时间:2023-03-16 15:48:46
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在高速数字电路设计技术的研究中,最为主要的研究点在于:
(1)高速数字电路信号的完整性;
(2)高速数字电路电源的设计两个方面。在本节中,笔者将进行系统的阐述,强化对高速数字电路设计的认识与研究。具体而言,主要在于以下几点内容:
1.1高速数字电路信号的完整性设计
在高速数字电路信号的完整性设计中,最主要的研究要点在于两个方面:一是不同电路信号网传输信号的干扰情况;二是不同信号在电路信号网中的相互干扰情况。也就是说,在电路信号的完整性中,信号干扰是最为关键的因素,无论是对于干扰问题,还是对于反射问题,都是高速数字电路信号完整性设计的研究要点。在理想状态之下,不同阻抗是相等的,存在相互匹配性。所以,在电路设计的过程中,要特别注意阻抗的控制,阻抗过小(过大)都会对线路中的电流及电压造成影响,进而形成信号干扰问题。当然,在高速数字电路的设计中,是很难以让临界阻抗与电路新城相互匹配的状态,这就强调,高速数字电路信号系统,应最可能的处于较为合适的状态,以最大程度上提高高速数字电路的信号质量。
1.2高速数字电路电源的设计
高速数字电路电源设计,是设计技术研究的重点内容之一。对于高速数字电路而言,需要大量的低电压元器件的应用,以更好地确保设计的需求。但是,低压元器件的应用,带来了一个问题,即电源稳定性受到一定的影响,造成电源设计问题的出现。因此,在实际的设计过程中,需要对高速数字电路电源设计作充分的考虑。在电源设计中“,电源完整性”是主要的关键因素,是指电源波形的质量。这一因素的影响主要表现为:
(1)瞬间电流产生过大,即在高速开关状态下,线路器件极易产生过大的瞬间电流;
(2)信号回路阻抗变大,即在电路之中,过多的电感以至于回路阻抗变大,进而产生一定影响。因此,在高速数字电路电源的设计中,最为理想的状态的设计就是在高速数字电路电源系统中,并不存在所谓的“阻抗”。这样一来,不仅不存在阻抗所带来的损耗,而且确保了系统中各电位的恒定,当然,在实际之中,理想状态的设计是不存在,电源系统所形成的干扰噪声,对高速数字电路系统的运行造成较大影响。于是乎,电路设计应对电源的电阻及电感做充分的设计考虑,提高高速数字电路设计的有效性。
2结语
关键词:数字信号处理器;三电平;PWM整流器;功率因数校正
引言
三电平(ThreeLevel,TL)整流器是一种可用于高压大功率的PWM整流器,具有功率因数接近1,且开关电压应力比两电平减小一半的优点。文献[1]及[2]提到一种三电平Boost电路,用于对整流桥进行功率因数校正,但由于二极管整流电路的不可逆性,无法实现功率流的双向流动。文献[3],[4]及[5]提到了几种三电平PWM整流器,尽管实现了三电平,但开关管上电压应力减少一半的优点没有实现。三电平整流器尽管比两电平整流器开关数量多,控制复杂,但?具有两电平整流器所不具备的特点:
1)电平数的增加使之具有更小的直流侧电压脉动和更佳的动态性能,在开关频率很低时,如300~500Hz就能满足对电流谐波的要求;
2)电平数的增加也使电源侧电流比两电平中的电流更接近正弦,且随着电平数的增加,正弦性越好,功率因数更高;
3)开关的增加也有利于降低开关管上的电压压应力,提高装置工作的稳定性,适用于对电压要求较高的场合。
1TL整流器工作原理
TL整流器主电路如图1所示,由8个开关管V11~V42组成三电平桥式电路。假定u1=u2=ud/2,则每只开关管将承担直流侧电压的一半。
以左半桥臂为例,1态时,当电流is为正值时,电流从A点流经VD11及VD12到输出端;当is为负值时,电流从A点流经V11及V12到输出端,因此,无论is为何值,均有uAG=uCG=+ud/2,D1防止了电容C1被V11(VD11)短接。同理,在0态时,有uAG=0;在-1态时,有uAG=uDG=-ud/2,D2防止了电容C2被V22(VD22)短接。
右半桥臂原理类似,因此A及B端电压波形如图2所示,从而在交流侧电压uAB上产生五个电平:+ud,+ud/2,0,-ud/2,-ud。
每个半桥均有三种工作状态,整个TL桥共有32=9个状态。分别如下:
状态0(1,1)开关管V11,V12,V31,V32开通,变换器交流侧电压uAB等于0,电容通过直流侧负载放电,线路电流is的大小随主电路电压us的变化而增加或减小。
状态1(1,0)开关管V11,V12,V32,V41开通,交流侧输入电压uAB等于ud/2,输入端电感电压等于us-u1。电容C1电压被正向(或反向)电流充电(u1<us,或放电us<u1),C2通过直流侧负载放电。
