機電系統(tǒng)中的傳感器與驅動器

作者:(波蘭)帕拉克(AndrzejM.Pawlak)譯者:許良軍

譯者序

原書序

作者簡介

第1章 導論

1.1 傳感器和驅動器的分類

1.1.1 磁傳感器

1.1.2 線性和自鎖螺線管驅動器

1.1.3 步進電動機

1.1.4 特殊的磁裝置

1.1.5 旋轉和線性驅動器

1.2 磁性材料和技術

1.2.1 軟磁材料

1.2.2 硬磁材料

1.2.3 鍍膜技術

1.2.4 磁性材料的市場和應用

第2章 磁傳感器

2.1 磁傳感器理論

2.2 磁傳感器分析

2.3 VR傳感器

2.3.1 傳統(tǒng)的VR傳感器

2.3.2 高性能VR傳感器

2.3.3 帶插入式磁鐵的傳感器

2.3.4 磁鐵前置式傳感器

2.3.5 帶E形磁結構的傳感器

2.3.6 帶U形磁結構的傳感器

2.3.7 多磁VR傳感器

2.3.8 雙磁傳感器

2.3.9 雙傳感器的布局

2.3.1 0分布式VR傳感器

2.4 固體傳感器

2.4.1 固體傳感器分析

2.4.2 固體傳感器設計

2.4.3 固體傳感器測試結果

2.5 磁傳感器應用

2.5.1 磁速度傳感器需求

2.5.2 磁速度傳感器應用

2.5.3 磁位移傳感器應用

2.6 VR傳感器的噪聲

2.6.1 數學模型和噪聲分析

2.6.2 噪聲問題的解決

例2.1

例2.2

例2.3

機電系統(tǒng)中的傳感器與驅動器--設計與應用目錄

第3章 線性驅動器

3.1 線性驅動器的數學模型

3.1.1 電磁裝置的對稱分析

3.1.2 電網絡方程

3.1.3 機械方程

3.1.4 磁性力

3.1.5 脈寬調制(PWM)分析

3.1.6 電磁閥分析及仿真

3.2 快速響應驅動器

3.2.1 圓盤型電磁閥

3.2.2 活塞型電磁閥

3.2.3 球型電磁閥

3.2.4 錐形塞電磁閥

3.2.5 快速響應驅動器的優(yōu)化

3.3 電磁閥驅動器的應用

3.3.1 長沖程電磁燃料泵

3.3.2 汽油噴嘴

3.3.3 天然氣噴嘴

3.3.4 柴油噴嘴

3.3.5 壓縮機電磁閥

3.3.6 傳輸電磁閥

例3.1

例3.2

第4章 線性自鎖驅動器

4.1 自鎖繼電器

4.1.1 自鎖繼電器的動態(tài)分析

4.1.2 雙極型自鎖繼電器

4.1.3 單極型自鎖繼電器

4.1.4 自鎖繼電器分析

4.1.5 自鎖繼電器的分析與測試

4.2 自鎖螺線管

4.2.1 可動磁鐵自鎖螺線管

4.2.2 固定磁鐵自鎖螺線管

4.3 自鎖螺線管應用

例4.1

第5章 步進電動機

5.1 工作原理

5.2 步進電動機的靜態(tài)分析

5.2.1 靜態(tài)轉矩分析

5.2.2 磁路分析

5.2.3 磁鐵工作點

5.2.4 溫度效應

5.2.5 電樞反應效應

5.2.6 靜態(tài)特性實驗結果

5.3 步進電動機的動態(tài)分析

5.3.1 動態(tài)分析的數學模型

5.3.2 步進電動機的動態(tài)仿真

5.3.3 動態(tài)模型驗證

5.3.4 各參數對步進電動機性能的影響

5.3.5 動態(tài)特性的實驗結果

5.3.6 粘性阻尼系數的評估

5.3.7 負荷轉矩對步進電動機性能的影響

5.3.8 步進電動機動態(tài)運行的感應系數

例5.1 磁路計算

