基于电子纸的工业交互平板设计与应用

“智转数改”背景下,为了推进工业现场无纸化改造,工业平板、电子看板等电子显示终端正加速替代传统纸质工单。基于电子纸显示屏技术,设计了一款用于工单显示、仓储盘点信息显示、工作状态实时反馈的工业交互平板,基于433 MHz射频技术、搭配路由机制和图像压缩算法,实现了高性能无线通信,通过软、硬件优化设计实现了系统低功耗,通过生产工单发布、仓库库存盘点等应用场景,助力生产效率的有效提升,加速制造业“智转数改”进程的推进。

输电导线动态微应变在线检测装置研究

当输电导线频繁发生微风振动且持续时间较长时,容易引起导线断股、断线等事故,严重时会造成较大规模的断电,为此研究输电导线在线检测技术具有十分重要的现实意义。设计了一款基于ARM的动态微应变在线检测装置,设备的芯片选型主要从低功耗出发,对电源电路、电桥电路、信号调理电路等硬件电路进行了设计。为了便于实际应用,测量方式可在单臂、半桥和全桥之间自由切换。此外,在软件开发部分加入了数字滤波器的设计,可降低环境噪声对采集精度的影响,同时采用大容量SD卡存储历史数据。最后,通过试验验证了设计的动态微应变在线检测装置可完成对输电导线进行在线检测的任务。

道岔基坑抽水装置控制电路研究

根据地铁系统对道岔基坑抽水装置的低功耗、高可靠要求,研究设计了道岔基坑抽水装置,依据不同应用场景提出三种道岔基坑抽水装置控制电路的设计方案,分别采用继电器、触发器、定时器进行设计。继电器方式简单可靠但体积大,触发器方式功耗低但PCB板工艺要求高,定时器方式抗干扰能力强、PCB布线要求低且功耗低。三种抽水装置适用于不同的应用环境,且都能够可靠降低隧道内道岔基坑的水位,目前已在运营线路上应用,有效避免了转辙机受积水的侵蚀,减少了道岔故障。

基于手机蓝牙的低功耗防丢器

该设计采用新蓝牙技术4.0(BLE),该技术是三个技术的集合,分别是传统蓝牙技术、低功耗蓝牙技术、高速蓝牙技术,综合应用了蓝牙模块HC-08、蜂鸣器、YX-117AM调速芯片和0820扁平振动马达组成的振动模块、液晶显示屏LCD12864、ISD1820语音播报模块,以及锂电池自动充电。就低功耗蓝牙防丢器而言,它不仅要具有报警功能,更要具有便于携带和低功耗等特点。文章综述了低功耗蓝牙防丢器的设计过程,并且基于Android进行手机APP开发。

用于植入式医疗仪器的无线通信系统研究

经皮无线通信是起搏器和神经刺激器的重要组成部分之一。为了降低经皮无线通信系统的功耗,提升可靠通信效果,研究采用脉冲位置调制(PPM)的电磁耦合经皮无线通信方法。基于谐振电磁耦合理论,设计体外程控器线圈和体内医疗仪器线圈,以提升可靠通信效果。对通信距离和耦合系数、位置容差和谐振频率的关系进行了实验和分析。实验结果表明,体内PPM通信系统平均功耗仅为99μW,约为常用幅度键控调制(ASK)系统的1/300,同时,通信效果得到了较大提高。在钛壳封闭条件下,可实现10 cm以上的可靠通信。此外,位置容差试验表明所提出的通信系统具有抗线圈失配能力强的特点。

基于穿戴式心电信号监测系统设计

应对当前心电信号(ECG)监测系统的不足,设计了一种基于穿戴式心电信号监测系统,系统架构由AD8232生物芯片、超低功耗微控制器MSP430FR5738以及Micro—SD卡组成。详细介绍了系统软硬件的具体设计,并提出了一种动态双阈值的实时心率提取算法。通过对于本系统的功耗测试与实时心率算法的验证,得出本系统具备体积小、低功耗等穿戴式设备的优越性。