状态2(1,-1)开关管V11,V12,V41,V42开通,输入电压uAB=ud,正向(或反向)电流对电容C1及C2充电(或放电),由于输入电感电压反向,电流is逐渐减小。
状态3(0,1)开关管V12,V21,V31,V32开通,交流侧输入电压uAB等于-ud/2,输入电感上电压等于us+u1。电容电压被正向(或反向)电流充电(或放电)。
状态4(0,0)开关管V12,V21,V32,V41开通,输入端电压为0,电容通过直流侧负载放电,线路电流is的大小随主电路电压us的变化而增加或减小。
状态5(0,-1)开关管V12,V21,V41,V42开通,交流侧电压为ud/2,正向(或反向)电流对电容C2充电(或放电),电容C1通过负载电流放电。
状态6(-1,1)开关管V21,V22,V31,V32开通,uAB=-ud,正向(或反向)线电流对两个电容C1及C2充电(或放电),由于升压电感电压正向,线电流将逐渐增加。
状态7(-1,0)开关管V21,V22,V32,V41开通,交流侧电压电平为-ud/2,正向(或反向)电流对电容C2充电(或放电),电容C1通过负载电流放电。
状态8(-1,-1)开关管V21,V22,V41,V42开通,输入端电压为0,升压电感电压等于us,两个电容C1及C2均通过负载电流放电。电流is根据电压us的变化而增加(或减小)。
2硬件电路设计
从图2可以看出,在输入电压频率恒定的情况下,要在变换器交流侧产生一个三电平电压波形,输入电压一个周期内应定义两个操作范围:区域1和区域2,如图3所示。
在区域1,电压大于-ud/2,并且小于ud/2,在电压uAB上产生三个电平:-ud/2,0,ud/2。同理,在区域2,电压绝对值大于ud/2,并小于直流侧电压ud,在电压正半周期(或负半周期)上产生两个电平:ud/2和ud(或-ud/2和-ud)。相应电平的工作区域如表1所列。
表1相应电平的工作区域
工作区域
1
2
1
2
us>0
us<0
us>0
us<0
高电平
ud/2
ud
-ud/2
低电平
-ud/2
ud/2
-ud
为方便控制,这里定义两个控制变量SA及SB,其中
根据表1可以设计一个开关查询表,如表2所列,将其存储在DSP中,当进行实时控制时,便可根据输入电压、电流信号,从表中查询所需采取的开关策略。
表2查询表
SA
SB
V11
V12
V21
V22
V31
V32
V41
V42
uAB
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
ud/2
1
-1
1
1
1
1
ud
1
1
1
1
1
-ud/2
1
1
1
1
-1
1
1
1
1
ud/2
-1
1
1
1
1
1
-ud
-1
1
1
1
1
-ud/2
-1
-1
1
1
1
1
整个控制系统以一片DSP为核心,控制框图如图4所示。
锁相环电路产生一个与电源电压同相位的单位正弦波形,ud的采样信号通过低速电压外环调节器进行调节,电流is的采样信号通过高速电流内环G1进行调节,电容C1端直流电压u1与电容C2端直流电压u2分别通过两个PI调节器进行调节,补偿环G2用于补偿两只电容电压的不平衡。
检测的线电流命令is与参考电流is*比较,产生的电流误差信号送至电流内环G1,以跟踪电源电流变化,产生的线电流波形将与主电压同相位。
3软件设计
系统采用两个通用定时器GPT1及GPT2来产生周期性的CPU中断,其中GPT1用于PWM信号产生、ADC采样和高频电流环控制(20kHz),GPT2用于低频电压环的控制(10kHz),两者均采用连续升/降计数模式。低速电压环的采样时间为100μs,高速电流环采样时间为50μs。中断屏蔽寄存器IMR,EVIMRA和EVIMRB使GPT1在下降沿和特定周期产生中断,GPT2则仅在下降沿产生中断。
整个程序分为主程序模块、初始化模块、电流控制环计算模块、电压控制环计算模块、PWM信号产生模块等五大部份。程序流程如图5所示。
4仿真结果及实验
仿真参数如下:输入电压us交流220V,50Hz,输出功率1kW,开关管GTO,开关频率500Hz。整流状态和逆变状态下电源电压us、电源电流is、交流侧电压uAB波形分别如图6及图7所示。实验结果也证实了设计的正确性,在采用GTO管、开关频率较低(500Hz)时,输入侧电流波形仍然非常接近正弦,装置得到了接近1的功率因数,同时开关上的电压应力减少了一半。
在单片机数据采集电路的设计中,做到了电路设计的最小化,即没用任何附加逻辑器件做接口电路,实现了单片机对AD678转换芯片的操作。