例5.2 靜態(tài)轉矩計算

例5.3 磁通計算

第6章 專用磁裝置

6.1 電磁閥

6.1.1 背景

6.1.2 心臟瓣膜的設計指標

6.1.3 心臟瓣膜的設計原理

6.1.4 數學模型與仿真

6.1.5 優(yōu)化設計

6.1.6 對比與測試結果

6.2 心臟泵

6.2.1 心臟泵的設計指標

6.2.2 心臟泵的設計原理

6.2.3 分析仿真與優(yōu)化設計

6.3 磁流變液螺線管

6.3.1 背景

6.3.2 磁流變液螺線管執(zhí)行器

6.3.3 磁流變液的應用

例6.1

例6.2

例6.3

第7章 旋轉式驅動器

7.1 磁盤旋轉式驅動器

7.1.1 磁盤旋轉式驅動器分析

7.1.2 磁盤旋轉式驅動器設計

7.1.3 磁盤旋轉式驅動器激勵電磁回路

7.1.4 磁盤旋轉式驅動器齒形磁部件

7.1.5 磁盤旋轉式驅動器永久磁鐵

7.1.6 磁盤旋轉式驅動器測試結果

7.2 爪極旋轉式驅動器

7.2.1 爪極旋轉式驅動器分析

7.2.2 爪極旋轉式驅動器設計

7.2.3 爪極旋轉式驅動器激勵電磁回路

7.2.4 爪極旋轉式驅動器齒形磁部件

7.2.5 爪極旋轉式驅動器永久磁鐵

7.2.6 爪極旋轉式驅動器測試結果

7.3 圓筒旋轉式驅動器

7.3.1 圓筒旋轉式驅動器分析

7.3.2 圓筒旋轉式驅動器二維分析

7.3.3 圓筒旋轉式驅動器三維分析和測試結果

7.3.4 圓筒旋轉式驅動器設計

7.3.5 圓筒旋轉式驅動器永久磁鐵

7.3.6 圓筒旋轉式驅動器激勵電磁回路

7.3.7 圓筒旋轉式驅動器齒形磁結構

7.4 圓筒旋轉式驅動器應用

7.4.1 磁盤旋轉式驅動器應用

7.4.2 爪極旋轉式驅動器應用

7.4.3 圓筒旋轉式驅動器應用

例7.1

例7.2

例7.3

第8章 結束語

8.1 技術的發(fā)展

8.1.1 合作關系

8.1.2 競爭

8.1.3 堅持

8.1.4 技術的進步

8.2 技術價值

8.2.1 技術屬性

8.2.2 商業(yè)屬性

8.2.3 金融屬性

8.2.4 技術等級

附錄 符號和縮寫

參考文獻

《機電系統(tǒng)中的傳感器與驅動器:設計與應用》討論了幾種在工業(yè)應用中闡述較少的現代機電驅動器和磁傳感器，主要包括磁傳感器、線性和自鎖螺線管驅動器、步進電動機、旋轉式驅動器和其他特殊的磁性設備。每一章都論述了各種磁傳感器和機電驅動器的分析和設計，并以汽車及其他工業(yè)的機電系統(tǒng)應用上的大量實例作為支持，討論了電磁和機電設計、分析、優(yōu)化和測試的常規(guī)研究，包括材料和應用?！稒C電系統(tǒng)中的傳感器與驅動器:設計與應用》可作為高年級本科生和研究生相關課程的參考書，也可作為研究人員以及工程技術人員的工具書。

第1章 智能傳感器系統(tǒng)概述

1.1 智能傳感器系統(tǒng)的基本概念及構成

1.1.1 智能傳感器系統(tǒng)基本概念

1.1.2 智能傳感器系統(tǒng)的基本構成及應用

1.2 智能傳感器系統(tǒng)新技術與發(fā)展趨勢

1.3 智能傳感系統(tǒng)的總線接口

1.3.1 智能傳感器系統(tǒng)常用的串行總線

1.3.2 基于hart協(xié)議的現場總線

1.4 集成化智能傳感器系統(tǒng)的產品分類

1.4.1 傳感器信號調理器及信號處理系統(tǒng)

