時間：2023-03-07 15:18:00
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關鍵詞：CAN智能節點；MSP430；MCP2510；數據通信
1引言
CAN總線是控制器局域網（ControllerAreaNet-work）總線的簡稱，它屬于現場總線范疇，是一種能有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡，它可將掛接在現場總線上作為網絡節點的智能設備連接成網絡系統，并進一步構成自動化系統，從而實現基本的控制、補償、計算、參數修改、報警、顯示、監控、優化及控管一體化的綜合自動化功能。
CAN總線智能節點在分布式控制系統中起著承上啟下的作用。它位于傳感器和執行機構所在的現場，一方面和上位機（PC或者工控機）進行通信，以完成數據交換；另一方面又可根據系統的需要對現場的執行機構或者傳感器進行控制和數據采集。它常常將一些簡單的過程控制程序放在底層模塊中，從而減少了通信量，提高了系統控制的實時性。因此，智能化模塊設計在CAN系統中有著十分重要的作用。
本文將給出一種用MSP430單片機和MCP2510CAN控制器組成的總線智能節點的設計方案（見圖1），該方案中的單片機和CAN控制器通過標準的SPI接口進行通信，因此，該節點能夠完成對被控器件的數據采集上報，并接受上位機的命令，進而進行解析以完成對執行機構的控制。為了調試簡單，本方案作了一些改動：一是使MCP2510工作在環回模式，也就是數據由發送緩存直接發送到接收緩存，由于不經過CAN收發器和CAN總線，而只是使用了它的一個發送緩存和一個接收緩存，因而方便了調試；二是把被控器件的數據采集和對執行機構的控制部分略去，而這些功能在以后可以方便地添加，這樣，在實際使用時，只要對程序稍作修改就可應用。
2硬件設計
本設計的整個接口模塊主要由兩部分組成：CAN控制器MCP2510和微控制器MSP430。圖2所示是該智能節點的部分電路硬件原理圖。下面對主要部分功能作一介紹。
2．1MSP430F1232簡介
MSP430系列微控制器是TI公司推出的功能強大的超低功耗16位微處理器。它集成了豐富的片上資源，因而開發方式十分簡便，可以用C語言編寫出效率很高的程序。所選MSP430F1232的工作電壓為1．8～3．6V，內含8kBFLASH存儲空間。片內集成了看門狗定時器（WTD）、基本時鐘模塊、US-ART、10位ADC、和帶有3個捕獲／比較器的16位定時器，因而片上資源十分豐富，完全可以滿足一般的需要，同時減少了設計的復雜度。與其它單片機相比，MSP430的I／O端口功能更強，可實現雙向的輸入、輸出，并可完成一些特殊的功能，如A／D轉換、捕獲比較等；另外，它還可以實現I／O的各種中斷。
本設計中，MSP430的作用有兩個：一是對執行機構的控制以及對輸入模擬量或者開關量的信號采集；二是利用UART模塊通過SPI模式與MCP2510通信并控制MCP2510以實現CAN規范。
2．2MCP2510簡介
MCP25101是Microchip公司推出的功能很強的CAN控制器芯片，它支持CAN1．2、2．0A及2．0B規范；其內部結構見圖3所示。該芯片內含3個發送緩存和2個接收緩存，可以對發送優先級進行管理，可濾除無用信息，MCP2510有6個可編程濾波器，而且中斷資源十分豐富。最可貴的是，它可以通過標準的SPI接口與微控制器進行通信，從而放寬了MCU的選擇范圍使得所有單片機都有接入的可能。
MCP2510的主要功能是在MCU的控制下實現CAN規范，它內部的所有寄存器和控制寄存器都映射到一個地址表上，MCU可以使用相應的命令格式通過標準的SPI接口來完成對MCP2510的初始化、工作狀態的控制以及數據的讀寫。此外，MCP2510產生的中斷還可以反饋給MCU來處理。
2．3系統時鐘
由于MSP430的時鐘頻率決定著指令周期，因而該時鐘直接影響SPI接口的速率。MSP430F1232有兩個可選的時鐘：一是外部低速32．768kHz的時鐘晶體；二是采用內部數控DCO的可調頻率。本設計直接采用它內部的數控DCO作為它的主時鐘MCLK和SMCLK，由于直接工作在800kHz，因而免去了使用晶體。MCP2510采用標準的4MHz晶體。MSP430中USART模塊的CLK可由系統時鐘分頻得到，速率設定也十分方便。實際上，MCP2510輸出到總線的速率也可通過設置內部寄存器的控制分頻系數來調節。
此外，由于MCP2510的輸出信號驅動能力不夠，而且與CAN總線物理接口的要求存在很大的差異，所以，在實際應用中必須使用CAN收發器（如MCP2551等），它可支持的CAN速率最高可達1Mbps，而且容錯能力很強。此外，它內部還有很強的保護電路，可以防止總線的其它節點對它的影響。
3軟件設計
在進行本系統節點的軟件設計前，首先簡要說明一下MCP2510的指令格式，MCP2510的5條指令如表1所列。
表1MCP2510指令格式
指令指令格式說明
復位11000000使內部寄存器復位,進入配置模式
讀取00000011從寄存器讀取數據,指令在前,地址隨后
寫入00000010寫數據到寄存器,指令在前,地址和數據隨后
發送請求10000nnn對發送緩存發送信息進行初始化
狀態讀取10100000讀取常用狀態寄存器的某些位數據
位修改00000101對豁口的某幾件位修改
在使用時，可以把這些指令直接編寫成函數形式，這樣可使程序簡練易讀。同時，發送請求的硬件觸發只需把TXnRTS置低即可。實際上，接收緩存收到信息后也能產生硬件觸發，并在TXnRTS引腳產生低電平輸出。
本設計的主程序流程圖如圖4所示。
上電復位后，MSP430首先完成自身模塊的初始化，其任務主要是選擇時鐘模塊中的時鐘、使USART模塊工作于SPI模式、以及對看門狗定時器的配置等；然后對MCP2510進行初始化，以對寄存器進行設置。需要注意的是，MCP2510只有在配置模式下才可以對控制參數進行配置，但它在復位以后就是配置模式。
當配置MCP2510到環回模式后，MSP430將寫數據到MCP2510的發送緩存并控制其發送，此后，在接收緩存收到數據后，INT引腳將產生低電平中斷以通知MSP430，MSP430響應中斷后將讀取數據，并和發送的數據進行比較，以驗證程序的可行性。需要注意的是，無論是對MCP2510的讀還是寫，都必須使它的CS引腳處于低電平。
在實際應用中，MSP430和MCP2510都可以進入睡眠模式，并可以由中斷來激活。整個節點的主要功能均由中斷子程序來完成，其中的一部分是MSP430自身的中斷（看門狗定時器溢出中斷、SPI接收發送中斷、ADC中斷等），另一部分是MCP2510引起的中斷，這部分中斷資源十分豐富，包括信息接收發送中斷、信息錯誤中斷、總線激活中斷等。它產生的所有中斷都能使INT引腳為低電平，單片機在檢測到這些中斷后，將通過SPI接口讀取MCP2510內部的中斷標志寄存器以判斷是何中斷，然后再進行進一步處理。
1.1滿足建筑物的基本功能
要先遵循滿足建筑物基本功能的節能原則，即需要滿足建筑的基本照明亮度、空調溫度和建筑內部樓道暢通無阻等日常基本用電需求。另外，還要滿足現代化特殊工藝的要求，例如，在一些大型娛樂場所中，需要設計一些獨特的照明系統，以提高亮化程度，滿足工藝照明的需求，同時還能起到亮化、美化的作用。
1.2充分考慮經濟效益
電力節能活動需要根據當前我國的國情科學開展。要充分考慮經濟效益，避免盲目性，不能因為過度節能而浪費不必要的資金，增加運行成本。
1.3減少不必要的能源耗費
對一些高層建筑而言，由于樓層較高，內部人口較多，所以，需要消耗大量的能源來維持其正常運行。但是，在這個過程中，往往會出現一些不必要的能源浪費隋況。為了有針對性地解決這個問題，可以有效調查高層建筑中的日常能源使用情況，詳細掌握每個環節對能源的使用程度，進而采用先進的節能技術減少無謂的能量消耗，在不影響建筑物內正常使用電能的前提下，減少用電設備，降低不必要的能耗。