AD678是一种高档的、多功能的12位ADC,由于其内部自带有采样保持器、高精度参考电源、内部时钟和三态缓冲数据输出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以构成完整的数据采集系统,而且一次A/D转换仅需要5ms。
在电路应用中,AD678采用同步工作方式,12位数字量输出采用8位操作模式,即12位转换数字量采用两次读取的方式,先读取其高8位,再读取其低4位。根据时序关系,在芯片选择/CS=0时,转换端/SC由高到低变化一次,即可启动A/D转换一次。再查询转换结束端/EOC,看转换是否已经结束,若结束则使输出使能/OE变低,输出有效。12位数字量的读取则要控制高字节有效端/HBE,先读取高字节,再读取低字节。整个A/D操作大致如此,在实际开发应用中调整。
由于电路中采用AD678的双极性输入方式,输入电压范围是-5~+5V,根据公式Vx10(V)/4096*Dx,即可计算出所测电压Vx值的大小。式中Dx为被测直流电压转换后的12位数字量值。
RS232接口电路的设计
AT89S51与PC的接口电路采用芯片Max232。Max232是德州仪器公司(TI)推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2个驱动器、2个接收器和1个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。Max232芯片起电平转换的功能,使单片机的TTL电平与PC的RS232电平达到匹配。
串口通信的RS232接口采用9针串口DB9,串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现:同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连,两个串口相连或一个串口和多个串口相连。在实验中,用定时器T1作波特率发生器,其计数初值X按以下公式计算:
串行通信波特率设置为1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,计算得到计数初值X=0f3H。在编程中将其装入TL1和THl中即可。
为了便于观察,当每次测量电压采集数据时,单片机有端口输出时,用发光二极管LED指示。
软件编程
软件程序主要包括:下位机数据采集程序、上位机可视化界面程序、单片机与PC串口通信程序。单片机采用C51语言编程,上位机的操作显示界面采用VC++6.0进行可视化编程。在串口通信调试过程中,借助“串口调试助手”工具,有效利用这个工具为整个系统提高效率。单片机编程
下位机单片机的数据采集通信主程序流程如图2所示、中断子程序如图3所示、采集子程序如图4所示。单片机的编程仿真调试借助WAVE2000仿真器,本系统有集成的ISP仿真调试环境。
在采集程序中,单片机的编程操作要完全符合AD678的时序规范要求,在实际开发中,要不断加以调试。最后将下位机调试成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash单元中。
人机界面编程
打开VC++6.0,建立一个基于对话框的MFC应用程序,串口通信采用MSComm控件来实现。其他操作此处不赘述,编程实现一个良好的人机界面。数字直流电压表的操作界面如图5所示。运行VC++6.0编程实现的Windows程序,整个样机功能得以实现。
功能结果
1.1整体外观造型的平板化
纵观手机发展史,1876年贝尔发明了电话,从此人类的通讯方式发生了翻天覆地的变化。1983年摩托罗拉推向市场的第一台“砖块”手机,开创了移动通信的历史,这款手机的体积为920cm3,重1100克;1995年摩托罗拉推出了世界第一部翻盖手机摩托罗拉8900,其整体尺寸和重量大大缩小;1998年,西门子SL1088是世界首部滑盖手机,这款手机的体积只有167.7cm3,净重185克;2002年摩托罗拉V70是第一款旋盖手机;体积只有56cm3,净重79克;1997年,诺基亚公司的NOKIA9000,集手机、电脑为一体的全能个人通信设备,这款手机使用LCD屏幕以及QWERTY键盘;2007年苹果公司推出iphone手机,引入多触点显示屏和全新用户界面,让用户手指即可控制iPhone;2013的iPhone5S体积仅为55cm3,重量为115克。由此可见,手机体积的压缩变化可以说是日新月异。
1.2人机界面的平面化
