检测技术课程设计.docx

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检测技术课程设计

检测技术课程设计

一、课程设计的目的

综合应用已修课程所学知识，完成被测信号的提取、转换、处理的一次综合性设计实践。

它的作用如下：

获得工程师基本训练，培养学生综合运用所学理论和技术知识，解决工程实际问题的能力。

（1）提高学生查阅科技文献资料能力。

（2）开发学生的主观能动性与创造性。

（3）加深学生对课程内容的理解，拓展所学知识面。

（4）使学生初步建立正确的设计思想。

掌握系统的设计方法和设计步骤。

二、课程设计时间

检测技术课程设计为1周。

三、课程设计的任务

以任务书的形式给出。

任务书的主要内容有：

（1）给予的对象；

（2）设计题目；

（3）设计要求；

（4）撰写的设计报告要求；

（5）时间安排。

设计报告内容包括：

目录，设计题目，前言，设计方案与设计工艺流程，各部分设计原理，设计计算及说明，器件、仪器设备的选择，设计图纸，参考文献，附录。

设计图用专用计算机软件绘制，打印。

四、课程设计报告的一般格式

课程设计报告包括封面、目录、绪论、主体部分、结尾部分。

1、绪论

主要说明设计的目的、设计的任务和要求等。

2、主体部分

（1）总体设计方案的设计

（2）软硬件电路的设计

（3）设计结果（实验数据等）

（4）参考文献

2、结束语

阐述本次设计的收获与体会，课题进一步完善的建议与意见。

致谢等。

如有附录可放在结尾处。

设计题目一电机自动监控系统设计

一、电机控制系统描述

电机作为一种拖动动力设备，在机床加工、运输、电力等领域有着广泛的应用。

为了保证电机系统的正常运行，需要通过检测控制装置对它进行监控。

重点监控的参数是电机A、B、C三相线圈的温度、电机轴的径向振动振幅、电机轴的转速。

A

B

C

N

M

Z

Z

Z

PT

PT

PT

KQ

二、控制要求

上图为电机供电主电路。

三相电经过空气开关KQ、交流接触器Z、热继电器PT，加到电机上，当接触器常开触点接通时，电机得电，运转。

可以通过控制接触器线圈的方式控制接触器主常开触点的通断。

正常接触器线圈得电，接触器主常开触点接通，异常接触器线圈断电，接触器主常开触点断开。

常规电机控制电路如图。

START

ZD

STOP

PT

Z

N

Z

L

取一相电220V，当启动按钮START按下，接触器线圈Z得电，接触器主常开触点接通，电机运转。

（接触器副常开触点接通，自保）当停止按钮STOP按下，接触器线圈Z断电，接触器主常开触点断开，电机停转。

电机过热，热继电器PT常闭触点断开，接触器线圈Z断电，接触器主常开触点断开，电机停转。

要求1：

在电机三相线圈上加三只铂电阻（或热敏电阻），检测线圈温度，如果负荷过大或缺相，电机某项线圈过热，造成热电阻阻值的变化，检测电路立即使ZD触点（可以是继电器的常闭触点）断开，保护电机。

要求2：

电机在运转过程中，可能会出现轴松动，轴振动幅度过大，轴出现裂纹或断裂现象，危及设备和人身安全，为防止此现象发生，在轴上安装一只压电、电感等传感器，测量振幅，振幅超过限定值时，报警同时关断电机电源。

