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1原理簡介
1.1主備用變頻器切換接線原理主備用變頻器間的切換主要是利用繼電器間的切換來實現(xiàn)電源和控制線路的切換。通過制作一塊電源切換板來控制KM1A、KM2A、KM1B、KM2B、KM3等交流接觸器之間的切換,來時實現(xiàn)380VAC電源通過主備變頻器到合成器風機的切換。通過制作一塊控制線路切換板來實現(xiàn)從CCU接口板J11來的控制信號到主備變頻器的切換。
1.2主備用變頻器電源切換原理圖1為主備用變頻器電源切換繼電器板的控制線路圖,220VAC作為交流接觸器的線包電壓,通過控制交流接觸器的常閉、常開接點的吸合來控制380VAC風機電源到主備用變頻器倒換。
1.3主備用變頻器控制線路的切換原理主備用變頻器控制線路的切換是通過控制線路切換板來實現(xiàn)的,他也是用到了繼電器的吸合原理來實現(xiàn)的。a.當變頻器切換開關S1在主用位置時,使控制線路切換板的K10、K20、K30、K40的線包不得電,控制信號就從就從J11通過這四個繼電器到J11A然后送到主用的變頻器。b.當變頻器切換開關S1在備用位置時,+24VDC就從主備用變頻器電源切換板的TB1(見圖1)送到J2-3使控制線路切換板K10、K20、K40的線包得電動作,這樣這三個線包就倒到備用的一路,控制信號就從J11通過K10、K20、K30、K40到J11B然后送到備用的變頻器。c.當變頻器切換開關S2在旁路位置時,+24VDC就從主備用變頻器電源切換板的TB1(見圖1)送到J2-3使控制線路切換板的K30線包得電動作,模擬出變頻器正常的狀態(tài)信號送回J11。這樣當變頻器故障的時候發(fā)射機就認為變頻器正常而繼續(xù)工作。
2主要元器件選擇
2.1電源切換板的交流接觸器采用施耐德公司的型號為LC1D18M7C的交流繼電器,其功耗小、壽命長、安全可靠。
2.2控制線路切換板的繼電器為歐姆龍公司24VDC的微型繼電器,其特點是抗電磁干擾性能強,可實現(xiàn)高密度安裝。
3線路連接和安裝
3.1主備用變頻器電源切換板的線路連接和安裝由于哈里斯在整機設計上比較緊湊,在現(xiàn)有的合成器柜上無法安裝體積較大的主備用變頻器電源切換板和備用變頻器。所以只能利用低壓配電柜上面的空間,把電源切換板和備用變頻器安裝在低壓配電柜的上面。把切換開關安裝在低壓配電柜的外側面板上。
3.2主備用變頻器控制線路的切換板的線路連接和安裝控制線路切換板是根據原理圖制作的15cm×11cm的PCB板??紤]到平時維護和檢修的需要將控制線路的切換板安裝在合成器A1柜的側面板上。變頻器控制信號線從合成器CCU接口板的J11接出至切換板的J11,從切換板的J11A和J11B接出分別到主用和備用的變頻器。繼電器的24VDC線包電壓從電源切換板TB1引出至控制線路切換板J1和J2兩個端子。從這兩塊切換板和備用變頻器的安裝位置來看對合成器機柜內的整體布局沒有影響,周圍由足夠的空間,安裝、拆卸與檢修都十分方便。
4結束語
關鍵詞:步進電動機;數字控制;驅動電路
中圖分類號:TP331.2文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)34-9841-02
Motor Theory and Driving Circuit
HUA Da-long, YANG Ye, PAN Han-huai
(Huaian College of Information Technology, Huaian 223003, China)
Abstract: The stepper motor is a pure digital control of motors, also known as a step motor or pulse motor. Is an electrical pulse signal controlled by the brushless DC motor, it can be seen as a certain frequency range, speed and control of pulse frequency synchronization synchronous motor. It will be the input pulse signal to be converted into mechanical output of the exercise. Each pulse can be a Master stepper motor shaft to move a step angle and rely on its unique positioning shaft torque will be accurately locked position in space, in the actual project has a wide range of applications, the article mainly discusses the stepper motor drive circuit principle and its characteristics.
Key words: stepping motor; digital control; drive circuit
傳統(tǒng)電動機作為機電能量轉換裝置,在人類的生產和生活進入電氣化過程中起著關鍵的作用??墒窃谌祟惿鐣M入自動化時代的今天,傳統(tǒng)電動機的功能已不能滿足各種運動控制系統(tǒng)的要求。為了適應這些要求,發(fā)展了一系列新的具備控制功能的電動機系統(tǒng),其中較有自己特點,且應用十分廣泛的一類便是步進電機。近50年來,步進電機迅速發(fā)展而成熟起來,從發(fā)展趨向來講,步進電機已經能與直流電動機,異步電動機,以及同步電動機并列,成為電動機的一種基本類型,步進電機己成為除直流電動機和交流電動機以外的第三類電動機。
1 步進電機的工作原理
