荊戈 *MONTALVO CD104

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在冬天時，我們接觸電子設備經常會聽到“啪”的一聲，這就是靜電放電，外行的人可能會抱怨這是產品設計不好導致的，其實不然，設計是否可靠，要看“啪”之后設備是否異常，如果設備正常工作，則說明設計可靠，如果設備異常，比如黑屏、閃屏、關機、異響，則說明保護不可靠。

我們一定要正確選型TVS，來有效抑制ESD引起的瞬時大脈沖，同時又不影響到電路本身信號或電源正常工作。我們以單向TVS管為例，詳細解讀TVS各參數(shù)意義。

TVS的IV特性曲線見下圖，第一象限是作為二極管時的輸出特性曲線，有我們熟知的正向導通電壓和導通電流兩個參數(shù)。

TVS是利用反向時來箝位電壓，是反接、并聯(lián)在電路中，反向工作時工作在上圖第三象限，我們就介紹第三象限中的主要參數(shù)。

VRWM：PeakReverse Working Voltage，反向工作電壓，也有稱之為變位電壓，在這個工作電壓下，我們可以看到VRWM對應的電路IR是很小的，此時TVS的功耗也就非常小。

需要注意的是，VRWM一定要大于器件工作時的電壓，比如某信號是3．3V，則并聯(lián)的TVS的VRWM一定要大于3．3V，否則TVS會把3．3V的信號當做干擾抑制，或者功耗很大。

IR：Reverse Leakage Current ＠VRWM，漏電流，TVS工作在VRWM時的電流，這是一種漏電流，電流值很小，在0V～VRWM電壓之間，IR約等于0．

VBR：Breakdown Voltage ＠ IT，擊穿電壓。在試驗電流IT（test current）下，TVS反向導通時兩端的電壓，此時TVS處于低阻抗通路。高脈沖此時開始被導通到地回路。

VC：Clamping Voltage＠ IPP，箝位電壓，在峰值電流IPP作用下，TVS兩端的電壓稱為箝位電壓，這是非常重要的參數(shù)，峰值電流IPP作用下，大部分能量是通過TVS流到地，電壓被箝位，進而保護了TVS后面的電路。

VC一定要小于后面電路的正常最大工作電壓，因為，如果VC高于器件的正常工作電壓，那么峰值脈沖被箝位在VC后，VC高于器件承受電壓，器件還是會損壞。

以上就是TVS重要參數(shù)的解讀，我們一定要正確選型TVS，來有效抑制ESD引起的瞬時大脈沖，同時又不會干擾到電路本身工作工作。
 

助力水利現(xiàn)代化！數(shù)字孿生與水科技創(chuàng)新論壇舉行

近日，第333場中國工程科技論壇——數(shù)字孿生與水科技創(chuàng)新論壇在武漢舉行。會議圍繞“數(shù)字孿生與水，助力水利現(xiàn)代化”主題，聚焦流域規(guī)劃和聯(lián)合調度、水利水電工程建管、城市智能建造及水務治理能力等領域。

本次論壇由中國工程院主辦，中國工程院土木、水利與建筑工程學部，長江勘測規(guī)劃設計研究院聯(lián)合承辦。來自水利、土木、建筑、測繪等領域30多位院士，國家水利部、湖北省、長江水利委員會、高校及科研院所、水利水電勘察設計等單位政府官員、專家學者共計500余人參會。

中國工程院院士、長江設計院院長鈕新強主持開幕式時說，當前，“數(shù)字中國”已經上升為國家戰(zhàn)略，水利行業(yè)要運用數(shù)字孿生等新技術，提升核心能力，提高水資源集約安全利用水平，建立水資源剛性約束制度、水旱災害防御實現(xiàn)“四預”能力，數(shù)字與智慧水利已成為水利高質量發(fā)展的標志。長江設計院長期致力于流域綜合規(guī)劃、咨詢、海內外水利水電工程勘察設計、科研和技術攻關等工作，為建設水利智能應用系統(tǒng)，解決水資源與社會經濟協(xié)調發(fā)展和綠色發(fā)展問題，做出不懈努力。

