测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南专业化：测量和控制技术与仪器专业方向：测量与控制技术机械和汽车工程2010年11月安徽工程大学测试和传感器应用设计课程设计指南专业化：测量和控制技术与仪器专业方向：测量与控制技术机械和汽车工程学院2010年11月1、课程设计的目的设计和设计一个结构压力传感器(敏感元件是一个电阻应变仪，它连接到弹性体上以检测流体输送管道的压力)。2.课程设计的主题和内容设计主题：结构压力传感器的设计设计内容：1.设计传感器结构，绘制传感器装配图。2.设计测量转换电路和信号放大电路。3.使用液晶显示器或发光二极管实时显示压力。4.该传感器具有远程数据传输能力。传输方式可以是420mA电流、RS422、RS485或CAN，并设计了数据远程传输接口。5.完成必要的理论计算。6.设计软件，绘制程序框图，编写程序部分。7.编写设计和计算指令，并提供系统硬件电路图、组件列表和程序列表。3.课程设计的一般步骤和时间表一、机械结构设计1.应变片的贴片和布局综合考虑了传感器的灵敏度、温度误差和方便性。2.应变片的选择根据应变材料确定应变仪，选择最具代表性的材料，并布置应变仪的电阻值。1)。应变仪的电阻值(R0)60、120、350、600、1000和其他规格。2)。绝缘电阻敏感栅极和衬底之间的电阻值通常应大于1010。3)。灵敏度系数(k)4)。容许电流静态测量期间，允许电流通常为25毫安。动态测量时，允许电流可达75 100毫安。5)。横向效应和横向灵敏度系数图2-4横向效应3.应变仪的应力设计主要应用材料力学知识寻找贴片的最佳位置，一般选择受力最大的地方。图2气缸压力传感器4.压力传感器的机械结构设计A.隔膜式图1B.桶型图2C.组合图35.应变仪灵敏度计算图1隔膜压力传感器图3组合压力传感器二。信号测量电路和放大器电路1.DC大桥2.交流电桥3.桥梁灵敏度计算(1)单臂桥架：(2)半桥，(3)整桥、三。信号转换和显示电路1.模数转换芯片08092.发光二极管或液晶显示器3.RS232串行接口协议/串行通信1.异步通信及其协议异步通信以一个字符为传输单位，通信中两个字符之间的时间间隔不是固定的，但同一字符中两个相邻位码之间的时间间隔是固定的。传输字符的信息格式：它指定起始位、数据位、奇偶校验位、停止位等。其中每个位的含义如下：(1)起始位：首先，发送一个逻辑“0”信号来指示字符传输的开始。(2)数据位：紧接在起始位之后。数据位的数量可以是4、5、6、7、8等。形成一个字符。通常采用ASCII码。传输从最低位开始，由时钟定位。(3)奇偶校验位：数据位加上该位后，“1”的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)，以检查数据传输的正确性。停止位：是字符数据的结束标记。它可以是1位、1.5位、2位高。空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有数据传输。波特率：是衡量数据传输速率的指标。表示每秒传输的二进制位数。例如，如果数据传输速率为120字符/秒，每个字符为10位，则传输的波特率为10120=1200字符/秒=1200波特。4.压力传感器灵敏度计算5.准确性检查时间表：按每天8小时计算，需要2周才能完成。具体时间分配如下：1.熟悉主题，检查数据，制定3天的初步计划2.确定方案，计算参数，绘制图纸，为期6天3.为编写设计说明(2)一个电路图(A1或A2格式)；(3)编写设计规范。