护管(AC) 导通。
开关管(DC)未合时,CR3反向偏置处于开路状态,异或门U9的12、13脚因通过电阻接+12VB均为高电平,(异或门:输入相同输出为0),故输出端11脚为低电平,这时因没有要求开通DC管的信号,U8输出“1”,U11的4脚输出为“0”即U9的6脚为“0”,所以其4脚为“0”。
当有一光信号要求本级DC管合上时,U8输出为“0”,U11-4输出为“1”(合上DC管),U9的6脚也为“1”。
因DC管已合上,700VDC输出正常,P1-A26通过3×39K电阻接700VDC负端,经700VDC正端与CR3形成回路,这时CR3导通, U9的12脚为低电平,13脚为+12VB的高电平不变,所以输出端11脚 “1”,U9的5脚也为“1”,即U9的5、6脚均为“1”, 4脚为“0”。
由此可见,在DC管的“开”“、关”过程中,U9的5、6脚均保持同时为高或低电平,即同步,在DC管没有发生故障时U9的4脚为总是为 “0”。
U9的1脚在光缆没有故障时保持低电平,U9的2脚在同步时是低电平,从而使3脚为“0”,Q1截止,U7的二极管不发光,三极管不导通,U2输出高电平,唯有这样,R-S闩锁电路的输出为0,经非门U5转变为高电平,才能促使保护管导通并维持它导通。当开关管有故障时,打破了同步条件,将失步保护。
失步保护是在开关管处于开路或击穿短路的故障状态时的保护。
当DC管开路时,P1-26无负电压而使CR3截止,U9的12、13脚均保持为高电平,其输出端11脚保持为低电平不变,而这时的U9的6脚为合闸信号,是高电平,这将引起U9的4脚为高电平,U9的3脚也将输出高电平而使Q1导通。从而拉开保护管,这表示一旦开关管开路,保护管就被拉开,本级PSM开关停用。
同理分析可知,当DC管击穿短路而长时间导通时,AC管也将被拉开,停用本级PSM开关。
从失步到拉开AC保护管须经过U9的4脚输出端的延时电路延时,这是个快充慢放的延时电路,延时时间为:
T=RC=1S,如果不考虑其放电,U9的4脚输出高电平脉冲累计须达1S以上,U9的2脚才能达到高电平,从而控制拉开AC管。
3状态检测电路
AC保护管导通后,将形成700VDC端经R11、R12、R13到700VDC负端的回路,正常情况下,U3的3、4脚端电压为U34=-3.7V, 这个电压与R12和C11共同决定压控振荡器。
U3的输出信号频率:fout=Vin/10R12C11
从而使DS1按37KHZ的矩形波电压的规律发光,这表示对号的PSM开关保护管输出700V电压正常。
可以看出,这里37KHZ频率是随外电的变化而变化的,外电升高,开关模块输出的700V电压升高,Vin升高,则37KHZ频率升高,反之亦然。
4失步保护补充电路(光信号检测电路)
正常情况下,开机时C31刚开始充电应为低电平,则U11-8为“0”, 当控制合闸的光信号传来U11-9为高电平“1”,10脚为“1”,Q2导通, U9异或门输出“0”,低电平触发U10的6脚,U10 556的5脚输出为“1”, 经U6非门为“0”,使U9-1为“0”,又因开机时同步电路控制U9-2为“0”, 所以其输出为“0”,Q1关断,U7中的三极管也不导通,对保护管没有影响,同时Q2饱和导通使U10 556的2脚为低电平使输出状态保持为高电平不变。
开机后,C31充满电应为高电平,则U11-8为“1”,U11-9为“1” U11-10为“0”,一路使U9的10脚为“1”,高电平给U10的6脚,另一路使Q2截止,C33被充电,T=1.1RC=110S后上升到8V以上,触发U10的2脚(高电平触发端),使其输出5脚翻转为“0”,传给U9的1脚为高电平 “1”,正常时无论DC管合上与否均为低电平“0”所以U9的输出就为高电平“1”,R-S触发器的置“1”端S为“0”,使U4的10脚为“1”,经非门,拉开AC保护管(不过这时已延时了110S,所以加高压后110S如果不加激励(末级无栅流)调制器不工作,这时功率模块将依次断开,这时只有重新落高压再加才能加上)。
开机后,若有一光信号要求合闸(这时在加高压后的110S时间内),则U11的9脚为“0”,10脚为”1“,U9的10脚为“0”使U10 556的5脚输出为高电平,Q1关断,AC处于合闸状态不变。
