当我撰写这篇文章的时候，德州正值炎热的夏天，气温高达95华氏度（32摄氏度）。但因为空调的缘故，我感到非常舒适。有时候，这就像一个现代奇迹，只要轻轻一按恒温控制器上的按钮，整个房间就会在不知不觉间迅速变得气候宜人。与此同时，空调外机却自始至终都在工作，然而它离控制器很远，在屋内完全听不到机器运行的声音。这种可靠的远距离连接就如同魔法一般看起来很神奇，尤其是当气温达到一天中最高时。这种“神奇的魔法”主要得益于一种相对常见的通信标准RS-485。
RS-485是一种差分信号标准，除了住宅环境之外，其在商用暖风空调（HVAC）系统、工厂自动化、电网基础设施、电器和电机驱动工业设计中也很常见。这些应用有时需要在同一根电缆上的主节点和远程节点之间远距离传输RS-485信号和电源。传统的RS-485系统至少使用四根电线同时传输信号和电源：两…
从传统的工业机器人系统到当今最新的协作机器人，各类机器人都依赖于能够生成和处理大量高度变化数据的传感器。这些数据可用于启用能够做出实时决策的自主机器人，从而实现更智能的事件管理，同时在动态的真实环境中保持生产力，如图1所示。
图1：毫米波（mmWave）传感有助于监控机器周围区域，实现实时事件管理
TI毫米波传感器如何在工厂实现高级智能化
德州仪器（TI）的毫米波（mmWave）传感器能够利用集成处理器处理片上数据，以实现实时决策。与某些基于光或视觉的传感器相比，这种集成实现了更小型设计。此外，仅使用单个传感器检测多个对象和处理数据的能力可降低整体系统成本。
对工厂环境中的另一个重要考虑因素是对灰尘、烟雾和可变照明等环境条件的免疫。毫米波传感器可在任何这些条件下运行 - 并安装在外壳塑料后面 - 无需外部透镜…
霍尔电流传感器在电信整流器和服务器电源中的应用
电信整流器和服务器电源单元（PSU）中的功率因数校正（PFC）电路和逆变电路都需要将高压侧的电流信号检测到位于低压侧的控制器，因此要用到隔离式电流传感器。隔离式电流检测有多种实现方式，例如电流互感器（CT）、隔离放大器和霍尔效应电流传感器。其中，霍尔效应电流传感器因其简便易用、准确、体积小且具有直流检测能力，成为比较理想的选择。
电流互感器是基于变压器的原理对电流进行采样，使用CT可以检测MOSFET或者IGBT的开通电流。CT的快速响应速度使其非常适合于用做峰值电流控制和过流保护控制。但是基于变压器耦合原理的CT无法感测直流或非常低频的电流，从而导致其不能直接检测工频AC电流，或因为只检测开通电流的间接方法而损失测量精度（没有关断电流）。另外，由于CT需要使用铁氧体磁芯，体积很难做小，而体积较大的CT又会增大电源开关环路，产生更高的电压尖峰和噪声干扰。
而霍尔效应电流传感器则是一种精度更高…
随着快递服务需求的快速增长，电动摩托车因其电池容量大于电动自行车和电动踏板车的优势而变得越来越受欢迎。容量越大，行驶时间就越长，这有助于节省时间，并实现更长距离的递送。
电动摩托车电池组有多个电压平台，其中最普遍的是60V，它在一个电池组中需要16S或者17S锂离子电池。
实现更长的运行时间需要解决三个设计难题：
低电流损耗16S-17S电池组参考设计可以帮助解决以上提到的设计难题。它使用BQ76940电池监控器用于电池组低15串电池电压采样监控，使用一个双通道通用运算放大器LM2904B监控高两串电池电压。通过外部金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）实现更大的电池均衡电流。电池组参考设计的框图如图1所示。
图1：16S-17S电池组框图
高精…
自问世以来，以太网取得了突飞猛进的发展，现已在商业和企业市场上得到了大量的应用。由于它具有定义明确的标准和易于部署的特性，以太网在工业世界中的广泛传播也是合乎常理的。然而，要在恶劣的工业环境中满足以太网的要求仍需要大量洞察和努力。
