應(yīng)用電子發(fā)展趨勢

現(xiàn)代電力電子及電源技術(shù)的發(fā)展

電力電子的發(fā)展:在各種高質(zhì)量、高效、高可靠性的電源中起關(guān)鍵作用。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代，并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件，表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。

電源技術(shù)的發(fā)展:在應(yīng)用電力電子半導(dǎo)體器件，綜合自動控制、計(jì)算機(jī)(微處理器)技術(shù)和電磁技術(shù)的多學(xué)科邊緣交又技術(shù)。對于大型電解電鍍電源，傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重，如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù)，其體積和重量都會大幅度下降，而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中，更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(guān)電源改變用電頻率，從而達(dá)到近于理想的負(fù)載匹配和驅(qū)動控制。高頻開關(guān)電源技術(shù)，更是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機(jī)、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術(shù)。

當(dāng)前，電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動化、智能化、機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。在不遠(yuǎn)的將來，電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，實(shí)現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。

現(xiàn)代電力電子技術(shù)是電源技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著新型電力電子器件和適于更高開關(guān)頻率的電路拓?fù)涞牟粩喑霈F(xiàn)，現(xiàn)代電源技術(shù)將在實(shí)際需要的推動下快速發(fā)展。在傳統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)下，由于功率器件性能的限制而使開關(guān)電源的性能受到影響。為了極大發(fā)揮各種功率器件的特性，使器件性能對開關(guān)電源性能的影響減至最小，新型的電源電路拓?fù)浜托滦偷目刂萍夹g(shù)，可使功率開關(guān)工作在零電壓或零電流狀態(tài)，從而可大大的提高工作頻率，提高開關(guān)電源工作效率，設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的開關(guān)電源。

總而言之，電力電子及開關(guān)電源技術(shù)因應(yīng)用需求不斷向前發(fā)展，新技術(shù)的出現(xiàn)又會使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代，還會開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實(shí)現(xiàn)，將標(biāo)志著這些技術(shù)的成熟，實(shí)現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年，隨著通信行業(yè)的發(fā)展，以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(guān)電源，僅國內(nèi)有20多億人民幣的市場需求，吸引了國內(nèi)外一大批科技人員對其進(jìn)行開發(fā)研究。開關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨，因此，同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內(nèi)市場正在啟動，并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以電源技術(shù)為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_發(fā)。

在電子信息產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)從事產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理與監(jiān)督、工藝制作、銷售與售后服務(wù)工作;在大型企事業(yè)單位從事大型設(shè)備的操作、管理與維護(hù)工作;可擔(dān)任國外電子企業(yè)在國內(nèi)辦事處的技術(shù)代表，辦公室高級職員，從事產(chǎn)品推介、市場開拓與產(chǎn)品售后服務(wù)工作。

電路基礎(chǔ)、電工基礎(chǔ)、電子工藝、低頻電子線路、高頻電子線路、數(shù)字電子線路、微機(jī)原理及應(yīng)用、單片機(jī)原理及應(yīng)用、自動化控制技術(shù)、通信技術(shù)基礎(chǔ)、電子設(shè)計(jì)自動化、儀器原理與電測技術(shù)、數(shù)字音視頻技術(shù)、數(shù)字信號處理、單片機(jī)、微機(jī)原理等。

對常用電子儀器儀表及設(shè)備，較簡單的自動控制裝置以及一般家用電器等，具有安裝、調(diào)試、運(yùn)行與維護(hù)能力;具有分析、解決電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中一般性技術(shù)問題的能力，對傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)施進(jìn)行技術(shù)改造的能力以及新產(chǎn)品開發(fā)的能力;能較熟練地進(jìn)行微機(jī)操作，并熟悉計(jì)算機(jī)在儀器儀表及電子產(chǎn)品生產(chǎn)中的應(yīng)用高級專業(yè)人才。

電子凸輪可以應(yīng)用在諸如汽車制造、冶金、機(jī)械加工、紡織、印刷、食品包裝、水利水電等各個領(lǐng)域。

比如在機(jī)械加工方面，用電子凸輪來代替笨重的機(jī)械凸輪當(dāng)然是最簡單的了。將馬達(dá)軸上的機(jī)械凸輪換成旋變做位置反饋，將電子凸輪的信號送控制器，即可實(shí)現(xiàn)原來的機(jī)械凸輪全部功能。毫無疑問采用電子凸輪的系統(tǒng)具有更高的加工精度和靈活性，能大副提高生產(chǎn)效率。