人机界面的定义是:一般把机器上实现人与机器互相交流沟通的显示器、控制器称为人机界面、机器上与人的操作有关的实体部分,也是机器的人机界面。手机显示屏幕的发展呈现出平面扩大化趋势。摩托罗拉的第一台“砖块”手机是没有显示屏幕的,在之后的十几年时间里,手机的显示屏幕一直是以黑白两色为主,屏幕的厚度较大;2001年诞生了第一台单色显示手机:诺基亚8250;2000年第一台触屏手机诞生,当时的触屏还是黑白屏幕的模式;2003年,三星S300采用了双屏显示的方式;2007年的第一代苹果iphone手机采用led的多点触控屏幕,手机的屏幕增大至3.5英寸;当今的三星手机的屏幕则增大到5.3英寸甚至更大,市场反应良好。目前的OLED技术研究日渐成熟,手机的屏幕可能实现卷曲、折叠等特性。随着显示技术的发展,手机的显示效果逼真。当前的智能手机基本都是液晶显示屏(LCD),显示的色彩范围也大大增加,屏幕的亮度也趋于自然,人眼注视手机屏幕的视觉效果与观看印刷杂志的效果并无太大差异,对于人眼睛的伤害大大降低。手机操作界面与显示界面呈现一体化趋势。传统的手机键盘是以9个数字为主的模式排列的,之后黑莓手机的全键盘模式引入了电脑的QWERTY键盘大大提高了输入信息的速度。到了现在,虚拟多点触控键盘已经成为主流产品,至此手机的屏幕和操作键盘合二为一了。语音识别、体感控制等新的交互技术正在丰富着手机产品的操作界面。
1.3电源的平面化
手机的电源主要由电池和充电器两个部分组成。随着技术的发展,手机电源由厚变薄,容量由小变大,重量由重变轻。一直以来,手机电池的体积成为制约手机造型的关键因素,手机电池经历了镍镉电池到镍氢电池再到锂电池,以及今天的聚合物锂离子电池,电池的发展一直都在向着续航能力更强、更加环保的路线前进着。当今的智能手机的应用软件繁多,需要容量更大的电池。一般来说,容量越大,体积就越大,这与手机平面化趋势相矛盾。在黑白屏手机时代,接打电话是主要功能,一块电池可以待机一个星期;在智能手机时代,一天一充电是不可避免的。就目前来说,手机日益增加的应用软件功能与有限的电池容量是手机发展的一个主要矛盾,近些年兴起的移动电源技术弥补了手机电池容量不足的问题。手机的充电器部分属于外置部件,通过USB接口连接充电,无论是充电器还是移动充电设备,虽然没有增加手机本身的体积,但是增加了人们携带的负担和使用的复杂性。正在发展的无线充电技术必将简化手机的电源部件,无线充电技术主要有电磁感应、无线电波和电磁共振三种方式。电磁感应是比较有前景的技术,其充电原理是:将电流转化为电磁能发射出来,而手机端接收并把磁能转变为电流从而得到稳定的直流为手机充电。
2电子技术的智能化带来的手机操作方式的革命
2.1人们行为的改变
设计是为了改变人们的生活方式。如果说盛田昭夫的walkman随身听改变了人们听音乐的方式,那么智能手机对于人们生活方式的改变太多太多了,无论你是在公共汽车上、地铁上,还是在会议室、休闲娱乐场所,几乎所有人都在低头摆弄自己的手机。人们花费了一天当中的大量时间在手机上,发微博、看视频、读书、处理文件等工作在4G网络时代下,变得轻松自如。智能手机,正在一步步的改变人们的行为和生活。
2.2人机交互方式的改变
传统的按键式键盘需要手指去适应键盘的布局,在多点触控技术发展完善的今天,手机的操作方式从单手操作到两手并用,从按键操作到滑动手指。手机的操作方式越来越自然化,更加接近人的本能动作,在下意识中就完成了命令的输入。人与手机的交互方式正朝着“人机合二为一”的方向发展,使用者只需轻轻一点就能得到自己想要的信息,一改往日手机命令层层进入的烦琐步骤。从操作的反馈来看,美国认知心理学家唐纳德•诺曼认为:好用型产品需要良好的信息反馈。“反馈原则”其含义为:向用户提供信息,使用户知道某一操作是否已经完成以及操作所产生的结果。智能手机简化了按键的操作,但是也增加了操作反馈的不准确性,导致误操作的可能性。对于操纵反馈问题的解决,智能手机通过虚拟按钮的震动、按键形状色彩的变化以及按键的声音来提高反馈的准确性。为了防止误操作的发生,通常的做法是增加操作的复杂程度,如增加锁屏按钮,组合式的解锁动作,或者输入密码来解决。近年来,智能手机的体感与语音识别技术不断完善,操作的方式逐渐符合“自然匹配”的原则“。自然匹配”是指利用物理环境类比和文化标准理念,设计出让用户一看就明白如何使用的产品。智能手机的体感操作技术,是通过人肢体的动作传达特定的语义,用户使用简单的动作就可以完成相应的操作。例如,三星note系列运用了丰富的体感操作,利用手势左右摇摆实现翻页的操作;将手机扣在桌面上可以实现关闭闹铃或拒接来电的操作;选中欲播出的电话号码,只要将其放置耳边即可自动拨打电话;在接打电话的过程中屏幕自动黑屏,当把手机移至眼前屏幕自动亮起;在阅读或长时间注视屏幕的时候,手机前置摄像头可以感知人的眼睛以防止频繁锁屏带来的阅读上的不便。早在2009年的TED演讲中,麻省理工学院的博士生展示了他的产品“第六感”。“第六感”是以智能手机为载体,综合互动投影、多点触控、体感控制等多种新型技术的装置,用户只需要佩戴小型的外置投影设备便可以将手机的操作和显示界面投影到任何能够反光的表面上进行操作。此外“,第六感”运用体感控制技术,通过简单的手势即可完成对手机某些功能的操作“。第六感”标志着智能手机新的设计理念——计算部分和操作部分的分离,利用虚拟现实的技术对产品进行操作,手机的造型设计将趋向于“无”。