要求3：

在电机轴上安装转速传感器（光电、磁电、霍尔等）测量轴的转速，

当转速超过限定值（可以自己设定）时，声光报警并关断电机电源。

三、设计内容

1、电机检测控制系统总体方案设计

要求画出检测控制电路的组成框图。

2、温度检测控制电路设计

温度传感器、放大电路、比较电路、控制电路

或温度传感器、放大电路、A/D转换、单片机、显示控制电路

3、振幅检测控制电路设计

传感器选择（选型）、转换电路设计（电荷、电压放大器）、A/D转换器、单片机、

显示控制电路。

4、转速检测控制电路设计

将转速传感器输出送入单片机的计数口，由定时器定时，由转速公式计算转速，

显示转速。

5、采用51单片机为控制器，扩展传感器、放大器、A/D转换器、键盘显示电路、声光报警控制电路等，设计硬件电路。

6、编写检测控制软件应用程序流程框图。

单片机采用89S51晶振频率在6MHZ以上。

放大器采用同相、仪表放大器不限，

显示器共阴共阳极数码管不限。

A/D转换采用ADC0809、MC14433等不限、也可以采用其它单片机，内置A/D转换器。

声光报警采用发光二极管、7407或7406为驱动器，控制电路可采用继电器、可控硅等电路不限。

设计题目二、太阳能热水器水温水位控制器

一、系统运行说明

在大型洗浴中心，可采用太阳能热水器与热水锅炉配合方式提供热水。

图示为热水器工艺流程图。

白天有光照，集热管水温较高，由循环泵将集热管中热水流入到水箱中，由水箱出水口提供热水。

水箱出口安装增压泵，实现开阀即得热水。

阴天下雨或夜晚集热管及水箱温度不够，水箱中的电加热器加热提供热水。

从而达到节能的目的。

在集热器的出口安装温度传感器T1，在伴热带处（集热器进水）安装温度传感器T2，在水箱出水口安装传感器T4，在水箱底部安装传感器T3。

控制要求：

1、系统运行采取温差循环方式，即当T1－T3大于10℃时，且T1大于45℃时，启动循环泵循环。

T1－T3小于5℃时，且T1小于42℃时，关闭循环泵循环。

2、系统自动控制电加热器，全天任意设置三个加热时间，到时定时加热，加热时间可任意调整。

要求当T3小于40℃，启动电加热，当T3大于50℃，关闭电加热。

加热器共三只，单只10KW，两开一备用。

3、自动增压供水。

供水不用控制。

4、管道保温用电伴热带。

T2小于2℃，启动电伴热带，T2大于5℃，关闭伴热带。

伴热带最大功率2KW。

5、可以浮球自动补冷水。

二、太阳能热水器水温水位控制器功能

1、显示

•水温1℃～99℃显示（LED）

•0～5.0m水位显示（发光二极管）

•时：

分北京标准时间显示（LED）

2、运行控制

（1）温差运行控制

（2）定时加热：

一天可三次定时加热时间，到达加热时间，控制器启动辅助加热器加热至设置温度。

不需要定时取消定时加热。

（3）手动随时加热：

当水温低于设置温度时，按加热键，加热指示灯亮，加热至设置温度后自动停止。

在加热过程中，按停止键停止加热。

（4）管道保温：

管道温度传感器检测管道温度低于2℃时，自动启动电热带，同时管道保温指示灯亮。

三、设计思路

太阳能热水器控制器可实现热水器水温和水位的自动控制。

控制器以单片机为核心芯片，扩展接口电路。

在热水器储热水箱底部和顶部，在集热器入口和出口，在控制器最不利点处（温度最低），在采暖室内各安放一只热电阻温度传感器。

在水箱顶部安装连杆浮球电接点液位开关，由温度传感器、液位开关实现各点信号的提取。

温度信号经过信号调理电路、A/D转换电路变为数字量送入单片机，水位信号直接送入单片机I/O口。

单片机进行数据处理，各点温度由数码管显示器显示，水位由阵列LED指示。

水位上下限和各点水温及温差上下限由键盘设定。

当水位低于下限值时，自动开启电磁阀上水，直到上水至上限值关闭电磁阀；当水温低于下限时，接通电加热器加热，直到加热到设定上限温度停止；当管道温度过低时，接通电加热带保温，直到温度达到设定温度；当上下水温温差超过设定上限值时，开启循环泵，水循环。