在水處理和水利水電方面，電子凸輪也有其特別的應(yīng)用價(jià)值。如圖所示，將電子凸輪的傳感器(一般是旋變)上安裝一個浮標(biāo)，將浮標(biāo)置于水面上，浮標(biāo)隨水面的變化而上下運(yùn)動，帶動傳感器軸一起運(yùn)動。將目標(biāo)水位對應(yīng)的旋變位置設(shè)置為凸輪DOG的終止(OFF)角度，將允許的最高水位對應(yīng)的旋變位置設(shè)置為凸輪DOG的起始(ON)角度。水位傳感器的信號送凸輪控制器，控制器控制拉閘馬達(dá)。這樣當(dāng)水位達(dá)到最高水位時(shí)，傳感器將水位信息反饋給凸輪控制器，再控制拉閘馬達(dá)驅(qū)動器便可瀉洪;當(dāng)達(dá)到目標(biāo)水位后，凸輪輸出信號翻轉(zhuǎn)，馬達(dá)通車，實(shí)現(xiàn)水位穩(wěn)定。

當(dāng)然，水位控制不是電子凸輪的唯一用途，流量控制往往顯得更為重要。由于電子凸輪可以輸出CAM+POSITION，也就是凸輪和位置信息，所以在控制中水位傳感器可以將水位精確反饋給凸輪控制器，如果再在拉閘馬達(dá)上安裝一編碼器的話，就可以實(shí)現(xiàn)排洪流量的精確控制。而這一點(diǎn)往往是最重要的。此外電子凸輪提供的串行通訊口，可以和PC通信，從而可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

在印刷行業(yè)，電子凸輪也已經(jīng)獲得了廣泛應(yīng)用，其控制大致如圖所示。將旋變安裝在傳動馬達(dá)軸上，旋變將馬達(dá)的位置和速度信息反饋給電子凸輪，電子凸輪輸出傳動馬達(dá)的速度和凸輪信號給送紙馬達(dá)驅(qū)動器，實(shí)現(xiàn)送紙和傳動之間的的同步，此外，由于電子凸輪有速度感應(yīng)的功能，所以它可以象伺服一樣實(shí)現(xiàn)恒速送紙。另外，控制器可以和電腦通信，從而使得控制更加智能化。

在礦山采礦和冶金方面，電子凸輪也有其廣泛的應(yīng)用，下圖所示為典型的礦山采掘設(shè)備，從礦床挖掘到礦石儲存和礦物在港口轉(zhuǎn)運(yùn)，整個過程都由電子凸輪做傳送定位、旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定和監(jiān)控、礦物料斗升降控制。

此外，電子凸輪還可以應(yīng)用在象彈簧機(jī)，木工機(jī)械，自動涂裝生產(chǎn)線上，在此不一一介紹。

電子凸輪產(chǎn)品系列價(jià)格適中，性能穩(wěn)定，使用靈活，具有廣闊的應(yīng)用前景。

相對于機(jī)械凸輪，電子凸輪對大部分人來說都是比較陌生的，但電子凸輪的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過機(jī)械凸輪。曾用伺服電機(jī)+伺服驅(qū)動器+控制電路系統(tǒng)做過電子凸輪，現(xiàn)把過程經(jīng)驗(yàn)分享給大家。

伺服電機(jī)帶電子凸輪功能的在國內(nèi)或者沒有，或者很少，曾查遍Google,Baidu。這方面的資料少之又少。我也是自己摸索的可能有好多地方不足或者幼稚，請高手們批評指導(dǎo)。

用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)電子凸輪功能分兩種情況(伺服控制最好采用 運(yùn)轉(zhuǎn)+方向 控制方式)

第一:不在跟隨情況下(沒有輔助編碼器或者說伺服電機(jī)不跟隨輔助編碼器運(yùn)轉(zhuǎn)，用控制器直接控制伺服)

