測(cè)控概論2__小太陽傳

1、測(cè)控技術(shù)應(yīng)用舉例：群眾生活 現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)已不僅僅應(yīng)用于國(guó)防與工業(yè)領(lǐng)域，而是包括在科學(xué)研究、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)和日常生活等各個(gè)領(lǐng)域中均有應(yīng)用，涉及人類生活的方方面面。許多測(cè)控系統(tǒng)是一些設(shè)備中的核心，如：智能洗衣機(jī)、空調(diào)和數(shù)字電視機(jī)中的控制系統(tǒng)等。 一、居家生活 隨著人們生活水平的不斷提高，家用電器已成為百姓生活中不可缺少的一局部。微電子、光電技術(shù)、單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)和測(cè)控技術(shù)的開展，使得家電向智能化開展。 無論是歐美還是我國(guó)，家用電器都有相當(dāng)高的普及率，每個(gè)人和家用電器都日夜相伴，家用電器的重要作用日益表達(dá)。近年，隨著城市居民家庭經(jīng)濟(jì)收入的增長(zhǎng)，人們的生活水平普遍提高，尤其是居住條件和水、電、氣等配套設(shè)

2、施的改善，為種類繁多的家用電器進(jìn)入千家萬戶創(chuàng)造了條件，同時(shí)也給家用電器的生產(chǎn)提供了難得的開展機(jī)遇。家電產(chǎn)品(包括家用醫(yī)療儀器)向系列化、智能化、美觀化方向開展，功能趨向于能為人們的健康生活提供更多、更好的幫助。 1、家電傳感器 家電傳感器的正確選擇和使用，不僅給人們帶來便利，還可以防止出現(xiàn)諸如火災(zāi)、失竊、損壞等災(zāi)害；家電生產(chǎn)商通過合理選擇制造產(chǎn)品，又可以節(jié)水、節(jié)電、省氣、防災(zāi)和清潔環(huán)境，從而為社會(huì)進(jìn)步做出奉獻(xiàn)。 家用電器在電子市場(chǎng)中占據(jù)相當(dāng)大一局部。許多簡(jiǎn)單的傳感器和微系統(tǒng)產(chǎn)品，如溫度傳感器和液位傳感器早已應(yīng)用于家電領(lǐng)域，而先進(jìn)的傳感器正以驚人的速度搶占市場(chǎng)。帶有智能控制系統(tǒng)的現(xiàn)代傳感器的運(yùn)用

3、成為區(qū)別不同產(chǎn)品和廠家的顯著特點(diǎn)之一。 家用電器主要包括以下幾類： 1)大型家電。洗衣機(jī)、烘干機(jī)和洗衣烘干一體機(jī)；洗碗機(jī)；爐灶(包括燃爐、電爐、烤箱、抽油煙機(jī)和微波爐)；制冷設(shè)備(包括冰柜、冷藏室和立式柜式冷凍室一體的電冰箱)；家居環(huán)境設(shè)備(包括熱水器、空調(diào)與制冷設(shè)備、氣體加熱器、家庭自動(dòng)化系統(tǒng)、空氣過濾器、真空吸塵器、廚房水蒸汽排放系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng))等。 2)小型家電。地板清潔器、熨斗、咖啡機(jī)、攪拌機(jī)、電動(dòng)牙刷、剃須刀、血壓計(jì)和電子體溫計(jì)等。 3)加熱及溫度控制。供熱系統(tǒng)、熱水鍋爐、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。 4)平安及保障設(shè)施。入侵報(bào)警、平安系統(tǒng)、火警檢測(cè)系統(tǒng)(所帶傳感器用于檢測(cè)溫度、C0和C02

4、等有害氣體和煙塵的排放、CH4和C2H6可燃性氣體的燃燒檢測(cè))、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)等。 許多家用電器中都使用傳感器以增強(qiáng)其功能，如： 溫度傳感器：空調(diào)、冰箱、熱水器、豆?jié){機(jī)等 壓力傳感器：電子血壓計(jì)等 液位傳感器：太陽能熱水器等 空氣質(zhì)量流量傳感器：電扇和真空吸塵器 加速度和坡度傳感器：電燙斗 氣體傳感器(人造鼻)：自動(dòng)焙燒控制、煙霧報(bào)警等 光電傳感器如紅外：家庭防盜 圖像傳感器CCD、CMOS：數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、安防等 電壓、電流傳感器：充電等保護(hù)應(yīng)用 重力傳感器：電子秤等 速度傳感器：健身器跑步機(jī)、按摩椅等 展望傳感器技術(shù)在未來家電中的應(yīng)用情況也是頗有意義的。可以預(yù)見家電傳感器會(huì)前所未有地使這些