绩效评估方法：课程设计是一个综合性的实践环节，从四个方面按照优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级进行评分。1.学习纪律：上班时间不迟到早退，不做与本课程无关的事情，严格遵守各项规章制度。2.工作态度要求：学生不仅要互相学习，互相合作，还要独立思考，深入学习。3.任务的完成：设计的系统应满足任务书的要求。总结应全面，内容应正确，图纸和表格应整洁清晰。4.回答：学生应该在课程结束时进行口试。学生应根据课程设计的内容解释和回答老师的问题。教师应该根据学生对问题的回答给出40%的结果。6.参考1，强喜福主编，传感器，机械工业出版社2唐，传感器原理与应用，成都电子科技大学出版社3阎忠浩，等，非电电气测量技术，机械工程出版社4陈桂生，微弱信号检测，中央广播电视大学出版社5雷，等.微机原理与接口技术，电子工业出版社6周泽村等，检测技术，机械工业出版社7张国雄、金著。测量和控制电路。机械工业出版社，2000年8张国雄，沈圣培。精密仪器和电路。机械工业出版社，19889李心敏。单片机的原理及应用。北京航空航天大学出版社测试和传感器应用课程设计任务书一、设计内容：设计和设计一个结构压力传感器(敏感元件是一个电阻应变仪，它连接到弹性体上以检测流体输送管道的压力)。二、具体内容安排：1.设计传感器结构，绘制传感器装配图。2.设计测量转换电路和信号放大电路。3.使用液晶显示器或发光二极管实时显示压力。4.该传感器具有远程数据传输能力。传输方式可以是420mA电流、RS422、RS485或CAN，并设计了数据远程传输接口。5.完成必要的理论计算。6.设计软件，绘制程序框图，编写程序部分。7.编写设计和计算指令，并提供系统硬件电路图、组件列表和程序列表。三。具体参数：指标测量范围：0 150(兆帕):0.5%-1.0% FS的整体精度输出信号： 420mA(双线制)，0 5V，1 5V，0 10V(三线制)电源电压： 24 DCV (9 36 DCV)(2)完整的文件和资料 1传感器装配图(A2或A3格式)；一个电路图(A1或A2格式)；编写设计规范。四.时间表：6月16日和17日：阅读文献，拟定智能压力传感器的设计方案；6月18日、19日、20日：完成传感器装配图的绘制，确定所有参数并检查精度；6月21日和22日：完成测量转换电路和信号放大电路的设计；6月23日：完成显示电路设计；6月24日：接口电路设计完成；6月25-26日：完整绘制总电路图；6月27日：设计计算说明完成V.参考：10强喜福，主编，传感器，机械工业出版社11唐，传感器原理与应用，成都电子科技大学出版社12阎忠浩，等，非电电气测量技术，机械工程出版社13陈桂生，微弱信号检测，中央广播电视大学出版社14雷，等.微机原理与接口技术，电子工业出版社15周泽村等，检测技术，机械工业出版社16张国雄、金著。测量和控制电路。机械工业出版社，2000年17张国雄，沈圣培。精密仪器和电路。机械工业出版社，198818李心敏。单片机的原理及应用。北京航空航天大学出版社讲师：一年中的月日安徽工程大学精密仪器课程设计指南专业化：测量和控制技术与仪器专业方向：测量与控制技术离开(1)内容涉及“传感器技术”、“电子技术”、“电气技术”、“精密机械设计”、“工程光学”、“光电技术”、“测控电路”、“单片机原理及应用”等学科。它是机械、光学、电学和计算技术相结合的综合基础理论知识的应用。它是改革、优化、简化、合理组合和创新原有课程体系的关键环节。(2)设计包括机械系统、伺服驱动系统和光路系统三个部分，学习精密测试系统的一般方法，掌握精密测试系统中的微位移机构、支撑机构设计、导向机构设计、误差分析和误差分配方法等。培养学生综合所学的理论知识，分析和解决专业范围内的实际问题。