由于水箱电加热器功率达到20KW，需要380V供电，供电电流达到几十A以上，需要2组电加热器加热。

控制器采用大功率固态继电器或大功率交流接触器。

可利用谷时电（夜晚）对水箱进行加热，控制器可定时设置加热时间，也可定时上水。

加日历时钟芯片，设定时间与日历时钟芯片读出时间比较，到时，加热或上水。

设置的重要数据掉电不能丢失，加非易失数据存储器保存数据。

四、设计内容：

1、系统总体方案设计

2、硬件电路设计热电阻温度传感器选型与接口电路设计、液位传感器选型与接口电路设计、

模拟量、开关量信号调理电路设计、A/D转换电路设计、单片机与最小系统设计、键盘电路设计、显示电路设计、LED驱动电路设计（MAX7219等）、日历时钟电路设计（DS1302等）、

数据存储电路设计（EEPROM）、驱动控制电路设计、保护报警电路设计、电源电路设计

3、软件功能模块设计（采集、处理、显示、控制应用程序设计）流程图

设计题目三、独立式光伏发电系统的设计

一、系统组成与运行说明

独立型发电系统构成框图

图为独立型发电系统构成框图。

独立型系统常应用于小容量用户或无电地区。

发电系统的核心部分是太阳能电池组件，它将太阳的光能直接转换成电能。

太阳能电池产生的电流为直流电，可以字节以直流电形式应用，如供给直流LED发光管、手机充电、计算器充电等。

输出的直流能源还同时供蓄电池充电，即白天光强时，由控制器控制蓄电池充电，在夜间和阴天下雨时，控制器控制蓄电池放电，达到不间断供电。

直流电通过逆变器转换为交流电，供给交流负载使用。

如建筑照明，路灯、风机水泵等。

一、控制要求

控制器主要对蓄电池的充放电控制，同时对系统的运行起到监控与保护作用。

控制器采用单片机作为主控芯片，机种不限。

通过检测温度、日照、电流和电压传感器检测光伏电池、蓄电池输入输出的重要参数，通过信号调理电路将信号转换成适合A/D转换标准的信号。

A/D转换后离散为数字量，单片机根据检测的参数及运行状态，对控制蓄电池的充放电，防止蓄电池过充和过放电。

重要的参数存储在EEPROM中。

操作人员可随时通过按键查询检测控制参数，及时了解现场系统的运行情况。

为了使系统安全稳定地运行，系统由故障检测、系统保护功能。

检测控制装置组成框图如下。

二、设计内容

1、总体方案设计

太阳能光伏发电系统检测控制装置组成框图如下图。

2、硬件电路设计光伏电池的选型设计、蓄电池的选型设计，逆变器的选型设计；温度传感器、日照传感器、电压、电流检测元件的选型与接口电路设计；A/D转换电路设计；单片机与最小系统设计；键盘电路设计、显示电路设计；光伏电池与蓄电池切换电路设计；PWM驱动电路；日历时钟电路设计（DS1302等）、数据存储电路设计（EEPROM）；保护报警电路设计；电源电路设计。

3、软件功能模块设计（采集、处理、显示、控制应用程序设计）流程图

设计题目四汽车称重系统设计

一、称重系统描述

在汽车称重平台下安放三-四支称重传感器。

测量汽车重量，各只传感器测量结果取平均值作为汽车重量。

传感器输出信号经过信号调理电路，A/D转换电路变为数字量输入单片机，

经过单片机运算，计算出汽车重量，结果送到显示器显示。

亦可将结果通过有线或无线电路传输到上位机（终端设计），以便信息汇总。

加光电计数器，可统计汽车每天、每月流量。

进一步扩展可在上位机中编写监控管理软件，统计各种车型载重量和流量。

二、设计内容

1、称重系统总体方案设计

称重系统检测装置组成框图如下图。

2、硬件电路设计称重传感器的选型设计、光电计数器的选型设计，调理电路的设计，A/D转换电路设计；单片机与最小系统设计；键盘电路设计、显示电路设计；日历时钟电路设计（DS1302等）、数据存储电路设计（EEPROM）；通信接口电路设计；电源电路设计。

3、软件功能模块设计（采集模块、数据处理、键输入模块、显示模块、数据存储、日历时钟读写模块、通信模块设计）画出流程图

有余力的同学可以编写上位机监控管理程序，可实现与下位机之间的通信。

可统计每天（每月）流过的各种车型的数量、载重量等信息。