简介:根据学生公寓常用的负载特点,给出了一种由负载电流特性检测负载的类型及线性负载大小的识别方法。详细介绍了设计思想和具体的硬件电路及软件设计,并且针对实际问题给出了解决方法。关键词线性负载;非线性整流性负载;负载识别中图分类号TP311.1文献标识码A文章编号1007-9599(2010)03-0000-02DigitalIdentificationDeviceMalignantLoadGaoKunsheng(HarbinInstituteofAutomationInstrumentation,HaErbin150020,China)AbstractAccordingtothestudentapartmentscommonload,itpresentsatestloadbytheloadcurrentcharacteristicsofthetypeandsizeofthelinearloadidentificationmethod.Detailthedesignconceptandthespecifichardwareandsoftwaredesign,andpracticalproblemspresentedforsolution.KeywordsLinearrectifier;Non-linearrectifierloadload;Loadidentification在目前的国内大学里,随着教育改革的深入,许多高校都实行后勤管理社会化。与此同时,关于高校学生公寓火灾事故的报道也日趋增多。据相关数据表明,这类火灾大部分是由于学生违章使用热得快、电炉等大功率阻性负载造成的。因此在确保学生正常用电的前提下,限制热得快、电炉等大功率电器的使用是亟待解决的问题。数字型恶性负载识别器正是为解决此类问题而设计的,此产品通过对学生公寓房间供电回路的实时检测,实现了对热得快、电饭锅、电炉子等危险发热性电器的限制使用,而对计算机、电视机、充电器等不会带来危险的电器则不限制使用。一、设计原理(一)线性负载与非线性整流性负载线性负载通常指的是纯电阻性负载。这类负载一般仅由电阻组成,不包含电容等元件,所以其输入电压波形与输入电流波形在形状上是一致的,区别仅在于二者的幅值不同,如图1a所示。学生公寓允许使用的负载类型主要是非线性整流负载,如计算机、电视机、充电器等。即负载电路中一般有电容存在,这使得电源只有在高于电容电压时做功,导致输入电流发生畸变。所以对于这类设备来说,虽然输入的交流电压是正弦波形,但其输入交流电流,的波形却严重畸变,呈脉冲状,如图1b所示。如何在非线性整流负载的使用过程中检测出投入的阻性负载成了众多学者研究的课题。(二)负载识别原理图1a和图1b进行比较可以看出在电压过零点的一定角度内,非线性整流性负载的值要远远小于线性负载。因此我们可以通过对电压过零点后的一定角度做积分的方式来判别线性负载和非线性整流性负载。实际的学生公寓既有线性负载又有非线性整流负载,这使得用户电路或负载的输入电流呈混合波形。其叠加后的波形如图1c所示,阴影部分就是混合负载的电流波形。图中竖线左侧阴影部分的面积是负载电流从电压过零点开始到该位置的积分值,可以看出非线性负载该部分面积很小,而混合负载和线性负载的面积几乎相同,因此该区域电流的积分数值能反映学生公寓输入的混合负载中线性负载的成分。二、硬件电路设计根据以上分析可知,电路应该包括过零点检测电路、放大电路、电流积分电路、比较电路等,图2是硬件结构示意图。首先通过过零检测电路检测到电压的过零点,从电压过零点开始通过积分电路对电流信号进行积分,这里的电流信号是经过采样放大电路放大滤波处理的,积分的时间由延时斩波电路控制,即可以控制积分电路对一个周波内的多少角度进行积分。积分电路得到的值反映了线性负载的大小,即图1c竖线左侧阴影部分的面积。单片机对积分电路的输出值进行A/D转换,判断该值的大小,并对电路的波动进行记录,通过几个周波的判断,确定是否有非法负载加入电路,综合判断是否切断电源及断电模式,单片机还可以对特定线性负载进行标定,确定指定的可以使用的电器正常使用。