培养学生正确的设计思维和理论联系实际的严谨科学风格。现代电子工业的快速发展要求整个电子产品具有重量轻、小型化、高集成度和高可靠性的优点，这促使贴片逐渐取代插入式电子元件，贴片技术得到更广泛的应用。随着表面贴装器件向小型化发展，引线元件的引线间距不断减小。此时，通过使用整体回流方法如普通波峰焊和红外回流焊接在元件和印刷电路板之间的机械和电连接容易导致桥接缺陷，而使用局部回流焊接方法如激光焊接来避免这种缺陷。然而，采用局部回流焊接方法的焊接系统需要预先具有焊点的类型和位置数据信息。获取焊点类型和位置的数据信息有几种方法：(1)人机显示方法(2)通过程序从印刷电路板计算机辅助设计文件中自动获取数据的计算机辅助设计方法(3)通过图像处理自动获取数据的图像方法。人机演示教学法存在劳动强度大、教学容易遗漏的缺点。计算机辅助设计方法忽略了实际生产过程中印刷电路板制造和卡安装带来的误差。图像方法可以通过在安装卡以获得焊点信息之后收集图像并处理印刷电路板来避免上述问题。因此，第三种方法更合适。测量系统的工作原理是光源发出的光经透镜转换成平行光线，通过光学元件投射到线阵CCD上形成目标图像，CCD上的光敏元件根据感应到的光强输出不同高度的电信号，通过数据采集卡输入计算机。2.课程设计的主题和内容设计主题：表面印刷电路板焊点信息采集光路及机械传输系统设计包括以下内容：(a)所涉内容包括：精密机械四帧传输系统和光学系统的设计如下：1.设计机械传动、支撑、导向和定位机构，绘制整个机械系统的装配图；2.设计光路和照明系统，完成相关工程计算；3.分析系统误差，合理分配各个环节的误差。4.编写设计计算说明。(2)基本要求是：1.虽然每个学生的课程设计主题是相同的，但在功能、机械结构、光路和参数上应该是不同的。2.在老师的指导下，每个学生都应该独立完成设计任务。3.通过课程设计，学生可以进一步巩固理论知识，提高理论联系实际的能力。4.通过课程设计，学生可以在查阅资料、选择方案、分析计算等方面得到实践。5.锻炼学生独立从事工程设计的能力。6.培养学生严谨的科学风格。3.课程设计的一般步骤和时间表(一)、系统计划的制定1.该系统的总体框图如下：图像采集卡微型机械电荷耦合器件印制电路板工作台传动系统精密工作台位置检测2.图像采集过程1)将待焊接的贴片印刷电路板放置在精密定位平台上2)CCD来了1、精密机械系统计算机械传动系统的运动设计和计算(速比的确定、减速器内轴和齿轮的布置、滚珠丝杠的导程和长度的确定等)。)；机械系统的动态计算(电机输出轴的扭矩计算、各轴齿轮模数和轴径的确定、滚珠丝杠和滚动导轨的选择等)。)；寿命检查计算(齿轮、轴承、滚珠丝杠和滚动导轨等的寿命检查)。)；定位精度检查(主要是控制误差计算)。具体参数：定位精度0.01毫米；最大工作负荷FW=N；工作台移动范围毫米；调速范围D=50电机从静止到额定转速的启动时间小于800毫秒；工作台重量G=千克；工作台最快进给速度为米/分钟；使用寿命为15年，每天6小时。注：本课程的设计主要完成虚线框部分。时间表：按每天8小时计算，需要2周才能完成。具体时间分配如下：5.熟悉主题，检查数据，制定3天的初步计划。6.确定方案，计算参数，绘制图纸，为期6天7.写两天的设计规范8.准备好回复，交上来一天。三、光路系统设计典型光路系统的框图如下：光源噪音显示仓库目标(信息来源)接收器信号处理播送光学系统和机制中等噪音目标是要观察的样本或要测试的部分，即信息源，它给出物体的空间位置信息。如果目标不是自发光物体，必须进行人工照明。信息传输介质可以是气体或液体。光学系统和机制是信息的调制器，将目标信息转换成预定的形式。在信息传输的每一个环节，都可能带来“噪声”，从而降低图像质