在正常的工作状态下,光接受器U8输出正常的高电平开关信号,U11输出正好与之相反——即低、高电平开关信号,高电平时Q2导通,C33放电,低电平时Q2截止,C33充电,所以C33处于交替的慢速充电和快速放电的循环过程中,只要正常工作,C33上的电压就充不到8V以上的状态,即是不可能使U10反转而拉开AC管,只有当光传系统损坏或接受头故障,使U8输出保持在高电平,U11的10脚长时间处于低电平,Q2截止,100F电容被充电,当历时110秒后,电容两端电压上升到8V以上,U10输出才翻转为低电平,经非门U6后为高电平,导致失步保护电路动作,才使该级的A C管拉开,处于停用状态, 只有关机修理后才能工作。
因保护管输出正常,开关管也没有击穿、开路现象,控制器认为开关模块工作正常,可以参加循环工作,但由于光缆问题,实际开关并没有工作,这时将产生70/48=1.46KHZ的杂音,如果没有失步保护补充电路,杂音将一直产生,有此电路在110秒以后杂音将消失。
5结语
通过以上分析,可以看出PSM功率开关模块原理并不复杂,但在实际使用过程处理故障时,往往需要理论上的分析和元件实际情况及机器运行状态等多种因素相结合,而且要把理论知识灵活应用,才能准确、快速的对故障进行处理,并维护好设备。
摘要：DF100A PSM发射机的调制级采用了50个完全相同的功率开关模块。其中48个功率开关模块为射频末级提供屏压,其余两个功率开关模块为射频末级提供帘栅压。每个功率开关模块上都附有一个功率开关控制器板,用来控制保护管和开关管。PSM功率开关模块是PSM短波发射机的重要组成部分之一,本文对DF100A发射机功率模块的控制原理进行了详细分析,并结合原理对失步保护的过程进行了说明。
数字电视限制条件接收模块原理 篇5
1 限制条件接收模块介绍
限制条件接收CA (Conditional Access) 技术是数字电视系统技术的组成部分, 它将计算机网络技术和先进密钥控制技术结合在一起, 通过用户管理模块和授权控制模块的接收控制, 从而决定用户接收电视节目的权限。
2 限制条件接收模块的构成
限制条件接收模块一般包括用户信息管理子模块、节目信息管理子模块、加解扰和加密解密等子模块组成, 基于控制数据安全传输考虑, 保证授权用户接收, 杜绝非授权用户非法接收的目的, 目前都采用“三重密钥加密”体系。
2.1 用户管理模块 (SMS)
是向用户提供多元化服务的综合运营管理平台, 对客户个人信息、用户机顶盒信息、用户订购的节目信息、用户授权的节目信息、用户个人缴费信息等进入管理, 并同时为相应的其它模块提供授权信息。
2.2 前端限制条件接收模块 (CAS)
其功能是授权用户权限信息 (ECM) 和用户授权管理信息 (EMM) 的获取、生成、加密、发送等处理。
2.3 电子节目菜单模块 (EPG)
EPG信息混在节目码流里面接收的, 频道信息是节目映射表 (PMT) 和节目关联表 (PAT) 负责的, 机顶盒有相关的程序从TS流里读出并显示, 就是电子节目菜单。
2.4 复用加扰处理模块
采用加扰控制字加密传输的方法, 用户端利用IC卡解密。由于加密系统以及密钥体系和设备是分开的, 它依靠IC卡的安全性来保障系统的安全, 破解难度大。
2.5 机顶盒CA模块
传送流中一般包含多个音视频流及一些数据信息, 机顶盒通过取得CA子模块中的EMM和ECM信息, 传送到TS流解复用器用来区分不同的节目, 提取相应的音视频流和数据流, 送入视音频解码器和相应的解析软件, 只有授权用户能正常观看。
2.6 IC卡管理模块
对用户智能卡IC卡进管理的模块, 可以对卡写入或者删除相应的授权信息。
3 限制条件接收模块功能
限制条件接收主要功能是对信号加扰, 对业务密钥加密, 建立一个确保只有被授权的用户才能接收到加扰节目的授权管理模块, 以保障经营者和用户的权益。
3.1 节目预订
可以分为单个节目预订和多套节目预订。单个节目预订, 通过EMM发送相应节目授权信息到用户的IC卡中, IC卡保存该节目的授权;多套节目预订, 广电运营商可以把多个节目打包一个大包, 当用户订购时, 可以一次通过EMM发送相应的授权信息到用户的IC卡中, IC卡并保存该授权信息。
3.2 节目分次预订