2.3多种功能的整合
“手机”顾名思义,指手上的机器,这一命名完全符合当前的手机特征。起初手机是用来通讯的,基本的功能是接打电话、发送信息,那时候叫做“移动电话”。随着手机Cpu计算功能的强大,智能手机整合了电话、音乐和视频播放、电子商务、银行终端、数码相机、照明、数码扫描可以说是万能机器了,如图2所示。传统的产品整合设计是指将不同功能的部分进行模块化设计,然后将这些模块整合在一起,从而创造出多功能的整合产品,关键点在于实体的整合。在智能手机时代,手机的运行依托的是计算能力愈来愈强的CPU,智能手机的多功能设计不再是实体的整合设计,而是应用软件“APP”的设计。手机强大取决于应用软件的开发。例如,现在的“条形码、二维码扫描”软件可以提供购物时比质比价的服务。
3电子技术推动下手机造型设计方法的变革
CMF(Color,Materiaj&Finishing),是指产品的色彩、材质与加工工艺设计,CMF将产品设计的三要素统一起来,通过深入的研究对产品的细节进行处理,从而提升产品的内在品质。在电子技术的推动下,造型的简约设计是目前手机的主要风格,由苹果公司推出的“极简主义”设计风格近年来已风靡全球,成为各大手机企业学习和模仿的对象。纵观国内手机市场,产品同质化现象愈演愈烈,在众多手机品牌中,如果去掉其标志,一般很难区分出各个品牌产品造型上的差异。产品同质化现象是设计缺乏创新的表现,加之山寨手机层出不穷,扰乱了正常的手机市场。因此,CMF设计越来越受到国内企业的重视。传统的手机造型往往可以从结构出发来进行设计,比如滑盖结构、旋转翻盖结构、全键盘结构等。在智能手机时代,单单外观形态的变化已经不足以打动消费者。时尚的色彩和丰富的表面机理足以吸引消费者的眼球,良好的材质触感赋予产品生命力,严谨科学的加工工艺使产品的表面无可挑剔。CMF设计需要设计者首先研究当前的流行色、新的材料和前沿的加工工艺,然后结合消费者的情感需求。从细节上进行设计,如苹果手机按钮的造型设计,做到让人一看就有“想去舔一下”的程度。
4结语
目前本专业师资结构是:中青年骨干教师数量偏低、高级职称及“双师型”教师比例偏低、实习指导教师严重不足、文化课教师与专业课教师比例严重失调等现象。
二、怎样建设师资队伍
1.进修学习,接受最新理念
近年来,本专业选派30多位教师到盐南、山东、武汉、洛阳等学校培训,教师在教学能力、职教理论、职业技能方面得到提高。
2.企业实践,教学与实践同步
为提高本专业教师的实践教学能力,要求专业教师每两年必须有两个月到企业或生产一线实践,了解企业的产业发展趋势、生产组织方式、工艺流程、装备等基本情况;了解企业文化内涵、规章制度、职业道德、岗位(工种)职责、操作规范、用人标准及其相关管理制度等具体内容;学习熟悉所教专业在生产实践中应用的新知识、新技能、新工艺、新方法。
3.校本培训,提升教学能力
学校聘请教育专家对本专业教师集中培训,包括现代职业教育理念、职教动态、教学方法等。
4.专家引领,提高技术能力
聘请高校教授为本专业顾问,不定期来学校为本专业讲学、指导,起到“传、帮、带”作用,引领专业教师发展。
三、师资队伍建设的保障机制
1.加强领导,明确职责,为师资队伍建设工作提供强有力的组织管理保证师资队伍建设是一项具有全局性的系统工程,学校上下要统一思想,达成共识,在党委的领导下,从学校发展的大局出发,充分认识师资队伍建设在学校各项工作中的主体地位,加强有关重要政策的研究和贯彻落实,运用各种措施,加强师资队伍建设。2.加大教师培训力度,全面提高业务水平和业务能力企业实践培训:到相关企业进行现场培训,提高实践操作技能。职业资格培训:鼓励教师按照有关规定参加多项职业资格培训,加强实践能力,并参加职业技能鉴定,获得高级工以上证书。3.明确“双师型”的标准和要求,积极实施“双师型”教师培养计划4.大力加强专业负责人、学科带头人队伍建设通过多种方式加速专业、学科带头人以及骨干教师的培养。在培养专业、学科带头人的工作中,进一步完善评选、管理制度,设立专项津贴和奖励基金。同时充分发挥其对青年教师的指导和示范作用。5.加强学术氛围的营造,鼓励教师多出成果从各方面建立制度,包括建立教学成果以及科研成果奖励制度等,鼓励教师多出教科研成果,特别是层次较高的成果,鼓励教师善于对教学以及科研中的问题进行总结,撰写较高水平的论文,在较高水准的杂志上进行发表,加强教科研氛围的营造,推动学术交流活动,提高教师的综合素质。6.培养与引进相结合,加大人才引进力度兼职教师是职业学校教师队伍的组成部分。要实行专兼结合、开放式的教师选聘模式,选聘具有丰富实践经验的专业技术人员和能工巧匠担任兼职教师,以此来丰富实践教学的内容。