1.4.2 單片數據采集系統(tǒng)

1.4.3 單片檢測系統(tǒng)

1.4.4 單片設備

1.5 單片智能傳感器系統(tǒng)典型產品的技術指標

第2章 傳感器信號調理器的原理與應用

2.1 uzz9000/9001型角度傳感器信號調理器

2.1.1 uzz9000型電壓輸出式角度傳感器信號調理器

2.1.2 uzz9001型電壓輸出式角度傳感器信號調理器

2.2 cs2001型電容式傳感器信號調理器

2.2.1 cs2001的工作原理

.2.2.2 cs2001的典型應用

2.3 1b31型寬帶應變信號調理器

2.3.1 1b31的性能特點

2.3.2 1b31的工作原理

2.3.3 1b31的典型應用

2.4 1b32型橋式傳感器信號調理器

2.4.1 1b32的工作原理

2.4.2 1b32的典型應用

2.5 ad22055型橋式傳感器信號放大器

2.5.1 ad22055的性能特點

2.5.2 ad22055的原理與應用

2.6 max1459型模擬傳感器信號調理器

2.6.1 max1459的性能特點

2.6.2 max1459的工作原理

2.6.3 max1459的典型應用

第3章 傳感器信號處理系統(tǒng)的原理與應用

3.1 tss400-s1/s2型低功耗可編程傳感器信號處理系統(tǒng)

3.1.1 tss400-s1/s2的性能特點

3.1.2 tss400-s1/s2的工作原理

3.1.3 tss400-s1/s2的典型應用

3.2 max1460型智能化傳感器信號處理系統(tǒng)

3.2.1 max1460的性能特點

3.2.2 max1460的工作原理

3.2.3 max1460的典型應用

3.3 max1463型雙通道智能化傳感器信號處理系統(tǒng)

3.3.1 max1463的性能特點

3.3.2 max1463的工作原理

3.3.3 max1463的典型應用

3.4 ad7714型5通道低功耗可編程傳感器信號處理系統(tǒng)

3.4.1 ad7714的性能特點

3.4.2 ad7714的引腳功能

3.4.3 ad7714的工作原理

3.4.4 ad7714的典型應用

第4章 基于網絡的智能傳感器系統(tǒng)的設計

4.1 網絡測控系統(tǒng)發(fā)展概述

4.1.1 網絡測控系統(tǒng)發(fā)展概述

4.1.2 網絡化測控系統(tǒng)的體系結構

4.2 基于以太網的嵌入式單片機網絡系統(tǒng)的設計

4.2.1 嵌入式單片機網絡系統(tǒng)的設計方案

4.2.2 嵌入式單片機網絡系統(tǒng)的電路設計

4.2.3 網卡的配置

4.2.4 系統(tǒng)參數的自定義設置

4.3 網絡傳感系統(tǒng)的程序設計及應用

4.3.1 程序設計

4.3.2 應用實例

4.4 單片機應用層軟件設計

4.4.1 at24c02讀、寫程序的設計

4.4.2 串行口程序的設計

第5章 單片數據采集系統(tǒng)的原理與應用

5.1 tc534型可編程數據采集系統(tǒng)

5.1.1 tc534的性能特點

5.1.2 tc534的工作原理

5.1.3 編程方法

5.1.4 四通道數據采集系統(tǒng)的設計

5.2 aduc824型高精度單片數據采集系統(tǒng)

5.2.1 aduc824的性能特點

5.2.2 aduc824的工作原理

5.2.3 aduc824的典型應用

5.3 versa1型具有dsp功能的單片數據采集系統(tǒng)

5.3.1 versa1的性能特點

5.3.2 versa1的工作原理

5.3.3 versa1的典型應用

第6章 hp34970a型16通道高速數據采集系統(tǒng)

