檢測技術課程設計

1、檢測技術課程設計一、 課程設計的目的綜合應用已修課程所學知識，完成被測信號的提取、轉換、處理的一次綜合性設計實踐。它的作用如下：獲得工程師基本訓練，培養(yǎng)學生綜合運用所學理論和技術知識，解決工程實際問題的能力。（1） 提高學生查閱科技文獻資料能力。（2） 開發(fā)學生的主觀能動性與創(chuàng)造性。（3） 加深學生對課程內(nèi)容的理解，拓展所學知識面。（4） 使學生初步建立正確的設計思想。掌握系統(tǒng)的設計方法和設計步驟。二、 課程設計時間檢測技術課程設計為1周。 三、課程設計的任務以任務書的形式給出。任務書的主要內(nèi)容有：（1） 給予的對象；（2） 設計題目；（3） 設計要求；（4） 撰寫的設計報告要求；（5） 時間

2、安排。設計報告內(nèi)容包括：目錄，設計題目，前言，設計方案與設計工藝流程，各部分設計原理，設計計算及說明，器件、儀器設備的選擇，設計圖紙，參考文獻，附錄。設計圖用專用計算機軟件繪制，打印。 四、 課程設計報告的一般格式課程設計報告包括封面、目錄、緒論、主體部分、結尾部分。1、 緒論主要說明設計的目的、設計的任務和要求等。2、主體部分（1） 總體設計方案的設計（2） 軟硬件電路的設計（3） 設計結果（實驗數(shù)據(jù)等）（4） 參考文獻2、 結束語闡述本次設計的收獲與體會，課題進一步完善的建議與意見。致謝等。如有附錄可放在結尾處。設計題目一 電機自動監(jiān)控系統(tǒng)設計一、 電機控制系統(tǒng)描述電機作為一種拖動動力設備

3、，在機床加工、運輸、電力等領域有著廣泛的應用。為了保證電機系統(tǒng)的正常運行，需要通過檢測控制裝置對它進行監(jiān)控。重點監(jiān)控的參數(shù)是電機A、B、C三相線圈的溫度、電機軸的徑向振動振幅、電機軸的轉速。ABCNMZZZPTPTPTKQ 二、控制要求 上圖為電機供電主電路。三相電經(jīng)過空氣開關KQ、交流接觸器Z、熱繼電器PT，加到電機上，當接觸器常開觸點接通時，電機得電，運轉?？梢酝ㄟ^控制接觸器線圈的方式控制接觸器主常開觸點的通斷。正常接觸器線圈得電，接觸器主常開觸點接通，異常接觸器線圈斷電，接觸器主常開觸點斷開。常規(guī)電機控制電路如圖。STARTZDSTOPPTZNZL取一相電220V，當啟動按鈕START按

4、下，接觸器線圈Z得電，接觸器主常開觸點接通，電機運轉。（接觸器副常開觸點接通，自保）當停止按鈕STOP按下，接觸器線圈Z斷電，接觸器主常開觸點斷開，電機停轉。電機過熱，熱繼電器PT常閉觸點斷開，接觸器線圈Z斷電，接觸器主常開觸點斷開，電機停轉。要求1：在電機三相線圈上加三只鉑電阻（或熱敏電阻），檢測線圈溫度，如果負荷過大或缺相，電機某項線圈過熱，造成熱電阻阻值的變化，檢測電路立即使ZD觸點（可以是繼電器的常閉觸點）斷開，保護電機。要求2：電機在運轉過程中，可能會出現(xiàn)軸松動，軸振動幅度過大，軸出現(xiàn)裂紋或斷裂現(xiàn)象，危及設備和人身安全，為防止此現(xiàn)象發(fā)生，在軸上安裝一只壓電、電感等傳感器，測量振幅，振

5、幅超過限定值時，報警同時關斷電機電源。要求3：在電機軸上安裝轉速傳感器（光電、磁電、霍爾等）測量軸的轉速，當轉速超過限定值（可以自己設定）時，聲光報警并關斷電機電源。三、設計內(nèi)容1、電機檢測控制系統(tǒng)總體方案設計要求畫出檢測控制電路的組成框圖。2、溫度檢測控制電路設計溫度傳感器、放大電路、比較電路、控制電路或溫度傳感器、放大電路、A/D轉換、單片機、顯示控制電路3、振幅檢測控制電路設計傳感器選擇（選型）、轉換電路設計（電荷、電壓放大器）、A/D轉換器、單片機、顯示控制電路。4、轉速檢測控制電路設計將轉速傳感器輸出送入單片機的計數(shù)口，由定時器定時，由轉速公式計算轉速，顯示轉速。5、采用51單片機為