如图1所示，工业环境和商业环境完全不同，其自身会面临一系列挑战。工业环境往往包括许多恶劣的条件，如更高的温度范围和电压、更大的噪声、机械应力等。工业级以太网物理层（PHY）必须符合以太网协议的要求。在本文中，我将简要描述为您的系统选择以太网物理层时要考虑的三个最重要的因素。
图1：通过无线和有线连接（包括以太网）的现代工业设置
1.低延迟。延迟是指数据包从源传输到目标所需的时间。网络中的不同部分将导致总的网络延迟。工业网络中的通信对时间要求严格，这意味着用具有最低的延迟和最高的确定性。较高的延迟和不同的数据包到达时间会降低系统性能。
标准以太网具有不确定性。IEEE 802.3标准没有指定以太网物理层的最大延迟数…
人类最好的朋友可能是工业机器人。
机器人在工厂里变得越来越普遍，而且重要的是它们变得更加智能、自主、安全和高效。所有这些都是由精确的电机控制、先进的传感技术和边缘处理功能以及强大的实时通信来实现。这些技术对机器人系统设计非常重要，因为：
在电子书《工业机器人工程师指南》中，我们深入了解了在各种机器人应用中使用的关键技术。下载电子书，帮助你设计出最先进的自主和协作机器人.
更多关于如何开发未来更智能和更先进的机器人系统的信息，请访问http://www.ti.com.cn/zh-cn/applications/industrial/robotics.html ，浏览新的系统框图，并快速找到经过全面测试的参考设计和产品，为您的下一个工业、物流或服务机器人设计提供帮助。
体温检测是我们居家，出入社区或工作场所以及出行中的必要监测。红外体温检测仪通过非接触式测温有助于减少接触传染。在这里我们来和大家谈谈这个系统和主要的设计方案。
MSP430系列单片机是德州仪器（TI）公司1996年开始推向市场的一种16位超低功耗RISC混合信号处理器，基于该系列产品开发出来的应用不计其数，数不胜数，尤其是面向传感与检测类终端应用，因其在片上集成有高性能ADC、LCD驱动、串口通讯、PWM输出等模块，成为了红外体温检测仪厂商的不二之选。配合TI提供的丰富的线上软硬件设计资源，使得开发人员可以大大简化设计流程，快速开发红外体温检测仪原型机，同时节省电路板空间从而降低成本。
下图提供了基于MSP430单片机和TI电源管理、放大器及温度传感器器件的红外温度检测仪系统解决方案…
`软硬兼施`，TI超声波产品让燃气表更准确可靠
在国家清洁能源政策支持下，天燃气已经成为我们清洁能源体系的主体能源之一。随着天燃气在我国一次能源消费中的比例逐步攀升，燃气计量行业也在快速发展。目前市场上的主流燃气表包括传统的机械式膜式燃气表和电子式膜式燃气表。因为膜式燃气表的技术成熟、计量可靠、价格低廉等优点，这种方式一直在燃气计量行业占据主导地位。但是膜式燃气表由于结构复杂、易磨损、易受管道介质温度压力等因素影响，导致测量精度降低，小流量测量精度差。超声波技术作为一种新型的计量方式，在日本、欧洲、美国等国家开始采用。超声波气表具有非接触测量、无可动部件、无压力损失、极高测量精度、高测量动态范围等优势，在燃气表市场中崭露头角。结合燃气表智能化、网络化的趋势，中国超声波燃气表市场将迎来春天。
机遇与挑战并存。超声波虽然是工业应用中一种成熟技术，但是要在家用燃气表中普及…
室外摄像头在安保应用中扮演者重要角色，因此，无论处于热带、寒带，还是日温差极大的气候，都需要确保它们不会运转失常或发生故障。
旧版室外摄像头只能在特定温度范围内可靠地运行。温度较低时，锂电池的内部电阻较大，使得电池容量迅速退化，甚至失效。温度很高时，摄像头的图像传感器可能会产生“热像素”，即会对整体图像质量产生不利影响的明亮的单个像素。
