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標(biāo)題: 電感式位移傳感儀的制作題目要求電子設(shè)計(jì)大賽資料 [打印本頁(yè)]

作者: zjgsky88 時(shí)間: 2018-10-17 17:09
標(biāo)題: 電感式位移傳感儀的制作題目要求電子設(shè)計(jì)大賽資料

一、競(jìng)賽任務(wù)

“電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制作”賽項(xiàng)競(jìng)賽賽題

題目:電感式位移傳感儀的制作

按賽題要求，利用所發(fā)的技術(shù)資料、元器件及器材完成電感式位移傳感儀的設(shè)計(jì)、裝調(diào) 和技術(shù)文件撰寫(xiě)任務(wù)；進(jìn)行 IAP15W4K 的軟件設(shè)計(jì)，完成電感式位移傳感儀的功能要求。

1．根據(jù)所給資料分析電感式位移傳感儀的工作原理和功能要求；

2．根據(jù)賽題所給的電感式位移傳感儀原理圖和印刷線路板約束條件，利用 Protel 或 Altium

軟件繪制電感式位移傳感儀的印刷線路板圖；

3．完成賽項(xiàng)提供的印刷線路板焊接任務(wù)；

4．利用賽項(xiàng)提供的機(jī)箱完成簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括開(kāi)關(guān)、電路板、插座的安裝及機(jī)內(nèi)走線的規(guī)劃；

5．完成電感式位移傳感儀的安裝與調(diào)試，使其達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)電感式位移傳感儀的正常工作；

6．完成 IAP15W4K 單片機(jī)軟件的編程設(shè)計(jì)，使其達(dá)到規(guī)定的功能要求；

7．編寫(xiě)技術(shù)文件。

二、競(jìng)賽時(shí)間

競(jìng)賽時(shí)間為 8:30～15:30，總計(jì) 7 小時(shí)，含指導(dǎo)教師和選手交流時(shí)間，選手用餐時(shí)間。

三、功能要求與技術(shù)指標(biāo)

1．原理說(shuō)明電感式位移傳感器是一種精度高、重復(fù)性好、結(jié)構(gòu)可靠的位移傳感器，在工業(yè)領(lǐng)域有普

遍的應(yīng)用。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖一所示，

圖一電感式位移傳感器結(jié)構(gòu)示意圖電感式位移傳感器由螺線管，可移動(dòng)鐵芯和三個(gè)線圈組成。工作時(shí)，激勵(lì)線圈 P 通入交

變激勵(lì)電流，次級(jí)線圈 S1、S2 產(chǎn)生與磁耦合成正比的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。鐵芯與被測(cè)對(duì)象固定在一起，隨著被測(cè)對(duì)象的位移，鐵芯在螺線管中的位置發(fā)生變化，從而使兩個(gè)副邊線圈感應(yīng)到不同大小的電壓。賽項(xiàng)所采用的傳感器測(cè)試裝置如圖二所示，

圖二電感式位移傳感器測(cè)試裝置

圖中，左端為電感式位移傳感器，右端為螺旋測(cè)微頭，用于調(diào)節(jié)傳感器鐵心的位移。線路板上的接線端子 1、2 接激勵(lì)線圈，3、4和 5、6 分別接兩個(gè)次級(jí)線圈。

電感式位移傳感儀產(chǎn)生激勵(lì)電壓供給傳感器，接收兩個(gè)次級(jí)線圈的電壓信號(hào)并進(jìn)行處理后在數(shù)碼管上顯示。整個(gè)系統(tǒng)由 DCP-301-A（IAP15W4K 核心板）、DCP-202-A（數(shù)碼管顯示和鍵盤(pán)電路板）、DCP-206-A（串口 A/D 轉(zhuǎn)換電路板）、DCP-226-A（多功能萬(wàn)用表）和電源等組成。

2．功能實(shí)現(xiàn) 要求參賽隊(duì)完成以下功能：

（1）印刷線路板繪制根據(jù)賽題所給的電感式位移傳感儀主板部分的原理圖和印刷線路板外形要求，利用 Protel

或 Altium 軟件繪制電感式位移傳感儀的主板印刷線路板圖，線路板設(shè)計(jì)須采用雙層板。線路板約束規(guī)則要求：最小間距 8mil，最小線寬10mil，過(guò)孔最小孔徑 15mil，過(guò)孔最小