四、师资队伍建设成效
1.完成建设一支师德高尚、教育观念新、改革意识强,具有较高教学水平和较强实践能力、专兼结合的教师队伍为目标的师资队伍建设方案。2.开展了各项教研教改活动,选派年轻教师参加课件制作培训、现代教育技能培训、行为导向教学方法培训、精评课课程开发培训等一系列综合能力培养的培训,使教师形成了符合学生发展的课程观、教学观,全面提高教师的综合素质。3.选派教师参加企业的专业培训、企业实践等活动,提高其理论和实践专业课程体系建设与人才培养体系模式改革能力。所有参加教师都获得培训的相关证书及资料。4.开展教师职业教育教学能力培训,提高专业教师的理论实践教学能力,使大部分专业教师成为双师素质教师,取得双师资格证。
五、体会与思考
1.优化了本专业教师队伍素质
职业教育的特性决定了它不仅要向学生传递知识,更重要的是突出培养学生的动手能力、操作能力、实践能力,对学生的培养要以适应职业岗位需求为导向,加强实践性教学环节,着力促进知识传授与生产实践的紧密结合。
2.加强了学校与社会的联系
学校的教学活动要和社会人才需求紧密联系,紧紧围绕着社会人才需求培养人才,才能增强学校培养人才的针对性,更好地贯彻坚持以就业为导向的办学思想,切实提高毕业生的就业能力。这就要求教师尽可能了解人才需求信息,调整教学活动。
1.1 信号线间距离的影响
计算机高速数字电路设计技术的发展是电子设计领域一次新的突破,对计算机电子技术的发展有着极大的作用。但是,在现阶段计算机高速数字电路设计技术中却存在一定的问题。例如,信号线间距离对计算机高速数字电路设计的影响,一般情况下,信号线间的距离会随着印刷版电路密集度的增大而变化,越来越狭小,而在这个过程中,也会导致信号之间的电磁耦合增大,这样就不会对其进行忽略处理,会引发信号间的串扰现象,而且随着时间的推移会越来越严重。
1.2 阻抗不匹配的问题
阻抗是信号传输线上的关键因素,而在现阶段计算机高速数字电路设计的过程中,却存在信号传输位置上的阻抗不相匹配的现象,这样极易引发反射噪声,而反射噪声将会对信号造成一定的破坏,使得信号的完整性受到极高速数字电路设计是电子技术行业发展的重要结晶,通过多个电子元件组成,更是将电子技术发挥的淋漓尽致,而且,计算机高速数字电路技术的应用也极为广泛。但是,在实际的应用中,计算机高速数字电路设计技术却受到一些因素的影响,例如,信号线间距离的影响、阻抗不匹配的问题、电源平面间电阻和电感的影响等,都会对计算机高速数字电路技术的运行效率产生影响,要提升计算机高速数字技术的应用效率,必须解决这些影响因素,对此,本文主要对计算机高速数字电路设计技术进行研究。摘要大的影响。
1.3 电源平面间电阻和电感的影响
计算机高速数字化电路设计技术是根据实际的情况,利用先进的电子技术设计而成,在诸多领域都得到广泛的应用。现阶段计算机高速数字电路设计中,由于电源平面间存在电阻和电感,使得大量电路输出同时动作时,就会使整个电路产生较大的瞬态电流,这将会对极端级高速数字电路地线以及电源线上的电压造成极大的影响,甚至会产生波动的现象。
2计算机高速数字电路技术的研究分析
2.1 合理设计,确保计算机高速数字电路信号的完整性
通过以上的分析得知,现阶段计算机高速数字电路设计技术中,由于受到阻抗不匹配的影响,对电路信号的完整性也造成一定的影响,因此,要对计算机高速数字电路技术进行合理的设计,确保计算机高速数字电路信号的完整性。主要分为两方面研究,一方面是对不同电路之间电路信号网的传输信号干扰情况进行研究,也就是以上所提到的反射和干扰的问题,而另一方面,要对不同信号在传输的过程中,对电路信号网产生的干扰情况进行分析。计算机高速数字电路在运行的过程中,会受到阻抗不相匹配的因素而影响到电路信号的传输效率,而且,现阶段计算机高速数字电路运行的过程中,阻抗很难控制,经常会出现阻抗过大或过小的现象,都会对电路信号传播的波形产生一定的干扰,从而对计算机高速电路传输信号的完整性产生直接的影响。为了避免这类情况的发生,要对计算机高速数字电路设计技术展开研究,从正常理论来看,高速数字电路设计难以使电路与临街阻抗的状态相互符合,可以对计算机高速数字电路设计技术进行改进,保持系统处于过阻抗状态,这样就能保证计算机高速数字电路设计不会受到阻抗不等的状态而影响到计算机高速数字电路信息传输的完整性。
2.2 对高速数字电路电源进行合理设计