微型脉搏表中低功耗电路的设计

便携式测量仪器的设计通常需要考虑功耗问题 ,微型脉搏表的设计也是如此。文中介绍了微型脉搏表的工作流程 ,并给出了降低能耗的方法。通过脉冲驱动发光二极管发光、模拟开关控制放大器的工作状态 ,降低了电路的工作能耗。由于采用脉冲驱动二极管发光 ,就要解决单片机 A/D转换电路的采样和脉冲驱动发光同步的问题 ,论文对脉冲驱动的模拟电路进行了特殊的改进——将模拟电路放大的脉冲信号经过采样保持 ,进行平滑处理 ,最后在 A/D芯片的输入端得到连续信号 ,解决了同步问题。经过实际使用 。

一种基于STM32的嵌入式低功耗无线手持控制器设计

以用于显微注射的显微实验操作系统为平台,设计了一种基于STM32的嵌入式低功耗无线手持控制器。控制器是实验平台的人机接口,替代了平台已有的有线控制器,在原设备基础上增加了无线通讯功能和平台工作状态及参数实时显示功能,弥补了原设备连线复杂、无数据显示功能等诸多不足。针对系统需求,完成了无线手持控制器的软硬件设计。测试结果表明:无线手持控制器具有功耗低,无线通讯可靠稳定,用户界面友好简洁的特点,提高了显微实验的效率和质量,具有较高的实用价值。

特种装备内部环境气氛传感系统设计与实现

为长期监测特种装备内部环境气氛的变化规律,研制了一种基于STM32微处理器的嵌入式气氛传感系统。核心敏感元件选用SHT15数字式温湿度传感器、LOX02数字式氧气传感器和自主研制的MEMS氢气传感器。设计了一种独特的低功耗供电方案,有效降低了系统的休眠功耗。测试结果表明:系统能够准确测量环境的温度、湿度、气体压力、氧气浓度和氢气浓度等重要指标,体积小、功耗低,对特种装备可靠性评估具有重要意义。

种分槽高性能HSG/HQG搅拌装置的研发

用fluent软件对铝酸钠氢氧化铝料浆在搅拌槽内的流动特征、桨叶搅拌效果和功率消耗等进行了数值模拟,通过小型实验槽和中型工业搅拌槽的测试验证,得到正确的数学模型和边界条件,使模拟和实测达到吻合一致。模拟计算采用多面体网格、滑移网格法和标准k-ε瑞流方程,氢氧化铝体积分数为33%。然后用fluent软件模拟得到了优化的桨叶形状等参数,开发了高性能HSG/HQG组合搅拌桨。新型搅拌桨首先应用在山西铝厂的Φ6.5×10米氢氧化铝搅拌槽,之后,东方希望氧化铝厂Φ14×35.5米种分槽上也获得应用,搅拌效果良好无沉淀结疤,节能效果显著。将HSG/HQG組合搅拌桨与大型搅拌槽使用的INTERMIG搅拌桨和CBY长薄叶搅拌桨进行性能对比。结果表明,在同样的物性参数下,HSG/HQG组合搅拌桨比INTERMIG搅拌桨和CBY长薄叶搅拌桨能耗降低40%左右,槽底部无结疤,同时具有大排量和低剪切的特点。

基于STM32的新型水下滑翔器姿态调节系统设计

针对现有水下滑翔器姿态调节系统存在的功耗较高和可靠性较低的问题,从降低功耗措施和提高可靠性2个方面着手,重点设计研究了一种基于STM32F103RBT6的新型嵌入式水下滑翔器姿态调节系统。通过对姿态调节系统驱动电源的分时控制以及采取的位置的反馈自纠错措施,设计一种新型的低功耗、高可靠性的姿态调节系统。经过试验测试验证,新型水下滑翔器姿态调节系统能够显著降低滑翔器整机功耗和提高滑翔器航行的可靠性,能够较好满足滑翔器对于远距离无故障续航能力的要求。

基于智能电控存储式井下测压仪的低功耗优化研究

基于现有大庆油田井下智能电控存储式油井分层测压仪的电路控制部分进行降低功耗的改进研究。在满足智能电控存储式油井分层测压仪其测压过程中自动坐封及解封控制等功能不变的情况下,对目前单层井下测压仪电控部分进行软硬件改进设计。通过改进后的电控部分,降低了控制电路的功耗,同时为实现长期多层井下测压提供技术支持。

一种采用VHDL的高精度测频仪

针对传统频率计测量精度不高、测量过程中精度易发生变化以及逼近式换挡速度慢等缺点,利用VHDL语言和复杂系统可编程逻辑器件CPLD,开发了一种等精度自适应测频系统。该系统采用VHDL语言编写程序,选用EDA开发软件QuartusII作为开发平台,并具体给出了系统的软硬件设计流程。试验表明,该频率计测量速度快、测量精度高、测量误差小,较好地弥补了当前频率计的缺点。