5、原本獨(dú)立的家用電器綜合起來：電信和網(wǎng)絡(luò)效勞；家庭娛樂；計(jì)算機(jī)；供熱和通風(fēng)等；廚房設(shè)備、建筑控制等。 對(duì)于一個(gè)成功的綜合體來說，應(yīng)該使家電和其他所有功能部件進(jìn)行互相通信，這就需要軟硬件互相兼容，且技術(shù)步驟將模塊化。2、家電的自動(dòng)控制 家用電器行業(yè)存在著劇烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，顧客希望要增加家電使用的舒適性、減少耗能、減少耗水、清潔方便、降低噪聲和振動(dòng)、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和遠(yuǎn)距離控制。有不少家電產(chǎn)品已經(jīng)采用了單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)，采用程序控制、模糊控制或神經(jīng)元系統(tǒng)等算法軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)家電的自動(dòng)控制。下面舉幾個(gè)成功的例子。 1智能燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng) 歐盟成員國(guó)已發(fā)布了新的通過減少污染物排放來保護(hù)環(huán)境的規(guī)章，加熱設(shè)備廠家及

6、其用戶開始意識(shí)到需要新傳感器控制的燃燒器產(chǎn)品。使用傳感器監(jiān)控燃燒狀態(tài)主要有3種方法。 (1) 在煤氣和空氣混合燃燒前測(cè)量溫度、流速和可燃?xì)怏w成分(計(jì)算它們的發(fā)熱量和所需的空氣供給量)。 (2) 監(jiān)測(cè)可能的反響區(qū)。離子數(shù)和一些無負(fù)載原子團(tuán)的數(shù)目能夠在反響發(fā)生時(shí)給出狀態(tài)信息，獲取這一信息最簡(jiǎn)單的方法就是測(cè)量可燃?xì)怏w中生成物的數(shù)量。例如，如果知道02的體積分?jǐn)?shù)，就有可能推斷出是該調(diào)整煤氣還是空氣的供給量。 (3) 燃燒狀態(tài)可以通過檢測(cè)廢氣中C02、N0 x和C0的數(shù)量來確定。由選定探頭的變化與燃燒特性變化之間的關(guān)系可以建立一種可靠的控制系統(tǒng)。此外，在選擇適宜的傳感器時(shí)還應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：低本錢、高

7、可靠性、長(zhǎng)期的穩(wěn)定性和高靈敏度。 選擇家用煤氣用具中使用的傳感器應(yīng)考慮： 必須認(rèn)真選擇檢測(cè)器的溫度情況； 要考慮傳感器的交叉敏感性、準(zhǔn)確性、量程、 尺寸和其響應(yīng)時(shí)間； 生產(chǎn)和維修的費(fèi)用必須低。 適用于控制燃燒過程的傳感器有：電容式(測(cè)CO2、H20)、光學(xué)式(可測(cè)C2O、C0、CH4、NO、N02、S02)、熱導(dǎo)式(測(cè)H2、CH4)、熱敏傳感器(測(cè)可燃性氣體的“反響熱)、液體電解質(zhì)電化電池(可測(cè)H2、CO、CH4、NO、N02、S02、02以及其他氣體)、固體電解質(zhì)電化電池(可測(cè)H2、02、CO)、半導(dǎo)體傳感器(可測(cè)H2、02、CO、CH4、N02)等。 可以采用調(diào)節(jié)空燃比的方法來控制鍋爐燃燒