2建筑節能在建筑電氣設計中的應用
2.1配電系統中的節能技術設計
在設計配電系統時，相關設計人員和施工人員需要結合配電系統的實際容量、配點距離和電氣設備的功能、特點等內容合理設計，盡可能地縮短變配電所與負荷中心之間的距離。這樣做，不但能夠大大節省輸電材料，還能夠有效降低輸電過程中消耗的電能，從而發揮出節能的作用。同時，設計人員還要合理選擇電源變壓器的數量和容量，改變變壓器的結構設計，進而起到一定的節能效果。另外，在完全放電的狀態下，電容器才能充電。如果電容器中還有電就充電，會增加電能的耗費。因此，在實際工作中，要防止這種問題出現。
2.2照明系統節能設計
根據我國目前照明系統的實際情況來看，設計理念老舊，不能滿足當今建筑對于照明設計的需求，例如建設的工程中燈具選擇存在很大的問題，相互之間存在一定的差距，使得光照環境混亂，照明啟動器還有照明方式的選擇并不適用于當前建筑工程，對于電器線路的分布也十分的混亂，沒有相對合理的規劃，最終導致照明系統不僅耗能量巨大，同時照明效果和綜合服務性能也很差，不能很好地滿足人們對于照明系統的正常需求，導致人們生活、工作、學習的質量受到嚴重的影響。綠色照明理念在新時期被提出來，綠色照明對于整個照明系統有著多方面的要求，不僅僅要求在電能的損耗上大幅度降低，同時不能影響人們對于照明系統使用功能的需求，詳細的描述就是綠色照明無論在照明強度還是相應的光色上都要符合相應的標準，保證人們的照明環境健康穩定，從而提高大家在照明環境中的工作效率、學習效率等。避免能源浪費現象，同時要注重減少投資消耗。
2.3降低線路和產品的電能浪費
【關鍵詞】建筑信息模型技術；地下輸電工程；結構設計；應用
近年來，建筑信息模型技術發展迅速，并且在工程設計方面得到了廣泛的應用，取得了很好的效果，特別是在建筑工程領域，其應用已經非常普遍，顯著提高了工程設計的質量和效率，而且有效的解決了各種設計問題，對降低工程成本，提高工程質量具有重要做作用。但是對于結構較為復雜，單體數量較多的工程項目來說，如：地下輸電工程，建筑信息模型技術的應用還不是很成熟，應用的范圍和實際效果還不是很明顯，主要是因為工程復雜，工程規模大，建筑信息模型技術的數據信息很可能出現錯誤，不好掌控，再加上建模時間長等問題突出。因此，在地下輸電工程這樣復雜的工程設計上應用建筑信息模型技術，還需要根據實際情況，不斷探索，采取有效的策略，提高建筑信息模型技術應用的水平，優化地下輸電工程的結構，提高工程的質量。
1建筑信息模型技術簡述
建筑信息模型技術，也就是BIM技術，是以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，實際上就是用三維數字對工程項目實體、設計和性能的一種表達[1]。通過建立系統完整的信息模型，把項目工程的生命周期內，每個階段的各項數據、信息、資料進行連接，從而完整的來表述工程項目。并且該模型會隨著項目進展不斷的深化和改進，有利于工程項目項目設計設計的更加合理、科學，有利于提高解決實際問題的效率，從而更好地保證工程項目的質量。建筑信息模型技術，與傳統的技術相比較，具有一定的優勢和特點，如：信息完備性、信息關聯性、信息一致性、可視化、協調性、模擬性、優化性等，這也是建筑信息模型技術廣泛被應用的重要原因。
2地下輸電工程結構設計的缺陷和不足分析
在以往的地下輸電工程結構設計中，主要采用傳統的設計方法，存在著一定的缺陷和不足[2]。地下輸電工程一般處于地下，工程項目的規模和空間跨度都很大，輸電系統中各個組成部分較為復雜，如，工作井的數量較大，地質環境差異大，排管的布置也具有一定的差異性，荷載也會隨時發生變化等。應用傳統設計方式，主要是先對地下輸電工程系統的具體功能進行分析，然后對地下輸電工程結構的外形和尺寸進行設計，再以設計圖紙為依據，利用結構設計軟件，進行建模計算，最后對施工圖紙進行設計。由于地下輸電工程處于發展之中，這種傳統的設計方式已經不能很不好的滿足工程發展的實際需要，在結構設計中也出現了一定的問題。（1）地下輸電工程中，工作井數量相對較多，而且每個工作井的實際功能和具體的邊界條件具有很大的差異性，在工作井的外形和具體尺寸設計上，就需要區別對待，分別設計，繪制的圖紙數量加大，設計工作量也很大，在對結構進行計算時，需要利用相關軟件建立多個模型，這樣，建模和繪圖的所占用的時間非常多，工作效率非常低。（2）修改工作量大，較為困難。在地下輸電工程結構設計中，如果相關某個數據發生變化，需要改動，那么模型計算和繪圖工作就要重新進行，工作量非常大，修改不方便。（3）設計管理困難，計算結果缺乏準確性。由于地下輸電工程結構設計圖紙和模型較多，而且具有一定的相似性，很容易發生數據混淆的情況，導致計算結果的準確性降低。
3建筑信息模型技術在地下輸電工程結構設計中的應用分析
3.1Revit與建筑信息模型技術結合建立參數化的工作井模型
在地下輸電工程結構設計中，應用Revit系列軟件，利用建筑信息模型技術建立起具有一定參數信息的工作井模型。成為一個系統的信息數據庫[3]。并且根據工程結構設的具體情況，根據工作井的具體涉及要求，進行修改，從而完成工作井模型設計。首先，工作井的設計內容主要是外形尺寸，每個工作井的區別都集中在接口的大小和位置上，除了長寬高等結合數據上的不同以外，還有一些其他方面的差異性，如：防水等級等，都是應用建筑信息模型技術需要的具體參數，通過修改幾何參數建立工作井的模型，再與非幾何參數結合，建立一個統一的數據庫。其次，要在Revit中建立建筑信息模型族庫，要應用結構選項卡下的構件，能夠掌握結構分析時的數據信息，結合實際需要，合理選擇具體的構件后，再把相應的材料、尺寸等具體的參數輸入到構件屬性的面板中，再把這些參數通過接口傳輸到Robot中。然后合理放置構件，根據具體的要求生成參數驅動模型。對于工作井來說，主要的構件就是梁板等，要在墻上開洞口，把排管連接好，選定合適的構件，對工作井的模型族庫進行準確組裝，然后在把所有類型的信息添加進去，生成工作井模型庫。
3.2把輸電工程結構模型正確導入
Robot在工作井的建筑信息模型建立完成后，要進行檢查確認無誤后，應用相關接口，把模型的數據信息導入到Robot中，涉及到的主要信息參數有：計算后的結構材料，尺寸信息，荷載等。導入完成后，要在Robot中對模型進行及時更新。對于工作井的建筑信息模型中的各個信息，要保證Robot軟件能夠完全識別[4]。如果在檢查中，發現模型有不合適的地方或者不夠合理，要進行及時修改，在發送到Revit中，還要及時查看發送報告，確認信息數據在傳輸過程中沒有發生錯誤。
3.3對輸電工程設計結構進行準確計算
在應用建筑信息模型技術對輸電工程結構進行設計時，需要對設計的結構進行計算，結果準確與否，直接關系著設計的質量[5]。Robot就是用來計算的軟件，主要是采用有限元算法，對模型的進行動態分析，彈塑性分析等，最后得出計算結果，并且應用表格等把結果的數據輸送出去。在實際計算中，只需把Revit中已經設置好的信息全部導入到Robot中，就可以直接對結構進行計算，無需模型修改等，計算效率非常高，而且結果準確。Robot在計算結構時，會提供多種形式的網格控制方法，不僅能夠計算出內力，還能夠針對不同的設計范圍和具體的參數進行結構的計算，如：混凝土結構的配筋等，都可以準確進行計算。在地下輸電工程結構設計中，主要是根據模型的實際情況，合理選擇網格尺寸和控制方法，結合所有的參數信息進行結構的計算，保證計算結果科學準確，從而提高地下輸電工程結構設計的規范性和準確性，有力的保證了工程的質量。
4結論
綜上所述，在地下輸電工程結構設計中，應用建筑信息模型技術，是輸電工程發展的必然趨勢，也是科學技術進步的具體表現。通過采用合理的應用方法，打破傳統設計的弊端，減少了工作量，提高了設計的效率和質量，地下輸電工程的發展具有重要意義。
作者:胡能萍 汪欣 單位:江西省電力設計院
參考文獻
[1]陳明，史健勇.建筑信息模型技術在地下輸電工程結構設計中的應用[J].工業建筑，2016，12：196~200.