电源是计算机高速数字电路技术的重要组成元件,通过以上的分析得知,计算机高速数字电路设计中,由于受到电源平面间电阻和电感的影响,使得电源运行过程中会出现过电压的故障,也就是电源的波形质量受到影响,严重影响到计算机高速数字电路运行的可靠性。从理论上来看,如果高速数字电路设计中,电源系统中不存在阻抗的话是电路设计最理想的状态,这样整个信号的回路也不会存在阻抗耗损的问题,系统中的各个点的点位就会保持恒定的状态。但是,在实际中却不会存在这种理想状态,计算机高速数字电路系统运行的过程中,就必须要考虑到电源的电阻和电感因素,而要减少电源面的电阻和电感对电源系统的影响,就必须对其采取降低的处理措施。从当今计算机高速数字电路系统电源材质的分析了解到,电路系统中大多数都是采用大面积铜质材料,如果结合电源系统要求来分析的话,这些材料远远达不到计算机高速数字电路电源的标准要求,这样在系统正常运行的过程中势必会受到一定的影响,对此,要将所有影响因素进行综合性的考虑和研究,可以采用楼电容应用到电路中,这样可以有效的避免或降低电源面电阻和电感对系统的影响,从而有效的提高计算机高速数字电路系统运行的可靠性。
3总结
1电子技术应用于土木工程设计的可行性分析
在设计阶段,土木工程设计的概念直接影响着土木工程的大致雏形。因此,当土木工程设计的概念确定时,无论如何调整具体操作步骤,其最终结果不会有太大变化。目前的设计步骤已经演变为:设计师利用计算机设计出土木工程的大致雏形借助于设计草案建构出建筑物的大体框架进行具体细节的处理和改进。例如,具体的楼层设计,桥梁设计、匝道设计、设施设备等装置的设置等,在施工之前,在系统中输入设计的整体方案,利用计算机庞大的数据信息处理能力等,对工程项目的可行性和合理性进行分析,给土木工程的建设方、施工方、监理方提出具体的建议,提供合理的方案和计划。
2电子技术应用于土木工程设计的招投标分析
利用计算机的数据信息处理能力,在招投标过程中,对工程项目的可行性和合理性进行分析和预测,可以避免决策上的重大失误。
3计算机辅助设计制图及出图计算机制图技术的发展
应用最为广泛的是计算机辅助绘图,简称CAD(如天正CAD、Auto-CAD等)。其中CAD系统如同一个“图形数据库”,它能帮助土建类工程设计师直接从图纸中提取设计信息,并与其他的应用程序进行连接,易于使用,设计周期短。为避免重复操作,可利用CAD预先定义的符号,在制图过程中自动遵守国家制图标准。还可利用绘图软件、图形输入设备、图形输出设备等组成的计算机制图系统进行制图和出图,可做到随时需要,随时制图和出图。如果出图后或会审后,发现设计错误,可利用系统中保留的图纸中各个元件的数据库,使用计算机辅助绘图软件,把要设计的图形再显示在屏幕上,然后利用输入设备(如光标)对设计图形进行编辑和修改。为方便土建类工程设计师做造价、编制工程量清单、编材料清单,每个数据库的信息是可以随时进行调用的,也可送到其他的程序之中。目前,还可结合CAD与GPS全球定位系统,大大提升土木工程施工和开挖过程的工作效率。
4BIM技术的应用
BIM是指建筑信息模型(BuildingInformationMolding),主要源于制造行业集CAD、CAM于一体的计算机集成制造系统CIMS(ComputerIntegratedManufacturingSystem)理念和基于产品数据管理PDM与STEP标准的产品信息模型。BIM具有模型信息的完备性、关联性和一致性的特点。
4.1解决了当前建筑领域信息化的瓶颈问题建立单一工程数据源,推动现代CAD技术的应用,促进建筑生命期管理,实现建筑生命期各阶段的工程性能、质量、安全、进度和成本的集成化管理,对建设项目生命期总成本、能源消耗、环境影响等进行分析、预测和控制。
4.2用于土木工程设计实现三维设计;实现不同专业设计之间的信息共享;实现虚拟设计和智能设计,实现设计碰撞检测、能耗分析、成本预测等。实现虚拟施工:在计算机上执行建造过程,虚拟模型可在实际建造之前对工程项目的功能及可建造性等潜在问题进行预测,包括施工方法实验、施工过程模拟等,为工程优化设计提供了可靠依据。
4.3用于施工及管理实现集成项目交付IPD(IntegratedProjectDelivery)管理;实现动态、集成和可视化的4D施工管理:将建筑物及施工现场3D模型与施工进度相链接,并与施工资源和场地布置信息集成一体,建立4D施工信息模型。实现建设项目施工阶段工程进度、人力、材料、设备、成本和场地布置的动态集成管理及施工过程的可视化模拟。
4.4实现项目各参与方协同工作项目各参与方信息共享,基于网络实现文档、图档和视档的提交、审核、审批及利用。项目各参与方通过网络协同工作,进行工程洽商、协调,实现施工质量、安全、成本和进度的管理和监控。
二结语
