位置检测装置
位置检测装置是数控系统的重要组成部分，在闭环或半闭环控制的数控机床中，必须利用位置检测装置把机床运动部件的实际位移量随时检测出来，与给定的控制值(指令信号)进行比较，从而控制驱动元件正确运转，使工作台(或刀具)按规定的轨迹和坐标移动。
一、数控机床对检测装置的基本要求：
1）稳定可靠、抗干扰能力强。数控机床的工作环境存在油污、潮湿、灰尘、冲击振动等，检测装置要能够在这样的恶劣环境下工作稳定，并且受环境温度影响小，能够抵抗较强的电磁干扰。
2）满足精度和速度的要求。为保证数控机床的精度和效率，检测装置必须具有足够的精度和检测速度，位置检测装置分辨率应高于数控机床的分辨率一个数量级。
3）安装维护方便、成本低廉。受机床结构和应用环境的限制，要求位置检测装置体积小巧，便于安装调试。尽量选用价格低廉，性能价格比高的检测装置。
数控机床加工精度，在很大程度上取决于数控机床位置检测装置的精度，因此，位置检测装置是数控机床的关键部件之一，它对于提高数控机床的加工精度有决定性的作用。
二、位置检测装置的主要性能指标：
1.精度符合输出量与输入量之间特定函数关系的准确程度称作精度，数控机床用传感器要满足高精度和
高速实时测量的要求。
2.分辨率位置检测装置能检测的最小位置变化量称作分辨率。分辨率应适应机床精度和伺服系统的要求。
分辨率的高低，对系统的性能和运行平稳性具有很大的影响。检测装置的分辨率一般按机床加工精度的1／3～1／10选取，也就是说，位置检测装置的分辨率要高于机床加工精度。
3.灵敏度输出信号的变化量相对于输入信号变化量的比值为灵敏度。实时测量装置不但要灵敏度高，而
且输出、输入关系中各点的灵敏度应该是一致的。
4.迟滞对某一输入量，传感器的正行程的输出量与反行程的输出量的不一致，称为迟滞。数控伺服系统
的传感器要求迟滞小。
5.测量范围和量程传感器的测量范围要满足系统的要求，并留有余地。
6.零漂与温漂零漂与温漂是在输入量没有变化时，随时间和温度的变化，位置检测装置的输出量发生了
变化。传感器的漂移量是其重要性能标志，零漂和温漂反映了随时间和温度的改变，传感器测量精度的微小变化。
三、位置检测装置分类：
1.按输出信号的形式分类：
数字式：将被测量以数字形式表示，测量信号一般为电脉冲。
模拟式：将被测量以连续变化的物理量来表示（电压相位/ 电压幅值变化）
2.按测量基点的类型分类：
增量式：只测量位移增量，并用数字脉冲的个数表示单位位移的数量。
绝对式：测量的是被测部件在某一绝对坐标系中的绝对坐标位置。
3.按位置检测元件的运动形式分类：
直线式：测量直线位移。
回转式：测量角位移
四、适合锯床用传感器分析：
1.光栅
光栅是一种高精度的位移传感器，按结构可分为直线光栅和圆光栅，直线光栅用于测量直线位移，圆光栅用来测量角位移。光栅装置在数控设备、坐标镗床、工具显微镜X-Y工作台上广泛使用的位置检测装置，光栅主要用于测量运动位移，确定工作台运动方向及确定工作台运动的速度。
与其他位置检测装置相比，光栅的主要特点如下：
1)检测精度高。直线光栅的精度可达3μm，分辨率可达0．1μm。
2) 响应速度较快，可实现动态测量，易于实现检测及数据处理的自动化。
3) 使用环境要求较高，怕油污、灰尘及振动。
4) 安装、维护困难，成本较高。 ● 光栅的组成结构和检测原理：
光栅是一种在透明玻璃上或金属的反光平面上刻上平行、等距的密集刻线，制成的光学元件。数控机床上用的光栅尺，是利用两个光栅相互重叠时形成的莫尔条纹现象，制成的光电式位移测量装置。