[2]牟茗.四維建筑信息模型技術研究[D].北京林業大學，2013.
[3]孔慶節.建筑信息模型技術在建筑工程項目管理中的應用[J].中華建設，2014，05：96~97.
1、交流接觸器的結構與參數
一般使用中要求交流接觸器裝置結構緊湊，使用方便，動靜觸頭的磁吹裝置良好，滅弧效果好，最好達到零飛弧，溫升小。按照滅弧方式分為空氣式和真空式，按照操動方式分為電磁式、氣動式和電磁氣動式。
接觸器額定電壓參數分為高壓和低壓，低壓一般為380V，500V，660V，1140V等。
電流按型式分為交流、直流。電流參數有額定工作電流、約定發熱電流、接通電流及分斷電流、輔助觸頭的約定發熱電流及接觸器的短時耐受電流等。一般接觸器型號參數給出的是約定發熱電流，約定發熱電流對應的額定工作電流有好幾個。比如CJ20-63，主觸頭的額定工作電流分為63A，40A，型號參數中63指的是約定發熱電流，它和接觸器的外殼絕緣結構有關，而額定工作電流和選定的負載電流、電壓等級有關。
交流接觸器線圈按照電壓分為36、127、220、380V等。接觸器的極數分為2、3、4、5極等。輔助觸頭根據常開常閉各有幾對，根據控制需要選擇。
其他參數還有接通、分斷次數、機械壽命、電壽命、最大允許操作頻率、最大允許接線線徑以及外形尺寸和安裝尺寸等。接觸器的分類見表1
表1常用接觸器類型
使用類別代號適用典型負載舉例典型設備
AC－1無感或微感負載，電阻性負載電阻爐，加熱器等
AC－2繞線式感應電動機的啟動、分斷起重機，壓縮機，提升機等
AC－3籠型感應電動機的啟動、分斷風機，泵等
AC－4籠型感應電動機的啟動、反接制動或密接通斷電動機風機，泵，機床等
AC－5a放電燈的通斷高壓氣體放電燈如汞燈、鹵素燈等
AC－5b白熾燈的通斷白熾燈
AC－6a變壓器的通斷電焊機
AC－6b電容器的通斷電容器
AC－7a家用電器和類似用途的低感負載微波爐、烘手機等
AC－7b家用的電動機負載電冰箱、洗衣機等電源通斷
AC－8a具有手動復位過載脫扣器的密封制冷壓縮機的電動機壓縮機
AC－8b具有手動復位過載脫扣器的密封制冷壓縮機的電動機壓縮機
2、交流接觸器的選用原則
接觸器作為通斷負載電源的設備，接觸器的選用應按滿足被控制設備的要求進行，除額定工作電壓與被控設備的額定工作電壓相同外，被控設備的負載功率、使用類別、控制方式、操作頻率、工作壽命、安裝方式、安裝尺寸以及經濟性是選擇的依據。選用原則如下：
（1）交流接觸器的電壓等級要和負載相同，選用的接觸器類型要和負載相適應。
（2）負載的計算電流要符合接觸器的容量等級，即計算電流小于等于接觸器的額定工作電流。接觸器的接通電流大于負載的啟動電流，分斷電流大于負載運行時分斷需要電流，負載的計算電流要考慮實際工作環境和工況，對于啟動時間長的負載，半小時峰值電流不能超過約定發熱電流。
（3）按短時的動、熱穩定校驗。線路的三相短路電流不應超過接觸器允許的動、熱穩定電流，當使用接觸器斷開短路電流時，還應校驗接觸器的分斷能力。
（4）接觸器吸引線圈的額定電壓、電流及輔助觸頭的數量、電流容量應滿足控制回路接線要求。要考慮接在接觸器控制回路的線路長度，一般推薦的操作電壓值，接觸器要能夠在85～110％的額定電壓值下工作。如果線路過長，由于電壓降太大，接觸器線圈對合閘指令有可能不起反映；由于線路電容太大，可能對跳閘指令不起作用。
（5）根據操作次數校驗接觸器所允許的操作頻率。如果操作頻率超過規定值，額定電流應該加大一倍。
（6）短路保護元件參數應該和接觸器參數配合選用。選用時可參見樣本手冊，樣本手冊一般給出的是接觸器和熔斷器的配合表。
接觸器和空氣斷路器的配合要根據空氣斷路器的過載系數和短路保護電流系數來決定。接觸器的約定發熱電流應小于空氣斷路器的過載電流，接觸器的接通、斷開電流應小于斷路器的短路保護電流，這樣斷路器才能保護接觸器。實際中接觸器在一個電壓等級下約定發熱電流和額定工作電流比值在1～1.38之間，而斷路器的反時限過載系數參數比較多，不同類型斷路器不一樣，所以兩者間配合很難有一個標準，不能形成配合表，需要實際核算。
（7）接觸器和其它元器件的安裝距離要符合相關國標、規范，要考慮維修和走線距離。
3、不同負載下交流接觸器的選用
為了使接觸器不會發生觸頭粘連燒蝕，延長接觸器壽命，接觸器要躲過負載啟動最大電流，還要考慮到啟動時間的長短等不利因數，因此要對接觸器通斷運行的負載進行分析，根據負載電氣特點和此電力系統的實際情況，對不同的負載啟停電流進行計算校合。
3.1控制電熱設備用交流接觸器的選用
這類設備有電阻爐、調溫設備等，其電熱元件負載中用的繞線電阻元件，接通電流可達額定電流的1.4倍，如果考慮到電源電壓升高等，電流還會變大。此類負載的電流波動范圍很小，按使用類別屬于AC-1，操作也不頻繁，選用接觸器時只要按照接觸器的額定工作電流Ith等于或大于電熱設備的工作電流1.2倍即可。
3.2控制照明設備用的接觸器的選用
照明設備的種類很多，不同類型的照明設備、啟動電流和啟動時間也不一樣。此類負載使用類別為AC-5a或AC-5b.如果啟動時間很短，可選擇其發熱電流Ith等于照明設備工作電流1.1倍。啟動時間較長以及功率因數較低，可選擇其發熱電流Ith比照明設備工作電流大一些。表2為不同照明設備用接觸器選用原則。
3.3控制電焊變壓器用接觸器的選用
當接通低壓變壓器負載時，變壓器因為二次側的電極短路而出現短時的陡峭大電流，在一次側出現較大電流，可達額定電流的15～20倍，它與變壓器的繞組布置及鐵心特性有關。當電焊機頻繁地產生突發性的強電流，從而使變壓器的初級側的開關承受巨大的應力和電流，所以必須按照變壓器的額定功率下電極短路時一次側的短路電流及焊接頻率來選擇接觸器，即接通電流大于二次側短路時一次側電流。此類負載使用類別為AC-6a.