继电器驱动电路部分,使用磁保持继电器和相应的驱动电路,它能带动更大功率负载,自身功耗小,确保系统动作时能可靠运行。这里值得注意的是电流检测电阻的使用,一般都使用康铜丝,但是康铜丝在长时间使用时会被氧化,使电阻值发生变化,影响检测精度。我这里采用密闭式合金取样电阻,保证了对供电回路中用电器电流信号的采集精确度。三、软件设计单片机对积分电路的电压输出进行A/D转换,并判断是否超过标准电压值,确定是否有非法电路接入。如通过几个周波的判断确定有非法电路接入,那么再判断该非法电路是否进行了标定,如果标定了允许使用。否则驱动继电器断开电源进入延时程序之后接通电源,当多次断电之后,即非法电器一直在使用时,则永久断电需要手动通电。这里软件可以根据检测到的积分值的变化律来自动调整延时斩波电路的延时时间,最终得到一个相对合理的积分宽度,确保积分值能反映线性电阻的大小。还可以通过软件设定标准电压值,它用来调整允许通过的线性负载的最大值。软件还提供一个人机交互接口可以对一些数值进行设定,如断电延时时间、断电次数、允许通过的线性电阻的最大值等。应实际需要还提供了特殊电器的标定功能,通过通断电的方式就可以标定特定的允许使用的线性电器。四、应用效果经过实际现场应用该产品能自动识别房间内的用电情况,控制热得快、电炉、电暖器、电饭煲、电热锅等大功率恶性负载的使用,在插上恶性负载后能在几秒内断电,拔除恶性负载后能立即自动恢复供电。对电脑、日光灯、充电器等日常用电不加限制,从而大大地降低了火灾的发生概率,起到了安全节能的作用!产品控制的型号有200瓦和300瓦选择,设定的功率是对线性负载的功率限制,对超过设定功率的电脑、电视、普通照明等不限制,从而有效的方便了大中院校和单位集体宿舍的管理,得到了一致好评。参考文献1张湘伟,骆少明.小波分析在测试信号分析中的应用J.应用数学和力学,1998,32李昂.智能负载识别器的设计J.微机与应用,2005,421-223郑宇,姚加飞.基于谐波分离的学生公寓负载特性识别J.电子应用,2007,26,85张重,张道信,姜宝林.学生宿舍总线式限电计量计算机管理系统J.吉林建筑工程学院学报,2001,2注本论文是实用新型专利数字式安全用电识别管理装置的成果,专利号ZL03260271.5
简介:本文首先对信号发生器的设计方案进行了论证,接着提出了系统的整体设计框图,重点论述了由DDFS芯片AD9833构成的信号发生模块的设计。并给出了C语言设计的信号产生程序。较好的实现了C语言在单片机上的应用。关键词信号发生器;频率DesignoftheSignalGeneratorBasedOnC-languageWanHuan,GengJian(Electronic&InformationInstituteofNanchangTechnologyCollege,Nanchang330044,China)AbstractThisarticlefirstlydemonstratedtheFormulaofthesignalgenerator,thengivetheoveralldiagramofsystem.WefocusesonthesignalmodulesofthecompositionoftheDDFSchipAD9833.AsignalgenerateprogrambasedonClanguageisgiven.ItachievedgoodresultsforClanguageusingintheMCUapplication.KeywordsSignalGenerator;Frequency一、方案论证目前,市面上使用的信号发生器主要有两种一种是是采用晶体管、运放和IC等通用器件制作,更多的则是用诸如L8038/BA205/XR2209等专门的信号发生IC来实现。该设计方法设计出来的信号发生器,确实能够输出较完整且不失真的波形,但是输出波形的精度不高,频率的上限值也只有300kHz左右,如勉强使其输出较高频率的波形的话,我们会发现输出信号的幅度有明显下降。简而言之,该类信号发生器输出的信号频率稳定度较差、精度低、抗干扰能力低、成本高、而且灵活性比较差。