B1C-T 德国进口INA全系列XSU080318

德国进口INA全系列XSU080318

传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是现代科技的开路先锋，美国早在80年代就声称世界已进入传感器时代，日本则把传感器技术列为技术之创立。日本工商界人士声称“支配了传感器技术就能够支配新时代”。发达国家对开发传感器技术部十分重视。美、日、英、法、德和独联体等国都把传感器技术列为国家重点开发关键技术之一。美国国家长期安全和经济繁荣至关重要的22项技术中有６项与传感器信息处理技术直接相关。关于保护美国武器系统质量优势至关重要的关键技术，其中８项为无源传感器。美国2000年举出15项有助于提高21世纪能力关键技术，传感器技术名列第二。日本对开发和利用传感器技术相当重视并列为国家重点发展６大核心技术之一。日本科学技术厅制定的90年代重点科研项目中有70个重点课题，其中有18项是与传感器技术密切相关。美国早在80年代初就成立了国家技术小组（BTG），帮助政府组织和各大公司与国家企事业部门的传感器技术开发工作。 </P><P> 传感器技术是一项当今世界令人瞩目的迅猛发展起来的新技术之一，也是当代科学技术发展的一个重要标志，它与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱之一。如果说计算机是人类大脑的扩展，那么传感器就是人类五官的延伸，当集成电路、计算机技术飞速发展时，人们才逐步认识信息摄取装置——传感器没有跟上信息技术的发展而惊呼“大脑发达、五官不灵”。传感器开始受到普遍重视，从八十年代起，逐步在世界范围内掀起了一股“传感器热”。美国国防部将传感器技术视为今年20项关键技术之一，日本把传感器技术与计算机、通信、激光半导体、超导并列为６大核心枝术，德国视军用传感器为优先发展技术，英、法等国对传感器的开发投资逐年升级，原苏联军事航天计划中的第五条列有传感器技术。正是由于世界各国普遍重视和投入开发，传感器发展十分迅速，在近十几年来其产量及市场需求年增长率均在10％以上。目前世界上从事传感器研制生产单位已增到5000余家。美国、欧洲、俄罗斯各自从事传感器研究和生产厂家1000余家，日本有800余家。 </P><P> 英特尔公司于当地时间本周三宣布，它已经发明了一种绝缘晶体管的突破性新方法，解决了半导体产业面临的基本问题之一：在减少电能损耗和发热量的同时使计算机芯片越来越小。 </P><P> 　　随着半导体厂商在芯片中“塞入”的晶体管越来越多，晶体管就会出现电子泄露的问题。这意味着功能强大的芯片需要更多的电能，缩短了电池使用时间，并造成计算机散发大量热量，使笔记本电脑变得烫手，企业则需要为服务器系统建立昂贵的冷却系统。 </P><P> 　　英特尔公司称，为了解决这一问题，它已经找到了一种绝缘金属材料，以取代目前晶体管中普遍使用的二氧化硅。二氧化硅在晶体管中的使用已经有三十年的历史了。英特尔公司的技术分析师威罗纳尔说，能耗问题是半导体产业目前遇到的大难题，我们的技术是对晶体管的重新设计。 </P><P> 　　当在芯片上集成的晶体管越来越多时，二氧化硅绝缘层会变得非常薄，使电流能够泄露出去。英特尔公司的解决方案是一种被称为“高K绝缘体”的较厚的金属材料，使晶体管不会发生电流泄露。 </P><P> 　　为了提高芯片的运算能力，英特尔公司及其竞争对手在芯片中集成的晶体管数目越来越大。例如，1993年推出的奔腾芯片集成了310万个晶体管，奔腾4芯片则集成了5500万个晶体管，英特尔公司在2007年推出的芯片预计将集成10亿个以上的晶体管。 </P><P> 　　英特尔公司的创始人之一戈登·摩尔在1965年提出了的摩尔定律，即芯片上集成的晶体管数量每18个月就会翻一番。今年2月份，他预测说，摩尔定律在未来10年内还会继续生效，但他警告说，为了减少芯片的发热量，必须首先解决电流泄露的问题。 </P><P> 　　威罗纳尔表示，由于新的绝缘材料与现有的硅栅极不兼容，英特尔公司还将在栅极中使用金属材料。 </P><P> 　　英特尔公司没有披露新材料的成份。英特尔公司称，它将在2007年使用这种新技术，届时，它还将开始使用0.045微米生产工艺。 　　</P><P> <BR> 信息来源：传感器资讯网 