8、，更多的方法是控制空氣總流量。通常用一個(gè)電離探頭來確定燃燒質(zhì)量，一個(gè)專用檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)電離信號(hào)進(jìn)行精確探測(cè)和分析(它的內(nèi)部裝有一臺(tái)計(jì)量?jī)x表，可以提供一個(gè)矩形電源電壓，從而確保獲得非常準(zhǔn)確的電離信號(hào))。在一個(gè)全面的測(cè)試程序中，電離電流、最初空燃比、風(fēng)扇電源電壓的特殊函數(shù)被集合到一起，在此根底上設(shè)計(jì)一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)：包括電器開啟、校準(zhǔn)以及適當(dāng)?shù)膭?dòng)態(tài)設(shè)定點(diǎn)和調(diào)解器控制。這樣最終形成了一個(gè)可以調(diào)節(jié)最初空燃比的閉環(huán)控制系統(tǒng)，無論可燃?xì)怏w的組分和電器的熱負(fù)荷如何，系統(tǒng)都能保證長(zhǎng)期的低污染物排放。 2智能座便器 隨著技術(shù)的進(jìn)步，抽水馬桶越來越高級(jí)，現(xiàn)在也采用了高新技術(shù)。其主要功能有： 1)便座加熱功能：有多檔溫

9、度調(diào)節(jié)功能。2)溫水沖洗功能：水溫設(shè)多檔可調(diào)。3)瞬間即熱式：在啟動(dòng)30s后加熱至設(shè)定溫度。4)超強(qiáng)的噴頭自潔功能。5)耐高水壓水路系統(tǒng)。6)熱風(fēng)烘干功能：沖洗結(jié)束后即可進(jìn)行熱風(fēng)烘干，有冷風(fēng)、溫風(fēng)、熱風(fēng)三檔可選擇。7)觸媒除臭功能。8)可靠的平安保護(hù)功能：整機(jī)電源通過漏電保護(hù)插頭引入，確保用電平安。水箱加熱系統(tǒng)設(shè)置可靠的防止過熱及防止干燒的保護(hù)裝置；暖座系統(tǒng)及暖風(fēng)烘干系統(tǒng)均設(shè)置防過熱裝置。9)遙控功能：由座便器上的紅外線接收口，接收來自遙控器的信號(hào)。 日本東陶公司研制出一種“電腦醫(yī)學(xué)計(jì)測(cè)器，把它與馬桶連接在一起，以便對(duì)人進(jìn)行快速健康檢查。當(dāng)早晨起床后，尿液在便器中盤旋而下時(shí)，由電子傳感器檢測(cè)尿

10、液中的尿糖、尿蛋白、紅白血球以及酮(肝新陳代謝的一種指標(biāo)，可以檢查肝臟是否有病)等，只需5min，就可將化驗(yàn)結(jié)果及經(jīng)過電腦分析的結(jié)論送到顯示屏上。只要將一只手指伸進(jìn)臉盆的裝置中，就可測(cè)出脈搏、血壓和體溫；只要人一坐到馬桶上，就可測(cè)出體重。這些數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)記錄并存儲(chǔ)起來，而且能自動(dòng)送到主治醫(yī)生那里。假設(shè)是發(fā)現(xiàn)有什么病癥苗頭或疑問，醫(yī)生就會(huì)請(qǐng)你去復(fù)查。 3家電狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng) 如下頁圖所示，系統(tǒng)由3局部組成：CAN、智能控制器和Internet。CAN就是通過CAN總線把家庭安防、遠(yuǎn)程抄表、環(huán)境調(diào)節(jié)、娛樂功能和家電控制等節(jié)點(diǎn)模塊組成家庭局域網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和控制信息的快速傳輸，各個(gè)節(jié)點(diǎn)模塊是由8位MC

11、U+CAN控制器+CAN收發(fā)器+相應(yīng)的傳感器/控制器組成，我們把各個(gè)節(jié)點(diǎn)模塊稱之為智能節(jié)點(diǎn)；智能控制器選用的是Philips公司的內(nèi)部集成CAN控制器的32位微處理器LPC2294，只需連接CAN收發(fā)器即可成為CAN的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這樣再通過擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)接口就實(shí)現(xiàn)了CAN與Internet的信息交換，到達(dá)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的；Internet的開展極大地加快了信息的傳遞，任何接入互聯(lián)網(wǎng)的電腦都可以用來用作監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)然平安性也是必須考慮的。 監(jiān)控系統(tǒng)主要完成以下功能： 1)家庭安防：平安是居民對(duì)日常生活的首要要求，安防因此成為遠(yuǎn)程家庭信息監(jiān)控系統(tǒng)的首要組成局部，例如：紅外報(bào)警、門窗磁報(bào)警、緊急求助報(bào)警、燃?xì)?/p>