钢铁冶炼系统中,节能技术的问题,主要表现在方法单一上。我国钢铁冶炼行业运营中,节能一直是社会关注的问题,虽然钢铁冶炼行业积极提倡节能,但是其在实际节能中,仍旧采用的是单一的节能技术,无法在根本上降低钢铁冶炼的能源消耗,很难提高钢铁冶炼生产的效率。钢铁冶炼系统中,如果要引入先进的节能途径,就要以冶炼系统的整体为主,需要消耗大量的资金,如果缺乏资金支持,钢铁冶炼系统的节能技术,就无法落实到位。钢铁冶炼行业,综合考虑到钢铁利用率、节能减排指标等,已经注意到成本投入在冶炼系统节能中的重要性,关键问题是,社会对钢铁的利用率,不能为钢铁冶炼行业带去足够的资金效益,进而阻碍了节能新技术的发展,增加了钢铁冶炼系统的节能压力。
2电气工程及其自动化中存在的问题
2.1能耗大。虽然电气工程自动化技术的出现为人类的发展进步做出了巨大贡献,但是我们不能因此就看不到其本身存在的弊端,其中,摆在当前最为棘手的问题就是对于能源的消耗过大。在电气工程自动的发展系统本身带有复杂性,被应用的范围逐步扩大,对于能源的需求量也与日俱增。电气自动化是以消耗电能为主,作为当下最为先进的技术之一,对其本身最为基础的要求就是要做到在运作过程中保证误差小,并且准确有效,所以,就需要大批量的电气设备共同运作,如此,对于电能的消耗可谓是不计其数,与我们国家提出的走绿色节能的可持续发展道路存在差距。2.2质量水平较低。就现阶段的发展而言,电气工程自动化技术已经得到的飞速的提升,但纵观整体发展情况而言,其质量水平还处在发展低端。尤其是最近几年,人们对于生活追求的品质不断攀升,相应地也加大了对电气自动化水平的要求,但是我国对这一领域研究的时间还不是很长,对于相应的管理流程和先进的发展模式还不能很好的予以把控,特别是在自动化工厂的生产环节,相关人员只关心结果而忽略过程中的质量问题。但是,众所周知的是,如果电气的生产质量得不到有效的保证,就会发生一系列的用电事故,严重的会造成爆炸、火灾等重大安全事故出现,需要引起人们的深思。2.3集成化程度低。 顾名思义,集成化的主要运作原理就是把所有需要的东西做还集合工作,上文已经提到过,虽然电气工程自动化近年来的发展势头迅猛,但由于起步过晚, 虽然在努力的向集成化方面靠拢,确切的来说,现在还处于自动化阶段,技术水平发展有限,集成化技术还不成熟,各个体系和功能之间还无法做到有效的集成连接。所以,还达不到及时实现资源的有效共享,在一定程度上影响了电气自动化功能的发挥,使电气自动化工程技术滞后。
3对电气自动化工程中节能设计技术
3.1减少线路传输产生的耗损。由于无法对线路上的电流做出改变,所以也只能通过减少电阻来有效降低电能在传输中产生的耗损。所以,可以从这几方面做起,减少导线电阻:(1)使用功率较小导线;(2)使用相对较短的导线。这样做可以避免在布线过程中少走弯路,减少人员的工作量,有效减少电能耗损,同时在安装变压器时候与负荷中心保持较短的距离,也是减少供电的距离;(3)使用截面积大较大的导线,如果条件允许,可以选用较大截面积的导线,有效减少电阻产生的耗损。3.2无功补偿。电力系统在运行的过程中,配电设备中的无功功率占有较大的容量,所以存在较为严重的电能耗损的情况,不仅影响到电压,还对整个电能的质量造成不良的影响。对使用者来说,无功功率主要表现在功率低,尤其是当功率过低的时候,用户需要向相关部门缴纳一定的罚款,因此如果说能够使用合适的无功补偿设备,就可以保证功率的平衡,有效提高供电质量。工作人员在操作中要尽量减少对电能不必要的耗损,从而确保电气工程的安全运行。如果导线受到电阻的影响,那么由电机产生的电能就不能被变压器更好的吸收,同时没被吸收的那些电能在电流传输的过程中会被释放出来。同时由于无功功率产生了一定的作用,因此可以让电容器和无功功率进行抵消。利用电气相关设备在进行无功补偿时候,有几处要格外注意:(1)利用电容器在进行无功补偿的时候,一定要根据电压容量,电压负荷,自然功率,目标功率等参数来确定电容器的容量,同时如果在无功补偿的环节中发现产生了谐波,需要通过串联定量电抗器来消除谐波;(2)以参数的物理量来确定无功的电流,功率的参数,从而有效避免投切振荡现象。
4结束语
综上所述,电气自动化对于节能设计的要求是为了响应绿色生产的理念,也是为了响应可持续发展的需求,同时也是时展的必然趋势。虽然我国现阶段在电气自动化的节能设计中取得了显著的进步,但是随着社会的发展,电气自动化节能技术仍然需要进行不断完善和发展,不断优化配电设计,在科学利用电力资源的同时,还需要不断提高电力系统的运行效率,并最终达到节能的目的。
作者:吴尚坤 单位:山东钢铁集团日照有限公司
参考文献
[1]陆伟.电气自动化的节能设计技术研究[J].中国高新技术企业,2015(07).