6.1 hp34970a型數據采集系統(tǒng)性能特點

6.1.1 hp34970a型數據采集系統(tǒng)的性能特點

6.1.2 hp34970a型數據采集系統(tǒng)的操作面板

6.2 hp34970a型數據采集系統(tǒng)的電路結構

6.2.1 hp34970a多通道數據采集系統(tǒng)的框圖

6.2.2 hp34970a多通道數據采集系統(tǒng)的結構原理

6.3 hp34970a型數據采集系統(tǒng)的測量原理及多路切換技術

6.3.1 hp34970a的測量原理

6.3.2 hp34970a的多路切換技術

6.4 hp34970a型數據采集系統(tǒng)軟件的漢化

6.5 hp34970a型數據采集系統(tǒng)的軟件

6.5.1 agilent bench link data logger軟件的使用方法

6.5.2 高級任務

6.6 hp34970a型數據采集系統(tǒng)的應用

6.6.1 利用hp34970a實現多點測溫的方法

6.6.2 測量低阻值電阻的方法

6.7 hp34970a型數據采集系統(tǒng)的使用注意事項

第7章 單片射頻真有效值功率測量系統(tǒng)的設計

7.1 射頻功率測量技術

7.1.1 現代通信系統(tǒng)的構成

7.1.2 功率測量的基本概念

7.1.3 功率測量技術

7.2 ad8362型單片真有效值功率測量系統(tǒng)

7.2.1 ad8362的性能特點

7.2.2 ad8362的工作原理

7.2.3 ad8362的典型應用

7.3 lt5504/5507型單片射頻功率測量系統(tǒng)

7.3.1 lt5504型射頻功率測量系統(tǒng)

7.3.2 ltc 5507型射頻功率測量系統(tǒng)

第8章 相位差測量系統(tǒng)的設計原理與應用

8.1 ad8302型單片寬頻帶相位差測量系統(tǒng)的原理

8.1.1 ad8302的性能特點

8.1.2 ad8302的工作原理

8.2 ad8302的基本接線方式

8.2.1 工作模式的選擇

8.2.2 輸入通道的接口

8.2.3 修改靈敏度和中心點的方法

8.3 ad8302型單片寬頻帶相位差測量系統(tǒng)的應用

8.3.1 ad8302的典型應用

8.3.2 寬頻帶相位差/頻率測量系統(tǒng)

8.3.3 ad8302的特殊應用

8.4 基于fpga和單片機的低頻數字式相位差測量系統(tǒng)

8.4.1 設計方案

8.4.2 系統(tǒng)框圖

8.4.3 電路及程序設計

4.8.4 測量數據及測試結果分析

第9章 單片電子稱重系統(tǒng)的設計原理與應用

9.1 應變式稱重傳感器的測量原理

9.1.1 電阻應變片的性能特點及產品分類

9.1.2 電阻應變片的工作原理

9.1.3 應變式稱重傳感器的技術指標

9.2 單片電子稱重系統(tǒng)的電路設計

9.2.1 由zem系列構成的單片電子稱重系統(tǒng)

9.2.2 由s8、s9構成的單片電子計價秤

9.3 數字式電子秤的電路設計

9.3.1 稱重傳感器及a/d轉換器

9.3.2 外圍電路的設計

第10章 單片電能計量系統(tǒng)的設計原理與應用

10.1 ad7751型單相電能計量系統(tǒng)

10.1.1 ad7751的性能特點

10.1.2 電能計量的基本原理

10.1.3 ad7751的工作原理

10.1.4 ad7751的典型應用

10.2 sm9903型單相電能計量系統(tǒng)

10.2.1 sm9903的工作原理與典型應用

10.2.2 sm9913的工作原理與典型應用

10.3 ade7752型三相電能計量系統(tǒng)

