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出版者:重慶大學齣版社

作者:鄒開耀,羅世偉

出品人:

頁數:195

译者:

出版時間:2007-9

價格:20.00元

裝幀:

isbn號碼:9787562442110

叢書系列:

圖書標籤:

• 機床
• 維修
• 電工
• 數控
• 故障診斷
• 電氣控製
• 工業自動化
• 機械製造
• 技能培訓
• 實操指南

現代電子技術基礎與應用：麵嚮智能製造的係統級實踐指南 本書聚焦於支撐當代高精度、高效率工業生産的現代電子技術核心原理、關鍵元器件特性及其在復雜係統中的集成應用。它旨在為工程技術人員、高級技工以及緻力於工業自動化與智能製造領域的高等院校師生提供一套係統、深入且兼具實戰指導意義的知識體係。 --- 第一部分：半導體器件與基礎電路原理的深化理解 本部分摒棄瞭對基礎歐姆定律的簡單復述，直接切入現代電力電子和信號處理領域的核心——半導體器件的物理機製及其在不同工作狀態下的精確建模。 第一章：功率半導體器件的精細化分析 深入探討MOSFET、IGBT和SiC（碳化矽）器件在開關狀態下的動態特性。內容涵蓋： 1. 導通電阻（$R_{DS(on)}$）與開關損耗的權衡：分析溫度、柵極驅動電壓對器件瞬態響應的影響，並介紹如何通過優化驅動波形（如梯形上升沿、米勒平颱控製）來最小化開關損耗。 2. 熱管理與可靠性設計：詳細講解熱阻計算、熱設計導熱界麵材料（TIMs）的選擇標準，以及如何應用有限元分析（FEA）軟件進行初步熱仿真，確保功率模塊在長期高頻工作下的壽命。 3. 新型器件的應用場景：對比SiC MOSFET與傳統矽基IGBT在高頻逆變、電動汽車電驅動係統中的性能優勢與挑戰，特彆是其對EMI/EMC的獨特要求。 第二章：模擬與混閤信號電路的設計規範 本章側重於數據采集鏈（Data Acquisition Chain）的構建，這是所有傳感器反饋與控製迴路的基礎。 1. 高速運算放大器的非綫性誤差分析：深入討論輸入失調電壓、共模抑製比（CMRR）、壓擺率（Slew Rate）對信號保真度的影響。引入噪聲源模型，包括散粒噪聲、閃爍噪聲（1/f噪聲）的功率譜密度分析。 2. ADC/DAC的選擇與校準：區分逐次逼近式、Sigma-Delta和流水綫式模數轉換器的適用場景。重點闡述量化誤差、積分非綫性（INL）和微分非綫性（DNL）的實際測量與軟件補償方法。 3. 濾波技術的高級應用：超越RC濾波，詳細介紹切比雪夫濾波器和巴特沃斯濾波器的設計參數確定，以及如何在數字域實現自適應陷波濾波器以消除特定頻率的工頻乾擾。 --- 第二部分：工業控製與嵌入式係統架構 本部分將理論知識轉化為可執行的工業控製係統（ICS）解決方案，重點關注可靠性、實時性和網絡化能力。 第三章：實時操作係統（RTOS）與任務調度機製 本章以FreeRTOS和VxWorks為例，剖析硬實時係統的核心挑戰。 1. 中斷處理與上下文切換的開銷分析：精確測量不同處理器架構（如ARM Cortex-R/M係列）下的中斷延遲和任務切換時間，並建立性能基準。 2. 優先級反轉問題的解決策略：詳細講解優先級繼承協議（PIP）和優先級天花闆協議（PCP）在關鍵控製任務中的部署與驗證。 3. 確定性通信協議棧：介紹Time-Sensitive Networking (TSN) 技術的原理，特彆是802.1AS時間同步和802.1Qbv時間窗接入控製在確保運動控製數據包確定性傳輸中的作用。 第四章：嵌入式係統中的存儲器管理與固件安全 隨著工業設備的聯網化，固件的完整性和安全性成為新的設計重點。 1. 非易失性存儲器的壽命管理：分析NAND Flash和NOR Flash的擦寫循環限製，介紹磨損均衡（Wear Leveling）算法在工業數據記錄中的實現。 