设计一种可承受-30°C至+ 55°C的宽范围环境温度的室外摄像头面临两个主要的设计挑战。第一个挑战是极高/低温下的启动能力。第二个挑战是需要在宽温度范围内准确测量温度，因为安装在摄像头内部的风扇或加热器的运行基于温度测量值。精确的温度结果可最大化摄像头的工作温度范围，并防止设备故障。
具有温度开关的设计可以帮助解决这两个挑战。
了解有关TMP390温度开关的更多信息
风扇和加热器如何实现高效运行
室外摄像头，尤其是高清摄像头…
在工业环境中，每天需要处理不同形状、尺寸、材料和光学特性（如反射比、吸收等）的零件。这些零件必须以特定的方向挑选和放置，然后进行加工。将这些零件随机从存放的环境（容器或其他）中自动挑选并放置的活动通常被称为箱拣。但这对机器人末端执行器（一种连接到机械臂末端的设备）提出了挑战，它需要准确地知道要抓取物体的3D位置、尺寸及其想方向。为了做到在箱子外壁和箱内其他物体周围准确导航，机器人的机器视觉系统除了需要获取2D相机信息外，还需要获取深度信息。
对于箱拣来说，捕获物体3D影像的难题可以由结构光技术解决。基于结构光技术的3D扫描仪/相机通过将一系列图案投射到被扫描的物体上而工作，并且用相机或传感器来捕获图案失真。然后三角剖分算法计算数据并输出3D点云。图像处理软件（如MVTech开发的Halcon）计算物体位置和机械臂的最佳进场路线（图1）。
图1：使用Halcon将管接头与其各自的3D模型进行匹配的示例（来源：MVTech开发的H…
什么是CMTI？
CMTI，Common mode transient immunity，是隔离产品（包括iCoupler digital isolators 和optocouplers）最重要的指标之一。 CMTI共模瞬变抗扰度，指是指瞬态穿过隔离层以破坏驱动器输出状态所需的最低上升或下降dV/dt（kV/µs or V/ns），如图：
图1. CMTI定义
CMTI分为静态和动态。静态是指把输入引脚连逻辑高电平或者低电平，然后模拟施加共模瞬变，理论上在CMTI规格以内的冲击都无法改变输出状态。UL and VDE 0884-11 并没有要求强制通过动态CMTI的测试，和静态CMTI的要求一样，动态CMTI的冲击下，输出也应当保持正常，如果CMTI的能力不够强， 会出现类似missing pulse, excessive propagation delay, high or low error 或者 output…
此博文由Matthieu Chevrier与Lali Jayatilleke共同撰写
网络购物的发展带动了物流中心数量的增加，因而在物流中心处理许多繁重任务的轮式机器人的数量也随之增加。这些轮式机器人要应对的下一个挑战是最后一公里交付，以帮助减少市中心区繁忙街道的拥挤程度。与此同时，人类友好型机器人开始在实体店进行实时盘点，这使得超市能够减少每种产品的货架空间，并增加给定时间内可以携带的库存量。轮式机器人甚至可以进军宾馆，提供从入住到客房服务的接待服务。
对于这些轮式机器人来说，这并不完全是高难度的工作，他们很快就会把披萨或咖啡送到你的工作场所或校园宿舍。随着餐厅向“全栈式食品配送服务”转变，一家公司可以负责所有的客户交互管理、烹饪和物流。所以很快就需要轮式机器人来配送食物。
图1：轮式机器人配送披萨的示例
随着一些人认为是“伪装机器人”的轮式机器人的出现，让我们来看看目前业界使用的整个机器人组合…
随着电动自行车和电动摩托车越来越受欢迎，消费者对电池组的续航能力也提出了更高的要求。延长电池组的续航时间可让车辆行驶更远里程而无需频繁充电。
可以通过以下两种方法来提高锂离子（Li-ion）电池组的续航能力：增大电池总容量或提高能效。增大电池总容量意味着要使用更多或性能更佳的电池单元，这会显著增加电池组的总体成本。而提高能效可在不增加容量的情况下为设计人员提供更多的可用能源。有两种方法可以提高能效：提高荷电状态精度和/或降低电流消耗。