CA系统时对节目进行编号, 通过节目编号可对节目授权。广电运营商利用EMM信息或其他的通知方式告诉用户即将播出的节目及其时间。机顶盒接收到EMM信息后存到IC卡中。节目播出时, 只要用户IC卡中存储的节目编号和要播出的节目编号相同, 便可以正常收看节目。
3.3 节目临时预览和即时订购
广电运营商可以为每个节目或者影视资源预先做好收费标准和节目的播出总时间, 并能提定用户勉强预看的临时时间长度。在机顶盒端的用户无论在不在播出时段都可以预看广电提供的节目或者影视资源, 预看的时间长短由广电预先设定的时间为准。也可即时点播收看。
3.4 实现地区的收看
CA系统时都有可以设定相应的区域码, 比如针对某个小区或者某几个小区用户的IC卡设定唯一的区域码。某些节目只能在指定的区域码区域可以观看。
3.5 发送邮件
CA系统还能实现邮件功能, 用于通知用户缴费通知或者政府的公告。
4 限制条件接收模块原理
采用MPEG2标准的广电数字电视播出系统中实现条件接收有两大重要的信息:授权控制信息ECM和授权管理信息EMM。由TS流密钥SK加密后的关键控制字 (CW) 在ECM中传送, ECM信息带有节目的所有信息:TS流的中的节目队列、时间排序、不同节目的不同内容和相应内容的各种收费信息。SK是在EMM信息中传输, SK在传送时预先要经过用户个人分配密钥PDK的加密过程, EMM中包含用户相关的管理用户的所有订购内容的授权信息。
4.1 CW的安全原理
CW作为机顶盒终端解扰密钥使用。解扰密钥整个接收端保证授权用户正常收看的最基本要素, CW随时加密算法随时间不同而不断地变化, 以保证CW的安全, 因为CW在HFC大网中传输, 公共用户很容易接收到, 一旦CW被破解, 那么相对于广电的CA系统来运营来说, 危害极大, 用户可以不用购买IC卡就可以通过破解的CW来观看节目, 所以CW的安全非常重要。CW要用一个复杂难于破解加密密钥SK来保证其安全。
4.2 SK的安全保证原理
由CW的安全原理可知SK加密后的CW还是可以让在HFC网络上有效用户读取, 也就是说授权用户和非授权用户都同样可以读取该值, 为了保障合法用户的权益, CA系统里对SK进行再次加密处理。每个机顶盒都有一个唯一的MAC码, 就用这个MAC码对SK进行加密, 以保证SK的安全。
4.3 PDK工作原理
在实际的运营中, 机顶盒的编号是公开的, 也是基本保持不变的, 这种保持不变的系列码可以作为识别有效用户的密钥用来加密, 换包话说这个密钥是针对特定唯一的用户, 这就是个人密钥PDK, 用户不能变更该数据。在现实运行系统中可以为用户分配多个这样的PDK码, 来满足用户对不同业务订购的需求。
5 结束语
CA技术经过这么多年发展, 技术已经取得了巨大成就, 但我国的CA系统研究起步比较晚, 同时借鉴了成功的经验, 发展很快, 同时积极开展与国外CA模块实现同密。数字电视中限制条件接收模块以其特有的技术为广电网络事业发展提供了巨大的技术支持, 将来这种条件接收系统可以为社会展现数字通信的新形势。
司惠州分公司, 广东惠州516008)
广播自诞生至今, 已经走过一个多世纪的风雨历程。我国的广播事业自新中国成立到现在已有半个多世纪的发展史。20世纪80年代以前, 广播作为主流媒体, 在中国传媒工具中的地位举足轻重。但随着电视、网络等新兴媒体的出现及迅速发展, 广播几乎到举步维艰的地步。在与新兴媒体的抗争中, 广播应扬长避短, 发挥自己的优势, 实现“中国广播业的第二次复兴”。音乐广播就是广播在媒介激烈竞争环境下艰难复兴中出现的频道“类型化”的产物。
1音乐广播的现状
随着经济的蓬勃发展, 中国城市化水平的提高, 中国内地汽车产量, 还有私家车的保有量逐步上升。做广播的同行有这样的体会:听众在一夜之间突然变了, 原来以学生群体为受众主体的音乐广播, 现在的主体成很多有车一族, 由此带来的广播听众迅速回流给广播媒介带来很大的上升空间和良好的发展前景。
在现代传媒环境中, 广播音乐自身的优势、潜力挖掘不足, 求新、精制不够, 使曾经火爆的节目, 处于维持和下滑状态。回首90年代初那些节目, 之所以受欢迎, 很大程度是听众以前几乎没听过那么新颖、活泼的节目, 加上音乐信息和资源渠道少, 广播直播音乐节目, 成了听众欣赏音乐和获取音乐信息的主要渠道。而近几年, 许多人还没准备好, 中国走向世界和世界进入中国的互动, 就一下子把人们拉入信息时代, 面对的是知识经济、国际互联网和开放的世界。当然, 高科技现代化的传播媒体也纷至沓来。