2. 安全啓動（Secure Boot）流程：闡述基於硬件信任根（RoT）的固件驗證機製，包括公鑰加密、數字簽名校驗在嵌入式設備啓動鏈中的應用。 3. 內存保護單元（MPU/MMU）的配置：如何通過配置MPU，隔離用戶空間和內核空間，防止惡意代碼或驅動程序錯誤破壞關鍵控製變量。 --- 第三部分：係統級電源管理與電磁兼容性設計 本部分聚焦於高功率密度係統中的能源效率、穩定性保障以及法規遵從性。 第五章：先進的DC-DC轉換拓撲與熱耦閤設計 探討高效率、高功率密度的電源轉換技術，這是所有伺服驅動器和精密儀器穩定運行的基石。 1. LLC諧振變換器的優化設計：分析其在不同負載下的工作區域（容性、感性），並給齣軟開關條件下的頻率調製策略，以最大化效率。 2. 多相交錯並聯技術：用於處理大電流輸齣，重點介紹如何通過精確的電流共享環路（Current Sharing Loop）來平衡不同相位的輸齣，並降低輸齣紋波。 3. EMI抑製的源頭控製：從開關節點（Switch Node）的dv/dt控製入手，設計具有低寄生電感的布局（Layout），並引入RC緩衝器（Snubber）的精確選型。 第六章：工業環境下的電磁兼容性（EMC）工程 本書將EMC視為係統設計的一部分，而非事後補救。 1. 傳導乾擾與輻射乾擾的機理分析：結閤LCR模型分析開關電源環路電流的di/dt和電壓的dv/dt如何産生高頻噪聲源。 2. PCB布局中的信號完整性（SI）與電源完整性（PI）：詳細論述電源平麵分割、地綫設計（單點接地與多點接地準則）在抑製電源噪聲中的關鍵作用。引入封裝引腳電感對高頻信號的影響。 3. 屏蔽與濾波技術的係統集成：講解屏蔽罩的接地阻抗、通風孔的EMC設計規範（開孔尺寸與波長關係），以及共模扼流圈在抑製共模噪聲時的頻率特性匹配。 --- 第四部分：傳感器接口與工業通信網絡 本部分連接瞭物理世界（傳感器）與邏輯世界（控製器），強調數據采集的精度和通信的實時性。 第七章：高精度傳感器接口電路設計 針對工業現場常見的溫度、壓力、速度傳感器，設計滿足高信噪比要求的調理電路。 1. 精密橋式傳感器（如應變片）的激勵與補償：介紹使用精密基準電壓源（Vref）保證激勵電流的穩定性，以及軟件/硬件相結閤的綫性化補償方法。 2. 隔離技術在傳感器前端的應用：對比電磁隔離、容性隔離和光耦隔離在不同帶寬和共模電壓下的適用性，並分析其對信號路徑的附加噪聲影響。 3. 鏇轉編碼器的信號解碼與去抖動：分析正交編碼器（A/B/Z相）的時序關係，並介紹基於FPGA的硬件鎖相環（PLL）用於實現高速、高精度的角速度測量。 第八章：工業以太網與現場總綫的互操作性 深入探討現代工業網絡架構，從傳統現場總綫嚮基於IP的網絡遷移的過程。 1. EtherCAT的核心機製與同步控製：詳細解析幀的“Processing on the Fly”機製，闡述Distributed Clocks (DC) 模式下如何實現納秒級的同步精度，並分析其對從站內部邏輯的處理要求。 2. OPC UA的架構與安全模型：超越基礎數據交換，講解其信息模型（Information Modeling）的概念，以及在工業物聯網（IIoT）環境中如何利用Certificate-based Security進行身份驗證和數據加密。 3. 雙嚮通信的流量控製與擁塞避免：在網絡負載增加時，如何通過QoS（服務質量）機製確保關鍵控製信息的傳輸優先級，避免數據包丟失對控製迴路造成衝擊。 --- 本書的特色在於其深度融閤瞭理論推導、器件特性分析和實際係統集成。它不是一本簡單的元器件手冊，而是一本指導工程師如何從係統層麵理解、設計、驗證和優化復雜電子控製係統的實踐參考書。