 本文简要介绍了嵌入式可编程控制器及其I/O模块，结合功率逻辑器件TPIC6B273的特点，对传统的输出模块进行了改进，实验证明其简捷有效。 <BR> 关键词：功率逻辑器件；嵌入式；I/O模块</P><P> 嵌入式可编程控制器及其I/O模块</P><P> 　　为较合理地解决目前可编程逻辑控制器自身的软硬件分配，以及与上位机通信协调工作中存在的问题，结合外挂式和虚拟式的优点，本文基于ISA总线技术自行开发设计了一种插卡嵌入式可编程控制器。从计算机技术概念看，该嵌入式可编程逻辑控制器是一种工业控制计算机，控制对象是工业生产设备或工业生产过程，工作于工业生产现场。它的CPU采用AT89C52，实质是一种智能化I/O接口卡，与工业生产过程的联系就是通过输入输出(I/O)模块实现的。I/O接口模块包括输入隔离、输入选择器、输出锁存器、驱动电路，以及输入/输出显示电路，它的任务是将被控对象或被控生产过程的各种变量进行采集送入CPU处理，同时控制器又通过I/O模块将运算处理产生的输出信息送到被控设备或生产现场，驱动各种执行机构动作，实现实时控制。 <BR> I/O能力即输入输出点数的总数量决定了可编程控制器的类型，本系统主要针对开关量控制设计，结合实际生产过程中输入开关量往往大于输出量的情况，输入输出点数为64：32。</P><P> 　　由于生产现场通常暴露于空间，为了保证信号准确无误的传送，要求可编程控制器的I/O模块具有很强的抗干扰能力。所以输入模块如图1所示，由三片可编程并行I/O接口芯片8255和光电隔离部分组成，输入信号经过光电耦合器TLP521-4隔离后，送入8255的A、B、C口。8255控制字初始化为#9BH，工作在模式0(基本输入/输出方式)。</P><P> 　　对于开关量输出模块，为了适应工业过程中各种执行机构的电平要求和输出功率的要求，借助于输出指令将开关量的状态置于输出缓冲锁存器，再经驱动放大后送到现场，控制被控过程的继电器、接触器、电磁阀等。通常输出模块的解决方法有：一是采用一定功能的数字逻辑器件加上由分立元件组合成的功率驱动电路来实现，如缓冲锁存器74LS273和74LS274等，提供相应的逻辑电平(“0”或“1”)，加上由晶体管、二极管和电阻等组成功率驱动电路提供负载所需的功率；另一种方法是用一片集成化的功率驱动芯片来代替*种方法中由分立元件组成的驱动电路，如74LS274+ULN2803或ULN2003，此种方法在一定程度上简化了电路的设计，这种芯片仅有商业级提供，个别芯片只有7个功率驱动门，而有时往往需要8个门。这就需要2片芯片来实现，造成一定冗余。 </P><P> 　　对于嵌入式可编程控制器，其系统规模和电路印刷板面积和体积受到微机自身空间条件的限制，同时还得满足输入输出点数的需要，这就要求在设计中必须尽可能地减小某一模块的面积及体积，以适应系统要求。</P><P> 功率逻辑器件TPIC6B273 <BR> 　　德州仪器(TI)公司新近推出的功率逻辑器件有三种类型8种型号，分别是8位移位寄存器(TPIC6595/6A595/6B595)、8位寻址锁存器(TPIC6259/6A259/6B259)和8位D型锁存器(TPIC6273/6B273)。