中國工程院副院長何華武院士致辭時稱，本次論壇緊跟國家“十四五”規(guī)劃，聚焦數(shù)字孿生與水的融合，意義重大。“數(shù)字孿生”不再只是一種技術，而是一種發(fā)展新模式，數(shù)字孿生與水的融合是新一代信息技術在水利的綜合集成應用，是實現(xiàn)水利治理體系現(xiàn)代化和治理能力現(xiàn)代化，發(fā)展產業(yè)數(shù)字經濟是重要載體，是未來增強長期競爭力、實現(xiàn)水利可持續(xù)發(fā)展的新基礎設施，也是吸引智力資源參與、不斷更新的創(chuàng)新平臺。

水利部副部長陸桂華表示，“十四五”時期水利科技創(chuàng)新將著力提升水利戰(zhàn)略科技實力，以高水平創(chuàng)新成果支撐新階段水利高質量發(fā)展，以重點實驗室建設為導向，發(fā)揮國家科研機構、高水平研究型大學和科技企業(yè)優(yōu)勢，建設體現(xiàn)國家意志的水利工程，水利科技創(chuàng)新“國家隊”服務國家戰(zhàn)略需要，代表國家水平。他希望廣大水利科技工作者珍惜國家的偉大胸懷，弘揚科學家精神，寫祖國江河流域的論文，積極參與水利科普工作，提高全民的水科學素養(yǎng)。

當天論壇主要議題包括數(shù)字孿生技術、智慧流域和水工程聯(lián)合調度、水利水電工程全生命期智慧建設、城市智能建造及水務綜合治理4個領域的16個研究方向。武漢大學李建成院士、武漢理工大學嚴新平院士、挪威工程院外籍院士郭生練、深圳大學郭仁忠院士、華中科技大學丁烈云院士等分別作《數(shù)字孿生與水資源測繪》《水路交通的數(shù)字孿生技術與新一代航運系統(tǒng)的發(fā)展》《清江梯級水庫水資源高效利用研究》《數(shù)字孿生城市——關鍵技術及應用》《發(fā)展智能建造與數(shù)字經濟》的主旨報告。

此外，來自長江水利委員會、阿里云棲工程院、華為、同濟大學、國能大渡河公司的專家，分享了虛擬現(xiàn)實、智慧水利、隧道智能設計與服務、流域智慧化運營管理等領域的經驗和思考，積極為推動中國水利現(xiàn)代化建言獻策。

光柵是結合數(shù)碼科技與傳統(tǒng)印刷的技術，能在特制的膠片上顯現(xiàn)不同的特殊效果。在平面上展示栩栩如生的立體世界，電影般的流暢動畫片段，匪夷所思的幻變效果。光柵是一張由條狀透鏡組成的薄片，當我們從鏡頭的一邊看過去，將看到在薄片另一面上的一條很細的線條上的圖像，而這條線的位置則由觀察角度來決定。如果我們將這數(shù)幅在不同線條上的圖像，對應于每個透鏡的寬度，分別按順序分行排列印刷在光柵薄片的背面上，當我們從不同角度通過透鏡觀察，將看到不同的圖像。

光柵也稱衍射光柵。是利用多縫衍射原理使光發(fā)生色散（分解為光譜）的光學元件。它是一塊刻有大量平行等寬、等距狹縫（刻線）的平面玻璃或金屬片。光柵的狹縫數(shù)量很大，一般每毫米幾十至幾千條。單色平行光通過光柵每個縫的衍射和各縫間的干涉，形成暗條紋很寬、明條紋很細的圖樣，這些銳細而明亮的條紋稱作譜線。譜線的位置隨波長而異，當復色光通過光柵后，不同波長的譜線在不同的位置出現(xiàn)而形成光譜。光通過光柵形成光譜是單縫衍射和多縫干涉的共同結果。