HART智能变送器及其转换系统设计

介绍基于HART协议的智能变送器的硬件设计。在保证低功耗的前提下实现HART协议的物理层,并通过HART/RS232转换器与上位机通信,具有电路简单,低功耗的特点。

低功耗滴灌装置控制过程层的抗干扰通信仿真

针对传统抗干扰通信存在局部搜索能力差、后期收敛速度慢等问题,提出一种基于改进人工蜂群算法的低功耗滴灌装置控制过程层抗干扰通信方法。根据人工蜂群算法的食物源、雇佣蜂、非雇佣蜂计算获得领域搜索的改进算法,利用改进算法建立控制过程层抗干扰模型,通过模型调整发射功率、干扰抑制方式、可用频率子带数、调制编码方式的参变量,最后将误包率作为约束条件对目标函数取合理数值,以此得到抗干扰通信的最优参数配置。仿真结果证明,所提算法具有极高的抗干扰能力,并且在确保通信输送稳定性的前提下,具备低功耗及高效率传输的特点。

便携式指纹识别考勤系统设计与实现

针对现有传统考勤手段存在的缺陷,为解决市面上指纹考勤机由于功耗大而难以适应移动便携场合的难题,本文提出一种基于指纹识别技术的便携式考勤系统方案。该方案中以32位超低功耗微处理器TM4C123GH6PMI为控制器、以兼容LTTL电平的TFS-M51为指纹模块、以低功耗液晶OLED12864为显示器。该系统具有指纹检测、体积小、功耗低等特点。测试结果表明:该系统可在2000m Ah容量电池供电情况下正常工作10小时,实现容量为800人的考勤,完全可以满足便携式考勤的需要。

低压逻辑器件的发展

轻便个人电脑推动了低压逻辑芯片的研究开发。芯片电压降低后能显著减少功耗,不仅是轻便电脑所必须,对于工作站也不可少。大规模半导体存储器随着密度加大也必须降低工作电压,3.3V为低压标准已成为定局,未来还会出现新的、更低的低压标准。本文归纳和预测从1992年至2000年供电电压、沟道尺寸、集成元件数及微处理器速度等技术指标。

放入式微型电子测压器的无线射频接口设计

现有的电子测压器采用红外接口与上位机之间进行通信,其存在传输距离短、发送时严格受到角度的限制、通信设备位置固定、受外界干扰大的问题。为了解决上述问题,设计了无线射频接口通信系统。系统采用TI公司的CC430作为主控芯片,它将MSP430与CC1101集成于一体,设计天线匹配电路即可实现无线收发功能。实验验证,该系统在433MHz频段工作,通信速率可达250kbps,收发模块在50m以内误码率为零。能够实现测压器与上位机间数据的准确传输,得到光滑的膛压曲线。通过节能设计,其在两节1.5V电池供电的情况下能够工作3.5年。

基于MSP430F5529及CC2540的智能型低功耗心电监测仪

该文提出了一种智能低功耗心电监测仪的设计方案。该设计应用最新的低功耗单片机技术和蓝牙4.0标准,能在极低的功耗下实现监测仪与多平台智能设备的交互。医用拓展端可以实现显示心电图及心率曲线、读取已存储的异常心电图、调节报警阈值等功能,适合医生随访时使用。

微小型、低功耗三轴高冲击存储测试装置

针对冲击试验与测试的冲击强度等参数越来越高,导致现有存储测试装置已不能完全满足特种测试、不适应新概念测试发展要求的问题,提出微小型、低功耗,掉电后仍然能完成采集和数据存储功能的三轴高冲击存储测试装置。存储测试装置以STM32G031为主控芯片,利用片内SAR-ADC实现模数转换,采用AD8226仪表运放实现增益放大功能。数据存储在容量为512 KB的FRAM中,采样速率100 kSps以上,采样精度12 bit。该装置的PCB板为直径22 mm的单片圆板,满足微小型要求,通过合理灌封和过载保护提高抗冲击性能。样机验证试验表明,该装置各模块功能正常,基本满足性能指标,功耗小于33 mW,掉电后可以仅凭电容储能工作700 ms,具有一定实用性。