基于虚拟仪器的传感器原理及应用的课程设计.doc

1传感器及应用的课程设计任务书2009.11检测技术与仪器2目录现状，现有的硬件条件.4设计题目.51、基于虚拟仪器和AD590制作一个八路温度巡检系统.51.1、设计任务.51.2、设计目的.51.3、设计内容.51.4、设计提示与分析.61.4.1、AD590温度传感器简介.61.4.2、一路信号的信号调理电路如下图.61.4.3、多路开关CD4051的应用如下图.72、基于虚拟仪器和超声波传感器制作一个超声波测距系统.82.1、设计任务.82.2、设计目的.82.3、设计内容.82.4、设计提示与分析.83、基于虚拟仪器和光电传感器制作一个微型直流电机转速测量系统.93.1、设计任务.93.2、设计目的.93.3、设计内容.93.4、设计提示与分析.94、基于虚拟仪器和硅光电池阵列制作一个光源位置定位测量系统.104.1、设计任务.104.2、设计目的.104.3、设计内容.104.4、设计提示与分析.105、基于虚拟仪器和热电偶制作一个温度测量系统.115.1、设计任务.115.2、设计目的.115.3、设计内容.115.4、设计提示与分析.116、基于虚拟仪器和应变片传感器制作一个电子称.126.1、设计任务.126.2、设计目的.126.3、设计内容.126.4、设计提示与分析.127、基于虚拟仪器制作一个电位器传感器线性度标定系统.137.1、设计任务.137.2、设计目的.137.3、设计内容.137.4、设计提示与分析.138、基于虚拟仪器和热敏电阻制作一个温度测量系统.148.1、设计任务.1438.2、设计目的.148.3、设计内容.148.4、设计提示与分析.149、基于虚拟仪器和PT100制作一个温度测量系统.159.1、设计任务.159.2、设计目的.159.3、设计内容.159.4、设计提示与分析.154基于虚拟仪器的传感器及应用的课程设计现状，现有的硬件条件07检测今年进入大学三年级第一学期的学习，本学期主要课程有传感器及其应用、虚拟仪器、微机原理等课程。现在要进行传感器及其应用课程设计，因为单片机课程还没开设，故结合虚拟仪器进行传感器及其应用课程设计。本设计主要应用到的软件是LabVIEW，主要用到的设备是NI-PCI6251数据采集卡。通过在LabVIEW中编写程序，来实现对外围传感器的信号进行采集。然后在LabVIE中编写与设计题目相关数据处理程序，达到设计要求。NI-6251引脚如右图所示，其功能如下图所示。其有16单端模拟输入或8个差分模拟输入，分辨率为16位，采样率为1.25MS/s，不支持同步采样。最大电压范围-10V10V。精度范围1920uV，敏感度范围112uV。最小电压范围-100mV100mV。精度范围52uV，敏感度范围6uV。2个模拟输出，24个DigitalI/O，2个定时计数器。LabVIEW软件中，有DAQAssistant，如下图所示。其位置在Functions>>MeasurementI/O>>NI-DAQmx内面。利用它，简单的配置数据采集卡，就可以直接获得与数据采集相连的外部信号，例如模拟信号，计数信号（定时器与计数器可获得周期、频率等信号），还可以接受和发出个24个TTL电平信号，进行对外围的有关数字信号的控制等。5设计题目1、基于虚拟仪器和AD590制作一个八路温度巡检系统1.1、设计任务利用8个AD590温度传感器和虚拟仪器实验室的PCI-6251数据采集卡，制作一个可以同时监测8个温度测控点的温度状况，并能给出高低温报警。硬件结构参考下图。软件自行在LabVIEW中编写。AD590温度传感器1信号调理电路NI-ELVIS接口平台PCI-6251数据采集卡AI0模拟输入通道DIO0DIO1DIO2PC电脑AD590温度传感器2AD590温度传感器3AD590温度传感器4AD590温度传感器5AD590温度传感器6AD590温度传感器7AD590温度传感器8信号调理电路信号调理电路信号调理电路信号调理电路信号调理电路信号调理电路信号调理电路多路开关1.2、设计目的1通过本课程设计，使学生更进一步了解有关温度传感器的工作原理、加工工艺相关知识。2综合运用其它先修课程的理论和实践知识，制定设计方案，确定温度传感器的型号等参数，掌握温度的检测方法。3通过本课程设计，使学生掌握模拟信号获取、传输、处理及检测的一般方法。4通过本课程设计，学生学会应用温度传感器组建一个简单测量系统，提高学生的动手能力。5通过计算、分析、绘图，能运用标准，规范，手册和查阅有关资料等，培养仪表设计的基本技能，为毕业设计奠定良好的基础。1.3、设计内容设计内容包括：1详细了解所选用的温度传感器的工作原理，工作特性等。2设计合理的信号调理电路，熟练应用Protel画的硬件接线原理图。63用LabVIEW编写相关程序。4列出制作该装置的元器件，搭建或焊制实验板，并调试运行成功。5详细的设计说明书一份。1.4、设计提示与分析1.4.1、AD590温度传感器简介AD590是一种集成温度传感器（类似的芯片还有LM35等），其实质是一种半导体集成电路。它利用晶体管的b-e结压降的不饱和值VRE与热力学温度T和通过发射极电流I的下述关系实现对温度的检测。IqkTVREln式中，k是波耳兹曼常数；q是电子电荷绝对值。集成温度传感器的线性度好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便，得到广泛应用。集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10mV/K（温度变化热力学温度1度输出变化10mV），温度0K时输出0，温度25时输出2.9815V。电流输出型的灵敏度一般为1µA/K，25时输出298.15µA。AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端温度传感器。它主要特性如下：1）流过器件电流的微安数等于器件所处环境温度的热力学温度（开尔文）度数，即KATIT/1/式中，IT为流过器件（AD590）的电流，单位为µA；T为温度，单位为K。2）AD590的测量范围为-55+150。3）AD590的电源电压范围为430V。电源电压从46V变化，电流IT变化1µA，相当温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V的反向电压。因而器件反接也不会损坏。4）输出电阻为710M。5）AD590在出厂前已经校准，精度高。AD590共有I、J、K、L、M五挡。其中M档精度最高，在-55+150范围内，非线性误差为±0.3。I档误差较大，误差为±10，应用时应校正。由于AD590的精度高、价格低、不需辅助电源、线性度好，因此常用于测量和热电偶的冷端补偿。1.4.2、一路信号的信号调理电路如下图71.4.3、多路开关CD4051的应用如下图