步進電機是一種完成增量運動的電磁機械。它能將輸入電脈沖信號轉換成機械的運動量加以輸出。每一個主令脈沖都可以使步進電機的轉軸前進一個步距角,并依靠它特有的定位轉矩將轉軸準確地鎖定在空間位置上。步進電機是離散型自動化執(zhí)行元件,是自動控制系統(tǒng)中的重要執(zhí)行部件,它在系統(tǒng)中可實現(xiàn)變換脈沖數為轉軸的角位移,起電磁制動器、電磁差分器、電磁減速器和角位移發(fā)生器等。步進電機是一種將電脈沖信號轉換成角位移或線位移的元件,其轉軸輸出的角位移量與輸入的脈沖個數有關,通過控制輸入脈沖個數來控制步進電機的角位移量,而通過控制脈沖頻率可實現(xiàn)調速。
步進電機只要由定子和轉子組成。定子的主要結構是繞組,兩相電機即有兩個繞組,其它以此類推。繞組按一定的通電順序工作,這個通電順序稱為步進電機“相序”。轉子的主要結構是磁性轉軸,當定子中的繞組在相序信號作用下有規(guī)律的通電,斷電工作時,轉子周圍就會有一個按規(guī)律變化的電磁場,因此一個按規(guī)律變化的電磁力就會作用在轉子上,轉子總是力圖轉動到磁阻最小的位置,正是這樣,讓轉子按一定的步距角轉動,使轉子發(fā)生轉動。步進電機步距角θ的計算公式:θ=360°/NZ,其中N為步進電機中一個通電循環(huán)的拍數,Z為轉子齒數。其中常見的反應式步進電機分為轉子和定子兩部分。定子是由硅鋼片疊成的。定子上有6個磁極(大極),每2個相對的磁極(N、S極)組成1對,共有3對。每對磁極都纏有同一繞組,也即形成一相,這樣3對磁極有3個繞組,形成三相??梢缘贸?四相步進電機有4對磁極、四相繞組,五相步進電機有5對磁極、5相繞組……依此類推。每個磁極得內表面都分布著多個小齒,它們大小相同,間距相同。電機一旦通電,在定轉子間將產生磁場(磁通量中)當轉子與定子錯開一定角度產生力,力矩與電機有效體積正比,電機有效體積越大,勵磁安匝數越大,定轉子間氣隙越小,電機力矩越大,反之亦然。
2 步進電動機的驅動電路
步進電機驅動系統(tǒng)中,控制器與驅動器之間的連接分為串行和并行控制兩種。串行控制時,控制器輸出時鐘脈沖串和方向電平,靠驅動器中的脈沖分配器轉換并行驅動信號,去控制各相繞組的導通或截止。這里時鐘脈沖的有無決定了步進電機的運行或停止,脈沖頻率決定步進電機運行的速度,方向電平決定運轉的方向。并行控制時,控制器直接輸出各相繞組導通或截止的并行信號,此時,脈沖分配器設在控制器中,除了由軟件來代替脈沖分配器的功能外,不論是串行控制還是并行控制,整個系統(tǒng)中都必須有脈沖分配器這個環(huán)節(jié)。大部分PLC調速器采用與該PLC能夠配套的驅動器和對應的步進電機,如圖1所示。
步進電機可直接用數字信號控制,無需反饋可開環(huán)工作,無累積定位誤差,控制精度高,因此被廣泛用于數字控制和計算機控制等精密定位的控制系統(tǒng)中??删幊绦蚩刂破鱌LC是一種適于工業(yè)現(xiàn)場控制的技術平臺。PLC綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術,使用面向過程、面向用戶的簡單編程語言,用戶可通過軟件設計,實現(xiàn)各種復雜的邏輯控制。
從應用的角度來看,制約步進電機的兩個問題是失步和振蕩,由于步進電機在大多數情況下采用開環(huán)運行的方式,它的主要運行性能完全依賴于驅動器、負載和電機本身。在多種情況下會產生失步,比如啟動或停止頻率超過突跳,電機高速運行的脈沖頻率超過了最大運行頻率,所帶負載轉矩超過了啟動轉矩,共振等。通過改善驅動器的性能,可以減小運行中失步的可能。步進電機低頻振蕩是另一個需要解決的問題。步進電機在極限頻率下做連續(xù)步進運行,即改變一次通電狀態(tài),轉子轉過一個步距角。如果阻尼較小,這種運動是一個衰減的振蕩過程,轉子是按自由振蕩頻率振蕩幾次才衰減到新的平衡位置而停止下來。每來一個脈沖,轉子都從新的轉矩曲線的躍變中獲得一次能量的補充,這種能量越大,振蕩越厲害。當脈沖頻率等于或者接近于電機的自由振蕩頻率時電機會出現(xiàn)嚴重的低頻振蕩,甚至失步導致無法工作,一般不允許在共振頻率下運行。
3 結束語
步進電機伺服系統(tǒng)具有價格低,簡單,可靠等交直流伺服系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點,但由于它的運行速度低、驅動器效率低和發(fā)熱量大等缺點,使它的使用范圍受到限制,針對存在的問題,隨著新材料、電機設計與制造技術,電力電子技術、微電子技術、控制技術等的進步,為步進電機驅動器性能的提高提供了條件,出現(xiàn)了許多步進電機驅動控制方式。步進電機控制系統(tǒng)由控制器,驅動器和步進電機組成。它們之間是相互配套的,目前的驅動器一般都為集成產品,而不是由分離產品構成,主要應用于各種工業(yè)場合,而對于小型水電站及對步進電機要求較低的場合,良好的步進電機驅動電路,應該是能夠使步進電機在較大的轉速范圍內都有很強的負載能力。且要運轉平穩(wěn),降低噪音,還要在一定程度上提高步進精度。
參考文獻:
[1] 劉志永.淺析步進電機的PLC控制技術與發(fā)展趨勢[J].科技資訊,2006,(27).
[2] 孫平,邢軍.PLC控制步進電機驅動系統(tǒng)[J].河南師范大學學報(自然科學版),2001,(4).
關鍵詞:電路原理實驗教學教學改革
中圖分類號:TM13 文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2012)02(c)-0000-00
在 “電路原理”的實驗教學建設與改革的實踐中,根據長期的實驗教學經驗,探索實驗室建設、實驗教材建設、實驗內容設置、實驗模式和實驗考核方法的改革,運用傳統(tǒng)方法結合計算機仿真的實驗方法,以規(guī)定實驗結合自主實驗的形式,充分利用網絡資源延伸教學互動空間,形成了一套分層次遞進的實驗教學模式。
基礎課程重視培養(yǎng)學生自主創(chuàng)新意識和科學實驗技能,是提高教學質量的重要環(huán)節(jié)。
如何在有限學時內使學生掌握電路的基本知識、基本分析方法和基本實驗技能是主講老師必須思考的問題。本文從教學內容、教學手段及方法、教學質量評價方法與評價體系、實踐環(huán)節(jié)等幾個方面進行改革實踐
1教學內容
1.1?線性電阻電路
1.2?正弦電流電路
1.3?非正弦周期電流電路
1.4 動態(tài)電路的時域分析
1.5?動態(tài)電路的復頻域分析
1.6 非線性電路
1.7 網絡矩陣和網絡方程
1.8?二端口網絡
1.9 分布參數電路
1.10 磁路
???
2教學手段與方法
2.1編寫教學計劃?