按制造工艺不同可分为透射光栅和反射光栅。透射光栅是在透明的玻璃表面刻上间隔相等的不透明的线纹制成的，线纹密度可达到每毫米100条以上；反射光栅一般是在金属的反光平面上刻上平行、等距的密集刻线，利用反射光进行测量，其刻线密度一般为每毫米4～50条。直线透射光栅尺的结构如图所示，由光源、长光栅(标尺光栅)、短光栅(指示光栅)、光电元件等组成，一般移动的光栅为短光栅，长光栅装在机床的固定部件上。短光栅随工作台一起移动，长光栅的有效长度即为测量范围。两块光栅的刻线密度(即栅距)相等，其相互平行并保持一定的间隙(0.05～0.1 mm)，并且使两块光栅的刻线相互倾斜一个微小的角度θ。
2. 同步感应器：
感应同步器是利用电磁感应原理制成的位移测量装置。按结构和用途可分为直线感应同步器和圆盘旋转式感应同步器两类，直线感应同步器用于测量直线位移，圆盘旋转式感应同步器用于测量角位移，两者的工作原理基本相同。
感应同步器具有较高的测量精度和分辨率，工作可靠，抗干扰能力强，使用寿命长。目前，直线式感应同步器的测量精度可达1.5μm ，测量分辨率可0.05μm ，并可测量较大位移。因此，感应同步器广泛应用于坐标镗床、坐标铣床及其他机床的定位；旋转式感应同步器常用于雷达天线定位跟踪、精密机床或测量仪器的分度装置等。
● 感应同步器的结构
直线式感应同步器由定尺和滑尺两部分组成，图是感应同步器结构示意图。定尺和滑尺分别安装在机床床身和移动部件上，定尺或滑尺随工作台一起移动，两者平行放置，保持0.2～0.3mm 间隙。标准的感应同步器定尺250mm ，尺上有一组感应绕组；滑尺长100mm ，尺上有两组励磁绕组，一组为正弦励磁绕组us ，一组为余弦励磁绕组uc 。绕组的节距与定尺绕组节距相同，均为2mm ，用τ表示。当正弦励磁绕组与定尺绕组对齐时，余弦励磁绕组与定尺绕组相差1／4节距。由于定尺绕组是均匀的，因此，滑尺上的两个绕组在空间位置上相差1／4节距，即 π/2相位角。
●感应同步器的工作原理
利用电磁耦合原理，将位移或转角变成电信号。即使滑尺与定尺相互平行，并保持一定的间距。向滑尺通以交流激磁电压，则在滑尺中产生激磁电流，绕组周围产生按正弦规律变化的磁场，由电磁感应，在定尺上感出感应电压，当滑尺与定尺间产生相对位移时，由于电磁耦合的变化，使定尺上感应电压随位移的变化而变化（相同频率）。
●感应同步器优点：
1)具有较高的精度与分辨力。其测量精度首先取决于印制电路绕组的加工精度，温度变化对其测量
精度影响不大。感应同步器是由许多节距同时参加工作，多节距的误差平均效应减小了局部误差的影响。
2)抗干扰能力强。感应同步器在一个节距内是一个绝对测量装置，在任何时间内都可以给出仅与位
置相对应的单值电压信号，因而瞬时作用的偶然干扰信号在其消失后不再有影响。平面绕组的阻抗很小，受外界干扰电场的影响很小。
二氧化碳检测装置的设计与实现 摘要 正是因为现在二氧化碳对我们的生活环境影响真的越来越大。二氧化碳给温室效应起到的加剧作用也是二氧化碳危害的主要方面，就是因为过高的二氧化碳浓度是会影响到我们的身体健康。所以就想通过设计一个二氧化碳的检测装置来实现对二氧化碳的报警与控制。本设计采用单片机来完成二氧化碳检测装置的控制部分设计。利用单片机编程的便利性，还有单片机控制下的二氧化碳检测装置的准确性和稳定性，来给检测装置的运行和使用提供保证。本文就整个二氧化碳检测装置的硬件设计部分，软件设计部分做出了相应的探讨。