12、泄漏報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警(電子鼻、嗅覺分析儀)等。當(dāng)紅外報(bào)警裝置工作時(shí)，如果家中有人走動(dòng)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)通過蜂鳴器和語音實(shí)現(xiàn)本地報(bào)警；同時(shí)，報(bào)警信息會(huì)被及時(shí)地傳到物業(yè)中心或110報(bào)警中心，還可以自動(dòng)撥號(hào)到指定的 或 上。 2)遠(yuǎn)程秒表：水、電、氣表的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄收計(jì)費(fèi)是物業(yè)管理的重要局部，實(shí)現(xiàn)三表的自動(dòng)抄表計(jì)費(fèi)，解決了入戶抄表的低效率、不平安和對(duì)住戶造成干擾等因素。 3)家電控制：通過統(tǒng)一的家電聯(lián)網(wǎng)接口，將網(wǎng)絡(luò)家電和遠(yuǎn)程家庭信息監(jiān)控系統(tǒng)相連，組成網(wǎng)絡(luò)家電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)家用電器的遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷等功能。 4)環(huán)境調(diào)節(jié)：室內(nèi)的環(huán)境是人們居住首先考慮的因素。環(huán)境調(diào)節(jié)是智能家居的主要組成局部，例如：溫度設(shè)定，用戶

13、可任意設(shè)定室內(nèi)的溫度；溫度控制，監(jiān)測(cè)當(dāng)前室內(nèi)溫度值。該值被送給空調(diào)機(jī)組，其與設(shè)定值的差值送給自己的空調(diào)末端設(shè)備控制節(jié)點(diǎn)。 5)娛樂功能：包括視聽娛樂和游戲等，視聽娛樂包括TV播放、家庭影院、投影機(jī)、電視自動(dòng)錄像等。4效勞機(jī)器人 機(jī)器人(Robot)一詞來源于1920年捷克作家所編寫的戲劇?洛桑萬能機(jī)器人公司?的劇本之中，在那里機(jī)器人被描寫成像奴隸那樣進(jìn)行勞動(dòng)的機(jī)器。那時(shí)，機(jī)器人只不過是作家臆想的像人一樣服從主人旨意的奴仆。過了30年左右，1954年，美國(guó)成功地研究制造出世界上第一個(gè)工業(yè)機(jī)器人，以后，各國(guó)研制的機(jī)器人相繼產(chǎn)生。而效勞機(jī)器人的應(yīng)用范圍很廣，主要從事維護(hù)保養(yǎng)、修理、運(yùn)輸、清洗、保安、

14、救援、監(jiān)護(hù)等工作。國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)經(jīng)過幾年的搜集整理，給了效勞機(jī)器人一個(gè)初步的定義：效勞機(jī)器人是一種半自主或全自主工作的機(jī)器人，它能完成有意于人類健康的效勞工作，但不包括從事生產(chǎn)的設(shè)備。這里，我們把其他一些貼近人們生活的機(jī)器人也列入其中。 應(yīng)該看到，一方面隨著信息高速開展和生活、工作節(jié)奏的加快，人們需要從繁雜的家庭勞動(dòng)中解脫出來；另一方面隨著我國(guó)老齡化越來越嚴(yán)重，更多的老人需要照顧，老齡化家庭結(jié)構(gòu)必然使更多的年輕家庭壓力增大，而且生活節(jié)奏的加快和工作的壓力，也使得年輕人沒有更多時(shí)間陪伴自己的孩子，隨之醞釀而生的將是廣闊的家庭效勞機(jī)器人市場(chǎng)，例如家庭護(hù)理機(jī)器人、玩具機(jī)器人、安控機(jī)器人、清潔機(jī)器人