广播作为传播音乐的媒体, 更是面临着技术、功能更现代, 影响更广泛的现代传播媒体的挑战。比如, MTV、视听结合、音乐表演的视听享受让你在家里就可得到满足。CD、DAT、MD、Mp3等, 随着高保真音响进入家庭, Discman随身携带, 坐在家中、行在路上, 便可自由选择欣赏自己喜爱、音质一流的音乐。网上音乐犹如一个通向世界的窗口, 通过这个窗口你可以更快、更主动、更直接、成本更低廉地欣赏世界各地正在演奏的音乐, 或唱片公司刚出炉的音乐制品, 且还能在线下载。现代传媒群雄崛起, 激烈竞争, 广播音乐从业者需要冷静而清醒地分析和认识在新所削弱, 还有哪些方面是其它媒体无法取代的, 广播音乐的魅力究竟体现在哪里, 还需要吸收哪些新的元素才能使广播音乐历久弥新, 再次, 这是一个敏感而急待解决的问题。
90年代初, 广播音乐改为主持人直播节目以来, 对其优秀与否, 缺乏一个衡量标准, 没有一个权威机构予以评断。大家摸着石头过河, 凭感觉学着别的电台的样子走路。虽然这一新的形式, 增强广播音乐的活力, 受到大众喜欢, 但很难找到认可的渠道。要想节目评奖, 仍必须遵循原有模式编制。当然那种节目是精心构思、思想和艺术水准都较高的广播音乐节目制品, 过去、现在和将来都有其存在和继续发展的极高价值。但如果能将现行的广播音乐节目, 也作为广播音乐的一种存在样式来看待, 根据它的特点设定一些标准和奖项, 无疑会提高音乐节目主持人的编播技能和节目水平。
目前, 虽有少数城市开始对音乐节目主持人的编辑、操机和即兴表达等全方位综合能力进行评优, 但还没形成气候。如果这样的评选, 在全国每年的广播文艺评奖中也纳入政府级奖项范围, 其影响将会更大, 意义更深远, 对新兴的广播音乐的发展, 将起到积极的推动和鲜明的导向作用, 以消除人们认为这样的广播音乐形式, 只是为收听率和经济效益而为之的权益之计的错觉, 使新的广播音乐走上健康发展的道路。
2音乐广播的发展趋势
在媒介市场竞争激烈的今天, 广播作为一种“古老”的传播方式, 只有扬长避短、不断创新, 才能有新的发展。
论我国音乐广播现状与发展
文丨陈雅灵
摘要:广播传播音乐, 有近百年的历史。调幅、调频电台, 综合、专业电台, 广播传播音乐一直保持着独特优势:百年之后, 众多现代媒体蜂拥而至, 广播传播音乐是否还有着昔日的风采、新世纪的广播音乐将如何生存与发展, 对上述问题进行探讨。
“化学反应原理”模块 篇6
机床排故是一个追因、去因的过程, 故障解决与否依赖的是排故者分析问题和解决问题的能力, 而这些能力的养成需要不断的学习和积累。本文结合设备排故的过程 (故障现象认识—分析诊断—故障排除—设备试运行—总结等几个方面) 及设备中元件和系统的相关性, 以数控机床的控制原理为平台, 设计了数控维修技术学习模块, 介绍了不同的学习阶段及每个阶段所对应的学习项目。
1.1 原理学习阶段
原理学习阶段主要围绕2个模块展开: (1) 成型运动控制及执行模块; (2) 辅助控制及执行模块。在第一个模块中主要涉及主运动 (表1) 和进给运动 (表2) 的控制执行原理, 该模块的主要功能是使学习者掌握成型运动的数控原理及其实现形式的系统知识。第二个模块中主要涉及辅助控制功能及相关机构的原理 (表3) , 这一模块的主要作用是使学习者掌握数控机床中辅助控制系统的工作过程。
以上3个模块构建以数控机床的机电液相关工作原理为基础, 设计了各个功能项目, 通过对以上模块的学习, 可以为机床使用和维护工作打下基础。
1.2 方法学习阶段
故障分析是一个逻辑思考的过程, 在这个过程中需要运用相关的方法。现结合数控设备维修的常用手段, 设计学习模块如表4所示, 通过对典型故障的分析, 学习掌握常见的故障分析方法。
注:表1、2、3中各模块为从上到下、从左到右的顺序。
注:典型故障选取时必须有一定的针对性, 适用具体的分析方法。
该模块以典型故障的分析为基础, 通过对故障的判断和排除, 使学习者掌握常见的排故分析方法。这个环节的训练可以使学习者初步建立使用相关方法分析问题的能力, 为下一阶段的学习打下基础。
1.3 实践练习阶段