3.4電動機用接觸器的選用
電動機用接觸器根據電動機使用情況及電動機類別可分別選用AC-2～4，對于啟動電流在6倍額定電流，分斷電流為額定電流下可選用AC-3，如風機水泵等，可采用查表法及選用曲線法，根據樣本及手冊選用，不用再計算。
繞線式電動機接通電流及分斷電流都是2.5倍額定電流，一般啟動時在轉子中串入電阻以限制啟動電流，增加啟動轉矩，使用類別AC-2，可選用轉動式接觸器。
當電動機處于點動、需反向運轉及制動時，接通電流為6Ie，使用類別為AC-4，它比AC-3嚴酷的多。可根據使用類別AC-4下列出電流大小計算電動機的功率。公式如下：
Pe=3UeIeCOS￠η,
Ue：電動機額定電流，Ie：電動機額定電壓，COS￠：功率因數，η：電動機效率。
如果允許觸頭壽命短，AC-4電流可適當加大，在很低的通斷頻率下改為AC-3類。
根據電動機保護配合的要求，堵轉電流以下電流應該由控制電器接通和分斷。大多數Y系列電動機的堵轉電流≤7Ie，因此選擇接觸器時要考慮分、合堵轉電流。規范規定：電動機運行在AC-3下，接觸器額定電流不大于630A時，接觸器應當能承受8倍額定電流至少10秒。
對于一般設備用電動機，工作電流小于額定電流，啟動電流雖然達到額定電流的4～7倍，但時間短，對接觸器的觸頭損傷不大，接觸器在設計時已考慮此因數，一般選用觸頭容量大于電動機額定容量的1.25倍即可。對于在特殊情況下工作的電動機要根據實際工況考慮。如電動葫蘆屬于沖擊性負載，重載啟停頻繁，反接制動等，所以計算工作電流要乘以相應倍數，由于重載啟停頻繁，選用4倍電動機額定電流，通常重載下反接制動電流為啟動電流2倍，所以對于此工況要選用8倍額定電流。
3.5電容器用接觸器選用
電容器接通時電容器產生瞬態充電過程，出現很大的合閘涌流，同時伴隨著很高的電流頻率振蕩，此電流由電網電壓、電容器的容量和電路中的電抗決定（即與此饋電變壓器和連接導線有關），因此觸頭閉合過程中可能燒蝕嚴重，應當按計算出的電容器電路中最大穩態電流和實際電力系統中接通時可能產生的最大涌流峰值進行選擇，這樣才能保證正確安全的操作使用。
選用普通型交流接觸器要考慮接通電容器組時的涌流倍數、電網容量、變壓器、回路及開關設備的阻抗、并聯電容器組放電狀態以及合閘相角等，一般達到50至100額定電流，計算時比較煩瑣，可以參見文獻1.
如果電容器組沒有放電裝置，可選用帶強制泄放電阻電路的專用接觸器，如ABB公司的B25C、B275C系列。國產的CJ19系列切換電容器接觸器專為電容器而設計，也采用了串聯電阻抑制涌流的措施。
選用時參見樣本，而且還要考慮無功補償裝置標準中的規定。電容器投入瞬間產生的涌流峰值應限制在電容器組額定電流的20倍以下（JB7113－1993低壓并聯電容器裝置規定）；還應考慮最大穩態電流下電容器運行，電容器組運行時的諧波電壓加上高達1.1倍額定工作時的工頻過電壓，會產生較大的電流。電容器組電路中的設備器件應能在額定頻率、額定正弦電壓所產生的均方根值不超過1.3倍額定電流下連續運行，由于實際電容器的電容值可能達到額定電容值1.1倍，故此電流可達1.43倍額定電流，因此選擇接觸器的額定發熱電流應不小于此最大穩態電流。
4、有特殊要求情況下交流接觸器的選用
4.1、防晃電型交流接觸器
電力系統由于雷擊、短路后重合閘以及單相人為短時故障接地后自動恢復等原因使供電系統晃電，晃電時間一般在幾秒以下。
在有連續性生產要求的情況下，工藝上不允許設備在電源短時中斷（晃電）就造成設備跳閘停電，可以采用新型電控設備：FS系列防晃電交流接觸器。
FS系列防晃電接觸器不依賴輔助工作電源，不依賴輔助機械裝置，具有體積小、可靠性高，它采用強力吸合裝置，雙繞組線圈，接觸器在吸合釋放時無有害抖動，避免了電網失壓時觸頭抖動引起的燃弧熔焊，因此減少了觸頭磨損。接觸器線圈帶有儲能機構，當晃電發生時，接觸器線圈延遲釋放，其輔助觸點延遲發出斷開的控制信號，由此躲開晃電時間，晃電時間由負載性質和斷電長短決定，接觸器延時時間可調。
4.2、節能型交流接觸器
交流接觸器的節電是指采用各種節電技術來降低操作電磁系統吸持時所消耗的有功、無功功率。交流接觸器的操作電磁系統一般采用交流控制電源，我國現有63A以上交流接觸器，在吸持時所消耗的有功功率在數十瓦至幾百瓦之間，無功功率在數十乏至幾百乏之間，一般所耗有功功率鐵芯約占65～75％，短路環約占25～30％，線圈約占3～5％，所以可以將交流吸持電流改為直流吸持，或者采用機械結構吸持、限電流吸持等方法，可以節省鐵芯及短路環中所占的大部分功率損耗，還可消除、降低噪聲，改善環境。
根據原理一般分為三大類：節電器、節點線圈、節電型交流接觸器。
電磁系統采用節電裝置，使電磁無噪聲及溫升低，并解決了使用節電裝置有釋放延時的缺點，如國產的CJ40系列。
4.3帶有附加功能的交流接觸器
電子技術的應用可以很方便的在接觸器中增添主電路保護功能，如欠、過電壓保護，斷相保護、漏電保護等。電動機燒毀事故中，接觸器一相接觸不良的占11％，所以選擇帶有斷相保護的斷路器、接觸器等電氣器件也是十分必要的。
接觸器加輔助模塊可以滿足一些特殊要求。加機械連鎖可以構成可逆接觸器，實現電動機正反可逆旋轉，或者兩個接觸器加機械連鎖實現主電路電氣互鎖，可用于變頻器的變頻/工頻切換；加氣延時頭和輔助觸頭組可以實現電動機星－三角啟動；加空氣延時頭可以構成延時接觸器。
可以選用交流接觸器的電磁線圈做電動機的低電壓保護，其控制回路宜由電動機主回路供電，如由其他電源供電，則主回路失壓時，應自動斷開控制電源。
5、交流接觸器的安裝
交流接觸器的吸合、斷開時振動比較大，在安裝時盡量不要和振動要求比較嚴格的電氣設備安裝在一個柜子里，否則要采用防震措施，一般盡量安裝在柜子下部。交流接觸器的安裝環境要符合產品要求，安裝尺寸應該符合電氣安全距離、接線規程，而且要檢修方便。
在我國，如何提高城市道路的上下公共空間，一直是制約我國城市發展的重點，為了能夠更好的對城市進行發展，我國的一些專家學者通過對國外發達城市的發展進行研究，認為城市道路的地下空間作為城市的發展空間之一，對于城市的發展具有重要的影響，因此，需要充分的利用城市道路的地下空間。在我國，比較常見的一種應用是將其作為城市生命管線設施的共同溝，這樣不僅能夠解決當前我國存在的土地資源問題，同時，還能保證各種傳輸管道的安全性。地下電力隧道的建設對于地面之上的市民生活影響非常小，因此，能夠保證城市的正常運行。然而，這項技術在我國目前的施工中還存在著很多的問題，因此，需要盡快對其進行研究，尋找控制施工質量的方法和措施。
2電力隧道結構設計
2．1電力隧道地層荷載研究