要获得更长的运行时间，需要从电池组中吸收尽可能多的能量；但若发生过过度放电，电池将被永久损坏。为避免电池过度放电，准确了解电池容量或荷电状态信息至关重要。有三种方法可准确测量荷电状态：
电池电压测量。
库仑计数。
TI Impedance Track™技术。
电池电压测量是最简易的方法，但它也具有低精度的过载条件。库仑计数测量并随时间积分电流。但是，实现更佳的荷电状态精度需要定期的全转…
近年来，锂离子(Li-ion)电池的需求迅速增长，且似乎短期内不会放缓。电动汽车和电网基础设施等迅猛发展的行业，正引领着锂离子电池的使用。随着这些需求的增加，业内对高精度、高电流电池测试和化成设备的需求也在不断提升。
每块电池的性能和使用寿命均由化成过程确定，且电池测试和化成设备是为特定应用而设计的。低电流设备使用带集成开关场效应晶体管（FET）的转换器来充电和放电。中电流设备使用带外部开关FET的单相控制器。高电流设备使用多相控制器，且随着电流容量的增加，也会增加相数（以及组件的尺寸和成本）。
TI的适用于50A、100A和200A应用的模块化电池测试仪参考设计使用50A和100A电池测试设计的组合，创建了一个能够达到200A最大充放电水平的模块化版本，支持使用模块化设计，以满足不同级别的高电流电池测试仪的需求。模块化设计提供了新的选择，支持使用多个低电流电池测试仪通道进行并联，以实现高电流应用，从而提高灵活性并节省成本。
模…
下一代航天和国防以及测试和测量系统带宽从10s到100s MHz横跨到GHz的瞬时带宽。相控阵雷达、5G无线测试系统、电子战以及数字示波器的发展趋势正在推动业内向更高带宽发展，并且大幅增加系统中的通道数量。
这些趋势使包括数据转换器、时钟和电源等组件的信号链设计变得复杂化。选择合适的数据转换器、同步多个通道以及优化电源，对于在多个通道上实现必要的带宽至关重要。
选择适合的数据转换器
每个系统架构都是从对系统性能影响最大的器件开始；在宽带系统中，最先开始的就是数据转换器。选择哪一款数据转换器取决于您对以下问题的回答：
您是否会使用零中频(IF)/复数混频器架构（如图1所示）？
电梯每天都承担着运送百万人口的重任，因此确保其运行安全至关重要。你有没有想过当电梯的主电源断电时会发生什么？是从井道坠落，还是卡在两层之间？为了避免电梯坠落，故障安全制动机制可确保电梯轿厢在主电源断电时马上停止。在电梯轿厢停止之后，为了在电源恢复之前防止乘客被困于电梯内，自动救助装置（ARD）（也称为电梯应急电源）就可以发挥其作用。
ARD是一种备用电源装置，可以持续监控电梯电源。出现电网故障或线路故障导致电梯驱动的输入相位中断时，电梯就可能会意外停止。而ARD可以检测到此类故障情况，然后立即开始为电梯驱动供电，并向电梯控制器发送故障信号。之后控制器就会释放电机驱动制动器，缓慢地将轿厢移动到最近的层门。电梯轿厢的移动方向取决于在将轿厢移动到层门时哪个方向上所需的动力最小。一旦到达最近的楼层，电梯门就会打开，音频/视频指示灯指示可以安全离开。在预定的时间后，电梯门会再次关闭，然后电梯驱动的电源将关闭。
图1所示为从传统ARD到电梯系统的连接…
本系列技术文章的第1部分介绍了用于C2000™微控制器（MCU）的EtherCAT从站堆栈解决方案的市场机遇，并介绍了从站堆栈开发快速入门的三个阶段指南。第2部分详细说明了TI C2000 MCU EtherCAT实现的特点和优势。在第3部分中，我们将详细介绍自行开发从站节点应用程序的三个阶段，并介绍TI C2000 controlSUITE™软件中的EtherCAT包如何为每个阶段提供支持。
鉴于EtherCAT技术和C2000 MCU运动控制应用在软件方面有待支持，客户也在此方面提出了请求，TI利用其嵌入式软件开发经验和C2000 MCU架构知识创建了一套软件解决方案，旨在帮助开发IT C2000实时控制MCU的EtherCAT从站节点。软件包将帮助您：