15、都將是最為需要的。 日本是世界上開展效勞型機(jī)器人最早的國(guó)家，目前已有10多種效勞型機(jī)器人問世。2005年9月，開始向市場(chǎng)推出一種可以識(shí)別1萬個(gè)單詞的智能機(jī)器人；可以為主人充當(dāng)“家庭保姆，這是市場(chǎng)上首次出售用于家庭生活的可以與人交流的智能機(jī)器人，說明日本家庭已迎來機(jī)器人保姆時(shí)代。 富士通的效勞機(jī)器人 沈陽生產(chǎn)的迎賓機(jī)器人 機(jī)器人能力的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括： 智能指感覺和感知，包括記憶、運(yùn)算、 比較、鑒別、判斷、決策、學(xué)習(xí)和 邏輯推理等； 機(jī)能指變通性、通用性或空間占有性 等； 物理能指力、速度、連續(xù)運(yùn)行能力、 可靠性、聯(lián)用性、壽命等。 因此，可以說機(jī)器人是具有生物 功能的空間三維坐標(biāo)機(jī)器。 機(jī)器人所用傳

16、感器有如下幾個(gè)方面： 1)視覺傳感器20世紀(jì)50年代后期出現(xiàn)，開展十分迅速，是機(jī)器人中最重要的傳感器之一。機(jī)器視覺從20世紀(jì)60年代開始首先處理積木世界，后來開展到處理現(xiàn)實(shí)世界。20世紀(jì)70年代以后，實(shí)用性的視覺系統(tǒng)出現(xiàn)了。視覺一般包括3個(gè)過程：圖像獲取、圖像處理和圖像理解。 2)力覺傳感器機(jī)器人力傳感器就安裝部位來講，可以分為關(guān)節(jié)力傳感器、腕力傳感器和指力傳感器。 3)觸覺傳感器作為視覺的補(bǔ)充，觸覺能感知目標(biāo)物體的外表性能和物理特性：柔軟性、硬度、彈性、粗糙度和導(dǎo)熱性等。 4)接近覺傳感器研究它的目的是使機(jī)器人在移動(dòng)或操作過程中獲知目標(biāo)(障礙)物的接近程度，移動(dòng)機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)避障，操作機(jī)器人

17、可防止手爪由于接近速度過快造成的對(duì)目標(biāo)物沖擊。 機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)裝置和控制系統(tǒng)等組成。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)即機(jī)器人本體，其臂部一般采用空間開鏈連桿機(jī)構(gòu)，其中的運(yùn)動(dòng)副(轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副)常稱為關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)個(gè)數(shù)通常即為機(jī)器人的自由度數(shù)。根據(jù)關(guān)節(jié)配置形式和運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)形式的不同，機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、極坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)坐標(biāo)式等類型。出于擬人化的考慮，常將機(jī)器人本體的有關(guān)部位分別稱為基座、腰部、臂部、腕部、手部(夾持器或末端執(zhí)行器)和行走部(對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人)等。 檢測(cè)裝置的作用是實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)及工作情況，反響給控制系統(tǒng)，與設(shè)定信息進(jìn)行比較后，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以保證機(jī)器人的

18、動(dòng)作符合預(yù)定的要求。作為檢測(cè)裝置的傳感器大致可以分為兩類：一類是內(nèi)部信息傳感器，用于檢測(cè)機(jī)器人各局部的內(nèi)部狀況，如各關(guān)節(jié)的位置、速度、加速度等，并將所測(cè)得的信息作為反響信號(hào)送至控制器，形成閉環(huán)控制。另一類是外部信息傳感器，用于獲取有關(guān)機(jī)器人的作業(yè)對(duì)象及外界環(huán)境等方面的信息，以使機(jī)器人的動(dòng)作能適應(yīng)外界情況的變化，使之到達(dá)更高層次的自動(dòng)化，甚至使機(jī)器人具有某種“感覺，向智能化開展，例如視覺、聲覺等外部傳感器給出工作對(duì)象、工作環(huán)境的有關(guān)信息，利用這些信息構(gòu)成一個(gè)大的反響回路，從而將大大提高機(jī)器人的工作精度。 控制系統(tǒng)有兩種方式： 一種是集中式控制，即機(jī)器人的全部控制由一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)完成。 另一種是分

