机电系统中的传感器与驱动器作者简介

作者:(波兰)帕拉克(AndrzejM.Pawlak)译者:许良军

《机电系统中的传感器与驱动器:设计与应用》讨论了几种在工业应用中阐述较少的现代机电驱动器和磁传感器，主要包括磁传感器、线性和自锁螺线管驱动器、步进电动机、旋转式驱动器和其他特殊的磁性设备。每一章都论述了各种磁传感器和机电驱动器的分析和设计，并以汽车及其他工业的机电系统应用上的大量实例作为支持，讨论了电磁和机电设计、分析、优化和测试的常规研究，包括材料和应用。《机电系统中的传感器与驱动器:设计与应用》可作为高年级本科生和研究生相关课程的参考书，也可作为研究人员以及工程技术人员的工具书。

译者序

原书序

作者简介

第1章 导论

1.1 传感器和驱动器的分类

1.1.1 磁传感器

1.1.2 线性和自锁螺线管驱动器

1.1.3 步进电动机

1.1.4 特殊的磁装置

1.1.5 旋转和线性驱动器

1.2 磁性材料和技术

1.2.1 软磁材料

1.2.2 硬磁材料

1.2.3 镀膜技术

1.2.4 磁性材料的市场和应用

第2章 磁传感器

2.1 磁传感器理论

2.2 磁传感器分析

2.3 VR传感器

2.3.1 传统的VR传感器

2.3.2 高性能VR传感器

2.3.3 带插入式磁铁的传感器

2.3.4 磁铁前置式传感器

2.3.5 带E形磁结构的传感器

2.3.6 带U形磁结构的传感器

2.3.7 多磁VR传感器

2.3.8 双磁传感器

2.3.9 双传感器的布局

2.3.1 0分布式VR传感器

2.4 固体传感器

2.4.1 固体传感器分析

2.4.2 固体传感器设计

2.4.3 固体传感器测试结果

2.5 磁传感器应用

2.5.1 磁速度传感器需求

2.5.2 磁速度传感器应用

2.5.3 磁位移传感器应用

2.6 VR传感器的噪声

2.6.1 数学模型和噪声分析

2.6.2 噪声问题的解决

例2.1

例2.2

例2.3

机电系统中的传感器与驱动器--设计与应用目录

第3章 线性驱动器

3.1 线性驱动器的数学模型

3.1.1 电磁装置的对称分析

3.1.2 电网络方程

3.1.3 机械方程

3.1.4 磁性力

3.1.5 脉宽调制(PWM)分析

3.1.6 电磁阀分析及仿真

3.2 快速响应驱动器

3.2.1 圆盘型电磁阀

3.2.2 活塞型电磁阀

3.2.3 球型电磁阀

3.2.4 锥形塞电磁阀

3.2.5 快速响应驱动器的优化

3.3 电磁阀驱动器的应用

3.3.1 长冲程电磁燃料泵

3.3.2 汽油喷嘴

3.3.3 天然气喷嘴

3.3.4 柴油喷嘴

3.3.5 压缩机电磁阀

3.3.6 传输电磁阀

例3.1

例3.2

第4章 线性自锁驱动器

4.1 自锁继电器

4.1.1 自锁继电器的动态分析

4.1.2 双极型自锁继电器

4.1.3 单极型自锁继电器

4.1.4 自锁继电器分析

4.1.5 自锁继电器的分析与测试

4.2 自锁螺线管

4.2.1 可动磁铁自锁螺线管

4.2.2 固定磁铁自锁螺线管

4.3 自锁螺线管应用

例4.1

第5章 步进电动机

5.1 工作原理

5.2 步进电动机的静态分析

5.2.1 静态转矩分析

5.2.2 磁路分析

5.2.3 磁铁工作点

5.2.4 温度效应

5.2.5 电枢反应效应

5.2.6 静态特性实验结果

5.3 步进电动机的动态分析

5.3.1 动态分析的数学模型

5.3.2 步进电动机的动态仿真

5.3.3 动态模型验证

5.3.4 各参数对步进电动机性能的影响

5.3.5 动态特性的实验结果

5.3.6 粘性阻尼系数的评估

5.3.7 负荷转矩对步进电动机性能的影响

5.3.8 步进电动机动态运行的感应系数

例5.1 磁路计算

例5.2 静态转矩计算

例5.3 磁通计算

第6章 专用磁装置

6.1 电磁阀

6.1.1 背景

6.1.2 心脏瓣膜的设计指标

6.1.3 心脏瓣膜的设计原理

6.1.4 数学模型与仿真

6.1.5 优化设计

6.1.6 对比与测试结果

6.2 心脏泵

6.2.1 心脏泵的设计指标