??? 編寫教學計劃是一項十分重要的工作 ,授課計劃、授課內容要符合教學大綱的要求 ;授課的總學時和學時分配要符合教學計劃 ,教師不僅要“吃透”教材 ,積極參加教材建設 ,同時還需要認真的工作態(tài)度和高度的責任心。認真?zhèn)湔n、做好備課筆記是保證教學質量的基礎
2.2教學方法
(1)在電類專業(yè)的課程體系中,結合電路課程的特點和教學內容,安排好先修的數學和物理學課程。
(2)在教學中,強調基礎知識,注重基本概念和基本的分析計算方法的掌握。注意理論聯(lián)系工程實際。
(3)在教學中,注重教學方法,遵循由特殊到一般、由簡單到復雜、循序漸進,使學生對基礎知識牢固掌握、靈活應用。
(4)結合課堂講授內容,精心配備例題和習題,開展課堂討論,以利于學生更好地理解和掌握基本理論和基本方法。
(5)電路原理課程多媒體教學的實踐。在課堂教學中,引入現(xiàn)代化教學手段,使教學內容形象生動,增大了信息量。制作上網課件,充分利用網上資源,加強訓練。
隨著計算機的普及,采用多媒體教學已經得到人們的廣泛重視.引入多媒體技術,可以給學生創(chuàng)造一個生動形象的學習環(huán)境.改變了單一的教學形式,進一步激發(fā)了學生的學習興趣,調動了學習積極性,提高了學習效率.
(6)注重實驗教學和課堂理論教學的結合,通過常用儀器儀表的使用和對實際電路的調試、現(xiàn)象的觀察、參數的測定、故障的排除使學生進一步了解電路元件的基礎知識、電路模型知識、正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率、互感現(xiàn)象。通過驗證性實驗和綜合性實驗提高學生實際動手能力,加深學生對重點和難點內容的認識和理解。
(7)將電路計算機輔助分析引入教學,幫助學生更深入地理解動態(tài)電路的過渡過程和正弦穩(wěn)態(tài)電路的頻率響應。
3教學改革的主要內容
3.1教材內容方面
在課程體系上要體現(xiàn)專業(yè)基礎課的特點,采取橫向聯(lián)合改革的做法,對一些與工科物理重復的內容只作過渡,不再重點講授。而將重點放在講述分析方法,如時域及頻域網絡分析。從時域和頻域這兩個角度對網絡的基本原理、基本概念和基本分析方法進行更深層次的討論。并建立起復頻域分析的概念和方法對后續(xù)課程有極大的影響。學生通過學習這兩部分內容在電路理論方面的思維和能力得到了訓練和提高。
3.2設計實驗方面
實驗教學是將理論知識轉化為實際能力的重要環(huán)節(jié),將理論知識的學習與動手實踐緊密結合, 使學生具備了基本的實踐技能,培養(yǎng)了創(chuàng)新意識和工程意識。[1]
開設出既能加強基本理論、基本知識、基本技能訓練又能反映當代科技水平且與相關專業(yè)密切結合的實驗。以培養(yǎng)學生跨學科的綜合分析能力和潛在創(chuàng)造能力。將實驗內容按功能分塊,分別是基礎模塊、設計模塊、應用模塊,刪去一些陳舊落后的實驗,加強了設計型實驗和仿真實驗。
4課程考核及教學改革的目的
在課程考核方面,強調平時階段考試的重要性,弱化了期末考試的比例,有效地促進了學生的學習主動性,使最后的總評成績真正能夠反映學生的學習水平。
隨著高校新一輪的建設,給專業(yè)基礎課程教學帶來了較大的影響,主要體現(xiàn)在大專業(yè)、大平臺、大院系的建立進一步整合了教學資源,為提高教學質量提供了重要的基礎;高校擴招使得大班授課成為一種較為普遍的形式。為了適應這一形勢,同時也為了保證課程考核方式改革的順利實施,課程組加強教材建設,形成了較為完善的教材體系。
深化教學改革,注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性智能?,F(xiàn)代的教學觀是發(fā)展型和開拓型的教學觀。把知識的傳授與學生的全面發(fā)展很好的結合起來,在向學生傳授知識的基礎上,注重發(fā)展學生的創(chuàng)造性智能?;谶@種認識,在電路原理課程的整個教學過程中始終采用啟發(fā)式教學,不要過細過長,而應讓學生懂得知識的來源和獲取知識的手段要比知識本身更重要,以培養(yǎng)學生獲取知識的能力和獨立分析問題和解決問題的能力。[2]
5實踐教學的效果與意義???
通過教學改革促進了教育思想和教學觀念的改變,達到預期目標。
在重視電路基本理論的基礎上,結合工程實際,重視現(xiàn)代電路分析的方法,培養(yǎng)學生熟練使用現(xiàn)代化設計工具,增強學生的工程實踐能力。
實踐教學內容的安排,旨在鞏固學生的理論知識,培養(yǎng)學生的實踐能力,激發(fā)學生的科研興趣,全面提高學生的綜合素質。實驗課程內容可分層次開出基礎型、設計型。實驗采取開放式教學模式,實行實驗時間開放,實驗內容開放,實驗器材開放。
實踐教學提高了學生的學習興趣,激發(fā)了其自身的創(chuàng)新能力。提高了實驗的操作能力,增強了學生操作實驗的自覺性。強化了學生細致敏銳的觀察能力和科學的實事求是精神。提高了學生的科研能力,對其自身的綜合素質也有很大程度的加強。[3]
6結語
本文通過對電路原理課教學改革的實踐分析,提高了學生的動手能力,使實驗、實訓變得有趣味、有探索性,提高了學生對實踐環(huán)節(jié)的重視程度。強化了理論分析與實際工程的聯(lián)系。通過實驗、實訓,學生具備了基本的實踐技能,培養(yǎng)了創(chuàng)新意識和工程意識,也提高了學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力和綜合應用知識的能力。
參考文獻
[1] 陳洪亮,田社平,張峰.基本電路理論課程考核方式改革的探索與實踐,中國大學教學,2009年第2期.
