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嵌入式控制器在监视电力和交通执法中的应用

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gaosmile 发布时间:2020-3-17 15:07

如今越来越多的电器始终处于耗电状态。例如电冰箱,其电源含间歇开关,只有当冰箱内部温度高于限定值时电源才被接通。实际上,耗电的设备到处都是,多媒体设备发出亮光的指示灯,表示它被关闭,在等待命令被再次打开。过去,闭合开关就意味着该设备不再有任何形式的工作。但在今天,“关掉”电视机只是使其处于待机模式,而许多电路仍在耗电。事实上,现在已经很难找到真正切断电源的电器。

        微机也是隐蔽耗电的设备。在网络时代的今天,人们离开时还让微机下载文件、收取邮件等等,其耗电量仍值得考究。

        MAXQ系列嵌入式控制器它的两个ADC分别设计用于监视电压通道和电流通道。在本项目中,MAXQ3120连续监视进入某设备的电压和电流。然后,它可以报告该设备的平均功率,用电高峰出现的次数和幅度,如有需要还可提供该设备的功率因数。

        其最简单、直接的报告方法是在监视装置上配置一个小巧的LCD。LCD价格低廉,用来监视单个设备时,可做得非常紧凑、易用。该嵌入式控制器可在多种显示模式间进行切换(电压均方根、电流均方根、功率、度数等等),可使用一个或多个按钮控制切换。

       

        如需监视多个设备,可建立中心站来记录来自各从站的数据。并可用廉价的模块实现不太理想的数据传输。该嵌入式控制器的ADC仅有20,000次/秒的采样速率,这种速率无法解调100kHz范围内的载波(这个频段被普遍用于电力线控制系统),但是它们可以解调音频范围的载波。如果数据传送速率足够慢,比如约10bps,其可实现非常可靠的通信。主站可以是单独的装置,也可以通过微机的串口与其连接。后一种方案更具有吸引力,因为微机的存储量足够大,且能够完成比微控制器更复杂的任务。

        早年,交通管理执法部门曾使用多普勒测速雷达,如此系统的造价能大大降低,其用途就不仅限于对付道路交通上的超速违规者。例如,普勒测速雷达可在前方车辆停车时提醒驾驶员。

        众所周知,多普勒雷达的工作原理比较简单。雷达装置发射一个连续的并且是已知频率的微波束,当微波束遇到移动目标后被反射回来。由于反射波的频率稍微高于或低于发射波的频率,所以把反射波和发射波混频后可以得到一个频率(称之为“拍音”),其公式如下:V=[v×(f0/c)]×COSθ,其中,v是待测目标的速度,f0是额定发射频率,θ是目标运动方向与雷达系统之间的夹角(如图4),c是光速。值得一提的是,如果目标直接对着雷达系统而来,则θ=0,COSθ=1,目标的运动速度变为:

        如果Ku波段多普勒雷达产生频率为lkHz的“拍音”,则测量的目标直面而来(或而去)的速度为12.4m/S(即每小时28英里或45公里)。其中可用该嵌入式控制器处理这种音频信号(见图4)。

        利用两个ADC通道中的一个,该嵌入式控制器能够采样雷达模块输出的差分信号,提取出其中的最强频率分量,并把它换算成每小时公里或英里数。此外,利用它的乘-加单元还可进行一些复杂的滤波运算,从复杂的信号中提取出最强的频率分量,并且可能从微弱信号中提取出有用信息(比如,多普勒雷达系统运载车辆本身的运动速度)。

        很多情况下,用户接口的设计非常琐碎,常常是一些逻辑处理或者通过开关触发音频告警。有些应用中,微控制器还要周期性地记录速度,以及进行速度测量的时间和日期等。


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意法半导体微控制器和微处理器拥有广泛的产品线,包含低成本的8位单片机和基于ARM® Cortex®-M0、M0+、M3、M4、M33、M7及A7内核并具备丰富外设选择的32位微控制器及微处理器


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