本系列博文的第1部分介绍了用于C2000™微控制器（MCU）的EtherCAT从站堆栈解决方案的市场机遇，并介绍了从站堆栈开发快速入门的三个阶段指南。
除了这三方面的开发流程之外，TI还采取了哪些举措，使我们的解决方案比传统的堆栈移植方案更具吸引力？首先，我们应用了C28 CPU架构方面的知识，调整了相关软件，从而更好地发挥CPU的功能。例如，我们优化了中断处理、直接存储器访问（DMA）和控制（脉冲宽度调制[PWM]）同步例程，以充分利用片上硬件。此外，我们与Beckhoff合作更新/增强了已发布的堆栈，以支持数据处理，使其更适合C28 CPU。
谈及与Beckhoff合作，支持串行外设接口（SPI）和并行（外部存储器接口[EMIF]）通信的C28从站堆栈和硬件抽象层（HAL）被用作其从站堆栈配置工具（SSC）的一部分。基于之前的C2000…
在我之前的博文“EtherCAT和C2000™MCU —— 实时通信满足实时控制”中，我在TI Designs参考设计库中讨论了一种设计，以帮助简化符合国际电工委员会（IEC）61158兼容且基于TI C2000实时控制微控制器（MCU）的EtherCAT从站节点的硬件开发。该博文概述了EtherCAT技术非常适合工业自动化应用中C2000 MCU的原因，以及为何TI DesignDRIVE团队选择Beckhoff的ET1100作为参考。用于高性能MCU参考设计的EtherCAT接口未提供评估和自行创建完整EtherCAT节点（包括堆栈）的方法。
通过在controlSUITE中发布EtherCAT Slave和C2000 Delfino™MCU controlCARD套件以及EtherCAT解决方案参考软件…
医学成像，特别是超声成像技术，正处于变革之中。过去，医疗人员使用推车式的高性能超声波系统为病人诊断，而现在他们可以使用手持设备来实现超声波成像。得益于半导体技术的进步，超声智能探针的尺寸越来越小且变得便携，人们在办公室和医院之外就能够获得医疗保健。
超声智能探针实质上是一种便携式超声波，整个前端和几乎所有后端硬件都集成其中。智能探针的功耗较低，尺寸也小，能够在保持信号质量的同时处理数据，并且可以使用高速USB或无线连接在移动设备上显示图像。
在不远的将来，绝大多数医生就能将智能探针装进口袋里。未来十年内全球市场上出现几百万个这样的探针，其作用将与标准超声系统相辅相成。然而，将超声系统缩至手持设备的大小绝非易事，我们面临着诸多挑战。下面我们列举了智能探针设计人员所面临的七大挑战。
供电
智能探针电源本身功耗较低，要为智能探针供电的同时，使噪音保持在极低的水平，是设计人员面临的两大棘手挑战。智能探针电源的设计人员必须在很小的体积内进行工作…
随着电动汽车（EV）数量的增加，全球范围内对于创建更加节能的充电基础设施系统的需求也越来越多，而且这些系统和以往相比，可以更快地为车辆充电。与先前的电动汽车相比，新型电动汽车具有更高的行驶里程和更大的电池容量，因此需要开发快速直流充电解决方案以满足快速充电要求。根据联合充电标准系统（CCS）和CHArge de MOve（CHAdeMO）标准，直流充电站是一种3级充电器，可提供120千瓦至240千瓦的功率。如今，150千瓦的充电站需要约30分钟才能为电动汽车充入足够的电量，并使其行驶约250公里。设计一个可以处理如此大功率的单功率处理单元需要采用难以控制的复合多级拓扑结构。
在现代充电站中，一种将功率输出缩放到快速充电所需电平的方法是使用并联堆叠的模块化功率转换器。由于直流充电站占用了大量空间，因此功率转换器必须是模块化的，且针对高效率和高功率密度进行了优化。