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讀完這本書，我纔真正明白，原來“機床維修電工”不僅僅是修理壞掉的零件，更像是一位精通機床“生命脈搏”的醫生。書中對機床電氣係統的剖析，簡直是庖丁解牛，細緻入微。它不僅僅是列舉瞭各種元器件的名稱和功能，更是深入剖析瞭它們是如何協同工作的。我印象最深刻的是關於PLC（可編程邏輯控製器）的部分，過去我對PLC的認識僅僅停留在“能編程控製”這個模糊的概念上，而這本書則詳細介紹瞭PLC的硬件構成、指令係統、梯形圖編程方法，以及如何通過PLC對機床的運動進行精確控製。書中還通過大量的實際案例，演示瞭如何根據不同的加工需求，編寫PLC程序來實現自動化操作。我看到作者如何一步步地構建程序，如何處理輸入輸齣信號，如何實現復雜的邏輯判斷和運動控製，這讓我對自動化生産的理解提升到瞭一個新的高度。同時，書中對伺服係統和變頻器的講解也 equally impressed me（同樣令我印象深刻）。我瞭解到，這些先進的電氣驅動技術是如何賦予機床更加平穩、精準的運動能力，以及它們在節能降耗方麵的重要作用。書中還提及瞭故障診斷和排除的技巧，詳細列舉瞭各種可能齣現的電氣故障，並提供瞭係統性的排查思路和方法。這讓我意識到，一個優秀的機床維修電工，不僅需要紮實的理論基礎，更需要豐富的實踐經驗和敏銳的洞察力。

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這是一本讓我大呼“原來如此”的書。我之前對機床內部的電氣控製係統，總覺得像是一個神秘的黑匣子，充滿瞭各種我無法理解的綫路和符號。但這本書，就像一位耐心的嚮導，一點點地揭開瞭它的麵紗。我非常欣賞書中對“故障排除”這一部分的詳盡講解。它不僅僅是列舉故障現象，更重要的是，它提供瞭一套係統性的、邏輯清晰的故障診斷流程。從初步的目視檢查，到利用萬用錶進行電氣參數測量，再到結閤電路圖進行深入分析，書中提供瞭非常實用的操作指導。我特彆贊賞書中關於“接地”的章節，它詳細闡述瞭良好接地的必要性，以及不同類型的接地方式，並強調瞭接地不良可能帶來的嚴重後果。這讓我意識到，很多看似復雜的電氣問題，根源可能就在於最基礎的接地環節。此外，書中還包含瞭大量實用的維修錶格和檢查清單，這些都是作者在實際工作中積纍下來的寶貴經驗，對於初學者來說，簡直是如獲至寶。我甚至覺得，這本書不僅適閤機床維修電工，對於任何與機床打交道的人來說，都會有很大的啓發。它讓我明白，理解和掌握機床的電氣係統，是真正實現高效、安全生産的基石。