關鍵詞:電路原理圖;識圖方法;單元電路;電子電路
中圖分類號:TN71 ? 文獻標識碼:A??文章編號:1672-3791(2015)02(b)-0000-00
引言
電子電路圖是電子產品和電子設備的“語言”,而電子電路原理圖是電子電路圖的重要組成部分,怎樣看懂原理圖是學習電子技術的一項重要內容。識圖的過程是綜合運用所學過的電子技術相關知識,分析并解決問題的過程,識讀原理圖是有一定規(guī)律可遵循的。本文所闡述的五種識圖方法,是我結合多年教學經驗并參考相關書籍資料總結歸納的,希望可以給在電子電路原理圖識圖方面有困惑的同學們一些啟示,另外,其中一些方法也可作為老師進行相關識圖教學時的參考。
1 電子電路原理圖的概念及識圖意義
電子電路圖一般由電路原理圖、方框圖和裝配(安裝)圖構成,其中電路原理圖是電子電路圖的重要組成部分,它是由各種代表實際電子元器件的符號(圖形、文字)及注釋性字符組成的。從電路原理圖我們可以看出每個電子元器件的具體參數(如型號、標稱值)及各個元器件之間的連接關系。
識圖,是從事電子技術工作人員的一項基本功,通過識圖可以幫助人們去盡快地熟悉設備的構造、工作原理,了解各種元器件、儀表的連接以及安裝;識圖也是進行電子制作或維修的前提;識圖也有助于我們迅速熟悉了解各種新型的電子儀器及設備。
2 電子電路原理圖的識圖方法
識讀電子電路原理圖必須了解掌握一定的電子技術的基本知識,但是,即使具備一定的電子技術基礎知識,在剛開始接觸電路圖時也會感到有些困難,但從多年從事電子技術教學的經驗中,我覺得識讀電子電路原理圖還是有一定方法可以遵循的,下面我想結合光控和聲控延時照明樓道燈電路(圖1)做一總結。
圖1 光控和聲控延時照明樓道燈電路
1 將電路解體分塊,分成若干單元電路。一些復雜的電路,通??梢园凑针娐匪鶎崿F(xiàn)的功能分為幾個部分,這樣可以把一個復雜的電路分解成若干簡單的電路來分析,簡化了分析電路的難度。如光控和聲控延時照明樓道燈電路可分解成聲控接收放大電路、單穩(wěn)態(tài)延時電路、光控電路和電源電路四個部分。每個部分的分界線如圖1所示(注:C2屬于電源電路部分)。又如調幅收音機電路可以分解成輸入回路、混頻、中放、前置低放、功放這幾個單元電路。
2 掌握典型單元電路的結構及特點。常見的典型單元電路有放大電路、振蕩電路、濾波電路等。這些單元電路通常是以三極管或集成電路作為核心器件來組成的,并具備一定的結構形式,一些復雜的電路都是在這些典型單元電路基礎上進行擴充來構成的。如放大電路通常是以三極管或集成運放為核心的單元電路,它的結構特點是有一個輸入端和一個輸出端;振蕩電路通常也是以三極管或集成運放為核心的單元電路,它的結構特點是沒有對外的電路輸入端,在三極管或集成運放的輸入端與輸出端之間接有一個具有選頻功能的正反饋網絡;濾波電路通常以集成運放為核心,它的結構特點是含有電容器或電感器,并在輸出端與輸入端之間接有反饋元件。在圖1中,聲控接收放大電路是以三極管VT1、VT2為核心的單元電路,光控電路是以VT3為核心的單元電路。又如在觸發(fā)器電路中,基本RS觸發(fā)器作為存儲單元電路是構成其它復雜觸發(fā)器的基本邏輯單元,如同步RS觸發(fā)器,是在基本RS觸發(fā)器的基礎上再增加兩個與非門形成的,主從RS觸發(fā)器又是由兩個同步RS觸發(fā)器構成的,主從JK觸發(fā)器則又是在主從RS觸發(fā)器的基礎上再增加兩個與門而形成的,可見,同步RS觸發(fā)器、主從RS觸發(fā)器、主從JK觸發(fā)器都是在基本RS觸發(fā)器基礎上進行逐步擴充而形成的,基本RS觸發(fā)器是構成這些復雜觸發(fā)器的基本邏輯單元,掌握它為我們研究后面幾種類型觸發(fā)器打下基礎。
3 了解電源電路的特點。電子電路通常以直流穩(wěn)壓電源作為電源給電路提供能量,直流穩(wěn)壓電源通常由變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓四個部分構成,通過這四個部分的電路,將交流電轉換成直流電。如圖1中交流220V電壓經C1、R1降壓、VDW二極管限幅、VD1整流后,得到直流電壓經C2電容濾波以后,為整個電路提供工作電壓。又如一些門鈴電路、充電電路、開關電路,在給這些電路供電時,通常都是將220V市電經變壓器降壓、四個二極管組成的整流橋整流、電容濾波及穩(wěn)壓管穩(wěn)壓這幾個環(huán)節(jié)將直流電轉變成交流電為電路提供穩(wěn)定的電源。
4 將電路歸類,按類別研究電路。電子電路通??煞譃橐韵聨追N常見類別:報警電路、門鈴電路、振蕩電路、電源電路、照明與彩燈控制電路、開關與檢測電路、傳感器應用電路、555定時器應用電路等。上述每種類別電路雖然所采用的電子元器件不同,但電路實現(xiàn)的功能基本是相同的,所以可以從電路所實現(xiàn)功能入手來分析電路。另外,了解一些器件的典型電路結構及其特點,也為我們分析一些復雜電路帶來方便。如555定時器典型電路主要包括用555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,用這些典型電路可以構成相應的應用電路,如由555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可構成觸摸開關電路、定時器等,由555組成的多諧振蕩器可構成時鐘脈沖發(fā)生器等,由555組成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可構成邏輯電平測試電路等。如圖1,樓道燈所具備的延時功能就是由555定時器構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來實現(xiàn)的。
5由淺入深研究某個類別電路。例如門鈴電路,我們可以先掌握簡單門鈴電路的原理,然后再進一步研究簡單變調門鈴電路、雙音調門鈴電路的原理,因為后面兩種類型的門鈴電路是在簡單門鈴電路基礎上加以改進擴充而形成的。如圖1,是光控和聲控延時開關電路,我們可以先從相對簡單的光控開關電路開始研究,在此基礎上再研究光控延時開關電路,最后再研究聲光雙控延時開關電路就相對容易些了。
3 總結
以上是我根據多年的學習、積累、摸索及實踐并參考相關書籍及資料總結的幾點電子電路原理圖的識圖方法,其中前面三種方法主要是分析具體電路的常用方法,后面兩種方法可供我們自學電路或進行教學時做以參考。這些方法有相通之處,即可以單獨使用,也可以融會貫通。當然,電子電路原理圖的識圖方法還有很多,如按照信號的流程和變化、先找熟悉的元器件或電路、化特殊為一般等,我們可以根據具體電路和個人識圖習慣來進行選用。另外,我認為要想更好的識讀電子電路原理圖,還需平時多看、多讀、多分析、多理解各種電路圖,積累適用于自己的識圖方法。當然也可以多閱讀相關方面的書籍及資料,圖見多了,分析起來必然更加得心應手,同時還應多向有經驗的同行請教學習,這些都可以不斷提高自己的識圖水平,使自己能夠快速、準確地讀懂電路原理圖。
參考文獻:
[1]張憲等.電子電路實用手冊―識圖、制作、應用.北京:化學工業(yè)出版社,2012.