衍射光柵在屏幕上產生的光譜線的位置，可用公式（a+b）（sinφ±sinθ）=kλ表示。式中a代表狹縫寬度，b代表狹縫間距，φ為衍射角，θ為光的入射方向與光柵平面法線之間的夾角，k為明條紋光譜級數(shù)(k=0，±1，±2……)，λ為波長，a+b稱作光柵常數(shù)。用此式可以計算光波波長。光柵產生的條紋的特點是：明條紋很亮很窄，相鄰明紋間的暗區(qū)很寬，衍射圖樣十分清晰。因而利用光柵衍射可以測定波長。衍射光柵的分辨本領R=l/Dl=kN。其中N為狹縫數(shù)，狹縫數(shù)越多明條紋越亮、越細，光柵分辨本領就越高。變大縫數(shù)N提高分辨本領是光柵技術中的重要課題。

早期的光柵是1821年由德國科學家J.夫瑯和費用細金屬絲密排地繞在兩平行細螺絲上制成的。因形如柵欄，故名為“光柵”?，F(xiàn)代光柵是用精度大的刻劃機在玻璃或金屬片上刻劃而成的。光柵是光柵攝譜儀的核心組成部分，其種類很多。按所用光是透射還是反射分為透射光柵、反射光柵。反射光柵使用較為廣泛；按其形狀又分為平面光柵和凹面光柵。此外還有全息光柵、正交光柵、相光柵、閃耀光柵、階梯光柵等。工業(yè)機器人常用的減速器包括RV減速器和諧波減速器，諧波減速器主要用于小臂、腕部、手部等輕負載部位。RV減速器傳動比范圍大、精度較為穩(wěn)定、疲勞強度較高，并具有更高的剛性和扭矩承載能力。

  諧波減速器和RV減速器各有所長，以工業(yè)機器人為例，諧波減速器在機器人小臂、腕部、手部等部件具有較強優(yōu)勢，RV減速器在機器人大臂、機座等重負載部位具有優(yōu)勢。
 

 

  減速器市場主要被日本兩大企業(yè)占據(jù)。全球范圍內，從事精密減速器研發(fā)、生產的廠商主要包括納博特斯克、哈默納科、日本新寶、住友、綠的諧波、南通振康、中大力德及中技克美等。其中，哈默納科是諧波減速器，納博特斯克是RV減速器，兩家公司占據(jù)了全球工業(yè)機器人減速器的大半個*。

  *盯上新機會

  近日日本經濟新聞網(wǎng)報道，精密減速器廠商日本哈默納科（Harmonic Drive Systems）的中長期增長前景正在浮現(xiàn)。工業(yè)用小型機器人已進入食品制造、醫(yī)療和物流等領域。哈默納科在用于可搬重量10公斤以下機器人的減速器領域掌握8成份額，對于哈默納科來說，良機已經到來，但在其背后，正在傳來不斷追趕的中國企業(yè)的腳步聲。

  貿易統(tǒng)計顯示，日本1月的工業(yè)機器人出口為1萬3249臺，比上年同月增加54％。在最先控制住

疫情并實現(xiàn)經濟復蘇的中國，設備投資恢復，工業(yè)機器人需求也正在回暖。高盛證券的諌山裕一郎注意到了一個趨勢，那就是隨著出口臺數(shù)的增加，每臺單價正在下降。在2月發(fā)給客戶的報告中表示，諌山分析稱“產品構成變化導致的這種趨勢今后將持續(xù)”，維持了看好哈默納科的投資判斷。

  哈默納科2月上調了2020財年（截至2021年3月）的業(yè)績預期。合并最終損益有望從虧損4億5000萬日元轉為盈利5億日元。作為業(yè)績的先行指標，訂單額2020年10～12月比上年同期增加58％。