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這本書的標題是《機床維修電工》，我拿到的時候，腦海裏閃過一絲猶豫。我本身是做模具設計行業的，對機械結構和金屬加工的原理略知一二，但對於“電工”這個詞，總覺得有點遙遠，怕是會涉及太多復雜的電路圖和理論知識，我擔心自己理解起來會比較吃力。然而，翻開第一頁，我就被它樸實的語言和清晰的結構吸引住瞭。書中並沒有一開始就拋齣晦澀難懂的專業術語，而是從最基礎的電工常識講起，比如基本的電路構成、常用電工工具的使用方法、安全操作規程等等。這些內容雖然基礎，但對於我這樣跨行業閱讀的人來說，卻是至關重要的鋪墊。我慢慢瞭解到，原來機床的運行離不開精密的電氣控製，而這些基礎知識正是理解更深層內容的關鍵。書中配有大量圖示，將抽象的電路原理形象地展現齣來，即便是我這種對電氣工程不甚瞭解的人，也能通過圖文結閤的方式，逐漸理清思路。而且，作者在講解過程中，常常會將理論知識與實際應用場景相結閤，例如在介紹接觸器時，會詳細說明它在機床啓動、停止、換嚮等過程中的作用。這種“由淺入深”、“ teoria pratique ”（理論與實踐）相結閤的講解方式，讓我在學習過程中不僅知其然，更能知其所以然。我尤其喜歡書中關於安全操作的部分，詳細列舉瞭觸電、機械傷害等可能發生的危險，並給齣瞭具體的預防措施和應急處理方法，這讓我深刻認識到，在任何操作中，安全永遠是第一位的。

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這本書的內容深度和廣度，遠遠超齣瞭我的預期。我以為它會是一本比較枯燥的工具書，充斥著各種晦澀難懂的公式和圖錶，但實際閱讀體驗卻截然不同。書中在講解抽象的電氣原理時，總是會穿插生動的比喻和形象的類比，讓復雜的概念變得易於理解。例如，在解釋電磁感應時，作者會用“磁場就像水流，導綫就像河流中的小船，當小船在水流中移動時，就會産生動力”來形容，這種生動的講解方式，讓我記憶深刻。而且，書中還非常注重介紹最新的電氣技術和發展趨勢，例如智能製造、工業物聯網等概念在機床電氣係統中的應用。這讓我意識到，機床維修電工這個職業，並非是停滯不前的，而是隨著技術的發展不斷進步的。書中還提供瞭一些“經驗之談”，分享瞭作者在實際維修工作中遇到的各種疑難雜癥，以及他如何憑藉智慧和毅力將它們一一攻剋的。這些故事，不僅增加瞭閱讀的趣味性，更傳遞瞭一種積極嚮上、勇於探索的精神。讀完這本書，我仿佛經曆瞭一次電氣知識的“頭腦風暴”，我的視野被極大地拓寬瞭，對機床電氣係統的認識也更加立體和全麵。

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我之前一直認為，機床維修電工的工作，大概就是拿起扳手，拆裝一些零件，然後換個保險絲什麼的。但這本書完全顛覆瞭我這個刻闆印象。它讓我看到瞭這個職業背後蘊含的精妙的技術和深刻的智慧。書中對各種傳感器原理的講解，讓我大開眼界。從接近開關、光電開關到編碼器、壓力傳感器，每一種傳感器都對應著機床上不同的監測需求。書中不僅介紹瞭它們的工作原理，還深入探討瞭它們在機床中的應用場景，例如如何利用傳感器檢測工件位置、測量加工尺寸，以及如何通過傳感器實現安全聯鎖。我尤其對書中關於伺服電機和步進電機的對比分析印象深刻，詳細闡述瞭它們各自的特點、優勢以及在不同機床上的應用選擇。這讓我明白，並非所有電機都適用於所有場閤，選擇閤適的驅動係統是保證機床性能的關鍵。更重要的是，書中還強調瞭“預防性維護”的重要性。它不隻是教你如何“救火”，更教你如何“防火”。通過定期的檢查、保養和參數調整，可以大大降低機床發生故障的概率，延長設備的使用壽命，提高生産效率。這本書就像一位經驗豐富的導師，將自己畢生的絕技傾囊相授，讓我對機床電氣維護有瞭全新的認知。

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