當前，作用在隧道結構上的荷載主要為以下三種:主要荷載、特殊荷載和附加荷載。主要荷載指的是一種具有長期作用的荷載，包含地層的壓力和自身的重力等，而附加荷載指的是不經常作用的一種荷載，其包含施工荷載等，主要是由一些施工操作過程中出現的問題而造成的。最后是特殊荷載，其指的是一些由于特殊的原因，像自然災害等造成的荷載。以上所說的荷載是所有的隧道建設過程中都存在的，除此之外，還有像地層的壓力等都會對隧道形成一定的荷載。為了能夠更好的解決這些問題，人們隨著對這些問題認識的深入，逐漸發現這些問題主要是由周邊的圍巖和支護結構兩個部分造成的，兩者之間存在著相互作用。而對于周邊圍巖主要有兩個作用:一個是作用在結構上，承擔一定的荷載;另一個作用是作為結構的一部分。根據當前國際上比較流行的模型設計，可以將地下結構的設計模型分為以下幾種:首先是經驗設計法，這種方法主要是利用過去的設計經驗，然后比對當前的建筑工程進行相應的隧道建設，另一種是約束法，其主要是根據現場的數據測量，將測量數據作為基礎進行地下隧道的設計，第三種是作用和反作用模型，在這種模型中，通過彈性地基圓環計算公式等，對需要進行建設的隧道結構進行計算，得到最佳的設計方案，最后一種是連續介質模型，這種模型中包含了解析法和數值法兩種，通過這兩種計算方法的結合，得到最佳的隧道設計方案。本文主要介紹的是荷載—結構模型的設計方法，在這種方法中，將支護和圍巖分開進行考慮，其中，作為承載主體的是支護結構，而地層僅僅是在地下結構上產生一定的荷載，然后通過一定的計算方法，在荷載作用的基礎上，形成一定的內力和變形。在進行設計時，將圍巖按照一定的標準進行分級，然后通過彈性支撐實現對支護結構的變形約束，而對于圍巖的承載能力，則需要在圍巖的壓力和彈性支撐約束能力確定后再進行考慮。在這種模型中，圍巖所能承載的能力越大，支護結構所需要承擔的壓力則越小，相應的，彈性約束支護結構的變形反彈力就越大，總的來說，支護結構的作用就顯得越小。
2．2電力隧道斷面的選擇
電力隧道在進行建設時，會涉及到各種各樣的地形，因此，會出現各種不同的電力隧道斷面，每種斷面的用途和優勢各有不同，為了選擇最合適的隧道斷面設計方法，需要對各種電力隧道斷面進行數據測量和整合，從而找到最佳的受力情況。電力隧道斷面的形式主要分為七種，分別是直墻無仰拱形式和直墻仰拱形式等，為了能夠得到不同斷面的數據，需要利用AB-SYS14．0軟件對電力隧道進行相應的模擬，然后根據荷載的計算方法得到相應的隧道斷面圖。通過對電力隧道斷面進行對比，我們可以找到最佳的斷面。根據數據顯示發現，圓形斷面和上下層斷面形式具有更小的彎矩，因此，在建設過程中出現的變形較小，具有較大的安全性，更加適合于淺埋暗挖電力隧道的建設，因此，在進行該種隧道的建設時，需要優先考慮這種斷面，能夠增加電力隧道運行過程中的安全性。此外，在電力隧道的運行過程中，容易對電纜進行維修工作，在電纜出現故障時，能夠更加便捷的進行維護，保障了電力的正常傳輸。
2．3平面線路的規劃
電力隧道線路的規劃需要根據中心城區的電網分布情況等進行確定，尤其是對于中心城區的電力隧道受地下建筑等的影響較大，在進行電力隧道的建設時，需要同各個相關部門進行協商，尋找合適的線路走向。在路徑規劃基礎上，隧道內電纜的合理布置也尤為重要。電力隧道在進行選擇時，一般會沿著城市中路幅寬且長度較長的主要干道，這樣在電力隧道內的電纜出現問題時，能夠更加方便的進行維修。如在路電力隧道中，北起新疆路，南至復興中路的電力隧道，有一段隧道會穿越南京路地下行人通道和蘇州河，然后通過一些著名的建筑物，對于頂管軸線的平面直徑最小要求在300m以上。通過這些事例可以發現，電力隧道在建設過程中會受到較多的阻礙，這時，可以通過設立一些工作井來減小建設過程中隧道的轉彎半徑，從而滿足線路的走向改變。為了減小建設過程中的難度，需要遵循以下幾點原則:首先，在進行線路的選擇時，需要將規劃的道路網作為基礎，然后選擇合適的隧道走向，在走向選擇完成后，將其進行統一的建設和規劃。其次，電力隧道應盡量選擇在市政道路的下方一側，且方向一致，在進行建設時需要距離道路5m～10m，這樣能夠保證工作井的位置同高層的建筑物之間存在一定距離，保護建筑物的安全。最后，隧道的建設是一項非常耗費財力的工程，因此，在進行線路的選擇時，需要選擇盡量簡短的路徑，這樣既能保證線路沿著直線進行，同時，還能保證電力隧道周邊建筑物的安全，降低建設成本。
2．4電力隧道設計的新技術研究
隨著電力隧道的作用被發現，其在建設中的設計受到越來越多的關注，各種新技術層出不窮，當前，雙孔電力隧道以其斷面的巨大優勢，使用越來越廣泛。通過對其模擬數據的分析可以發現，其結構更加適合電力設施的運行，在進行開挖過程中，地層的變化和地表的沉降均能滿足該技術的應用。其中，整體式的雙孔電力隧道能夠更加充分的利用進站道路地下空間，從而使地下的建筑物不再需要進行遷改，這樣大大節約了工程的投資，也保證了設備運輸的安全性。
3結語
1農機車載電子設備常用界面簡介
農業現場的電子設備通常以監測控制為主，監測和控制設備一般是在農機運行前進行參數設置，在運行過程中進行數據顯示，在很多情況下監測和控制是合二為一的，因此要求界面是非阻塞式的，能在各種狀態下方便的相互切換，并可以通過菜單項選擇實現一定的功能（如：啟動，停止）。農業上常用的計量單位標準尚不統一，通常還需實現計量單位切換功能。工業控制常用的界面分為5種類型：菜單屏、變量屏、選擇屏、設定屏和顯示屏[5]。與之類似將界面類型分為：菜單選擇屏、靜態文本屏、動態文本屏和參數設定屏。各個類型界面的功能見表1。基于以上界面類型，參照一般人機交互的按鍵系統考慮到通用性及便捷性，系統設計時采用7鍵制，分別為：上、下、左、右、確定、設置、返回。以下介紹各界面的元素類型和操作分析：菜單選擇界面主要用于自頂向下的樹狀界面操作，為界面設計中常用的類型，用戶通過此類界面進行界面跳轉，功能設定。靜態標簽一般為提示性文字，靜態選項為帶被選擇功能文字。菜單選擇界面的一般操作為：上下鍵變更選項，左右鍵翻頁，確定鍵進入下一界面，或實現某一功能，返回鍵返回上一界面，設置鍵的功能一般不使用。靜態文本界面主要用于顯示固定的內容，一般用于信息提示，幫助文檔，版權信息的顯示，即它只包含靜態標簽。因為靜態文本界面本身操作較少，所以其按鍵響應也相對簡單，只包含滾屏和返回，操作方法與菜單選擇界面類似。動態文本界面主要用于變量數據，運行狀態的實時顯示，用戶主要通過這類界面實現對系統實時狀態的了解，其界面由靜態標簽和動態標簽組成，而動態標簽又由固定文字，變量文字組成。像靜態文本界面一樣動態文本界面本身并不需要太多操作，所以其按鍵響應也相對簡單與靜態文本界面相同。參數設定界面也是用戶界面中常用的界面，主要用于用戶對系統中的變量進行設置。它包含了幾乎所有的界面常用功能，其組成如圖1所示。這里的動態選項指的是既可以被選中，又會因變量和單位的改變而變化顯示內容的選項。參數設定界面的操作相對復雜，因其有兩種狀態，即選項切換和變量修改，其操作邏輯如圖2所示。以上分析了界面的組成和操作。在操作上采用了和目前大多數手持設備相仿的操作模式，并且在各種類型界面間保持了操作風格的統一。