19、散(級(jí))式控制，即采用多臺(tái)微機(jī)來分擔(dān)機(jī)器人的控制，如當(dāng)采用上、下兩級(jí)微機(jī)共同完成機(jī)器人的控制時(shí)，主機(jī)常用于負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、通信、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算，并向下級(jí)微機(jī)發(fā)送指令信息；作為下級(jí)從機(jī)，各關(guān)節(jié)分別對(duì)應(yīng)一個(gè)CPU，進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算和伺服控制處理，實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)，并向主機(jī)反響信息。根據(jù)作業(yè)任務(wù)要求的不同，機(jī)器人的控制方式又可分為點(diǎn)位控制、連續(xù)軌跡控制和力(力矩)控制。 5家庭自動(dòng)化 隨著電子技術(shù)的開展，消費(fèi)電子產(chǎn)品已與計(jì)算機(jī)、通信兩項(xiàng)產(chǎn)品的技術(shù)結(jié)合在一起，成為目前所通稱的3C產(chǎn)品，并使家用電子電器產(chǎn)品步向家庭自動(dòng)化的方向。故家庭自動(dòng)化是利用微處理電子技術(shù)，來集成或控制家中的電子電器產(chǎn)品或系統(tǒng)，例如：

20、照明、電腦設(shè)備、保安系統(tǒng)、暖氣及冷氣系統(tǒng)、視頻及音響系統(tǒng)等。家庭自動(dòng)化系統(tǒng)主要是以一個(gè)中央微處理機(jī)接收來自相關(guān)電子電器產(chǎn)品(外界環(huán)境因素的變化，如太陽初升或西落等所造成的光線變化等)的信息后，再以既定的程序發(fā)送適當(dāng)?shù)男畔⒔o其他電子電器產(chǎn)品。中央微處理機(jī)必須透過許多界面來控制家中的電器產(chǎn)品，這些界面可以是鍵盤，也可以是觸模式熒幕、按鈕、電腦、 機(jī)、遙控器等；消費(fèi)者可(如用3G 等手段)發(fā)送信號(hào)至中央微處理機(jī)，或接收來自中央微處理機(jī)的信號(hào)。 家庭自動(dòng)化是智能家居的一個(gè)重要系統(tǒng)，在智能家居剛出現(xiàn)時(shí)，家庭自動(dòng)化甚至就等同于智能家居，今天它仍是智能家居的核心之一，但隨著智能家居的普遍應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)家電信息家

21、電的成熟，家庭自動(dòng)化的許多產(chǎn)品功能將融入到這些新產(chǎn)品中去，從而使單純的家庭自動(dòng)化產(chǎn)品在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中越來越少，其核心地位也將被家庭網(wǎng)絡(luò)家庭信息系統(tǒng)所代替。它將作為家庭網(wǎng)絡(luò)中的控制網(wǎng)絡(luò)局部在智能家居中發(fā)揮作用。 2. 家用轎車 汽車已經(jīng)進(jìn)入我國(guó)家庭，成為很多家庭的必備。汽車是最重要的現(xiàn)代化交通運(yùn)輸工具之一，是科學(xué)技術(shù)開展水平的標(biāo)志。汽車工業(yè)是資金密集、技術(shù)密集、人才密集、綜合性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益高的產(chǎn)業(yè)，世界各工業(yè)興旺國(guó)家?guī)缀醵及阉鳛閲?guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)?，F(xiàn)代汽車上采用了大量的新材料、新工藝和新結(jié)構(gòu)，特別是現(xiàn)代化的微電子控制技術(shù)的應(yīng)用，大大地提高了汽車的性能。毫無疑問，汽車是一種高科技產(chǎn)品。汽車工業(yè)的開展

22、可以帶動(dòng)機(jī)械制造、電子技術(shù)、橡膠工業(yè)和城市道路交通等相關(guān)行業(yè)的開展，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步有著重要的推動(dòng)作用。 汽車工業(yè)的開展略。 我國(guó)汽車工業(yè)與興旺國(guó)家相比，還有一定的差距，在汽車的品種、產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次上還有待提高開展。但是，我國(guó)汽車工業(yè)經(jīng)過幾十年的創(chuàng)業(yè)、穩(wěn)固、調(diào)整和開展，已形成了相當(dāng)規(guī)模的生產(chǎn)能力和明確的開展方向。 汽車電子系統(tǒng)可分為兩大類： 汽車電子控制裝置，包括動(dòng)力總成控制、底盤和車身電子控制、舒適和防盜系統(tǒng)； 車載汽車電子裝置，包括汽車信息系統(tǒng)(車載電腦)、導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車視聽娛樂系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、車載網(wǎng)絡(luò)等，如下頁圖所示。 1. 汽車傳感器 現(xiàn)代汽車電子控制中，傳感器廣泛應(yīng)