这样的信号发生器只能用于简单的教学实验当中,无法承担起高精度科研和设计的要求;另一种是基于FPGA芯片的信号发生器,这种信号发生器采用DDFS技术产生波形。该类信号发生器的各方面指标都不错,但是价格太高。虽然有人提出了采用FPGA并结合DDFS技术自行设计信号发生器的理论和方案。但是在具体设计过程中,由于的DDFS的实现要依赖于高速、高性能的数字器件,而作为一个数字逻辑器件的设计,竞争和冒险成为较为突出的问题,因此利用FPGA设计信号发生器时,只要稍有不当,就可能会出现毛刺,毛刺的清除以及相关的抗干扰设计,将增大电路和程序的复杂程度和可实施性。本文将结合自身的研究经验,利用专用的直接数字合成(DDS)芯片AD9833来实现高频带高精度的信号发生器的设计。设计出来的信号发生器可以实现正弦波、三角波、方波的自动切换输出。且具有输出频率高,带宽宽、响应时间快、频率分辨率高等优点。可以实现输出信号的幅度、频率以及相位的步进和预置。二、硬件系统整体设计硬件的总体设计框图如图1所示单片机幅度控制波形产生模块信号预放大稳压电源LCD显示4*4键盘功放
简介:随着社会各界对教育的重视和政府财力的投入,各地教育现代化稳步推进,教育信息化也随之蓬勃发展,教学资源库的建设已势在必行。本文以洪泽县教育城域网中信息技术课程网络教学资源库建设为例,试着对网络教学资源库的建设作一些研究和探讨。关键词教育信息化;城域网;资源库;建设中图分类号C41文献标识码A文章编号1007-9599(2010)04-0000-01StudyonDisciplineTeachingResourcesdatabaseOfWeb-basedEnvironment------InformationTechWebResourcesofHongzeEducationMANAsanExampleLvFubing(HongzeTeaching&ResearchOffice,Hongze223100,China)AbstractWiththecommunity'semphasisoneducationandgovernmentfinancial,themodernizationofeducationadvancessteadilyinallplaces,educationalinformationalsowillvigorouslydevelop,andteachingresourcedatabaseconstructionhasbecomeimperative.Inthispaper,takinganexampleofinformationtechnologycoursesnetworkeducationresourcedatabaseconstructioninHongzeCountyMANEducationwetrytomakesomestudyanddiscussionontheconstructionofthenetworkteachingresourcedatabase.KeywordsEducationalinformation;MAN;Resourcedatabase;Construction2005年6月,江苏省委省政府颁发《关于加快建设教育强省率先基本实现教育现代化的决定》,明确提出到2010年,江苏率先基本实现教育现代化,江苏省教育厅也制定了详细具体的《县(市、区)教育现代化建设主要指标》,由全省统一部署的“校校通”工程实施完成也助推了各地教育信息化驶入快车道,教育城域网的建设规模日益壮大,但仍有部分地区对教育城域网建设只考虑硬件环境建设,忽视了应用软件和教学资源的统一开发和管理,学校各自为政,重复购买软件,造成资源的浪费,对教学资源在地区范围内快速、有效的共享重视不足,缺少对教学资源的建设模式的研究和探讨。一、教学资源库建设的意义教学资源主要是指为教学的有效开展提供的数字化的多媒体类的信息资源。包括教材、案例、视频、图片、课件等,教学资源建设是教育信息化的基础,是教育网络建设项目的重要组成部分,是一项需要长期建设与维护的系统工程。