电池组有两条充电路径。第一条路径是电网直接连接到车辆内部的车载充电器…
作者：Kallikuppa Sreenivasa
在我之前撰写的关于提高数据采集(DAQ)以实现电网保护和控制的两篇博文中，我阐述了将多个模数转换器（ADC）连接到单处理器以及使用可编程实时单元子系统和工业通信子系统(PRU-ICSS)来提升传感器DAQ性能的必要性。此篇博文中，我将讨论电网应用中电压、电流和有功电能的DAQ精度要求，以及基于ADS131A04 24位delta-sigma ADC的采用24位 Delta-Sigma ADC的高精度±0.5%电流和隔离电压测量的参考设计。
从传统变电站转向智能变电站
通过阅读我们的最新版白皮书，“从传统变电站转向智能变电站”，了解有关智能变电站的更多信息。
电网保护和测量
DAQ可以用来保护电网资产，测量用于计量/监测的电气参数。使用单个硬件配置在指定精度限制内测量大范围的电压和电流输入…
随着许多公用事业公司将关注焦点转向提升电力系统的质量和效率，他们也正从传统电网向更智能的电网转型。这种转型需要在现有的一次设备基础上添加更多传感器和通信功能，并安装二次设备，如保护继电器、间隔控制器和终端单元，从而保护、控制和监控变电站开关站的一次设备。如下图1所示，二次设备安装在变电站控制室中的面板内。
图1：带保护、控制和监控设备的控制面板
随着更多传感器的连接，数据采集（DAQ）功能对于提高电力系统性能至关重要。DAQ系统需要采集多个模拟输入（电流、电压、温度）的数据，精确处理采集的样本，计算电气参数，并实时地将这些经过处理的参数传送到中心位置进行分析。
用于保护、监控和测量的AC模拟输入具有不同的输入范围、精度和处理要求。为了优化变电站规模，提升测量精度，提高可靠性和安全性，公用事业公司和很多大型企业正从传统仪表变压器向非传统仪表变压器转变，这就需要额外的硬件和处理…
随着全球能源需求和能耗的增加以及对绿色能源的推动加强，许多公用事业公司正在改变他们的战略。这些公司并没有增加发电量，而是通过提高交付给客户的电能质量来提高输配电效率，从而使电力系统具有容错性。同时通过增强保护、监控、控制和自动化，延长设备的使用寿命，最大限度地减少停机时间并降低运营费用。
从传统变电站转向智能变电站
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例如，具有容错性的电力系统减少了可用的故障电流，并通过与二级保护设备连接的传感器和通信来实现设备的智能化。这些设备能够准确地检测故障电流并缩短故障清除时间，进行远程操作，准确、快速地确定故障位置，从而最大限度地减少停机时间和降低供电恢复时间，并在数据分析中引入冗余来提高可靠性，从而做到提前预测和预防设备故障。一次设备，如输电线路、电力变压器（见图1）、断路器和负载开关等，在维护电力系统完整性和供电可用性方面发挥着重要作用…
作者：Kallikuppa Sreenivasa, Akshay Mehta
在之前关于提高数据采集（DAQ）性能以实现电网保护、控制和监测设备的博文中，我阐述了连接多个模数转换器(ADCs)的必要性，以及如何使用单个Sitara™处理器中的可编程实时单元和工业通信子系统(PRU-ICSS)和使用多个高性能、可同步的sigma-delta ADCs来提高DAQ性能和测量精度。
从传统变电站转向智能变电站
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在此篇博文中，我和我的同事Akshay将阐述如何通过使用电源模块来产生多个供电电压的方式来增强DAQ性能，包括5-V、3.3-V、2.5-V和 1.8-V电源导轨。
图1显示了一个带有通常配置子系统的DAQ，以及其中发现/使用的设备或集成电路…
模拟
汽车
DLP® 技术
嵌入式处理
工业
电源管理