23、用在發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤和車身的各個(gè)系統(tǒng)中。汽車傳感器是汽車計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入裝置，在系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著信息的采集和傳輸功用，它把汽車運(yùn)行中的各種工況信息，如車速、各種介質(zhì)的溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況等，轉(zhuǎn)化成電信號(hào)輸給計(jì)算機(jī)(電子控制單元)，由電腦進(jìn)行處理后，形成向執(zhí)行器發(fā)出的指令，以便發(fā)動(dòng)機(jī)處于最正確工作狀態(tài)。 汽車傳感器是汽車電子控制系統(tǒng)(見下頁圖)的信息源，是其關(guān)鍵部件，普通轎車約安裝幾十到近百只傳感器，豪華轎車的傳感器數(shù)量可多達(dá)二百余只。核心技術(shù)內(nèi)容： 發(fā)動(dòng)機(jī)有溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、流量、氣體濃度和爆燃等傳感器，向發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元提供發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況信息，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況進(jìn)行精確控制； 底盤有車速

24、、踏板、加速度、節(jié)氣門、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油溫等傳感器，控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)等； 車身有溫度、濕度、風(fēng)量、日照、加速度、車速、雨滴、測(cè)距、圖像等傳感器，用以提高汽車的平安性、可靠性和舒適性等。 汽車用重要傳感器例： 1空氣流量傳感器 空氣流量傳感器是將吸入的空氣轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送至電控單元(ECU)，作為決定噴油的根本信號(hào)之一。 2進(jìn)氣壓力傳感器 進(jìn)氣壓力傳感器可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)測(cè)出進(jìn)氣氣管內(nèi)的絕對(duì)壓力，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)而后與轉(zhuǎn)速信號(hào)一起送入ECU，作為決定噴油器根本噴油量的依據(jù)。目前廣泛采用壓敏電阻式進(jìn)氣壓力傳感器。 3節(jié)氣門位置傳感器 節(jié)氣門位置傳感器安裝

25、在節(jié)氣門上，用來檢測(cè)節(jié)氣門的開度。它通過杠桿機(jī)構(gòu)與節(jié)氣門聯(lián)動(dòng)，進(jìn)而反映發(fā)動(dòng)機(jī)的不同工況。工況檢測(cè)后輸入電控單元，從而控制不同的噴油量。 4曲軸位互傳感器 5爆燃傳感器 6氣體濃度傳感器 7轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器 8橫擺角速度傳感器 9縱向橫向加速度傳感器 10輪速傳感器 11測(cè)速傳感器 12測(cè)距傳感器 13汽車導(dǎo)航儀 等 2、車輛控制系統(tǒng) 從汽車工業(yè)開展?fàn)顩r來看，隨著汽車保有量的日益增多，各國(guó)都面臨著嚴(yán)重的汽車排放污染、能源危機(jī)和汽車行駛平安性、舒適性等問題。與此同時(shí)，各國(guó)針對(duì)上述問題出 臺(tái)了一系列的法規(guī)，迫使其在世界范圍內(nèi)對(duì)汽車產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)革新。為解決汽車的污染、節(jié)能、平安等問題，廣泛采用了電子控

26、制技術(shù)，如電控噴射技術(shù)、電控自動(dòng)變速系統(tǒng)、防抱死制動(dòng)技術(shù)等，新的汽車電子產(chǎn)品層出不窮。 從汽車技術(shù)的現(xiàn)狀和開展來看，微電子、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合的電子控制技術(shù)是支撐現(xiàn)代汽車開展過程的一個(gè)根底技術(shù)。它不是簡(jiǎn)單地對(duì)汽車零部件進(jìn)行控制，而是根據(jù)汽車實(shí)際使用條件多變的需要，對(duì)汽車整體性能進(jìn)行優(yōu)化控制。 1電控單元(ECU) ECU是汽車電子系統(tǒng)的控制中心，其主要作用是分析處理傳感器采集到的各種信息，并向受控裝置(執(zhí)行器或執(zhí)行元件)發(fā)出控制命令。ECU由輸入電路、微機(jī)和輸出電路等3局部組成。輸入電路接受傳感器和其他裝置輸入的信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波和放大，然后轉(zhuǎn)換成一定電平的輸入電壓。從傳感器送到EC