从整个设计当下的设计背景入手，详细介绍了设计的二氧化碳检测装置的特点，设计要点，设计的思想。还有装置测试中的数据，和出现的问题都做了探讨研究。 关键词：单片机；二氧化碳浓度；声光报警 绪论 设计的背景情况简析：我们全世界科学技术的发展，我们国家科学技术的发展，都为我们的生活条件改善带来了许许多多的好处。但是正是在这样高速发展的情况下我们的工业发展就就成了一个双刃剑，推动了我们社会的进步的同时又的破坏环境，造成大量的二氧化碳排放。并且现在越来越高的二氧化碳浓度已经逐渐的在影响我们人类还有其他动物的生存环境。所以现在二氧化碳已经成为了空气中的主要污染物，也是诸多的人员密集场所必须要检测的数据之一。一旦二氧化碳浓度过高就会引起人身体的不良反应，所以就必须要进行二氧化碳浓度的实时检测。 还有就是当下的农业发展，植物的生长有是需要二氧化碳的。因为一定浓度的二氧化碳对植物的生长起到极大的促进的作用。所以说在现代农业生产中对二氧化碳浓度控制检测的需求同样是越来越大。因为国外先进成熟的二氧化碳检测系统价格昂贵，不便于大量的推广使用，于是就真的需要一种成本低，性价比高，便于推广使用的二氧化碳的检测装置。正是基于这样的背景下我们就想要通过单片机这样低成本的控制设备来设计一个二氧化碳的检测报警装置，为二氧化碳浓度的检测提供新的思路。还有就是这样低成本的二氧化碳检测装置也是利于推广，便于大面积使用的。
理化实验室是生产企业和研究单位用于检测材料和产品理化指标不可或缺的部门，是生产检测、科学研究的前沿阵地。理化实验室具有化学分析、力学性能和金相检验等综合检测功能。SICOLAB现以某单位理化实验室设计和筹建过程为例，综合钢铁及装备制造行业理化检测实际情况，对理化实验室的设计与筹建进行探讨。 1理化实验室设计的基本要求 1.1位置要求理化实验室应布置在环境安静、振动及电磁辐射影响小的位置，以减小检测数据的误差，提高检测结果的准确性；布置在远离粉尘且全年风向最小频率的下风向地段。因此，理化实验室一般为独立的建筑物，与办公楼合建时，要设置独立的出入口；当与计量室合建时，理化与计量应分区、分片布置。理化实验室中，力学性能检测设备较大且重，搬运不便，有些试验机需独立的地基；而化学设备多属精密仪器，对环境要求苛刻，化学实验室排放的有害气体需经楼顶及时排走。建议选定一楼为力学性能实验室，顶楼或较高楼层为化学分析和金相检验实验室。 1.2布局及空间要求为保证实验室的整体性、结构性和稳定性，实验室设计的开间模数一般分为3.0，3.3，3.6 m 3种，具体开间模数的选择需与建筑模数相结合。实验室平面布局形式有浅进深和大进深两种，进深的选择主要考虑房间内的采光通风、实验室家具的尺寸及布置等因素。传统经验认为浅进深平面使用面积率高，是合理的选择。进深一般在6～9 m之间[2]，检测中心的布局模式选为单走廊+浅进深(6.0 m)。实验室层高一般建议在3.6~3.9 m 之间，如某理化实验室设计层高为4.3 m，安装空调、消防等管道设施后，房间内部净高为3.3 m。力学性能由于设备高大，在设计时应将内部净高定为3.5 m，保证设备的运输和安装空间。 2理化实验室的总体设计规划 2.1基本规划实验室建设是一项复杂的综合系统工程，涉及土建、配电、给排水、通风、照明、安全措施、“三废”处理以及室内实验设施配套安装等。按照相关规范及标准，全面考虑，整体规划，最终确定方案。 2.2以设备安装要求为出发点，进行深入规划仪器设备是建设高水平实验室的关键因素之一。在明确实验室功能的基础上，即可进行配套仪器设备的采购。