[2]孫余凱等.電子產品制作技術與技能實訓[M].北京:電子工業(yè)出版社,2012.
關鍵詞:電動機;控制電路;原理;故障
引言
生產實踐中電動機控制電路各種各樣,盡管這些電路整體上千差萬別,但它們都是由一些基本的控制電路組成的。只要掌握這些基本的控制電路,就可以為閱讀、分析及設計各種更復雜的電路打下堅實的基礎。
1 直接起動控制電路的工作原理分析
三相鼠籠異步電動機的起動有降壓和全壓(直接)起動兩種方式,直接起動所用的電器設備少,電路簡單,容量小的電動機常采用直接起動。
1.1 組合開關控制電路
直接起動控制電路中最簡單的是用組合開關對電動機控制的電路。合上組合開關,三相交流電通過組合開關、熔斷器直接加到三相異步電動機的定子繞組上,電動機單向運轉;斷開開關,電動機停轉。該電路的優(yōu)點是結構簡單,而且熔斷器能起短路保護作用,但缺點是當電動機過載或欠壓時,熔體熔斷造成電動機不能正常運行或損壞,而且不能實現(xiàn)遠距離和自動化控制。
1.2 點動控制電路
利用接觸器可實現(xiàn)對電動機的遠距離控制和自動化控制。點動控制電路是最簡單的一種,電路如圖1 所示。
該電路由主電路和控制電路兩部分組成。電源、開關、熔斷器、接觸器KM 主觸點和電動機組成主電路;按鈕SB 和KM 線圈組成控制電路。當合上電源開關時,電動機不轉動,因為KM的主觸點是斷開的。按下SB,KM 線圈通電,KM 主觸點閉合,電動機轉動;松開SB,KM 線圈失電,KM 主觸點斷開,電動機停轉。該電路與前述的用開關控制電動機的電路相比,優(yōu)點是操作方便,操縱小電流的控制電路就可控制大電流的主電路,而且能實現(xiàn)遠距離和自動化控制。但這種電路的缺點是要想使電動機長期運行,必須始終用手按住啟動按鈕,很不方便。要想使電動機連續(xù)運轉,需要采用具有接觸器自鎖的控制電路。
1.3 有接觸器自鎖的控制電路
具有接觸器自鎖的控制電路如圖2 所示。該電路在點控電路的基礎上,在控制電路中串聯(lián)了動斷按鈕SB2,而且把接觸器的一對動合輔助觸點與動合按鈕SB1 并聯(lián)。當按下動合按鈕SB1時,線圈通電,引起KM 主觸點閉合,電動機轉動;松開SB1,因并聯(lián)在啟動按鈕兩端的KM 動合輔助觸點已經閉合,接觸器KM的線圈維持通電,保證KM 主觸點仍處于閉合狀態(tài),電動機繼續(xù)運轉;按下停止按鈕SB2,電動機停轉。該電路不僅能保證電動機單向連續(xù)運轉,而且具有三種保護功能:熱繼電器實現(xiàn)過載保護;熔斷器實現(xiàn)短路保護;接觸器實現(xiàn)失壓和欠壓保護。
上面的幾種控制電路都只能使電動機朝一個方向轉動,但在生產實踐中,經常需要電動機能正反轉,如機床工作臺的前進和后退、搖臂鉆床搖臂的上升和下降、起重機吊鉤的上升和下降等。這就需要正反轉控制電路。
1.4 正反轉控制電路
1)無聯(lián)鎖的正反轉控制電路。無聯(lián)鎖的正反轉控制電路是最簡單的一種正反轉控制電路。其工作過程如下:按下動合按鈕SB1,KM1 線圈通電,KM1的動合主觸點和動合輔助觸點閉合,電動機連續(xù)單向運轉;按下動斷按鈕SB3,KM1 線圈斷電,KM1 主觸點和輔助觸點斷開,電動機停轉。按下動合按鈕SB2,KM2 線圈通電,KM2 動合主觸點和動合輔助觸點閉合,電動機反向運轉。該電路雖然實現(xiàn)了電動機正反轉,但當誤操作即按下按鈕SB1 后又按下按鈕SB2 時,線圈KM1 和KM2 的六個主觸點同時閉合,將造成電源短路。要解決該電路的缺點,可以在此電路的基礎上稍作改進,實現(xiàn)電器聯(lián)鎖控制。
2)帶電氣互鎖的正反轉控制電路。把接觸器KM1、KM2 的動斷輔助觸點串接在對方線圈回路中,這樣接觸器KM1 和KM2 的兩個線圈就不會同時通電,這種相互制約的控制方式稱為互鎖或者聯(lián)鎖。該電路的缺點是在電動機由正轉變?yōu)榉崔D或由反轉變?yōu)檎D的操作中,必須先按停止按鈕,這樣難以提高勞動生產率。為此可采用按鈕、接觸器雙重聯(lián)鎖正反轉控制電路。
3)按鈕、接觸器雙重聯(lián)鎖正反轉控制電路。該電路SB1、SB2 采用復合按鈕,其動斷觸點分別串接在對方線圈回路中,這樣,按下SB2 時,只有KM2 得電動作,同時SB2 的動斷觸點將KM1 線圈回路切斷;同理按下SB1 時,只有KM1 得電動作,同時SB1 的動斷觸點將KM2 線圈回路切斷,從而保證KM1 和KM2 不同時通電。這樣既操作方便又安全可靠。
2 故障排查
掌握了電路的工作原理,知道了電路的動作過程,就能快速準確地排查故障。排查故障的方法很多,測量法是找出故障點的基本、可靠和有效的方法。在不通電的情況下可以采用萬用表電阻法進行故障診斷,即使用萬用表的電阻檔通過測量電阻來檢查電路。下面以無聯(lián)鎖的正反轉控制電路為例簡單介紹故障排查方法。
2.1 主電路的檢查
在切斷總電源的情況下合上自動空氣開關,用萬用表電阻檔分別測量三相火線和異步電動機的三根引線之間的電阻值,正常時電阻應為無窮大。然后測量點不變,手動交流接觸器KM1、KM2 的動合主觸點使之閉合,此時,若電阻幾乎為零,說明KM1、KM2 動合主觸點動作良好且接線正確,熱繼電器的熱元件接線正確;若電阻為無窮大,再分別檢查KM1、KM2 和熱元件的好壞及接線情況。
2.2 控制電路的檢查
用萬用表電阻檔測量控制電路兩端的電阻值,若電阻為無窮大,則電路正常。然后按下SB1,若電阻幾乎為零,說明SB1動作良好且連接正確,電路中其它元件正常且連接正確;若電阻為無窮大,再分別對該部分電路中各元件進行檢查。同理可檢查KM2 線圈所在電路。
參考文獻
[1]曹建林.電工學[M].北京:高等教育出版社,2008:101.