27、U輸入電路的信號(hào)既有模擬信號(hào)也有數(shù)字信號(hào)，輸入電路中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后傳遞給微機(jī)。微機(jī)將上述已經(jīng)預(yù)處理過的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，并將處理數(shù)據(jù)送至輸出電路。輸出電路將數(shù)字信息的功率放大，有些還要復(fù)原為模擬信號(hào)，使其驅(qū)動(dòng)被控的調(diào)節(jié)伺服元件工作。 目前在一些中高級(jí)轎車上，不但發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用ECU，在其他許多地方都可發(fā)現(xiàn)ECU的蹤影。例如防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、4輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電控自動(dòng)變速器、主動(dòng)懸架系統(tǒng)、平安氣囊系統(tǒng)、多向可調(diào)電控座椅等都配置有各自的ECU。隨著轎車電子化自動(dòng)化的提高，ECU將會(huì)日益增多，線路會(huì)日益復(fù)雜。為了簡(jiǎn)化電路和降低本錢，汽車上多個(gè)ECU之間的信息傳遞就要采用一種稱

28、為多路復(fù)用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將整車的ECU形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，也就是CAN數(shù)據(jù)總線。 2防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS) 該系統(tǒng)在制動(dòng)過程中可自動(dòng)調(diào)節(jié)車輪制動(dòng)力，防止車輪抱死以取得最正確制動(dòng)效果。通常，汽車在制動(dòng)過程中存在著兩種阻力：一種阻力是制動(dòng)器摩擦片與制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤之間產(chǎn)生的摩擦阻力，這種阻力稱為制動(dòng)系統(tǒng)的阻力，由于它提供制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力，因此也稱為制動(dòng)系制動(dòng)力；另一種阻力是輪胎與道路外表之間產(chǎn)生的摩擦阻力，也稱為輪胎道路附著力。如果制動(dòng)系制動(dòng)力小于輪胎道路附著力，那么汽車制動(dòng)時(shí)會(huì)保持穩(wěn)定狀態(tài)，反之，如果制動(dòng)系制動(dòng)力大于輪胎道路附著力，那么汽車制動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)車輪抱死和滑移。 如果前輪抱死，汽車根本上沿直線

29、向前行駛，汽車處于穩(wěn)定狀態(tài)，但汽車失去轉(zhuǎn)向控制能力，這樣駕駛員制動(dòng)過程中躲避障礙物、行人以及在彎道上所應(yīng)采取的必要的轉(zhuǎn)向操縱控制等就無法實(shí)現(xiàn)。如果后輪抱死，汽車的制動(dòng)穩(wěn)定性變差，在很小的側(cè)向干擾力下，汽車就會(huì)發(fā)生甩尾，甚至調(diào)頭等危險(xiǎn)現(xiàn)象。尤其是在某些惡劣路況下，諸如路面濕滑或有冰雪，車輪抱死將難以保證汽車的行車平安。另外，由于制動(dòng)時(shí)車輪抱死，從而導(dǎo)致局部急劇摩擦，將會(huì)大大降低輪胎的使用壽命。ABS通過控制作用于車輪制動(dòng)分泵上的制動(dòng)管路壓力，使汽車在緊急制動(dòng)時(shí)車輪不會(huì)抱死，這樣就能使汽車在緊急制動(dòng)時(shí)仍能保持較好的方向穩(wěn)定性。在沒有裝備ABS的汽車上，如果在雪地上制動(dòng)，汽車很容易失去方向穩(wěn)定性；同時(shí)駕駛員如果想停車，必須使用液壓調(diào)節(jié)器(又稱執(zhí)行器)。反之，如果汽車上裝備有ABS，那么ABS能自動(dòng)向液壓調(diào)節(jié)器發(fā)出控制指令，因而能更迅速、準(zhǔn)確而有效地控制制動(dòng)。 (