6、控制器，擴展傳感器、放大器、A/D轉換器、鍵盤顯示電路、聲光報警控制電路等，設計硬件電路。6、編寫檢測控制軟件應用程序流程框圖。單片機采用89S51晶振頻率在6MHZ以上。放大器采用同相、儀表放大器不限，顯示器共陰共陽極數(shù)碼管不限。A/D轉換采用ADC0809、MC14433等不限、也可以采用其它單片機，內(nèi)置A/D轉換器。聲光報警采用發(fā)光二極管、7407或7406為驅動器 ，控制電路可采用繼電器、可控硅等電路不限。 設計題目二、太陽能熱水器水溫水位控制器一、系統(tǒng)運行說明在大型洗浴中心，可采用太陽能熱水器與熱水鍋爐配合方式提供熱水。圖示為熱水器工藝流程圖。白天有光照，集熱管水溫較高，由循環(huán)泵將集

7、熱管中熱水流入到水箱中，由水箱出水口提供熱水。水箱出口安裝增壓泵，實現(xiàn)開閥即得熱水。陰天下雨或夜晚集熱管及水箱溫度不夠，水箱中的電加熱器加熱提供熱水。從而達到節(jié)能的目的。在集熱器的出口安裝溫度傳感器T1，在伴熱帶處（集熱器進水）安裝溫度傳感器T2，在水箱出水口安裝傳感器T4，在水箱底部安裝傳感器T3?？刂埔螅?、系統(tǒng)運行采取溫差循環(huán)方式，即當T1T3大于10時，且T1大于45時，啟動循環(huán)泵循環(huán)。T1T3小于5時，且T1小于42時，關閉循環(huán)泵循環(huán)。2、系統(tǒng)自動控制電加熱器，全天任意設置三個加熱時間，到時定時加熱，加熱時間可任意調(diào)整。要求當T3小于40，啟動電加熱，當T3大于50，關閉電加熱。加

8、熱器共三只，單只10KW，兩開一備用。 3、自動增壓供水。供水不用控制。 4、管道保溫用電伴熱帶。T2小于2，啟動電伴熱帶，T2大于5，關閉伴熱帶。伴熱帶最大功率2KW。 5、可以浮球自動補冷水。二、太陽能熱水器水溫水位控制器功能1、顯示水溫199顯示（LED）05.0m水位顯示（發(fā)光二極管）時：分北京標準時間顯示（LED）2、運行控制（1）溫差運行控制（2）定時加熱：一天可三次定時加熱時間，到達加熱時間，控制器啟動輔助加熱器加熱至設置溫度。不需要定時取消定時加熱。（3）手動隨時加熱：當水溫低于設置溫度時，按加熱鍵，加熱指示燈亮，加熱至設置溫度后自動停止。在加熱過程中，按停止鍵停止加熱。（4）

9、管道保溫：管道溫度傳感器檢測管道溫度低于2時，自動啟動電熱帶，同時管道保溫指示燈亮。三、 設計思路太陽能熱水器控制器可實現(xiàn)熱水器水溫和水位的自動控制?？刂破饕詥纹瑱C為核心芯片，擴展接口電路。在熱水器儲熱水箱底部和頂部，在集熱器入口和出口，在控制器最不利點處（溫度最低），在采暖室內(nèi)各安放一只熱電阻溫度傳感器。在水箱頂部安裝連桿浮球電接點液位開關，由溫度傳感器、液位開關實現(xiàn)各點信號的提取。溫度信號經(jīng)過信號調(diào)理電路、A/D轉換電路變?yōu)閿?shù)字量送入單片機，水位信號直接送入單片機I/O口。單片機進行數(shù)據(jù)處理，各點溫度由數(shù)碼管顯示器顯示，水位由陣列LED指示。水位上下限和各點水溫及溫差上下限由鍵盤設定。當水

10、位低于下限值時，自動開啟電磁閥上水，直到上水至上限值關閉電磁閥；當水溫低于下限時，接通電加熱器加熱，直到加熱到設定上限溫度停止；當管道溫度過低時，接通電加熱帶保溫，直到溫度達到設定溫度；當上下水溫溫差超過設定上限值時，開啟循環(huán)泵，水循環(huán)。由于水箱電加熱器功率達到20KW，需要380V供電，供電電流達到幾十A以上，需要2組電加熱器加熱。控制器采用大功率固態(tài)繼電器或大功率交流接觸器。可利用谷時電（夜晚）對水箱進行加熱，控制器可定時設置加熱時間，也可定時上水。加日歷時鐘芯片，設定時間與日歷時鐘芯片讀出時間比較，到時，加熱或上水。設置的重要數(shù)據(jù)掉電不能丟失，加非易失數(shù)據(jù)存儲器保存數(shù)據(jù)。四、設計內(nèi)容：1