故障的排除也是一个经验不断积累的过程, 针对机床的故障排除进行实践训练, 可以让学习者很快将原理、方法、技能融合在一起, 获得解决实际生产问题的能力。该模块设计如表5所示, 通过梳理数控机床中3大功能系统的控制、检测、传动等方面的常见故障, 设计了3大功能系统的排故项目, 通过系统的排故实践训练, 培养学习者在排故工作中的实际分析问题、解决问题的能力。
2 学习体系的特点
本文通过局部和整体、零件和设备的相互关系, 依据从故障现象出发查找元件问题的思路, 以数控设备维修过程需要的原理、方法、能力为基础, 结合由简到繁的认知规律, 设计了设备维修的学习体系。该体系主要有以下几个特点: (1) 以数控原理为主线由简到繁; (2) 由局部认识到整体认识再到实际问题解决, 符合学习的认知规律; (3) 模块之间相互联系, 突出了学习的逻辑性和系统性。
3 结语
对数控原理的认识和掌握, 是开展设备维修工作的重要条件。本文以数控原理为平台, 融合维修排故的方法, 按学习数控原理—掌握排故方法—实际排故训练3个阶段设计了学习项目。依据数控机床的各功能模块特点设计了每个项目的学习内容, 并使用综合故障项目对各单元模块的知识点进行总结。方案设计中运用简单到复杂、局部到整体的认知规律, 逐步培养学习者综合运用知识的能力。构建机床故障诊断学习模块, 旨在培养学习者从数控原理出发, 分析、解决问题的能力, 推动数控维护、维修技术人才的培养, 促进数控维护、维修工作的开展。
摘要：结合数控机床的控制原理和学习的认知规律设计了数控维修技术学习模块, 分原理学习、方法学习、实践练习3个阶段进行了阐述, 并介绍了该模块构建的学习体系的特点。
关键词：数控机床,数控维修技术,学习模块
参考文献
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[4]孙汉卿.数控机床维修技术[M].北京:机械工业出版社, 2001
[5]孙金栋.实践教学体系的建设[J].中国建设教育, 2007 (12)
“化学反应原理”模块 篇7
复杂机电系统综合设计是机械设计制造及自动化专业的一门实践课程, 旨在综合应用理论力学、材料力学、机械原理、机械设计等课程的相关知识, 以案例教学、问题导向为实施主线, 培养学生解决复杂机电工程问题的综合能力。其中, 机械原理功能模块是课程的重要环节, 机械运动方案设计与规划决定了一个产品实现预定功能的成功与否, 也是一个产品是否具有原创性的关键因素, 所以, 复杂机电系统综合设计将功能原理模块设计作为重中之重。
功能原理模块主要要求学生具有基于产品功能要求的机械系统整体设计的能力;培养学生根据功能要求, 利用传动机构对机械运动方案进行合理规划、工序动作运动协调的能力;培养学生能够根据产品特点, 合理选用原动机及传动机构的能力。
课程以三种典型机械系统 (磨床、起重机和灌装机) 为例, 针对其主要传动系统进行运动方案设计与规划。要求完成起重机减速齿轮、磨床主轴及灌装机主传动系统的传动机构方案设计、各分动作协调设计及绘制运动循环图。
本文以灌装机主传动为例详细阐述网络平台下的机械原理功能模块的实施方法与途径, 以期取得良好的实际教学效果。
2 网络平台下的机械功能原理模块教学实施的途径和方法
2.1 建立以知识点为单元的微课。
首先将机械功能原理模块的知识点进行整理规划, 建立以知识点为核心的微课, 并将微课发布在互联网课程平台上供学生学习知识点的精髓。
根据机械功能原理模块的设计特点, 其主要的知识点应以学习目标和解决设计问题的能力为主线进行筛选, 并兼顾产品原创性设计的要求进行组织, 为此, 确定了微课知识点为机构运动简图、自由度和机构组成原理、常用机构设计、机构选型、运动循环图、机构组合与创新设计。
通过上述微课的学习, 学生大致可以掌握机械功能原理模块的主要基本概念与基本的设计思路, 这些知识点基本涵盖了机械机械功能原理模块的关键内容, 将知识点视频上传至网络课程平台, 让学生主动去学习, 正确理解所学知识与内涵。
2.2 建立基于网络平台的教学互动平台。