2農機車載電子設備界面的數據結構設計
目前常見的界面框架數據結構都以菜單為單位，缺少對菜單項的精細化分，這使得界面顯示和操作函數對各種類型的菜單很難做到通用，而基于菜單項的菜單組織結構可以很好解決這個問題。將以上分析抽象為實際的數據結構，則形成菜單和項兩種數據結構，其中項是菜單的子結構，為了適應較小的屏幕，并簡化顯示和操作函數，一項即實際屏幕顯示中的一行。
2.1項數據結構設計項中含有文本內容，即格式化字符串，用于格式化輸出的字符串；含有數據變量地址和單位變量地址，用于填入格式化字符串中的變量內容；含有項狀態標志，用于區別項的類型，以便在顯示和操作時加以區分；含有跳轉菜單指針，用于表明該項所應該跳轉的菜單。特別指出將數據變量類型定義為無類型指針，從而使得同一種數據結構可以實現多種數據變量類型的表示。其中第一個元素表示了要顯示的數據和變量元素的顯示格式；第二、三個元素分別是數據變量地址和單位字符串首地址，在設置模式時可以利用這些指針修改變量原始值，實現數據設置和單位更改；第四個元素是項狀態標志，表示該項是可選中項，用于區分標題和選項；最后一個元素表示選擇此項后跳轉的目標菜單。通常定義項數據時是定義一個項數組用來組成一個菜單，以減少存儲空間，并實現隨機存儲。
2.2菜單數據結構設計菜單是用于表達一個界面內容和狀態的數據結構。它應該含有項數組首地址，用于表示界面顯示的內容；含有界面狀態標志位，用于表明界面的狀態和界面的功能；含有被選項，用于表明當前界面的被選項；含有頁頂項，用于控制界面視圖位置；含有最大項數，用于防止項數組越界；含有按鍵響應函數，用于相應按鍵操作。其中按鍵響應函數采用帶參函數指針形式，利用界面的狀態和按鍵共同決定需要執行的操作，既實現了統一接口，又增強了可擴展性。菜單間的關系只由項與菜單的指針決定，而與項的順序無關。一個常見的菜單數據其中第一個元素表示了該菜單對應的項數據數組；第二個元素是菜單狀態標志，表示該菜單是參數設置類型，該元素也可以在運行過程中被改為正在設置狀態；第三、四個元素默認填充0，在程序實際運行中可更改，以變更選項或視圖；第五個元素是菜單最大項，與項數據數組長度相當；第六個元素是操作響應函數，對應的函數為參數設定界面的操作函數。
3農機車載電子設備界面框架實現
3.1菜單顯示將以上數據結構作為基礎，菜單的操作實現也呼之欲出。界面顯示函數，每次從PageTopSelect對應項開始顯示，顯示接下來的若干項到屏幕（受屏幕顯示最大行影響），顯示項數據時，先分析項字符串中的變量類型和顯示寬度，再將項數據中對應的變量插入到顯示字符串中。同時可以利用MenuSelect變量值反顯選中行。如此可以顯示超過屏幕長度本身的菜單，每次只顯示對應屏幕大小的一部分內容，相當于擴展了屏幕。具體流程圖如圖3所示。
3.2操作功能實現樹狀菜單結構使用堆棧，即主界面為棧底，每次執行菜單跳轉時執行壓棧操作，菜單返回時執行出棧操作，并且堆棧操作都使用指針方式實現，這樣既可以較少的代價實現多級菜單跳轉，又將菜單的操作和菜單數據本身分離，使得在修改菜單數據時避免了對其他菜單關系的影響。每個菜單可以使用不同的按鍵響應函數，相同類型菜單之間還可以共用響應函數，兼顧了靈活性與復用性。將菜單顯示和操作分開，用戶可以將顯示刷新放在定時中斷中，將操作放在外部中斷中，增強了編程的靈活性。一個典型的界面操作流程如圖4所示。菜單操作對應的軟件實現方式見表2。
3.3菜單修改對于已經編寫好的菜單對其修改非常簡單，以下介紹幾種常見的菜單修改方式：（1）要增加（刪除）菜單中某項，直接增加（刪除）該項數據，并修改相關菜單數據的最大項參數即可。（2）要修改項數據顯示格式，直接修改項數據中的格式化字符串即可。（3）要調節菜單項順序，直接調整項數組的順序而不用修改其他數據內容。（4）要修改某項跳轉的菜單，直接替換掉該項數據后的跳轉菜單指針。（5）要修改某項顯示的變量，直接修改該項數據中的變量指針指向即可。（6）要將菜單中的某項移至同類型其他菜單，直接將相關項數據移至目標菜單項數組，并修改兩個菜單數據的最大項參數即可。（7）要增加（刪除）某菜單只需將與其相關的項數據同時增加（刪除），并修改相關菜單數據的最大項參數即可。這些修改完全不涉及整個菜單的結構調整，項與項，菜單與菜單之間沒有直接關系，在修改時也不會相互影響。
4結語
照明節能就是在不降低照明質量的前提下,充分利用自然光的同時,選擇發光效率高、視覺舒適,使用壽命長的燈具。
1.1采用高效節能光源
白熾燈過去用得最廣泛,因為它價格低廉,安裝維護簡單,它的致命弱點是發光效率太低,因此,目前常被各種發光效率高、光色好,顯色性能優異的新光源代替。低壓鈉燈和高壓鈉燈的發光效率高,但由于色溫低,顏色偏暖,顯色指數在40~60之間,顏色失真度大,只能用在路燈或廣場照明顯色指數在60的高顯色性鈉燈可與汞燈組成混光照明燈,用于工廠或體育館的照明。發光效率很高的金屬鹵化物燈,三基色熒光燈及稀土金屬熒光燈,由于色溫范圍廣,3200K~4000K,光色選擇性好,顯色指數又高,可達80~95,顏色失真度小,尤其金屬鹵化物燈對人的皮膚顯色性特別好,因此廣泛用于商場、展廳、車站的候車室,航空港的候機樓以及舞臺的燈光照明。熒光燈是大范圍照明所普遍采用的光源。因其發光效率高、顯色性好是一種冷光源,而與之配套的電感鎮流器(如40W熒光燈)所消耗的功率竟有8W之多,而且對電壓要求高,質量稍差的電感鎮流器噪音大,功率因數只有0.5,所以在大量采用熒光燈的場所,如果不配置電容補償器,就使得配電設備的效率降低。而電子鎮流器比電感鎮流器節能20%,功率因數達0.9以上。其節約的電能是相當可觀的。但在選擇電子鎮流器時,要注意產品的性能,有的產品為了降低造價取消防電磁干擾濾波器;降低諧波含量修正電路及軟啟動電路,看似售價低,若大量集中使用這種產品,會造成相互之間由于浪涌電流的沖擊,燒壞器件。而諧波含量不合要求,會造成中性線過熱引起火災。因此絕不能選用功能不完善的產品,否則,達不到節能的效果,還增加了投資。
1.2電路控制方式節電