为了适应中小学信息技术发展和新课程改革对网络教学资源的需要,减轻教师在多媒体网络教学中的负担,避免教育教学资源的重复建设,洪泽县教育局根据省教育厅关于教育现代化建设标准要求,开始着手规划本地区的中小学教学网络资源库建设,洪泽县教研室信息教研组承担了全县中小学信息技术课程资源库建设任务,并成立了专门的课题组申报了《中小学信息技术课程教学资源建设研究》市级课题,旨在通过课题研究,构建资源开发与应用的新机制,并集中本地名校、名师的优势力量,利用教研系统的管理优势,调动各学校的积极性,共同研究开发适应学校需要的网络课程资源。二、教学资源库分类及内容教学资源库的建设主要是素材类教学资源的建设,根据我国《教育资源建设技术规范》可以分为以下九类(1)媒体素材媒体素材是传播教学信息的基本材料单元,可分为五大类文本类素材、图形(图像)类素材、音频类素材、视频类素材、动画类素材;(2)题库题库是按照一定的教育测量理论,在计算机系统中实现的某个学科题目的集合,是在数学模型基础上建立的教育测量工具;(3)试卷素材各个学科有典型意义的试卷集合;(4)课件与网络课件课件与网络课件是对一个或几个知识点实施相对完整教学的用于教育、教学的软件,根据运行平台划分,可分为网络版的课件和单机运行的课件,网络版的课件需要能在标准浏览器中运行,并且能通过网络教学环境被大家共享。单机运行的课件可通过网络下载后在本地计算机上运行;(5)案例案例是指有现实指导意义和教学意义的代表性的事件或现象;(6)文献资料文献资料是指有关教育方面的政策、法规、条例、规章制度,对重大事件的记录、重要文章、书籍等;(7)常见问题解答常见问题解答是针对某一具体领域最常出现的问题给出全面的解答;(8)资源目录索引列出某一领域中相关的网络资源地址链接和非网络资源的索引;(9)网络课程网络课程是通过网络表现的某门学科的教学内容及实施的教学活动的总和,它包括两个组成部分按一定的教学目标、教学策略组织起来的教学内容和网络教学支撑环境。三、教学资源库建设的要求为了保证所建设的网上教学资源库的先进性、完善性和可扩充性,在规划和设计资源库系统时,必须遵循一系列的设计原则,这些原则主要有系统的开放性原则、保密性原则、可靠性和稳定性原则、前瞻性和兼容性原则、安全性原则、标准化原则。根据上述原则,结合《现代远程教育工程教育资源开发标准》制订符合本地的教学资源库建设标准。四、教学资源库建设方式与途径(一)上级配发资源。国家、省、市各级教育部门配发了各类教学光盘资源,通过卫星接收的资源等等,通过整理可以加入到资源库中。(二)网上整合。随着互联网上的数据不断膨胀,其中不乏大量有价值的教育教学资源,众多的教育网站和个人网站是建设资源库重要的资源来源。每位教师可以从互联网上查找并下载与我们教学相关的优质资源,或通过修改、整理后可以成为适合我们的教学资源并加入资源库中。(三)自创特色。这是获取教学资源的主要方式,也是打造具有我县特色的资源库建设的主要途径。各个学校的学科骨干教师是资源库建设的主力军,由全县各学科教师共同参与完成。各中小学教师制作出教学所需的各类教学资源,通过学校、学区、县级有关单位的逐层评优、筛选,最终由电教信息中心对各学区(校)的教学资源进行收集、总结、分类、修改处理后添加到教学资源库中。(四)外部采购。按照新课程改革的需求,可以根据学科和教育的需要,选择实用性比较强的资料购买,充实到教育教学资源库中。五、教学资源库的维护和更新随着教学资源库逐步建设完成并投入使用,因为技术或网络的原因可能会出现意想不到的情况,需要一个团队去更新维护。我县目前已经拥有一支稳定的信息技术教师师资队伍,但要合理科学的利用现有的资源,制定详实的网络资源库维护及奖励管理办法,明确每位教师都有建设资源库的义务和责任,教师自己开发的课件、教案等不是自己的私人物件,而是集体的智慧财富,应该积极把自己的课件等资源及时添加到我县的资源库中,来提高全县整体的科研水平。参考文献1顾鹏尧.校园网教育资源中心的建设.中小学电教J.2003,52付培之.基于宽带区域网络环境的教育资源建设与应用研究.信息技术教育,2006,83教育部.教育资源建设技术规范