此类芯片允许的工作温度范围为-40℃~+125℃，几乎满足大多数的应用环境要求，而且芯片本身的静态功耗却很低(Icc<150mA)。每一个功率门提供的峰值电流大达1.5A,其中A系列驱动电流为1.1A，B系列驱动电流为0.5A。<BR> <BR> 　　其中TPIC6B273DN是一种单片、高电压、中等电流的功率逻辑8位D型锁存器，具有8个正边沿触发的D型触发器，有一个直接清零端，每个触发器都是漏极开路功率DMOS晶体管输出，能提供150mA连续电流，专为用于需要相对高的负载功率的系统设计，其逻辑示意图见图2。它包括一个内建的输出电压箝位电路以防感性负载的瞬变电压；功率驱动器可用来驱动包括继电器、螺形线圈以及其它中等电流或高电压的负载。</P><P> 　　TPIC6B273DN逻辑功能见表1，当清零端(CLK)为高时，D输入端的信息满足设置时间的要求后，在时钟(CLK)脉冲的正边沿该信息被传送到DRAIN输出端。时钟触发发生在特定的电平而与正向脉冲的跃变时间并无直接的关系。当CLK时钟输入端不管是高或低电平时，D输入端的信号对输出端没有影响。一个异步的端用来关闭所有8个DMOS晶体管的输出。对一个给定的输出端，当数据为低时，对应的DMOS晶体管的输出被关断。当数据为高时，相应DMOS晶体管的输出端具有吸入电流的能力。</P><P> 　　由于该器件将锁存器和驱动器做在单一芯片里，可以直接代替前两种方法中的全部电路，且满足了输出模块的要求，可以先将信号锁存，而后在输出刷新时，驱动负载；并能够提供150mA的连续电流来驱动较大范围的负载。基于以上特点，选用TPIC6B273DN来改进传统输出模块的设计方法，并且选用继电器输出作为负载。 <BR> 如图3本卡在使用过程中将该芯片的接为高电平，CLK上升沿信号由译码信号和写信号经或非门74LS02产生。只有两信号同为低有效时，CLK正边沿将锁存数据送到DRAIN端，其工作波形见图4。 </P><P> 结论 <BR> 　　采用功率逻辑器件TPIC6B273DN代替输出模块由输出锁存器、功率放大驱动电路和光电隔离等组成的传统设计方法。首先在硬件设计上减少了元器大简化，一改传统模块的缺陷，并且设计扩展灵活，系统可靠性得以提高。件数量，输出模块的印刷电路板面积缩小了近3/4，电路连线和布局难度明显降低，系统体积缩小，较好地满足了机箱空间对嵌入式可编程控制器面积和体积的约束。其次可保证输入和输出点数，满足了输出模块的要求，以及大范围输出负载的要求，经过这样设计使得输出模块结构大大简化，一改传统模块的缺陷，并且设计扩展灵活，系统可靠性得以提高。

 暗流涌动—-发展中的机器人<BR> 作者：“863”计划机器人技术主题专家组 <BR> 【来源：计算机世界网】<BR> 工业机器人创造新价值 </P><P> 20世纪50年代，工业机器人为解决单调、重复的体力劳动和提高产品质量而诞生。从那以后，机器人作为生产自动化的典型代表，在制造业领域获得了巨大成功。人们逐步发现，在高温、有毒等工人不宜久留的工作环境中，机器人可以发挥其*优势。 <BR> 工业机器人的大量应用，促进了机器人产业的发展。在国外，工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。ABB、FANUC、Motoman、KUKA等的机器人公司已经成为其所在地区的支柱性产业。 <BR> 目前，日本实际装配的工业机器人总量占世界总量的一半，不过日本的统计数字中包含了工业机器人。事实上从1998年开始，日本的机器人总量就开始下降，而且呈加速下降趋势。而在欧盟和美国，其工业机器人的总量在2000年分别增加了12%和13%。所以目前世界工业机器人市场的实际状况是欧盟和美国正在赶超日本。 <BR> 随着信息技术的快速发展，制造业也进入了一个新的阶段，即从面向市场生产转变为面向用户生产，用户对产品的个性化要求越来越高。