Passive piezoelectric single-side MEMS DC current sensor with five parallel PZT plates applicable to two-wire DC electric appliances without using cord separator

A passive (power-less), non-contact macro-scale piezoelectric bimorph DC current sensor to satisfy the increasing needs of DC power supply for monitoring the electricity consumption by either one-wire or two-wire appliance cord was proposed at our laboratory previously. In present study however, a MEMS-scale piezoelectric single-side DC current sensor, comprised of five parallel PZT plates, was further proposed and micro-fabricated for preliminarily examination. A micro magnet was fixed by manipulator onto the PZT cantilever tip to the theoretically pinpointed position of the center plate. Different from the results of the macro-scale piezoelectric bimorph DC current sensor, impulsive piezoelectric output voltages accompanying with a gradual decrease in decay were detected when the applied DC electric current was varied from 0.5 to 2.5 A. A linear relationship between the detected peak value of the impulse output voltage and the applied DC electric current was also obtained but with a higher slope compared to the result of the macro-scale piezoelectric bimorph DC current sensor.     

A high accuracy fluxgate DC current sensor applicable to two-wire electric appliances

Microsystem Technologies - This paper presents a novel high-precision low noise self-oscillating fluxgate DC current sensor that can be used for two-wire measurement. This new sensor mainly...     

数字DC/DC开关电源环路补偿器设计

建立了数字控制DC/DC开关电源闭环系统的s域小信号模型,采用数字重设计法针对给定的系统参数设计了数字补偿器。应用SISO Design Tool仿真平台,在伯德图分析和根轨迹法的基础上设计了连续域的模拟补偿器,并进行了离散化处理。在建立系统s域模型时引入了模数转换器和数字脉宽调制发生器产生的延迟效应,使补偿器的设计考虑了采样速率对系统的影响,改善了传统离散设计的误差。基于数字重设计法构建的数字补偿器实现了对脉宽调制信号的可编程精确控制,保证了变换器闭环工作良好的动态特性。仿真实验结果验证了所设计的数字补偿器的性能。     

高精度数字跟踪式压电陶瓷驱动电源设计

设计了一种数字跟踪式复合结构的压电陶瓷驱动电源。采用数字式自适应信号源,驱动高精度运放OP07和高压大电流运放PA04组成复合式放大器,通过合理的相位补偿、保护电路设计和散热计算,实现高精度低漂移的压电陶瓷驱动。     

基于无线传感器网络的激光主动供能系统

提出了一种利用激光远距离激励荧光粉发光为无线传感器网络供能的方法,解决了在环境能源缺乏时传感器网络的供能问题。对激光主动供能发射光场的分布特性进行了分析,提出了能够提高激光利用率的双面荧光靶光学结构,并设计了一种在激光主动供能方式下驱动传感器节点的高效率低功耗的能量管理电路。利用3 W,473 nm激光器搭建了激光主动供能系统,实验结果表明:利用该供能系统能得到空间角为4π/3的均匀出射光场,其平均能量密度约13μW/cm2;集成有能量管理电路的无线节点在该系统中每15 min工作一次。     

直流稳压电源及漏电保护设计

本系统采用两级稳压的方式,前级稳压芯片将高输入电压降至8.2 V左右,后级稳压采用低压差稳压芯片MIC29302。系统根据输入电压自动选择相应的稳压回路,从而保证电压控制精度、电压调整率和负载调整率。采用霍尔传感器检测漏电电流,当漏电电流超过30 m A时,能准确切断电源并发出报警。数字电路以单片机为核心,实现电压与电流的显示、故障报警、键盘数字给定。本系统功能完善,达到了各项设计指标。     

交直流叠加电源的研制

为了运用电化学腐蚀法制备金属氧化物纳米颗粒,设计了一种有良好动态响应的可调频率的交直流叠加电源。该电源能够输出的最大峰值电压为30 V,允许流经的最大电流为10 A,方波频率为35~101 Hz。电源电路主要包括驱动电路、方波产生电路和直流叠加电路。此电源给出了主电路拓扑结构,分析了电路原理,并对其调频控制方法进行了阐述,给出了调频调压的结果。此电源应用于电化学腐蚀试验中,取得了很好的效果,得到了尺寸为30 nm的四氧化三铁颗粒。在用电化学腐蚀法制备金属氧化物纳米颗粒实验中表明了该电源具有较快的动态响应、频率可调节、稳定性高等优点。     

一种降压型直流开关稳压电源的设计

为了解决传统DC-DC变换器存在的能量损耗大、效率低、输出纹波大等问题,以LM5117芯片和CSD 18532KCS MOS场效应管为核心器件,实现了16 V到5 V的直流电压降压转换。文中先通过对比各种降压型直流开关稳压电源的转换机理,确定了基于LM5117芯片的Buck变换器设计方案;接着详细阐述了电路设计中降压变换与稳压控制的方法,针对LM5117芯片外围关键的元件参数,给出了计算公式与参考数据,同时对于传统的电流采样与斜波补偿电路进行了改进;最后,经过实验验证,该设计的降压型直流开关电路负载调整率为3%,电压调整率为0.5%,效率达到87%,并且输出纹波得到较好的抑制,达到了预期设计的效果。     

电动汽车动力电池状态远程监测系统设计

为了实时监测电动汽车动力电池状态和故障情况,提高电动汽车运行的安全性,设计并实现了一种基于Android的电动汽车动力电池状态远程监测系统。该系统在车载端实时采集电池状态测量信息和位置信息,并将信息利用GSM/GPRS通信模块定时传送给远程监测中心;远程监测中心对上传的信息进行接收、存储和分析,实现对电动汽车运行状态的实时监测,对电池性能做出分析评价;同时开发了一款手机APP,利用HTTP协议实现与监测中心的Web服务器的通信,实现对电动汽车运行状态的实时监测。通过实验测试,本系统设计合理、运行稳定,具有良好的应用前景。     