工作原理
LNBP15是專門用于生成與控制極化電壓的集成電路,圖1為LNBP15工作原理圖,其1、2腳為電源輸入端,3腳為極化電壓輸出端,4腳為13/18V極化電壓切換控制端。當LNBP15第4腳為低電平時輸出13V極化電壓,當該腳輸入高電平(3.3V)時輸出18V極化電壓。DSF6902調諧器的26腳提供一個頻率為22KHz的方波供LNBP15合成,22KHz信號的有無是通過I2C總線對調諧器的寄存器進行設置實現(xiàn)的。當進行22KHz信號狀態(tài)設置時,I2C總線對調諧器的寄存器進行控制,由DSF6902第26腳發(fā)出22KHz信號,此時LNBP15第7腳為高電平時,LNBP15將22KHz方波疊加到輸出的極化電壓上,LNBP15第7腳為低電平時則不疊加。LNBP15第10腳為超載標志位,該腳接調諧器的輸入口IP0。LNBP15的5腳為使能端,使能以及13/18V切換分別由調諧器的兩個輸出口OP1、OP2控制,當電流或溫度過高時,LNBP15第10腳OP1端輸出低電平,從而實現(xiàn)保護功能。
應急代換
關鍵詞: 大規(guī)模集成電路 集成電路制造工藝 教學內容
21世紀以來,信息產業(yè)已成為我國國民經濟發(fā)展的支柱產業(yè)之一,同時也是衡量一個國家科技發(fā)展水平和綜合國力的重要指標。超大規(guī)模集成電路技術是信息產業(yè)的重要基礎,而集成電路制造工藝又是超大規(guī)模集成電路的核心技術。因此,對集成電路工藝的優(yōu)化和創(chuàng)新就成為提高信息產業(yè)綜合實力,增強國家科技競爭力的關鍵所在。近年來,盡管我國微電子技術不斷進步,但與微電子技術發(fā)達的國家相比,仍存在著相當大的差距。因此,要實現(xiàn)由集成電路生產制造大國向集成電路研發(fā)強國的轉變,就迫切需要培養(yǎng)一批高質量的超大規(guī)模集成電路工藝技術人才[1],這也正是《集成電路工藝原理》這門課程所要實現(xiàn)的目標。
然而,目前《集成電路工藝原理》課程的教學效果并不理想[2],[3],究其根本原因在于該課程存在內容陳舊、知識點離散、概念抽象、目標不明確等不足[4]。同時,由于大部分普通高校沒有足夠的實驗設備和模擬仿真實驗平臺,無法使學生熟悉和掌握工藝儀器的操作,導致學生所學知識與實際應用嚴重脫鉤,甚至失去學習積極性,產生厭學情緒。為此,依據我院微電子專業(yè)本科生的教學情況,我詳細分析了教學過程中存在的問題,提出了改革方案。
一、目前教學中存在的問題
1.學習目標不明確?,F(xiàn)有的教學內容往往采用先分別獨立講授單項加工工藝,待所有工藝全部講授完畢,再綜合利用所有工藝演示制作CMOS集成電路芯片的流程。這種教學模式會造成學生在前期的理論學習過程中目標不明確,無法掌握單項工藝在芯片加工中的作用,不能與實際器件加工進行對應,造成所學知識與實際應用嚴重錯位,降低了學生的學習積極性和主動性。
2.知識銜接性差。本課程的重點內容是集成電路工藝的物理基礎和基本原理,它涉及熱學、原子物理學、半導體物理等離子體物理、化學、流體力學等基礎學科,然而,大部分學生并未系統(tǒng)地學習過譬如等離子體物理、流體力學等課程,這就不可避免地造成了教學內容跨越性大的問題,無法實現(xiàn)知識的正常銜接,致使學生對基本概念和基本物理過程難以理解,從而影響學生的學習興趣。
3.課程內容抽象,不易理解。由于該課程的基本概念、物理原理和物理過程多而繁雜,再加上各種不同工藝之間的配合與銜接,導致內容抽象難懂。教師在課堂上按照常規(guī)講法,費時費力,學生對所講內容仍無法徹底理解,難以完成知識的遷移。
4.教學資源匱乏?,F(xiàn)有教材中嚴重缺乏集成電路加工方法的可視化資料,大量使用文字敘述描述物理過程和工藝流程,致使課程講授枯燥乏味,學生無法真正理解教學內容,很難產生學習興趣。
綜上所述,在現(xiàn)有集成電路工藝原理的教學過程中還存在一些嚴重影響教學質量的因素。為了響應國家“十二五”規(guī)劃中明確提出的建設創(chuàng)新型國家的任務,培養(yǎng)創(chuàng)新型大學生的要求,我們必須逐步改革和完善現(xiàn)有的教學內容及教學模式[5],提高教學質量,為培養(yǎng)開創(chuàng)未來的全面發(fā)展型人才奠定基礎。
二、教學內容的整體規(guī)劃