而敏捷制造装备的可编程、可重组和快速响应能力使得在进行小批量生产时，可以实现接近大中批量生产的效率，从而能减少生产成本对生产批量的依赖，更方便地为用户提供个性化产品。由于机器人具有自主规划、可编程、可协调作业、基于传感器控制等特点，它将成为可重组的敏捷制造生产装备的重要组成部分，为传统制造企业向敏捷制造企业发展提供重要的技术支持。 </P><P> 特种机器人人丁兴旺 </P><P> 在工业机器人飞速发展的同时，在非制造业领域对机器人技术应用的研究和开发也非常活跃，这被称为特种机器人技术。据专家预测，21世纪将是非制造业自动化技术快速发展的时期。机器人以及其他智能机器将在空间和海洋探索、农业及食品加工、采掘、建筑、医疗、服务、交通运输、军事等领域具有广阔的市场前景。 <BR> 特种机器人通常是在非结构化环境下工作，即其工作的环境可能在作业过程中发生变化，而不像工业机器人那样可以事先布置好生产环境。与工业机器人及自动化装备相比，特种机器人与环境的交互作用更加复杂，控制更加困难，因此它对智能化程度要求更高。 <BR> 在研究和开发特种机器人的过程中，人们逐步认识到机器人技术是感知、决策、行动和交互四大技术的结合。随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深，机器人技术开始*地向人类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点，人们发展了各种特种机器人和智能机器，如仿人机器人、仿生机器人、微机器人、医疗机器人、水下机器人、移动机器人、军用机器人、空间机器人、农林机器人等。它们从外观上看已经远远脱离了初工业机器人的形状，其智能和功能也大大超出了工业机器人的范围，更加符合应用领域的特殊要求。传统的机器人是对人类体力的扩展，一般需要人来操作；而特种机器人和智能机器则是通过感知，由计算机推理进行响应和动作，是对人类智能的延伸。 <BR> 在特种机器人当中，服务机器人因为其接近人类生活而迅速崛起。从医疗机器人到水下机器人，从清洁机器人到吸尘机器人，从自主移动机器人到机器人伴侣，从演奏机器人到各种机器宠物，到处都有它们的身影，它们中的大多数都已经走出了实验室，真正走进了人们的生活。 </P><P> 机器人内涵不断丰富 </P><P> 机器人诞生已有40余年，但对于到底什么是机器人，仍是仁者见仁、智者见智。究其原因主要是涉及到“人”的概念，致使一个科技概念成了一个哲学概念。2001年4月15日，中国专家在上海就机器人的定义问题与世界机器人之父恩格尔伯格先生进行了探讨。恩格尔伯格先生认为:机器人尚没有一个准确的定义，但有一点可以确定，那就是机器人不一定长得像人，但能像人一样工作。 <BR> 在美国不仅将工业机器人和服务机器人看做是机器人，还将无人机、水下潜器、月球车甚至巡航等都看做是机器人。在我国，机器人的概念也在不断扩展。因为我国工程机械行业的大多数产品都面临着更新换代，而机器人技术是提升工程机械技术水平和产品档次的重要手段，于是我国的蒋新松院士提出了机器人化机器的概念，即在传统机械中引入机器人技术，使其具有机器人的功能。但我国工程机械行业的自主开发能力较弱，为了改变这一状况，我国工程机械行业联合科研单位开展了机器人化机器的研究。“十五”期间，国家“863”计划机器人技术主题将“IC装备”、“微机电技术（MEMS）”、“盾构技术”等都纳入了我国机器人技术主题的工作重点。 <BR> 机器人技术的内涵正在不断丰富，它在人类生活中的应用范围也在不断扩大，对国民经济和都具有重要的战略意义，各国政府都希望抢占机器人这一经济技术制高点。一些经济发达国家都实施了自己的机器人研究发展计划，如日本的极限作业机器人计划、微机器人计划、仿人机器人计划，美国的自主地面机器人计划、未来作战系统计划等。此外，新加坡、韩国、巴西等发展中国家也都有相应的计划内容。