通过网络平台师生进行课堂知识的交流与学习体会, 针对疑难问题进行探讨。教学平台主要包括学习互动交流平台、教师辅导答疑平台、知识点视频库、课题库与案例库, 通过大数据实现连接。通过上述网络教学平台实现了教与学的有机结合, 在互联网平台上学生可以通过知识点视频学习机械功能原理模块的理论知识, 并且可以将疑难问题发布在互动平台上, 教师或其他学生都可以帮助解决疑难问题;教师也可发布一些与教学内容有关的机械设计创新课题供学生尝试着设计或提出自己的想法和思路, 以便将所学知识应用于实际的产品设计之中, 锻炼学生的逻辑思维能力与创新能力;设置案例库可以让学生借鉴一些优秀的设计案例, 拓展学生的设计视野;互动平台也可以实现不在现场的答疑辅导功能, 避免了老师答疑时间与学生上课时间存在冲突的矛盾, 真正实现有疑必问, 有问必答, 真正实现师生共同学习, 共同进步;另外结合复杂机电系统综合设计课程的特点将考核形式和内容通过互联网平台实现根本性的变革, 机械设计课程成绩的评定不再仅靠一纸试卷决定学习的好坏, 而是将能力与理论的考核相统一, 真正衡量一个学生的学习水平。
2.3 规划机械功能原理模块的讨论性教学体系。
机械功能原理模块的教学实践性强, 具有创造性设计的特点。因此, 教学的组织需调动学生的主观能动性, 让学生主动参与到教学环节之中, 而不是被动式地学习, “讨论性”的教学体系建设至关重要。
“讨论性”课堂要求实现师生互动, 变被动学习为主动学习。为此, 在教学安排上必须进行合理的规划, 充分利用网络教学平台的优势。主要的教学思路有以下几个方面:
2.3.1上课前根据教学内容要求, 在网络平台上发布学生需要预习的知识点视频内容, 让学生提前学习上课内容, 并要求学生将学习这些知识点存在的疑问通过学习平台发布在网络上, 教师根据学生的提问或存在的疑难问题及时调整教学内容与教学思路。2.3.2教师上课时, 首先要对要求学习的知识点做概括性的讲解, 主要是知识点的内涵与应用, 然后解答学生预习中遇到的疑问。通过这个环节的讲解学生基本上可以掌握知识点的主要内容。2.3.3知识点内容学习完成后, 教师根据知识点在机械设计中的应用设置一些实际产品中有关运动方案设计与规划的问题, 让学生利用知识点提出自己的设计思路和实施方案, 这个环节可以小组讨论的形式实施, 充分调动学生的学习积极性, 并且可以锻炼学生之间的协作能力。2.3.4最后, 各小组介绍自己的设计思路与方案, 教师实时进行点评, 找出设计中存在的缺陷和不足, 对好的设计思路和方案加以推广, 让学生真正掌握知识点的内涵和在实际产品设计之中的应用, 做到融会贯通。
2.4 网络平台功能原理模块教学实施内容与形式规划。
网络平台上的机械功能原理模块的教学实施内容以三种典型机械设备为例, 让学生能针对其机械传动系统进行分析。这个环节, 可以测绘实际的机械设备、阅读设计图纸或有经验的工程师讲解来完成。这些环节足以保证学生对机械设备有一个完整和系统的了解, 为学生分析机械系统提供必要的基础知识和现场实际经验。
接下来, 学生在课程网络平台上利用计算机软件完成典型产品的机械运动方案设计与规划, 绘制执行机构的运动循环图, 对机构的选型进行合理的评价与改进。利用三维软件进行运动机构的组合与设计, 完成运动的模拟与分析, 验证机械运动方案的合理性。
3 结论
网络平台下的机械功能原理模块教学适应机械实践教学环节的需求, 采取多种灵活多变的教学理念, 形成一套针对实践性课程的创新教学理念和方法, 充分调动学生的学习积极性, 大力提高机械实践创新课程的学习效果, 为创建精品本科提供创新性教学思路和理念。本文以复杂机电系统综合设计课程为载体、以学生为主体、以网络为平台建立了完整的机械功能原理模块创新课程教学体系, 该体系的形成必然会促进实践类课程教学创新与改革, 拓展大学生进行实践课程学习的途径, 锻炼机械运动方案设计与规划的能力与水平, 实现我国原创性产品设计的突破。
摘要：本文以复杂机电系统综合设计课程为载体, 探索网络平台下的机械功原理能模块的教学新模式。课程采用以案例教学、问题导向和实践为主的教学方法, 以灌装机运动方案设计为例, 探讨机械运动方案设计的流程与方法, 从而在功能原理上实现机器的功能要求, 锻炼学生的逻辑思维能力与创新意意识, 增强原创性产品的设计能力。
关键词：复杂机电系统,功能原理,原创性设计,探索
参考文献
[1]王新华.高等机械设计[M].北京:化学工业出版社, 2014, 8.