6.2.2 心脏泵的设计原理

6.2.3 分析仿真与优化设计

6.3 磁流变液螺线管

6.3.1 背景

6.3.2 磁流变液螺线管执行器

6.3.3 磁流变液的应用

例6.1

例6.2

例6.3

第7章 旋转式驱动器

7.1 磁盘旋转式驱动器

7.1.1 磁盘旋转式驱动器分析

7.1.2 磁盘旋转式驱动器设计

7.1.3 磁盘旋转式驱动器激励电磁回路

7.1.4 磁盘旋转式驱动器齿形磁部件

7.1.5 磁盘旋转式驱动器永久磁铁

7.1.6 磁盘旋转式驱动器测试结果

7.2 爪极旋转式驱动器

7.2.1 爪极旋转式驱动器分析

7.2.2 爪极旋转式驱动器设计

7.2.3 爪极旋转式驱动器激励电磁回路

7.2.4 爪极旋转式驱动器齿形磁部件

7.2.5 爪极旋转式驱动器永久磁铁

7.2.6 爪极旋转式驱动器测试结果

7.3 圆筒旋转式驱动器

7.3.1 圆筒旋转式驱动器分析

7.3.2 圆筒旋转式驱动器二维分析

7.3.3 圆筒旋转式驱动器三维分析和测试结果

7.3.4 圆筒旋转式驱动器设计

7.3.5 圆筒旋转式驱动器永久磁铁

7.3.6 圆筒旋转式驱动器激励电磁回路

7.3.7 圆筒旋转式驱动器齿形磁结构

7.4 圆筒旋转式驱动器应用

7.4.1 磁盘旋转式驱动器应用

7.4.2 爪极旋转式驱动器应用

7.4.3 圆筒旋转式驱动器应用

例7.1

例7.2

例7.3

第8章 结束语

8.1 技术的发展

8.1.1 合作关系

8.1.2 竞争

8.1.3 坚持

8.1.4 技术的进步

8.2 技术价值

8.2.1 技术属性

8.2.2 商业属性

8.2.3 金融属性

8.2.4 技术等级

附录 符号和缩写

参考文献

第1章 智能传感器系统概述

1.1 智能传感器系统的基本概念及构成

1.1.1 智能传感器系统基本概念

1.1.2 智能传感器系统的基本构成及应用

1.2 智能传感器系统新技术与发展趋势

1.3 智能传感系统的总线接口

1.3.1 智能传感器系统常用的串行总线

1.3.2 基于hart协议的现场总线

1.4 集成化智能传感器系统的产品分类

1.4.1 传感器信号调理器及信号处理系统

1.4.2 单片数据采集系统

1.4.3 单片检测系统

1.4.4 单片设备

1.5 单片智能传感器系统典型产品的技术指标

第2章 传感器信号调理器的原理与应用

2.1 uzz9000/9001型角度传感器信号调理器

2.1.1 uzz9000型电压输出式角度传感器信号调理器

2.1.2 uzz9001型电压输出式角度传感器信号调理器

2.2 cs2001型电容式传感器信号调理器

2.2.1 cs2001的工作原理

.2.2.2 cs2001的典型应用

2.3 1b31型宽带应变信号调理器

2.3.1 1b31的性能特点

2.3.2 1b31的工作原理

2.3.3 1b31的典型应用

2.4 1b32型桥式传感器信号调理器

2.4.1 1b32的工作原理

2.4.2 1b32的典型应用

2.5 ad22055型桥式传感器信号放大器

2.5.1 ad22055的性能特点

2.5.2 ad22055的原理与应用

2.6 max1459型模拟传感器信号调理器

2.6.1 max1459的性能特点

2.6.2 max1459的工作原理

2.6.3 max1459的典型应用

第3章 传感器信号处理系统的原理与应用

3.1 tss400-s1/s2型低功耗可编程传感器信号处理系统

3.1.1 tss400-s1/s2的性能特点

3.1.2 tss400-s1/s2的工作原理

3.1.3 tss400-s1/s2的典型应用

3.2 max1460型智能化传感器信号处理系统

3.2.1 max1460的性能特点

3.2.2 max1460的工作原理

3.2.3 max1460的典型应用

3.3 max1463型双通道智能化传感器信号处理系统

3.3.1 max1463的性能特点

3.3.2 max1463的工作原理

3.3.3 max1463的典型应用

3.4 ad7714型5通道低功耗可编程传感器信号处理系统