 传感器是一种能将物理量、化学量、生物量等转换成电信号的器件。输出信号有不同形式，如电压、电流、频率、脉冲等，能满足信息传输、处理、记录、显示、控制要求，是自动检测系统和自动控制系统中*的元件。如果把计算机比作大脑，那么传感器则相当于五官，传感器能正确感受被测量并转换成相应输出量，对系统的质量起决定性作用。自动化程度越高，系统对传感器要求越高。在今天的信息时代里，信息产业包括信息采集、传输、处理三部分，即传感技术、通信技术、计算机技术。现代的计算机技术和通信技术由于超大规模集成电路的飞速发展，而已经充分发达后，不仅对传感器的精度、可靠性、响应速度、获取的信息量要求越来越高，还要求其成本低廉且使用方便。显然传统传感器因功能、特性、体积、成本等已难以满足而逐渐被淘汰。世界许多发达国家都在加快对传感器新技术的研究与开发，并且都已取得极大的突破。如今传感器新技术的发展，主要有以下几个方面： <BR> 一、发现并利用新现象<BR> 利用物理现象、化学反应、生物效应作为传感器原理，所以研究发现新现象与新效应是传感器技术发展的重要工作，是研究开发新型传感器的基础。 日本夏普公司利用超导技术研制成功高温超导磁性传感器，是传感器技术的重大突破，其灵敏度高，仅次于超导量子干涉器件。它的制造工艺远比超导量子干涉器件简单。可用于磁成像技术，有广泛推广价值。<BR> 利用抗体和抗原在电极表面上相遇复合时，会引起电极电位的变化，利用这一现象可制出免疫传感器。用这种抗体制成的免疫传感器可对某生物体内是否有这种抗原作检查。如用肝炎病毒抗体可检查某人是否患有肝炎，起到快速、准确作用。美国加州大学巳研制出这类传感器。<BR> 二、利用新材料<BR> 传感器材料是传感器技术的重要基础，由于材料科学进步，人们可制造出各种新型传感器。例如用高分子聚合物薄膜制成温度传感器；光导纤维能制成压力、流量、温度、位移等多种传感器；用陶瓷制成压力传感器。高分子聚合物能随周围环境的相对湿度大小成比例地吸附和释放水分子。高分子电介常数小，水分子能提高聚合物的介电常数。将高分子电介质做成电容器，测定电容容量的变化，即可得出相对湿度。利用这个原理制成等离子聚合法聚苯乙烯薄膜温度传感器，其有以下特点：<BR> 测湿范围宽； <BR> 温度范围宽，可达-400℃～ +1500℃； <BR> 响应速度快，小于1S； <BR> 尺寸小，可用于小空间测湿； <BR> 温度系数小。 <BR> 陶瓷电容式压力传感器是一种无中介液的干式压力传感器。采用先进的陶瓷技术，厚膜电子技术，其技术性能稳定，年漂移量小于0.1%F.S,温漂小于±0.15%/10K,抗过载强,可达量程的数百倍。测量范围可从0到60mpa。德国E+H公司和美国Kavlio公司产品处于*地位。<BR> 光导纤维的应用是传感材料的重大突破，其早用于光通信技术。在光通信利用中发现当温度、压力、电场、磁场等环境条件变化时，引起光纤传输的光波强度、相位、频率、偏振态等变化，测量光波量的变化，就可知道导致这些光波量变化的温度、压力、电场、磁场等物理量的大小，利用这些原理可研制出光导纤维传感器。光纤传感器与传统传感器相比有许多特点：灵敏度高，结构简单、体积小、耐腐蚀、电绝缘性好、光路可弯曲、便于实现遥测等。光纤传感器日本处于先进水平。如Idec Izumi公司和Sunx公司。光纤传感受器与集成光路技术相结合，加速光纤传感器技术的发展。将集成光路器件代替原有 光学元件和无源光器件，使光纤传感器有高的带宽、低的信号处理电压，可靠性高，成本低。<BR> 三、微机械加工技术<BR> 半导体技术中的加工方法有氧化、光刻、扩散、沉积、平面电子工艺，各向导性腐蚀及蒸镀，溅射薄膜等，这些都已引进到传感器制造。