對于長期需要開停,但又要按人流的多少自動調整照度的場合,在增加投資不多的情況下,對熒光燈可利用調電后的方式,固定幾級調節,如北京地鐵采用澳大利亞的調光設備就是如此。對于住宅樓、辦公樓等公共樓梯間、樓道等應采用光感應延時開關,這不僅節約了電能,而且大大延長了燈泡的壽命。實踐證明,住宅樓梯間燈采用了以上開關后,更換燈泡的周期大大延長,而且燈泡容量受開關的控制也不會過大,杜絕了以往樓梯間使用大容量燈泡晝夜長明的浪費現象。
2．電力變壓器的正確選擇
變壓器的損耗包括空載損耗和負載損耗,即Pb=P0+B2Pk,式中Pb為變壓器的有功損耗,P0為變壓器的空載損耗,Pk為變壓器的有載損耗,B為變壓器的負載率。P0又稱鐵損,它是由鐵芯渦流損耗及漏磁損耗組成,是固定不變的部分,它的大小取決于矽鋼片的性能及鐵芯制造工藝。所以變壓器應選用節能型的,如S9、SL9及SC8型等油浸變壓器及干式變壓器。Pk
是功率傳輸的損耗,即變壓器的線損,它決定于變壓器繞組的電阻及流過繞組電流的大小,與負載率B的平方成正比。當B=50%時變壓器的能耗最小。此時,僅僅是為了節能而沒有考慮經濟價值。其實變壓器實際運行的負荷率是很不均勻的,根據《變壓器允許過負荷系數的負荷率最大負荷持續時間關系曲線》可求得變壓器的過負荷系數,所以在確定變壓器容量時,可按80%的負荷率選擇。若變壓器選擇容量過大,長期低于經濟運行的負荷率,會造成有功損耗的上升,因為其鐵損并沒有減少。相反,容量過大,鐵損增大。為減小變壓器損耗,當容量大而需要選用多臺變壓器時,在合理分配負荷的情況下,盡可能減少變壓器的臺數,選用大容量的變壓器。例如需裝機容量為2000kVA,可選二臺1000kVA,不選4臺500kVA。
3．減少線路上的電能損耗
低壓線路截面選擇的一般原則是按發熱條件、機械強度、電壓損失,并按熱穩定校核其最小截面,當線路較長時,電壓損失較大,這時主要依*電壓損失的計算選擇截面。因為線路上的電流是不能改變的,要減少線路的損耗,只有減少線路電阻。線路電阻R=LSQ,即與線路電阻電導率Q成正比,與線路截面積S成反比,與線路的長度成正比。因此,減少線路的損耗應從以下幾方面考慮。
(1)應選用電導率Q較小的材質作導線,一般選擇銅芯線。
(2)減小導線的長度,首先線路盡可能走直線,少走彎路,以減少導線長度;其次低壓線路應不走或少走回頭路,以減少來回線路上的電能損失;第三,變壓器盡量接近負荷中心,以減少供電距離。
(3)適當增大導線的截面,對于比較長的線路,除滿足載流量、熱穩定、保護的配合及電壓損失所選定的截面外,可適當再加大一級導線的截面,這樣可以延長導線的使用壽命,減少線路的損耗,減少火災危險,而且提高了供電質量,并為負荷的發展留有余地。
4．提高系統的功率因數
線路上傳輸的功率分為有功功率和無功功率,有功功率是滿足建筑物功能所必需的,因此是不可變的,系統中的用電設備如電動機、變壓器、氣體放電燈中的整流器都具有電感,會產生滯后的無功,這就需要從系統中引入超前的無功相抵消,這時無功在線路上就產生了有功損耗,怎樣使這部分損耗降到最低呢?可以采取以下措施。
(1)提高設備的自然功率因數,以減少對超前無功的需求,可采用功率因數較高的電動機,電感鎮流器的氣體放電燈加裝電容器。
(2)在機旁就地安裝無功補償裝置,功率因數提高后可大大降低線路中的損耗,提高電網及配電線路的輸送能力,達到節電節能的目的。
無人機載光電平臺就是指在無人機上裝載的用來監察的設備，設備安裝的目的就是為了得到完整的監察圖像。在無人機載光電平臺中，有很多載荷，這些載荷需要一種穩定的環境來確保監察圖像的質量，因此，無人機載光電平臺必須有一個穩定的系統。無人機載光電平臺的結構和性能等對無人機的整個工作系統起到至關重要的作用，因此應該重視無人機載光電平臺的結構設計和性能問題，使得光電平臺的結構緊密完整，滿足無人機的系統工作的需要。目前無人機常用的光電平臺框架結構有二軸二框架穩定、三軸三框架穩定等等，穩定的光電平臺結構緊密、體積小，使得無人機的整個工作系統的性能得到提升。無人機載廣電平臺除了有穩定的結構，還要優化外框架結構，為了盡可能的減小無人機在光電平臺的質量，外框架結構在設計的過程中應該得到優化，在滿足無人機工作需要的前提下，盡量減小質量。外框架優化設計之后，質量減少，對提高無人機的工作性能有很大的影響，并且外框架優化后無人機還可以在震動的環境中使用。
2無人機載光電平臺升降結構的設計思路
由于無人機在飛行過程中容易受到飛行阻力，從而影響到無人機的飛行時間。隨著科學技術的發展進步，為了提高無人機的飛行時間，研發出了一種結構簡單、易操作的無人機載光電平臺升降結構。無人機載光電平臺升降結構的工作過程就是：當無人機載光電平臺在正常工作的時候，升降結構可以伸出機外；當無人機載光電平臺結束工作的時候，升降結構收入機腹，以減小無人機的飛行阻力。無人機載光電平臺升降結構的質量問題，也影響著無人機的續航能力，目前，升降結構使用碳纖維鋁蜂窩夾層的復合材料代替傳統的鋁合金材料，質量減輕了幾千克，使無人機的續航能力得到了一定程度上的提高。無人機載光電平臺的升降結構是無人機工作系統中的一項重要的設備，它的操作簡單，卻是整個工作系統中必不可少的，假如升降結構出現問題，無人機的工作將會受到嚴重的影響，甚至無法開展工作。因此，無人機載光電平臺升降結構的設計思路是十分重要的。
2.1無人機載光電平臺升降結構的工作原理
目前無人機載光電平臺升降結構的類型主要有：連桿機構、鏈輪機構等等，在無人機中使用的光電平臺升降結構的設計原理也是特別簡單的，只要滿足穩定性強、剛度強就可以。升降結構的工作原理就是：當電機軸開始旋轉，電機軸上的齒輪也會隨之旋轉，從而大齒輪和絲杠也開始轉動，絲杠上的絲母沿著絲杠的軸做直線運動，升降盤和絲母連接在一起，通過絲母的運動，升降盤也得以升降。無人機載光電平臺升降結構的工作原理簡單，功能簡單，除了工作時間，升降結構只需穩定就行，因此，無人機載光電平臺升降結構的設計思路應該滿足：穩定性強、堅固等等。
2.2無人機載光電平臺升降結構的設計思路
由無人機載光電平臺升降結構的工作原理可知，升降結構在設計過程中應該首先滿足穩定性強、堅固的要求。此外，由于無人機對質量方面的要求是極其嚴格的，無人機載光電平臺升降結構的質量應該盡可能的輕。這樣說來，無人機載光電平臺升降結構的自身承重應該盡可能增強，自身質量要盡可能減輕，研究表明升降結構的自身質量約為承重質量的0.17，這就表明升降結構的設計應該采用一種特殊的方法來滿足。在升降結構的設計過程中，不應采用傳統的設計方法，而是采用了四根絲杠，這樣當電機通過齒輪旋轉帶動絲杠轉動時候，也帶動另外三根絲杠同步旋轉，從而帶動升降盤上下運動，四根絲杠的設計思路是每一根絲杠都既可以起到承重的作用，又可以起到導向的作用。四根絲杠的設計方法，不僅僅增強了無人機載光電平臺升降結構的穩定性，同時又減輕了升降盤的質量，這樣比傳統的兩根絲桿升降結構更加穩定。絲杠的設計上，采用了梯形的螺旋紋，這樣以來可以減小因摩擦造成的縫隙。此外，為了保證絲母的鎖定功能，還要采用單頭的螺紋。升降盤的設計應該采用一種質量較輕的材料，目前一般是由碳纖維復合材料，這樣的材料承重能力強而且自身質量較輕。