一种电力光纤实时监测系统设计

提出了一种电力光纤实时监测系统。根据电力光纤环网的特点进行设计,结合OTDR技术和GPRS技术,实现对光纤的实时监测。当光纤有故障发生时,第一时间向工作人员发送报警短信,同时在网站地图上显示故障点位置。实验证明,该系统能在20秒内完成对光纤故障点定位,发送报警短信,以及在地图上显示故障点位置等操作,具有较强的实用性。     

电力系统传感器网低复杂度匹配滤波器设计

针对电力系统传感器网,设计了一种方波匹配滤波器,相比传统根升余弦匹配滤波器大大降低了实现复杂度。一方面方波匹配滤波器省去了传统方法中的乘法运算;另一方面,方波匹配滤波器的长度接近过采样倍数,远小于传统根升余弦匹配滤波器的长度。此外,误比特率性能仿真结果也表明了方波匹配滤波的有效性。     

矿用直流电源板测试及老化系统设计

针对矿用直流电源板测试繁琐、老化过程耗时等问题,设计了电源板测试及老化系统。该系统实现了电源板部件的自动化检测,简化了测试及老化流程,提高了电源板生产效率;采用增大输出电流、负载电阻重载的方法将老化周期由6d缩短至4d;采用小巧型立体式的柜式结构,大大降低了老化时占用的车间空间。     

电气设备温度监测的无线传感器网络节点设计

提出了一种可用于对封闭式开关柜内的电气设备进行测温的无线传感嚣网络( WSNs)节点的设计方案.用可编程片上系统(PSoC)作为处理器模块的处理器,运用于WSNs节点的设计之中,使WSNs节点降低功耗,缩小体积,提高可靠性,降低成本,增加生存周期,缩短开发周期.详细阐述了节点系统的硬件和软件实现,并给出了实验结果,其实...     

新型无线传感器网络节点供电方案

工业现场对振动信号等快变量进行采集时,需要对无线传感器网络节点进行在线供电.通过分析开关噪声对无线传感器网络节点通信质量的影响,并结合传感器网络的工作特点,给出无线传感器网络供电方案的设计要求.针对开关噪声的宽频谱特点,提出适用于无线传感器网络的供电方案,实验表明:该供电方案可有效消除电源噪声.     

嵌入式电能在线监测系统的设计

以嵌入式技术的广泛应用为背景,探讨了一种嵌入式电能在线监测系统的设计,该系统采用多CPU嵌入式设计方案和主从式CPU硬件结构,嵌入式S3C4510B（主CPU）负责电力参数计算、网络通信和系统管理, 89C52（从CPU）负责电流电压的交流采样。在详细分析了系统结构后,文章还具体阐述了系统软件的模块设计。按照该方案设计的系统已得到实现,应用结果证明此种设计方案高效可靠。     

SSPA电源工作状态远程监测系统设计

设计了一种功率放大器电源工作状态远程监测系统,实现了137路电源的监测。该系统以ARM7处理器、IxC／OS-II实时操作系统和ulP协议栈为核心,并在PC上设计了上位机监控软件。经验证,系统能正确接收多点监测,可以及时反映电源工作情况,并提供报警信息。     

一种用于电力监控系统测试的远程系统设计实现

分析了电力监控系统远程测试测评的迫切需求,基于TD-LTE无线虚拟专网设计实现了远程测试系统,将电力监控系统的现场测试测评工作延伸至远程端开展,提高了系统测试的效率。远程系统采用冗余技术对测试主站进行可靠性设计和部署,在主机、数据库、网络等方面进行安全加固,采用国家商用密码算法和加密认证技术实现通信的安全,采用TD-LTE无线虚拟专网技术和嵌入式技术设计了便携式现场测试终端。最后提出电力监控系统远程测试的两种管理模式。     

基于霍尔电流传感器的电源监控系统设计

针对交直流电源线路中电流的实时监控问题,设计了一种基于霍尔电流传感器的电源监控系统。在该系统中,电流传感器CSNE151—100基于霍尔磁补偿原理,将被测电流转换为具有线性关系的电压信号。系统中的数字信号处理器（ DSP）采集传感器的测量值并通过控制开关实现对电源的过流保护。在实验室对系统进行了测试,实验结果表明：该电源监控系统具有响应速度快、测量精度高的优点。该系统已应用到工程实践中,工作稳定可靠,具有很好的实用价值。     

Power quality improvement using controllable inductive power filtering method for industrial DC supply system

This paper proposes a novel controllable inductive power filtering (CIPF) method to solve the power quality issues existed in the industrial DC power supply system. This method is based on the theory of magnetic potential balance and combined with the hybrid active filtering technology. First, the system topology and wiring scheme are presented, and the equivalent circuit and mathematical models of the filtering system are established. Then, to achieve a better filtering performance, a modified control strategy is designed. The technical features, such as harmonic suppression nearby the nonlinear load and resonance damping, are revealed by means of mechanism analysis. Furthermore, the system stability is discussed based on the Nyquist stability criterion. Finally, both the simulation model and the laboratory platform of the filtering system are established. The research results validate the theoretical analysis, and indicate that the proposed CIPF method with a suitable control coefficient can effectively eliminate the harmonics flowing through the transformer, and improve the operational efficiency of the rectifier system.     

电力监控系统通信安全技术研究

电力行业是关系到国计民生的重要行业,而电力监控系统的安全关系到电力生产的安全。随着工业4.0的到来,电力监控系统的安全正面临前所未有的考验。介绍了当前电力监控系统通信安全存在的问题,分析了当前解决方案的不足,最后提出一种基于可信网络连接结合工控协议白名单的技术方案。