“化学反应原理”模块 篇8
了解液晶显示模块工作原理,掌握其故障判断方法,对提高医疗设备维修技术水平,加强医疗设备质量控制有着积极意义。
1 液晶显示模块工作原理
液晶显示模块主要包括:冷阴极荧光灯(CCFL)、导光板、偏光板、滤色膜、玻璃基板、液晶材料、薄模式晶体管以及背光灯电源电路和液晶显示控制器等。
工作基本原理如图1所示,一束光矢量通过液晶显示模块的偏光板后,获得只含有单一振动方向的线偏振光。液晶物质具有光学单轴晶体折射率各向异性的特点,在线偏振光通过液晶时,因液晶分子的排列方式,产生旋光现象,线偏振光的偏振方向将旋转一定角度。旋光后的线偏振光经过另一片偏光板时,其强度下降。透射光的强度与线偏振光同偏光板偏振方向的夹角相关。由于液晶分子的排列方向与其所处的外电场强度相关,因此通过镀在玻璃基板上的薄膜式晶体管,控制液晶两端电极的电压,使液晶分子排列发生改变,通过液晶的线偏振光旋光角度产生变化,达到调制透射光强度的目的。经过强度调制的光信号通过彩色滤色膜,就可以使液晶面板上变化出不同深浅的颜色组合,形成彩色图像[1,2]。
背光灯电源电路是一个DC/AC逆变器,向背光灯管提供500~1000V的交流电源,点亮冷阴极荧光灯,产生纯白色光源,再经导光板,向液晶屏提供均匀的自然光源。液晶显示控制器既可以与设备相连,接受设备的直接操作,又可独立控制液晶显示驱动系统,为液晶提供时序信号和显示数据。
2 常见故障现象及检修方法
液晶显示模块工作的必要条件是:明亮均匀的背光光源,液晶点阵有正常的驱动电场。作为医疗设备显示终端,其它部件异常也会导致同样的故障现象,因此要根据具体故障现象,采取相应检测方法,才能准确判断故障部位。现将我院有关液晶显示模块的故障,按现象归纳总结如下,供大家参考。
2.1 液晶屏无显示
造成这种现象的原因有两个:一是背光灯没有点亮,液晶显示模块缺乏必要的工作光源提供图像亮度信号;二是显示控制器没有正常工作,未对透射光进行亮度调制。
判断方法:观察开机时液晶屏是否有明暗变化。
2.1.1 开机后液晶屏没有明暗变化,说明背光灯没有点亮,可能的原因有:
设备电源故障,没有为背光灯电源电路提供工作电压;背光灯电源电路故障,没有点亮背光灯管;背光灯管损坏。
判断方法:测量背光灯电源电路的输入电压是否正常(12V或18V)。若电压不正常,则说明供电电源有问题,或是背光灯电源电路中元件短路。若电压正常,则重点检查背光灯电源电路的保险、功率管阻值,观察是否有电容漏液等情况[4]。若未发现异常,则是背光灯管损坏。
检修情况:检修设备电源故障引起液晶屏没有显示的故障10例。其中pc9000监护仪所配蓄电池短路3例、大功率元件过热引起管脚虚焊3例、接插件接触不良3例、保险电阻开路1例。背光灯电源电路故障5例。其中3台dash4000监护仪因滤波电容C4(25V100μF)漏液短路,烧断3A的F1保险,还造成2个MOS管3055VL损坏。1台dash3000监护仪的过流保护元件ICP-S开路失效。1台显示器的滤波电容漏液短路,致使电路保护。
2.1.2 开机后液晶屏有明暗变化,说明背光灯点亮,但液晶点阵未有正常驱动电场。
既可能是设备没有正常运转,没有显示信息传递,又可能是显示控制器没有正常工作。
判断方法:开机后,在没有显示的情况下对设备进行相应操作,如:监护仪测量无创血压,心电图机打印波形等。观察设备是否有正常反应,如有,则说明设备正常,显示控制器故障。
检修情况:因系统死机导致没有显示的故障5例。其中有3例是内存接触不良,系统不能正常工作。有2台泰达新兴SRM202监护仪因螺钉脱落到线路板,造成设备死机。