10.3.1 ade7752的性能特點

10.3.2 ade7752的工作原理

10.3.3 ade7752的典型應用

第11章 單片彩色掃描儀的設計原理與應用

11.1 彩色掃描儀的產品分類及基本原理

11.1.1 掃描儀的產品分類

11.1.2 掃描儀的主要技術指標

11.1.3 平板式掃描儀的基本原理

11.2 單片彩色掃描儀的性能特點

11.2.1 lm9832的性能特點

11.2.2 單片彩色掃描儀系列產品的性能比較

11.3 lm9832型單片彩色掃描儀的工作原理

11.3.1 lm9832型單片彩色掃描儀的引腳功能

11.3.2 lm9832型單片彩色掃描儀的工作原理

11.4 lm9832型單片彩色掃描儀的應用電路

11.4.1 單片彩色掃描儀的應用電路

11.4.2 單片彩色掃描儀的工作流程

第12章 智能傳感器系統(tǒng)的總線及接口技術

12.1 usb總線接口與應用

12.1.1 usb總線接口簡介

12.1.2 usb系統(tǒng)的結構

12.1.3 usb總線接口在智能傳感器系統(tǒng)中的應用

12.2 ieee1451通用網絡化智能傳感器接口標準

12.2.1 ieee1451智能傳感器接口標準

12.2.2 基于ieee1451.2標準的智能壓力變送器

12.3 單線總線接口與應用

12.3.1 單線總線接口的通信協(xié)議

12.3.2 單線總線接口的應用

12.4 i2c總線接口與應用

12.4.1 i2c總線的特點

12.4.2 i2c總線的信號定義及數據傳輸過程

12.4.3 i2c總線接口的應用

12.5 smbus總線接口與應用

12.5.1 smbus總線接口

12.5.2 smbus總線接口的應用

12.6 spi總線接口與應用

12.6.1 spi總線接口概述

12.6.2 spi總線接口的應用

第13章 智能傳感器系統(tǒng)外圍電路設計

13.1 數字電位器

13.1.1 數字電位器的主要特點

13.1.2 數字電位器的產品分類及工作原理

13.1.3 數字電位器的誤差分析

13.1.4 數字電位器的典型應用

13.2 高精度實時日歷時鐘電路

13.2.1 產品分類及性能特點

13.2.2 sd2001系列產品的工作原理

13.2.3 sd2001系列產品的典型應用

13.3 基準電壓源

13.3.1 基準電壓源的特點與產品分類

13.3.2 帶隙基準電壓源的基本原理

13.3.3 基準電壓源的應用

13.4 集成恒流源

13.4.1 恒流源的特點與產品分類

13.4.2 恒流二極管的原理與應用

13.4.3 恒流三極管的原理與應用

13.4.4 可調精密集成恒流源的原理與應用

13.5 單片精密u-f、f-u轉換器

13.5.1 ad650的性能特點

13.5.2 u-f轉換器的原理與應用

13.5.3 f-u轉換器的原理與應用

13.6 真有效值數字電壓及電平轉換電路

13.6.1 真有效值數字儀表的基本原理

13.6.2 單片真有效值/直流轉換器的產品分類

13.6.3 多量程真有效值數字電壓表

13.6.4 多量程真有效值數字電壓/電平表

13.7 帶串行接口的多位譯碼/驅動器

13.7.1 max7219的性能特點

13.7.2 max7219的工作原理

13.7.3 max7219的典型應用及多片級聯(lián)方法

13.8 單片多位計數/鎖存/譯碼/驅動器

13.8.1 icm7217a的性能特點

13.8.2 icm7217a的工作原理

13.8.3 icm7217a的典型應用

13.9 在線測量電路的設計

13.9.1 在線測量直流電流

13.9.2 在線測量電阻

13.9.3 在線測量晶體管的hfe

13.10 數字音頻電壓放大器的設計

13.10.1 tas3004型數字音頻處理器