  出口機器人單價下降的原因之一是，在生產線上能緊挨著工人設置的小型“協(xié)作機器人”的增長。調查公司MarketsandMarkets預測稱，這類機器人的世界市場規(guī)模到2026年將比2020年增加8倍，擴大至8600億日元規(guī)模，其中，可搬重量在5公斤以下的機型將成為主流。

  另有調查顯示，從制造業(yè)的機器人整體來看，協(xié)作機器人的比例目前在5％左右，但到2025年將達到逾1成。日本工業(yè)機器人廠商發(fā)那科（FANUC）計劃將2020年6月啟動供貨的協(xié)作機器人“CRX系列”的產能在2021年內提高至當初的3倍左右。除了原本的勞動力短缺之外，由于疫情，非接觸的需求也在提高。

  哈默納科涉足的“波動齒輪”減速器適合機器人結構的小型化，而協(xié)作機器人的市場擴大也有望推動該公司的利潤增長。
 

  哈默納科的增產投資截至上財年基本完成。長野縣的新工廠廠房建設等的設備投資2018財年達到238億日元，上財年為78億日元，但2021財年僅為28億日元。

  據(jù)報道披露，哈默納科減速器在日本國內的月產能2018年為8萬5000個，今后有望達到20萬個。由于中美摩擦導致的訂單低迷和大型設備投資疊加，現(xiàn)金流出，但該公司的長井啟社長表示“困難時期的設備投資將在今后開花結果”。

  哈默納科的股價在2020年底創(chuàng)出了上市以來的高價，但從長期看，競爭企業(yè)的崛起有可能對其構成威脅。在通過針對不同客戶的細微調整而建立起來的精細度和耐久性方面，哈默納科依然維持著優(yōu)勢。但2014年啟動減速器的商業(yè)生產的本土企業(yè)綠的諧波傳動科技(leaderdrive，以下簡稱：綠的諧波)2020年營收為2.17億元，歸母凈利潤為0.82億元，其市值140億。

  目前，在國內廠商生產的機器人中，只有不到15%的減速器屬于國產，比如埃斯頓目前的工業(yè)機器人核心部件中，主要外購的是RV減速機。而本土減速器企業(yè)主要以綠的諧波、中大力德待代表。比如，綠的諧波在國內*實現(xiàn)諧波減速器的工業(yè)化生產和規(guī)模化應用，打破了國際品牌在國內機器人諧波減速器領域的壟斷，已成長為國內諧波減速器龍頭。

  本土企業(yè)發(fā)展迅猛

  伴隨一系列產業(yè)鼓勵政策的頒布和實施，我國已將突破機器人關鍵核心技術作為科技發(fā)展的重要戰(zhàn)略，對精密減速器發(fā)展的支持力度也不斷增強，這在機器人需求數(shù)量上得到了相應的體現(xiàn)。據(jù)IFR數(shù)據(jù)顯示，2020年我國實現(xiàn)工業(yè)機器人銷售量17.1萬臺，同比增長約15%，其中SCARA機器人、協(xié)作機器人、20公斤以下六軸機器人出貨量分別同比增長45%、22%和12%。

  受益于行業(yè)較高的景氣度，2020年綠的諧波的諧波減速器生產量為11.22萬臺，同比增加26.9%，銷售量為11.09萬臺，同比增加25.19%，此種產品產銷量的上升主要系銷售訂單增加及產能提升所致；機電一體化產品逐步實現(xiàn)批量銷售，使得產銷量大幅上漲，其中，生產量為2938套，同比增長130.53%，銷售量為2733套，同比上漲216.69%；此外，報告期內公司部分金屬部件產能用于切換生產諧波減速器相關產品，使得金屬部件產銷量有所下降。

  伴隨工業(yè)機器人需求的穩(wěn)定增長，工業(yè)機器人行業(yè)在2021年仍有望保持較高行業(yè)景氣，疊加公司目前已經基本形成了相應產能規(guī)模，預計公司2021年諧波減速機產能規(guī)模將繼續(xù)增長，收入、利潤有望加速增長，行業(yè)*也將進一步擴張。