3結語
關鍵詞單片機；MSP430；LCD；人機交互接口
1引言
在當今的各種實時自動控制和智能化儀器儀表中，人機交互是不可缺少的一部分。一般而言，人機交互是由系統配置的外部設備來完成，但其實現方式有兩種：一種是由MCU力口驅動芯片實現，如鍵盤顯示控制芯片SK5279A，串行數據傳輸數碼顯示驅動芯片MAX7219等等，這時顯然MCU沒有LCD的驅動功能。另一種就是MCU本身具有驅動功能，它通過數據總線與控制信號直接采用存儲器訪問形式或I／O設備訪問形式控制鍵盤和LCD實現人機對話。這里的MCU主要有世界各大單片機生產廠商開發的各種單片機，其中TI公司的MSP430系列因其許多獨特的特性引起許多研究人員的特別關注，在國內外的發展應用正逐步走向成熟。
2LCD簡介
LCD(LiquidCrystalDisplay)，即液晶顯示器。液晶顯示是通過環境光來顯示信息的，它本身并不發光，因而功耗很低，只要求液晶周圍有足夠的光強。LCD是人與機器溝通的重要界面，早期以顯像管(CRT／CathodeRayTube)顯示器為主，但隨著科技不斷進步，各種顯示技術如雨后春筍般誕生。LCD由于具有輕薄短小、低耗電量、無輻射危險、平面直角顯示以
及影像穩定不閃爍等優勢，逐漸占據顯示的主流地位。
LCD的類型，根據其分類方式的不同而不同。如根據LCD顯示內容的不同可以分為段式LCD和點陣LCD。根據LCD驅動方式的不同可以分為靜態驅動和多路驅動。
3MSP430F44X簡介
MSP430F44X系列是TI公司最新推出的具有超低功耗特性的Flash型16位RISC指令集單片機[2]。該系列單片機性價比相當高，在系統設計、開發調試及實際應用上都表現出較明顯的優勢。它主要應用在各種要求極低功率消耗的場合，特別適合用于智能測量儀器、各種醫療器械、智能化家用電器和電池供電便攜設備產品之中。
3.1系統結構
MSP430F44X的系統結構，主要包括：CPU、程序存儲器(ROM)、數據存儲器(RAM)、FLL+時鐘系統(片內DCO+晶體振蕩器)、看門狗定時器／通用目的定時器(WatchDog)、ADCl2(12位A／D)、比較器A(精確的模擬比較器，常用于斜邊(Slope)A／D轉換)、復位電壓控制／電源電壓管理、基本定時器(BasicTimerl)、定時器(Timer-a和Timer-B)、LCD控制器/比較器(多達160段)、硬件乘法器、I/O口和串行口[4]。系列中各種具體的型號稍有差別。在本次設計中，具體選擇MSP430F449作為人機接口電路的設計具有許多獨到的優勢。這一點，讀者可以根據TI公司相關的數據手冊進行比較。
3.2片內外模塊特性
MSP430F44X具有豐富的片內模塊，其明顯的特點是：具有48條I／0口線的6個并行口P1-P6，其中P1、p2具有中斷能力，同時具有2個可用于UART/SPI模式選擇的串行口(USART0和USARTl)；內含12位的A／D轉換器ADCl2，快速執行8×8、8×16、16×16乘法操作并立即得到結果的硬件乘法器；多達160段的LCD控制器／比較器，可以實現多種方式的驅動顯示；可以實現UART、PWM、斜坡ADC的16位Timer-A和16位Timer-B；非常靈活的時鐘系統，既可用32768Hz的鐘表晶振產生低頻時鐘，也可以用450kHz-8MHz的晶體產生高頻時鐘，同時還可以使用外部時鐘源或者用不同控制頻率的DCO；多達幾十kB的Flash空間，這樣數據既可以保存在片內的Flash信息存儲器，也可保存在程序的Hash中的剩余空間。
4接口電路設計
4.1接口電路簡圖及說明
典型應用電路示意圖。在該圖中，LCD類型和鍵盤種類及數目的選擇、下拉電阻的數值大小都必須認真考慮，硬件設計要滿足一定的工作時序關系，復位時預留緩沖時間和懸空部分引腳，晶振的選擇要在適當的數值，必須保證交流驅動的頻率在30Hz-1000Hz范圍內，其具體的情況請詳細參考TI公司的相關資料[3]。
4.2段型液晶顯示屏EDS820A簡介
一般而言，LCD分為筆段型和點陣字符型及點陣圖形型。筆段型主要是顯示數字，常用于計數、計量和計時；點陣字符型用于顯示數字和西文字符；點陣圖形型用于顯示圖形及字符。本設計中用到的EDS820A就是由西安新敏電子科技有限公司生產的筆段型LCD。是該顯示屏的各個引腳的邏輯功能表。
顯而易見，該產品EDS820A是5位的液晶顯示屏，它只有4個DP，用于顯示小數點；COM端也只有一個，所以該LCD與MSP430F449的管腳連接應該引起足夠重視.
5軟件設計
硬件連接電路圖為例，編寫了鍵盤控制及顯示程序，程序在IAREmbeddedWorkbench編譯通過。全部主程序包括詳細的發射和接收子程序，及初始化和等待鍵盤輸入轉換、顯示等等，值得注意的是發射與接收的控制要適當。
該程序是用匯編編寫的。程序實現的是等待按鍵輸入，讀取鍵值，最后進行鍵值處理和顯示的功能。
檢測是否有鍵按下是通過KEY是否有高電平信號。平時，KEY為低電平，當有鍵按下時為高電平，它發送一個脈沖給單片機MSP430F449，當單片機檢測到該信號時，判斷按鍵的功能，從而進行相應的處理。
6人機接口電路在體內電刺激器中的應用
醫學上，在進行疾病控制時，通常可以通過電極以一定波形(如方波、正弦波等)、頻率、幅度、占空比等電信號對神經或肌肉進行刺激，以使其支配相應的功能或肌肉產生收縮／舒張動作，從而有利于癥狀的減輕。由于不同部位的神經或肌肉對電刺激發生的敏感水平不同，不同強弱和不同性質的電信號所產生的刺激效果是不一樣的。我們研制的體內電刺激器，可以產生手術時所需要的具有不同的頻率、幅度、占空比的不同波形信號。該儀器幅度、占空比準確，頻率穩定，各參數均可以精確的調節。而且，由于使用了LCD顯示，它與單片機的連接簡單。LCD具有質量輕、體積小、電壓低、功耗小、顯示內容豐富等優點，其人機界面相當友好。但人機接口電路設計的優劣直接影響到整臺儀器的使用效果。
根據需要，我們設計了5個鍵。這里，S1表示波形的振幅，S2表示波形的頻率，S3表示波形的占空比，S4為+1鍵，S5為-1鍵。通過54，S5可以調節波形的各個參數值。其中，振幅可以是在一個參考值的基礎上的0-99.9％；頻率可以是1Hz-999Hz；占空比調節范圍可以為1.0％-99.9％[1]。