13.10.2 tas3001c型數字音頻處理器

13.10.3 數字音頻系統(tǒng)的電路設計

13.11 數字立體聲功率放大器的設計

13.11.1 tas5000和tas5100的性能特點

13.11.2 數字音頻功率放大器的工作原理

13.11.3 數字音頻功率放大器的電路設計

13.12 適配微處理器的單片開關電源

13.12.1 topswitch-gx的工作原理

13.12.2 適配微處理器的多路輸出式單片開關電源

13.13 帶串行接口的4?位lcd顯示數字電壓表

13.13.1 max1494的性能特點

13.13.2 max1494的工作原理

13.13.3 max1494的典型應用

第14章 智能顯示技術

14.1 顯示器簡介

14.2 led點陣顯示器

14.2.1 led點陣顯示器

14.2.2 字符編碼方式

14.3 4位5×7 led點陣驅動器

14.3.1 max6952的性能特點

14.3.2 max6952的工作原理

14.3.3 max6952的典型應用

14.4 lcd點陣顯示器

14.4.1 液晶顯示器的性能特點與工作原理

14.4.2 液晶點陣顯示器

14.5 大屏幕智能顯示技術

14.5.1 大屏幕智能顯示屏

14.5.2 掃描方式與顯示方式的設計

14.5.3 灰度屏、彩色屏及多媒體彩色屏

14.5.4 漢字點陣芯片

14.6 大屏幕led智能顯示屏的設計

14.6.1 主機電路設計

14.6.2 主機程序及計算機控制程序的設計

14.7 由像元管或磁翻板構成的大屏幕智能顯示屏

14.7.1 像元管智能顯示屏

14.7.2 磁翻板智能顯示屏

14.8 多重顯示儀表的電路設計

14.8.1 多重顯示儀表專用集成電路的分類

14.8.2 icl7182型高分辨率液晶條圖a/d轉換器

14.8.3 led條圖驅動器及條圖顯示掃描器

14.8.4 多重數字/液晶條圖顯示儀表的電路設計

第15章 智能傳感器系統(tǒng)的抗干擾措施

15.1 電磁兼容性的設計與測量

15.1.1 電磁兼容性的研究領域

15.1.2 電磁兼容性的設計與測量

15.2 ens-24xa型高頻噪聲模擬發(fā)生器的原理與應用

15.2.1 高頻噪聲模擬器的性能特點

15.2.2 高頻噪聲模擬器的工作原理

15.2.3 高頻噪聲模擬器的應用

15.3 電磁干擾濾波器的構造原理與應用

15.3.1 電磁干擾濾波器的構造原理及應用

15.3.2 電磁干擾濾波器的技術參數及測試方法

15.4 抑制開關電源的電磁干擾

15.4.1 單片開關電源的基本電路

15.4.2 單片開關電源電磁干擾的波形分析

15.4.3 造成電磁干擾的電路模型

15.5 抑制開關電源的瞬態(tài)干擾及音頻噪聲

15.5.1 抑制瞬態(tài)干擾

15.5.2 抑制音頻噪聲

15.5.3 抑制其他干擾

15.6 智能傳感器系統(tǒng)的接地

15.6.1 接地的作用及方式

15.6.2 智能傳感器系統(tǒng)的接地

15.7 智能傳感器系統(tǒng)的屏蔽

15.7.1 屏蔽的分類

15.7.2 靜電屏蔽

15.7.3 磁屏蔽

15.8 智能傳感器系統(tǒng)的抗干擾措施

15.8.1 干擾的成因及后果

15.8.2 電路設計中的抗干擾措施

15.9 利用軟件來提高抗干擾能力

15.9.1 數字濾波器

15.9.2 其他軟件抗干擾技術

15.10 系統(tǒng)的安全性

15.10.1 安全標準

15.10.2 安全認證

參考文獻

序言/前言

流量控制原理:當壓力傳感器檢測到的壓力小于壓力設定值時，伺服驅動器控制伺服電機的轉速，使泵的輸出流量保持在設定值。

壓力控制原理:當壓力傳感器檢測到的壓力達到設定值時，伺服驅動器控制伺服電機的轉矩，使泵的輸出壓力保持在設定值。