為了讓學生明確教學目標,突出教學重點,需要摒棄傳統(tǒng)的教學思路[6],構建“先整體、后部分;先目標、后工藝”的教學思路,對教學內容進行重新設計,使其更加符合學生的認知規(guī)律。我們拋棄了傳統(tǒng)的教學內容編排方式,提出了整個課程主要圍繞一個通用、典型的集成電路芯片的加工和制備展開,使學生明確本課程的教學目標。首先給出典型器件的模型,分析其各部分的材料和結構,明確器件的不同組成部分并進行歸類,依據器件加工的先后順序,然后模塊化講授器件每部分的加工方法、工藝原理和加工流程,逐步完成集成電路的全部制作,進而完成整個課程內容的講授。這樣就能用一條主線串起每塊學習內容,使學生明確每種工藝的原理、流程和用途,做到有的放矢,并能與實際應用較好地融合在一起,進而提高學生的學習主動性,增強課堂教學效果。
三、教學內容的選取與組織
1.教材的選擇
集成電路工藝的發(fā)展遵循摩爾定律,隨著理論的深入和技術的革新,現(xiàn)有的大部分《集成電路工藝原理》教材顯得陳舊、落后,無法適應現(xiàn)代工藝技術的發(fā)展和教學的需求。
為此,本課程的教材最好采用現(xiàn)有經典教材和前沿科學研究成果相結合的方式,現(xiàn)有經典教材有美國明尼蘇達大學的《微電子制造科學原理與工程技術》[3]和北京大學的《硅集成電路工藝基礎》[7]等,這些教材內容全面,幾乎覆蓋了所有的集成電路加工方法,而且原理講解深入透徹,具有較強的理論性。這些教材知識結構基本上是按照傳統(tǒng)的教學思路編排,所以要打破這種思維的束縛,設計出一個具有代表性器件的加工過程,然后把教材中的工藝原理、工藝流程融入器件的加工過程中。這就要求我們不能照搬書本上的知識內容,需要根據課程的新設計方案重新整合講義。同時還應該注意,為了擴充學生的知識面,還應該摘取一些具有代表性的最新前沿成果,不僅使學生的知識體系具有完整性,而且能進一步調動他們的創(chuàng)造性。
2.教學內容的選取
依據課程“先整體、后部分;先目標、后工藝”的教學思路,采用“范例”教學模式,教學內容可以劃分為九大知識模塊:典型CMOS器件、外延、氧化、擴散、離子注入、物理氣相淀積、化學氣相淀積、光刻與刻蝕、隔離與互聯(lián)。首先,通過一個典型CMOS器件的結構分析,獲得制作一個芯片所需的材料與結構,然后簡要給出不同材料和結構的加工方法,讓學生對課程整體內容有宏觀把握,初步了解每種工藝的基本功能。其次按照器件加工的順序,對不同工藝分別從發(fā)展歷史、工藝原理、工藝流程、工藝特點等方面進行詳細闡述,使學生對工藝原理深入理解,工藝流程熟練掌握,最后完成整個器件的制作。
3.教學內容的組織
對每部分教學內容要堅持“基礎知識銜接、主流工藝突出、淘汰工藝刪減、最新工藝提及”的原則。由于本課程以工藝的物理基礎和基本原理為重點內容,這是本課程的教學難點,為了讓學生更加清晰地理解和掌握其工藝原理,需要適當地補充一些課程必備的物理基礎知識。主流工藝是本課程的主要內容,要求學生對原理、流程、性能、使用范圍等深入理解,熟練掌握。因此,這部分內容要進行詳細講解。淘汰工藝是本課程的了解內容,目前淘汰工藝在現(xiàn)有教材中占據的篇幅和課時還比較多,且有喧賓奪主之勢,為了讓學生了解和熟悉集成電路工藝的發(fā)展歷史,需要進行適當的概括壓縮或刪減處理。最新工藝是本學科的前沿研究內容,為了擴充學生的知識,開闊學生的視野,應該適當地補充一些新型工藝技術,為學生將來進一步研究深造奠定基礎。
四、結語
《集成電路工藝原理》是微電子學專業(yè)本科生的一門重要的專業(yè)基礎課程,本課程的目的是使學生掌握集成電路制造工藝流程和基本原理。只有通過精心選擇優(yōu)秀教材,合理設計教學內容,使理論與實踐緊密結合,才能激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)新思維,進而有效地提高課堂教學質量,為培養(yǎng)科技創(chuàng)新型人才奠定基礎。
參考文獻:
[1]彭英才.兼談《集成電路工藝原理》課的教學體會與實踐[J],高等理科教育,2003(50).
[2]李尊朝.集成電路工藝課程教學改革探析[J].實驗科學與技術,2010(8).
[3]李琦,趙秋明,段吉海.工程教育背景下“集成電路工藝”的教學探索[J].中國電力教育,2011.
[4]邵春聲.淺談《集成電路制造工藝》的課程建設和教學實踐[J].常州工學院學報,2010(23).
[5]湯乃云.“集成電路工藝原理”課程建設與教學改革探討[J].中國電力教育,2012.