3.4.1 ad7714的性能特点

3.4.2 ad7714的引脚功能

3.4.3 ad7714的工作原理

3.4.4 ad7714的典型应用

第4章 基于网络的智能传感器系统的设计

4.1 网络测控系统发展概述

4.1.1 网络测控系统发展概述

4.1.2 网络化测控系统的体系结构

4.2 基于以太网的嵌入式单片机网络系统的设计

4.2.1 嵌入式单片机网络系统的设计方案

4.2.2 嵌入式单片机网络系统的电路设计

4.2.3 网卡的配置

4.2.4 系统参数的自定义设置

4.3 网络传感系统的程序设计及应用

4.3.1 程序设计

4.3.2 应用实例

4.4 单片机应用层软件设计

4.4.1 at24c02读、写程序的设计

4.4.2 串行口程序的设计

第5章 单片数据采集系统的原理与应用

5.1 tc534型可编程数据采集系统

5.1.1 tc534的性能特点

5.1.2 tc534的工作原理

5.1.3 编程方法

5.1.4 四通道数据采集系统的设计

5.2 aduc824型高精度单片数据采集系统

5.2.1 aduc824的性能特点

5.2.2 aduc824的工作原理

5.2.3 aduc824的典型应用

5.3 versa1型具有dsp功能的单片数据采集系统

5.3.1 versa1的性能特点

5.3.2 versa1的工作原理

5.3.3 versa1的典型应用

第6章 hp34970a型16通道高速数据采集系统

6.1 hp34970a型数据采集系统性能特点

6.1.1 hp34970a型数据采集系统的性能特点

6.1.2 hp34970a型数据采集系统的操作面板

6.2 hp34970a型数据采集系统的电路结构

6.2.1 hp34970a多通道数据采集系统的框图

6.2.2 hp34970a多通道数据采集系统的结构原理

6.3 hp34970a型数据采集系统的测量原理及多路切换技术

6.3.1 hp34970a的测量原理

6.3.2 hp34970a的多路切换技术

6.4 hp34970a型数据采集系统软件的汉化

6.5 hp34970a型数据采集系统的软件

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

6.5.2 高级任务

6.6 hp34970a型数据采集系统的应用

6.6.1 利用hp34970a实现多点测温的方法

6.6.2 测量低阻值电阻的方法

6.7 hp34970a型数据采集系统的使用注意事项

第7章 单片射频真有效值功率测量系统的设计

7.1 射频功率测量技术

7.1.1 现代通信系统的构成

7.1.2 功率测量的基本概念

7.1.3 功率测量技术

7.2 ad8362型单片真有效值功率测量系统

7.2.1 ad8362的性能特点

7.2.2 ad8362的工作原理

7.2.3 ad8362的典型应用

7.3 lt5504/5507型单片射频功率测量系统

7.3.1 lt5504型射频功率测量系统

7.3.2 ltc 5507型射频功率测量系统

第8章 相位差测量系统的设计原理与应用

8.1 ad8302型单片宽频带相位差测量系统的原理

8.1.1 ad8302的性能特点

8.1.2 ad8302的工作原理

8.2 ad8302的基本接线方式

8.2.1 工作模式的选择

8.2.2 输入通道的接口

8.2.3 修改灵敏度和中心点的方法

8.3 ad8302型单片宽频带相位差测量系统的应用

8.3.1 ad8302的典型应用

8.3.2 宽频带相位差/频率测量系统

8.3.3 ad8302的特殊应用

8.4 基于fpga和单片机的低频数字式相位差测量系统

8.4.1 设计方案

8.4.2 系统框图

8.4.3 电路及程序设计

4.8.4 测量数据及测试结果分析

第9章 单片电子称重系统的设计原理与应用

9.1 应变式称重传感器的测量原理

9.1.1 电阻应变片的性能特点及产品分类

9.1.2 电阻应变片的工作原理

9.1.3 应变式称重传感器的技术指标

9.2 单片电子称重系统的电路设计