因而产生了各种新型传感器，如利用半导体技术制造出硅微传感器，利用薄膜工艺制造出快速响应的气敏、湿敏传感器，利用溅射薄膜工艺制压力传感器等。<BR> 日本横河公司利用各向导性腐蚀技术进行高精度三维加工，制成全硅谐振式压力传感器。核心部分由感压硅膜片和硅膜片上面制作的两个谐振梁结成，两个谐振梁的频差对应不同的压力，用频率差的方法测压力，可消除环境温度等因素带来的误差。当环境温度变化时，两个谐振梁频率和幅度变化相同，将两个频率差后，其相同变化量就能够相互抵消。其测量精度可达0.01%FS。<BR> 美国Silicon Microstructure Inc.(SMI)公司开发一系列低价位,线性度在0.1%到0.65%范围内的硅微压力传感器,低满量程为0.15psi(1KPa),其以硅为材料制成,具有*的三维结构,轻细微机械加工,和多次蚀刻制成惠斯登电桥于硅膜片上,当硅片上方受力时,其产生变形,电阻产生压阻效应而失去电桥平衡,输出与压力成比例的电信号.象这样的硅微传感器是当今传感器发展的前沿技术,其基本特点是敏感元件体积为微米量级,是传统传感器的几十、几百分之一。在工业控制、航空航天领域、生物医学等方面有重要的作用，如飞机上利用可减轻飞机重量，减少能源。另一特点是能敏感微小被测量，可制成血压压力传感器。<BR> 中国航空总公司北京测控技术研究所，研制的CYJ系列溅谢膜压力传感器是采用离子溅射工艺加工成金属应变计，它克服了非金属式应变计易受温度影响的不足，具有高稳定性，适用于各种场合，被测介质范围宽，还克服了传统粘贴式带来的精度低、迟滞大、蠕变等缺点，具有精度高、可靠性高、体积小的特点，广泛用于航空、石油、化工、医疗等领域。 <BR> 四、集成传感器<BR> 集成传感器的优势是传统传感器无法达到的，它不仅仅是一个简单的传感器，其将辅助电路中的元件与传感元件同时集成在一块芯片上，使之具有校准、补偿、自诊断和网络通信的功能，它可降低成本、增加产量，美国LUCAS、NOVASENSOR公司开发的这种血压传感器，每星期能生产1万只。<BR> 五、智能化传感器<BR> 智能化传感器是一种带微处理器的传感器，是微型计算机和传感器相结合的成果，它兼有检测、判断和信息处理功能，与传统传感器相比有很多特点：<BR> 具有判断和信息处理功能，能对测量值进行修正、误差补偿，因而提高测量精度； <BR> 可实现多传感器多参数测量； <BR> 有自诊断和自校准功能，提高可靠性； <BR> 测量数据可存取，使用方便； <BR> 有数据通信接口，能与微型计算机直接通信。 <BR> 把传感器、信号调节电路、单片机集成在一芯片上形成超大规模集成化的高级智能传感器。美国HONY WELL公司ST-3000型智能传感器，芯片尺寸才有3×4×2mm3，采用半导体工艺，在同一芯片上制成CPU、EPROM、静压、压差、温度等三种敏感元件。<BR> 智能化传感器的研究与开发，美国处于*地位。美国宇航局在开发宇宙飞船时称这种传感器为灵巧传感器（Smart Sensor），在宇宙飞船上这种传感器是非常重要的。我国在这方面的研究与开发还很落后，主要是因为我国半导体集成电路工艺水平有限。<BR> 传感器的发展日新月异，特别是80年代人类由高度工业化进入信息时代以来，传感器技术向更新、更高的技术发展。美国、日本等发达国家的传感器技术发展较快，我国由于基础薄弱，传感器技术与这些发达国家相比有较大的差距。因此，我们应该加大对传感器技术研究、开发的投入，使我国传感器技术与外国差距缩短，促进我国仪器仪表工业和自化化技术的发展。 <BR> 信息来源： 中国自动化网 

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