11、、系統(tǒng)總體方案設計2、硬件電路設計 熱電阻溫度傳感器選型與接口電路設計、液位傳感器選型與接口電路設計、模擬量、開關量信號調(diào)理電路設計、A/D轉換電路設計、單片機與最小系統(tǒng)設計、鍵盤電路設計、顯示電路設計、LED驅動電路設計（MAX7219等）、日歷時鐘電路設計（DS1302等）、數(shù)據(jù)存儲電路設計（EEPROM）、驅動控制電路設計、保護報警電路設計、電源電路設計3、軟件功能模塊設計（采集、處理、顯示、控制應用程序設計） 流程圖設計題目三、獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計一、系統(tǒng)組成與運行說明太陽能電池組件控制器逆變器交流負載直流負載蓄電池獨立型發(fā)電系統(tǒng)構成框圖圖為獨立型發(fā)電系統(tǒng)構成框圖。獨立型系統(tǒng)常應用

12、于小容量用戶或無電地區(qū)。發(fā)電系統(tǒng)的核心部分是太陽能電池組件，它將太陽的光能直接轉換成電能。太陽能電池產(chǎn)生的電流為直流電，可以字節(jié)以直流電形式應用，如供給直流LED發(fā)光管、手機充電、計算器充電等。輸出的直流能源還同時供蓄電池充電，即白天光強時，由控制器控制蓄電池充電，在夜間和陰天下雨時，控制器控制蓄電池放電，達到不間斷供電。直流電通過逆變器轉換為交流電，供給交流負載使用。如建筑照明，路燈、風機水泵等。一、 控制要求控制器主要對蓄電池的充放電控制，同時對系統(tǒng)的運行起到監(jiān)控與保護作用?？刂破鞑捎脝纹瑱C作為主控芯片，機種不限。通過檢測溫度、日照、電流和電壓傳感器檢測光伏電池、蓄電池輸入輸出的重要參數(shù)，

13、通過信號調(diào)理電路將信號轉換成適合A/D轉換標準的信號。A/D轉換后離散為數(shù)字量，單片機根據(jù)檢測的參數(shù)及運行狀態(tài)，對控制蓄電池的充放電，防止蓄電池過充和過放電。重要的參數(shù)存儲在EEPROM中。操作人員可隨時通過按鍵查詢檢測控制參數(shù)，及時了解現(xiàn)場系統(tǒng)的運行情況。為了使系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行，系統(tǒng)由故障檢測、系統(tǒng)保護功能。檢測控制裝置組成框圖如下。二、 設計內(nèi)容1、總體方案設計太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)檢測控制裝置組成框圖如下圖。2、硬件電路設計 光伏電池的選型設計、蓄電池的選型設計，逆變器的選型設計；溫度傳感器、日照傳感器、電壓、電流檢測元件的選型與接口電路設計；A/D轉換電路設計；單片機與最小系統(tǒng)設計；鍵盤

14、電路設計、顯示電路設計；光伏電池與蓄電池切換電路設計；PWM驅動電路；日歷時鐘電路設計（DS1302等）、數(shù)據(jù)存儲電路設計（EEPROM）；保護報警電路設計；電源電路設計。3、軟件功能模塊設計（采集、處理、顯示、控制應用程序設計） 流程圖溫度傳感器信號變換器單片機交流負載蓄電池濾波日照傳感器電壓傳感器電流傳感器逆變器鍵盤顯示存儲器有線無線傳輸 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)檢測控制裝置組成框圖PWM設計題目四 汽車稱重系統(tǒng)設計一、稱重系統(tǒng)描述 在汽車稱重平臺下安放三-四支稱重傳感器。測量汽車重量，各只傳感器測量結果取平均值作為汽車重量。傳感器輸出信號經(jīng)過信號調(diào)理電路，A/D轉換電路變?yōu)閿?shù)字量輸入單片機，經(jīng)過單片機運算，計算出汽車重量，結果送到顯示器顯示。亦可將結果通過有線或無線電路傳輸?shù)缴衔粰C（終端設計），以便信息匯總。 加光電計數(shù)器，可統(tǒng)計汽車每天、每月流量。進一步擴展可在上位機中編寫監(jiān)控管理軟件，統(tǒng)計各種車型載重量和流量。二、設計內(nèi)容1、稱重系統(tǒng)總體方案設計稱重系統(tǒng)檢測裝置組成框圖如下圖。2、硬件電路設計 稱重傳感器的選型設計、光電計數(shù)器的選型設計，調(diào)理電路的設計，A/D轉換電路設計；單片機與最小系統(tǒng)設計；鍵盤電路設計、顯示電路設計；日歷時鐘