9.2.1 由zem系列构成的单片电子称重系统

9.2.2 由s8、s9构成的单片电子计价秤

9.3 数字式电子秤的电路设计

9.3.1 称重传感器及a/d转换器

9.3.2 外围电路的设计

第10章 单片电能计量系统的设计原理与应用

10.1 ad7751型单相电能计量系统

10.1.1 ad7751的性能特点

10.1.2 电能计量的基本原理

10.1.3 ad7751的工作原理

10.1.4 ad7751的典型应用

10.2 sm9903型单相电能计量系统

10.2.1 sm9903的工作原理与典型应用

10.2.2 sm9913的工作原理与典型应用

10.3 ade7752型三相电能计量系统

10.3.1 ade7752的性能特点

10.3.2 ade7752的工作原理

10.3.3 ade7752的典型应用

第11章 单片彩色扫描仪的设计原理与应用

11.1 彩色扫描仪的产品分类及基本原理

11.1.1 扫描仪的产品分类

11.1.2 扫描仪的主要技术指标

11.1.3 平板式扫描仪的基本原理

11.2 单片彩色扫描仪的性能特点

11.2.1 lm9832的性能特点

11.2.2 单片彩色扫描仪系列产品的性能比较

11.3 lm9832型单片彩色扫描仪的工作原理

11.3.1 lm9832型单片彩色扫描仪的引脚功能

11.3.2 lm9832型单片彩色扫描仪的工作原理

11.4 lm9832型单片彩色扫描仪的应用电路

11.4.1 单片彩色扫描仪的应用电路

11.4.2 单片彩色扫描仪的工作流程

第12章 智能传感器系统的总线及接口技术

12.1 usb总线接口与应用

12.1.1 usb总线接口简介

12.1.2 usb系统的结构

12.1.3 usb总线接口在智能传感器系统中的应用

12.2 ieee1451通用网络化智能传感器接口标准

12.2.1 ieee1451智能传感器接口标准

12.2.2 基于ieee1451.2标准的智能压力变送器

12.3 单线总线接口与应用

12.3.1 单线总线接口的通信协议

12.3.2 单线总线接口的应用

12.4 i2c总线接口与应用

12.4.1 i2c总线的特点

12.4.2 i2c总线的信号定义及数据传输过程

12.4.3 i2c总线接口的应用

12.5 smbus总线接口与应用

12.5.1 smbus总线接口

12.5.2 smbus总线接口的应用

12.6 spi总线接口与应用

12.6.1 spi总线接口概述

12.6.2 spi总线接口的应用

第13章 智能传感器系统外围电路设计

13.1 数字电位器

13.1.1 数字电位器的主要特点

13.1.2 数字电位器的产品分类及工作原理

13.1.3 数字电位器的误差分析

13.1.4 数字电位器的典型应用

13.2 高精度实时日历时钟电路

13.2.1 产品分类及性能特点

13.2.2 sd2001系列产品的工作原理

13.2.3 sd2001系列产品的典型应用

13.3 基准电压源

13.3.1 基准电压源的特点与产品分类

13.3.2 带隙基准电压源的基本原理

13.3.3 基准电压源的应用

13.4 集成恒流源

13.4.1 恒流源的特点与产品分类

13.4.2 恒流二极管的原理与应用

13.4.3 恒流三极管的原理与应用

13.4.4 可调精密集成恒流源的原理与应用

13.5 单片精密u-f、f-u转换器

13.5.1 ad650的性能特点

13.5.2 u-f转换器的原理与应用

13.5.3 f-u转换器的原理与应用

13.6 真有效值数字电压及电平转换电路

13.6.1 真有效值数字仪表的基本原理

13.6.2 单片真有效值/直流转换器的产品分类

13.6.3 多量程真有效值数字电压表

13.6.4 多量程真有效值数字电压/电平表

13.7 带串行接口的多位译码/驱动器

13.7.1 max7219的性能特点

13.7.2 max7219的工作原理

13.7.3 max7219的典型应用及多片级联方法

13.8 单片多位计数/锁存/译码/驱动器

