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測控专业课程设计指导书新
安徽工程大学
测控技术与仪器专业
课程设计指导书
专 业:测控技术与仪器
专业方向:测控技术
机械与汽车工程
2010年11月
安徽工程大学
测试与传感器应用设计
课程设计指导书
专 业:测控技术与仪器
专业方向:测控技术
机械与汽车工程学院
2010年11月
1、课程设计的目的
设计设计一个结构型压力传感器(敏感元件为电阻应变片,贴在弹性体上,感知流体输送管道压力)。
2、课程设计的题目和内容
设计题目:结构型压力传感器的设计
设计内容:
1.设计传感器结构,画出传感器装配图。
2.设计测量转换电路和信号放大电路。
3.用LCD或LED实时显示压力。
4.传感器具备远程数据传送能力,传送方式可以是4∽20mA电流,RS422,RS485或CAN,设计数据远程传送接口。
5.完成必要理论计算。
6.设计软件,画出程序框图,并编制程序部分。
7.编写设计计算说明书,提供系统硬件电路图、元器件清单和程序清单。
3、课程设计的一般步骤及进度安排
一.机械结构设计
1.应变片的贴片、布局
综合考虑传感器灵敏度、温度误差、方便性等。
2.应变片的选型
根据应变的材料确定应变片,选取最具代表性的材料,安排好应变片的阻值。
1).应变片的电阻值(R0)
60,120,350,600,1000Ω等各种规格.
2).绝缘电阻
敏感栅与基底之间电阻值,一般应大于1010 Ω.
3).灵敏系数(K)
4).允许电流
静态测量时,允许电流一般为25 mA ;
动态测量时,允许电流可达75~100 mA ;
5).横向效应与横向灵敏系数
图2—4横向效应
3.应变片的受力设计
主要应用材料力学知识找出贴片的最佳位置,一般选择受力最大处。
4.压力传感器的机械结构设计
a.膜片式
如图1
b.筒式
如图2
c.组合式
如图3
5.应变片灵敏度计算
二.信号测量电路和放大电路
1.直流电桥
2.交流电桥
3.电桥灵敏度计算
单臂电桥:
半桥 ,
全桥 ,
三.信号转换和显示电路
1.AD转换芯片0809
2.LED或LCD显示
3.RS232串行接口协议/串口通信
1.异步通信及其协议
异步通信以一个字符为传输单位,通信中两个字符间的时间间隔是不固定的,然而在同一个字符中的两个相邻位代码间的时间间隔是固定的。
传送一个字符的信息格式:规定有起始位、数据位、奇偶校验位、停止位等,其中各位的意义如下:
① 起始位:先发出一个逻辑”0”信号,表示传输字符的开始。
② 数据位:紧接着起始位之后。数据位的个数可以是4、5、6、7、8等,构成一个字符。通常采用ASCII码。从最低位开始传送,靠时钟定位。
③ 奇偶校验位:数据位加上这一位后,使得“1”的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验),以此来校验数据传送的正确性。
④ 停止位:它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2位的高电平。
⑤ 空闲位:处于逻辑“1”状态,表示当前线路上没有数据传送。
波特率:是衡量数据传送速率的指标。表示每秒钟传送的二进制位数。例如数据传送速率为120字符/秒,而每一个字符为10位,则其传送的波特率为10×120=1200字符/秒=1200波特。
4.压力传感器灵敏度计算
5.精度校核
进度安排:
按日学时8小时计算,共两周时间完成,具体时间分配如下:
熟悉题目、查资料、拟定初步方案 3天
确定方案、参数计算、绘制图纸 6天
撰写设计说明书 2天
准备答辩并上交 1天
4、课程设计注意事项
5、课程设计成果形式及成绩评定方法
设计成果形式:
(1) 传感器装配图1张(A2或A3幅面);
(2) 电路图1张(A1或A2幅面);
(3) 撰写设计说明书1份。
成绩评定方法:
课程设计是综合性实践环节,从四个方面按5级评分(优、良、中、及格、不及格)评定成绩。
1. 学习纪律:要求不迟到、不早退,在工作时间不做与本课程无关的内容,严格遵守各项规章制度。
2. 工作态度要求:同学之间既要相互学习、相互配合,又要独立思考、深入钻研。
3. 任务完成的情况:设计好的系统应满足任务书的要求,总结要全面,内容正确,图、表要求整洁、清晰。
4. 答辩:学生在课程结束时应进行口试考核,学生应根据课程设计的内容讲解、回答教师的提问,教师视学生回答问题的情况给予40%的成绩。
6、参考资料
强锡富主编,传感器,机械工业出版社
唐贤远,传感器原理及应用,成都电子科技大学出版社
严钟豪等,非电量电测技术,机械工作出版社
陈桂生
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