這種情況下相對來說比較簡單，可以通過調(diào)周期給伺服驅(qū)動器發(fā)送命令使伺服電機(jī)運(yùn)行各種曲線，在你的控制系統(tǒng)中定義一個定時(shí)器，定義一個凸輪表，根據(jù)不同的曲線計(jì)算出凸輪表，凸輪表中的數(shù)據(jù)是每次定時(shí)器中斷填充計(jì)時(shí)值，這樣在中斷時(shí)發(fā)送一次命令，同時(shí)根據(jù)內(nèi)部計(jì)數(shù)索引在凸輪表中取出定時(shí)值修改定時(shí)器。這里關(guān)鍵S是如何產(chǎn)生凸輪表，建立虛擬主軸。同時(shí)不要忘記在掉電時(shí)記錄凸輪表索引。

第二: 在跟隨情況下(有輔助編碼器，主軸跟隨從軸運(yùn)轉(zhuǎn))

這種情況相對上面的來說較復(fù)雜一點(diǎn)，主要思路就是，根據(jù)你的曲線產(chǎn)生凸輪表，你的控制系統(tǒng)收到從軸編碼器信號后通過硬件或軟件方法判斷正反轉(zhuǎn)，在根據(jù)內(nèi)部計(jì)數(shù)通過查凸輪表得出這一次脈沖命令對應(yīng)要向伺服控制器發(fā)送多少個脈沖命令，注意正反轉(zhuǎn)問題。這要做當(dāng)你的從軸勻速運(yùn)動時(shí)與第一種情況幾乎一樣，當(dāng)從軸在變速運(yùn)動時(shí)就會出現(xiàn)伺服電機(jī)噪聲過大，發(fā)熱嚴(yán)重問題。你可以通過調(diào)整伺服驅(qū)動器參數(shù)優(yōu)化一下，具體請查閱伺服手冊了。當(dāng)然在資金充裕的情況下可以用線數(shù)高點(diǎn)的編碼器，同時(shí)在程序上倍頻。同時(shí)不要忘記在掉電時(shí)記錄凸輪表索引，或者用絕對編碼器(更好)。

電子封裝系統(tǒng)地介紹了電子產(chǎn)品的主要制造技術(shù)。內(nèi)容包括電子制造技術(shù)概述、集成電路基礎(chǔ)、集成電路制造技術(shù)、元器件封裝工藝流程、元器件封裝形式及材料、光電器件制造與封裝、太陽能光伏技術(shù)、印制電路板技術(shù)以及電子組裝技術(shù)。書中簡要介紹了電子制造的基本理論基礎(chǔ)，重點(diǎn)介紹了半導(dǎo)體制造工藝、電子封裝與組裝技術(shù)、光電技術(shù)及器件的制造與封裝，系統(tǒng)介紹了相關(guān)制造工藝、相關(guān)材料及應(yīng)用等。

很多電子封裝材料用的都是陶瓷，玻璃以及金屬。但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種新型密封質(zhì)料，環(huán)氧樹脂材料，用環(huán)氧樹脂純膠體封裝，相對其他材料來說，密封性能更好，并且對于一些特殊儀器，可直接埋入泥土中利用，并且不會腐化。這樣來說，就與外界絕對隔離了。很多電子產(chǎn)品出產(chǎn)商均在為打開本身產(chǎn)品的外埠市場而懊惱，想打開外埠市場應(yīng)該把各地的經(jīng)銷商開辟出來，那么就必要一套有用的分銷軌制,其實(shí)電子封裝產(chǎn)品簡單的來說就是電子產(chǎn)品的保護(hù)罩，讓電子產(chǎn)品免受外界環(huán)境的影響。比如化學(xué)腐蝕，比如大氣環(huán)境，氧化等。為了讓電子產(chǎn)品更好的經(jīng)久耐用，提高壽命。所以電子封裝工藝技術(shù)就非常的重要了。溫度，氣體用量等都要注意火候，大一點(diǎn)不行，小一點(diǎn)不行，多一點(diǎn)不行，少一點(diǎn)同樣不行。電子技術(shù)已成為人類的名貴資源。同樣，在軍事范疇好像伊拉克戰(zhàn)爭所充足亮相的那樣，電子產(chǎn)品已成為計(jì)謀資源，是決議計(jì)劃之源，直接影響決議火力和機(jī)動力的先進(jìn)和好壞。