13.8.1 icm7217a的性能特点

13.8.2 icm7217a的工作原理

13.8.3 icm7217a的典型应用

13.9 在线测量电路的设计

13.9.1 在线测量直流电流

13.9.2 在线测量电阻

13.9.3 在线测量晶体管的hfe

13.10 数字音频电压放大器的设计

13.10.1 tas3004型数字音频处理器

13.10.2 tas3001c型数字音频处理器

13.10.3 数字音频系统的电路设计

13.11 数字立体声功率放大器的设计

13.11.1 tas5000和tas5100的性能特点

13.11.2 数字音频功率放大器的工作原理

13.11.3 数字音频功率放大器的电路设计

13.12 适配微处理器的单片开关电源

13.12.1 topswitch-gx的工作原理

13.12.2 适配微处理器的多路输出式单片开关电源

13.13 带串行接口的4?位lcd显示数字电压表

13.13.1 max1494的性能特点

13.13.2 max1494的工作原理

13.13.3 max1494的典型应用

第14章 智能显示技术

14.1 显示器简介

14.2 led点阵显示器

14.2.1 led点阵显示器

14.2.2 字符编码方式

14.3 4位5×7 led点阵驱动器

14.3.1 max6952的性能特点

14.3.2 max6952的工作原理

14.3.3 max6952的典型应用

14.4 lcd点阵显示器

14.4.1 液晶显示器的性能特点与工作原理

14.4.2 液晶点阵显示器

14.5 大屏幕智能显示技术

14.5.1 大屏幕智能显示屏

14.5.2 扫描方式与显示方式的设计

14.5.3 灰度屏、彩色屏及多媒体彩色屏

14.5.4 汉字点阵芯片

14.6 大屏幕led智能显示屏的设计

14.6.1 主机电路设计

14.6.2 主机程序及计算机控制程序的设计

14.7 由像元管或磁翻板构成的大屏幕智能显示屏

14.7.1 像元管智能显示屏

14.7.2 磁翻板智能显示屏

14.8 多重显示仪表的电路设计

14.8.1 多重显示仪表专用集成电路的分类

14.8.2 icl7182型高分辨率液晶条图a/d转换器

14.8.3 led条图驱动器及条图显示扫描器

14.8.4 多重数字/液晶条图显示仪表的电路设计

第15章 智能传感器系统的抗干扰措施

15.1 电磁兼容性的设计与测量

15.1.1 电磁兼容性的研究领域

15.1.2 电磁兼容性的设计与测量

15.2 ens-24xa型高频噪声模拟发生器的原理与应用

15.2.1 高频噪声模拟器的性能特点

15.2.2 高频噪声模拟器的工作原理

15.2.3 高频噪声模拟器的应用

15.3 电磁干扰滤波器的构造原理与应用

15.3.1 电磁干扰滤波器的构造原理及应用

15.3.2 电磁干扰滤波器的技术参数及测试方法

15.4 抑制开关电源的电磁干扰

15.4.1 单片开关电源的基本电路

15.4.2 单片开关电源电磁干扰的波形分析

15.4.3 造成电磁干扰的电路模型

15.5 抑制开关电源的瞬态干扰及音频噪声

15.5.1 抑制瞬态干扰

15.5.2 抑制音频噪声

15.5.3 抑制其他干扰

15.6 智能传感器系统的接地

15.6.1 接地的作用及方式

15.6.2 智能传感器系统的接地

15.7 智能传感器系统的屏蔽

15.7.1 屏蔽的分类

15.7.2 静电屏蔽

15.7.3 磁屏蔽

15.8 智能传感器系统的抗干扰措施

15.8.1 干扰的成因及后果

15.8.2 电路设计中的抗干扰措施

15.9 利用软件来提高抗干扰能力

15.9.1 数字滤波器

15.9.2 其他软件抗干扰技术

15.10 系统的安全性

15.10.1 安全标准

15.10.2 安全认证

参考文献

序言/前言

流量控制原理:当压力传感器检测到的压力小于压力设定值时，伺服驱动器控制伺服电机的转速，使泵的输出流量保持在设定值。

压力控制原理:当压力传感器检测到的压力达到设定值时，伺服驱动器控制伺服电机的转矩，使泵的输出压力保持在设定值。