因插接件接触不良,导致显示控制器不能正常工作的故障4例。其中2台PM8000监护仪和1台TRIMⅡ心电图机是数据线与液晶屏的数据接口接触不良,导致设备与显示控制器不能正常通信传递数据,液晶屏开机时仅有明暗变化,没有内容显示。1台dash3000监护仪是显示控制器与液晶面板的列驱动接口接触不良,导致液晶点阵整体无法得到驱动电场,屏幕为纯净亮光栅。
2.2 液晶屏显示异常
屏幕亮度极暗,白色显示为暗红色。这是背光灯管亮度严重下降所致,需要更换冷阴极荧光灯[6],共更换3例,均是2005年开始使用的泰达新兴SRM202监护仪。
屏幕显示呈玻璃破碎的放射状缺失,有明显裂纹。这是玻璃基板因外力撞击碎裂,使镀在玻璃基板上的点阵电路被破坏,共遇到4例。此类故障均出现在设备管理比较混乱的科室。显示内容抖动发虚,叠有横纹干扰,严重时,只能看到杂乱条纹显示。这是液晶显示模块与设备数据线的接口接触不良,虽可传递数据,但数据在传递中出现错误,导致显示异常,只需要对接口进行处理即可解决。共检修5例,其中dash系列监护仪3例,液晶显示器2例。我们发现其中4例故障的设备在1层使用,1例在2层,而同类型其它设备尚未发现此类故障,明显与使用和存储环境的湿度偏大相关。
屏幕显示出现固定位置的线状或条状明暗伪影,其余正常。这是液晶屏基板镀膜电极与电路板连接处个别或部分脱落所致,检修1例,为泰达新兴SRM203监护仪。
屏幕显示内容整体下移2cm。这是液晶屏显示驱动电路地址译码错误所致,检修1例,为PC9000监护仪。
3 检修过程中的注意事项
首先,要熟练掌握设备的操作使用,了解设备工作原理,排除人为操作设置所引起的假故障,及时准确判断故障。
其次,要注意安全防护。一是人身安全,防触电;二是设备安全,检修时要小心谨慎,防止制造新故障。液晶屏和灯管均很娇贵,更换时稍有不慎,就会造成额外损失[6]。注意绝缘保护,避免因意外短路而扩大故障。
检修本着先易后难的原则。先观察设备外观,是否有明显焦糊现象。用正常模块替换,判断故障部位。先测量电路电阻,再加电测试电压。在查出故障元件后,要分析故障原因,查找其它故障点,避免再次损坏电路。
代换原则以实际工作条件为准。由于设备集成度高,采用的表面贴元器件不易购买,因此要了解电路工作条件,掌握器件参数。例如:MOS管3055VL可用IRF740替代;集成过流保护元件ICP-S,可用相应保险替代。
没有原装器件,可用兼容或二手产品替代,降低维修成本。例如:PC9000监护仪液晶屏型号为NEC NL8060BC26-12,已无新品,二手屏仅数百元。
4 维修总结
从以上故障统计,发现液晶显示模块故障有以下两个特点:
低压信号处理单元性能稳定,故障率低,而电源转换电路和接触不良的故障占有较大比例。这与电源转换电路工作在大电流、高电压下有关,负荷重,散热条件变差或电源电压波动,均易引起故障。而插接件接触不良与设备保存环境密切相关,环境湿度大,会导致设备表面质量下降、电气性能改变、可靠性降低,设备不经常使用,也易吸附潮气[5]。
产品故障与设备批次相关[3]。例如:灯管亮度下降的3例均是泰达新兴SRM202监护仪,电容漏液的问题集中在同一批次的dash4000。这与产品设计或者元器件质量有关。
虽然医疗设备电路集成化程度高,可自主维修的范围小,但只要认真仔细,就能根据故障原因,采取相应措施,改进维护保养方法,提高设备完好率。
摘要：本文介绍了医疗设备中液晶显示模块的工作原理,通过对设备故障和检修方法的总结,提高医疗设备维修技术水平,加强医疗设备质量控制。
关键词：LCD,监护仪,医疗设备维修
参考文献
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