直徑 30mil。原理圖中各元器件庫(kù)文件在所發(fā)電子文

件中（電感式位移傳感儀封裝庫(kù).Lib）或（電感式位移傳感儀封裝庫(kù).PcbLib）。

（2）電感式位移傳感儀的裝調(diào) 電感式位移傳感儀的裝調(diào)工作要求在如

圖三所示的同規(guī)格機(jī)箱中完成。安裝套件包

括機(jī)箱、前面板、后面板、安裝底板、

DCP-301-A IAP15W4K 核心板、DCP-202-A 數(shù)碼管顯示和鍵盤(pán)電路板、DCP-206-A 串口A/D 轉(zhuǎn)換電路板、DCP-226-A 多功能萬(wàn)用板

以及必需的電氣附件。圖三機(jī)箱參考圖形

DCP-301-A（IAP15W4K 核心板）、DCP-202-A（數(shù)碼管顯示和鍵盤(pán)板）、DCP-206-A（A/D

轉(zhuǎn)換板）采用參賽隊(duì)自帶的成品線路板。

DCP-226-A（多功能萬(wàn)用板）由參賽隊(duì)自己設(shè)計(jì)部分電路并使用現(xiàn)場(chǎng)發(fā)放的散件焊接。 DCP-226-A 線路板需要安裝正弦波發(fā)生電路、功率放大電路和電感式位移傳感器的二次電路，所需裝調(diào)的電路原理圖已經(jīng)在下發(fā)的 U 盤(pán)中。

參賽隊(duì)員需自行完成電感式位移傳感儀機(jī)箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和裝調(diào)工作。

電感式位移傳感儀的前面板需安裝訓(xùn)練板DCP-202-A 數(shù)碼管顯示和鍵盤(pán)電路板和電源開(kāi) 關(guān)。前面板的布置如圖四所示：

電感式位移傳感儀

A組數(shù)碼管 B組數(shù)碼管

模式確定

圖四前面板示意圖電感式位移傳感儀的后面板需安裝 220V 交流電源插座（用于整機(jī)供電），以及與電感式位移傳感器的連接插座。后面板的布置如圖五所示：

圖五后面板示意圖

（3）電感式位移傳感儀的功能要求通過(guò)電感式位移傳感儀前面板的按鍵（面板中“模式”、“↑”、“↓”和“確定”四個(gè)按鍵）

設(shè)置相關(guān)參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)電感式位移傳感儀的位移測(cè)量、零點(diǎn)遷移和增益調(diào)整。開(kāi)機(jī)時(shí)電感式位移傳感儀進(jìn)入測(cè)量模式，在“A 組數(shù)碼管”顯示測(cè)量的位移值，要求 3

位數(shù)碼管顯示，2 位整數(shù)，1 位小數(shù)；“B 組數(shù)碼管”消隱。按下模式選擇按鍵，可以切換測(cè)量模式和校準(zhǔn)模式。

進(jìn)入校準(zhǔn)模式，要求在“A 組數(shù)碼管”顯示零位值（零點(diǎn)遷移），在“B 組數(shù)碼管”顯示最大值（增益調(diào)整）。進(jìn)入校準(zhǔn)模式時(shí)首先進(jìn)行零點(diǎn)值校準(zhǔn)，要求此時(shí)“A 組數(shù)碼管”數(shù)值以

1Hz 閃爍。零點(diǎn)值校準(zhǔn)：將螺旋測(cè)微頭調(diào)節(jié)到零位置后，按增加鍵（↑）或減小鍵（↓）可以將此

值調(diào)整為 00.0mm。

按確定鍵后切換到最大值校準(zhǔn)狀態(tài)，此時(shí)“B 組數(shù)碼管”數(shù)值以 1Hz 閃爍。校準(zhǔn)值校準(zhǔn)：將螺旋測(cè)微頭調(diào)節(jié)到最大測(cè)量位移值（如20mm），按增加鍵（↑）或減小

鍵（↓）將此值調(diào)整為測(cè)微頭的實(shí)際距離值，以調(diào)整此電感式位移傳感儀的增益值。調(diào)整完