關鍵詞 DAM發(fā)射機 B-電源 功放模塊 開關時間
一、引言
B-電源在DAM-10KW發(fā)射機中起著非常重要的作用,它不僅給所有功放模塊的開通提供偏置電壓,而且通過改變功放模塊開關的響應時間,使功放模塊組在任何時刻的開關時間保持一致,從而減少發(fā)射機的噪聲輸出。若發(fā)射機B-電源設置不合適,某一時刻一組功放模塊開通時間比相鄰上一組模塊關斷時間提前,將會使發(fā)射機輸出包絡信號產生一個“尖峰”,而經音頻調制后的B-電源就會避免這種現(xiàn)象的發(fā)生,使各組功放模塊在任何時刻的開關響應時間取得一致。
二、B-電源電路原理分析
發(fā)射機B-電源主要由音頻+直流輸入電路、穩(wěn)壓電路和輸出保護電路三部分組成,其核心組件為N3集成電路(型號為UC3834),它是一個高效的線性穩(wěn)壓塊,N3集成塊內部設有誤差放大器,通過對輸出電壓與參考電壓進行比較,從而實現(xiàn)對輸出電壓的調整。當電源電壓升高時,穩(wěn)壓集成塊13腳的輸出電流減少,導致輸入到V5基極的電流減少,使輸出電壓下降。當電源電壓下降時,V5基極的電流增大,使輸出電壓升高。從而保證當外電壓或負載在一定范圍內變化時,保持輸出電壓基本不變。發(fā)射機B-電源詳細電路如圖一所示:
1.音頻+直流輸入電路。來自音頻處理板的音頻+直流信號,從J4-10端子輸入,該輸入電路由二極管VD12、VD10及削波調整電位器RP39、電阻R21、R22、R23組成。二極管VD7為嵌位二極管,VD6為保護二極管防止意外正電壓的串入。B-電源中的音頻+直流輸入電路工作于非線性狀態(tài),當音頻+直流輸入信號較小時,N3-9腳的參考電壓基本上按比例與輸入信號進行變化,當音頻+直流輸入信號變得更負時,則削波就越來越厲害,輸入信號的變化對N3-9腳參考電壓和調制B-輸出電壓的影響也越小。
2.穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路由集成塊N3和晶體管V5組成,-8VDC電源分別通過保險F3和電阻R25加到晶體管V5的發(fā)射極和N3集成塊的5腳,電容C12、C13為高、低頻旁路電容,N3中的誤差放大器對8、9兩腳輸入端電壓進行比較,產生一控制電壓控制外接晶體管V5的基級,從而控制輸出電壓的變化,輸出電壓的大小取決于發(fā)射機輸出功率及瞬時調制電平。N3供電電壓由+8VDC通過R36接到N3的1腳。R37、C11組成的補償網絡,C10為故障報警延時電容,其延時時間長短由電容容量的大小決定,+8VDC電源通過電阻R19為報警電路提供正電壓。
3.輸出保護電路。VD9、VD11為瞬間保護和箝位電路,防止負載受損壞。電壓保護電路由V4、R28-R31組成,故障時N3-16腳輸出高電平,V4導通,-5VDC電源通過R28-R31并聯(lián)后到地,使輸出電壓降低。
調整管的保護由VD8完成,正常時VD8截止,當瞬間有反壓加到V5的發(fā)射極,VD8將導通,從而保護外接晶體管,C14、C15為旁路電容。
三、B-電源在發(fā)射機電路中的作用
DAM-10KW發(fā)射機功放模塊開通或關閉的數量和順序由調制編碼板控制,每塊功放模塊內部的兩半橋分別設有三極管控制電路,控制電壓為負電壓時功放模塊開啟。發(fā)射機在高調幅正峰期開通模塊數多,負荷重。在調幅負峰區(qū),開通模塊少,負荷較輕。因此B-電源作為所有功放模塊開通時的偏置電壓,采用受音頻信號調制的負電源,電壓大小隨音頻信號的變化而變化。
以DAM-10KW機為例,在10KW載波、100%正峰調制時,有36塊功放模塊被打開;10KW載波、無音頻時,有18塊功放模塊被打開。因此,在低功率(包括負峰調制)情況下,只有少量的大臺階模塊導通,這時每個功放模塊的負載很輕,當更多的模塊加入導通后,負載顯著地加重,模塊的負載電流變化很大,從而使所需的開關響應時間發(fā)生變化,這就需要調整模塊的開關響應時間。同時,發(fā)射機在功率較高的情況下,模塊負載的變化沒有功率較小時變化快,即負載變化更緩慢,模塊開通與關閉的響應時間對負載電流的影響變小。因此,B-電源必須以一種非線性且與音頻相對應的方式變化。
在DAM-10KW機中的具體做法是:用來自音頻處理板的音頻+直流信號去調制直流穩(wěn)壓板上的B-電源,這個受控的B-電源最終送到功放模塊,與功放開關控制信號一起控制功放模塊的開通和關閉。在輸出功率10KW、調制度為100%時,B-的瞬時電壓大約在-2V至-6V之間變化。在輸出功率為0時,B-電壓近似于-2.5VDC直流電平。在100%負峰調制時,B-瞬時電壓約為-2.7V。在100%正峰調制時,B-瞬時電壓約為-5.7V。這一電壓范圍還隨著輸出功率的降低而減少。也可以這樣說,受音頻調制后的B-電源可以對沖掉因開通模塊總數目的變化而導致的功放模塊開關響應時間的變化,使各功放模塊在任何開關時刻的響應時間取得一致。
二次電源電路原理
實達5GIr顯示器是具有節(jié)能、多頻掃描的顯示器。其行頻隨著分辨率的升高而生高。為了確保行幅以及行輸出變壓器產生的電壓保持不變,必須使行輸出供電電壓隨著行頻升高而升高。反之在行頻下降引起Ts增大時,需要降低行輸出電壓的供電電壓。
實達5GIr顯示器的二次電源由儲能電感L906、場效應管Q968、二級管D933等元件組成,其輸出端電壓的大小受行頻脈沖的控制,在不同行頻條件下為行輸出管Q402提供不同的供電電壓以實現(xiàn)多頻掃描的目的。12V電源電壓加到IC302第9腳后,IC302內的行場振蕩開始工作,其6腳輸出與行頻同步的激勵電壓,當6腳為低電平時Q313截止,Q315導通,進而使Q968導通。當6腳為高電平脈沖電壓時,Q314導通,Q968截止,在Q968導通期間,電感L906存儲能量。Q968截止期間,L906感應的上正、下負的脈沖電壓與65V直流電壓疊加后,經D933整流,在濾波電容C946兩端產生與行頻成反比的供電電壓,通過行輸出變壓器的初級繞組2--1,為行輸出管Q402供電。該電路二次電源穩(wěn)壓取樣由:
(1)行輸出變壓器6端輸出的脈沖電壓經二級管D311整流,再經電位器VR311及電阻R325組成取樣電路進行電壓取樣,送至IC302第5腳。
(2)由C947、R960,通過對行供電電壓高低的檢測取樣,也送至IC302第5腳。IC302根據第5腳的取樣信號直接去控制其內部的開關振蕩脈沖信號的寬度,再經過放大后,由6腳輸出至推動電路,去調節(jié)場效應管Q968導通時間的長短,因而改變了電感L906的感應電動勢的大小,進而達到了調節(jié)穩(wěn)壓目的。