为了确保购置的设备先进、精密和质量稳定可靠，首先根据实际需求提出设备技术要求，由设备采购部门负责招标，采用公开招标专家评标的办法进行购置。在签订仪器设备技术协议后，及时向供货商索取设备的安装要求，然后将设备的安装条件如配电、排风、上下水及使用气体情况充分考虑到基础建设规划中，如设备对温湿度的要求，ICP–MS和ICP–OES均需预留不同直径的排风口，且风机要独立控制、氧氮氢分析仪要在基建中预留上下水、扫描电镜需要防震防电磁辐射等，为后续安装设备提供方便的同时，也可节省改造费用。在建筑材料选择方面重点考虑地砖、墙砖及给排水排风管道的抗化学腐蚀性能，依国家相关规定进行规划设计、布局实验设施。 3理化检测功能区域的基本要求 3.1办公区应在每个楼层集中设置，便于学习和探讨工作中出现的问题，民用配电即可。3.2报告编制区用于检测结果的输入、检测报告的编制及审核，满足办公用电需求即可。3.3收样及样品储存区该区域必须干燥、通风、防尘。样品分为待检、在检、已检3类，各存储柜应标明收样及检测日期。 3.4样品处理区和化学湿法分析区样品处理区域在实验过程中会产生大量的有毒有害、有刺激气味的气体，故必须有独立排风设施通风柜；一般为单独的房间，地面应有地漏；墙面、
精密仪器设计实验指导书 朱丽编写裘安萍审稿 南京理工大学
实验守则 一、实验基本要求 1．实验前，必须认真预习实验指导书及教材中的有关内容，熟悉仪器、设备的工作原则和初步了解操作要求。没有预习实验指导书的学生不得进入实验室。 2．实验中对各种数据应会处理，并考虑如何书写实验报告；实验中出现的误差或其他情况应进行分析说明。 二、实验须知 1．学生应在规定的时间进入实验室。与实验无关的物品不得带入实验室。进入实验室后，注意保持实验室清洁和安静。 2．实验前，熟悉仪器的操作规程和注意事项。经指导者同意后，方可接上电源。要小心操作，用力适当。 3．如发现仪器有故障时，不得擅自拆修，应立即报告指导老师。 4．学生应积极动手操作，并独立完成实验和实验报告。 5．实验完毕，要切断电源，清理实验场地，将所用的实验设备整理好，放回原处，认真书写实验报告。经教师同意后，方可离开实验室。 6．凡不遵守实验守则经指出而不改正者，教师有权停止其实验。若情节严重，对实验设备造成损坏者，应负赔偿责任，并给予处分。 7．在规定的时间内未能完成实验者，须经实验室领导同意，或延长实验时间或另行安排补做时间。
实验报告的内容和要求 撰写实验报告是训练学生撰写科技论文的能力的环节。实验报告是考核学生学习成绩和评估教学质量的重要依据。 学生对所做的实验应该做到原理清楚，方法和操作步骤正确，实验数据比较可靠，并且会处理实验数据。 实验报告应由每个学生独立完成，用钢笔、炭素笔或圆珠笔工整书写。报告内容要层次清楚，文字简明通顺，图、表清晰，符合汉语规范和法定计量单位。 实验报告一般包含下列7项内容 1．实验名称； 2．实验目的： 3．测量原理； 4．实验步骤； 5．实验记录； 6．实验数据处理及相应结论； 7．回答思考题。
中北大学 课程设计说明书 学生姓名：XXX 学号：XXXXXXXX 学院：信息与通信工程 专业：电子信息科学与技术 题目：基于PSD的位移测试装置设计 指导教师：程耀瑜、李永红职称: 教授 2013年 01 月 18 日
中北大学 课程设计任务书 12/13 学年第一学期 学院：信息与通信工程学院 专业：电子信息科学与技术 学生姓名：陆金贵学号：0905014114 课程设计题目：基于PSD的位移测试装置设计 起迄日期：2012年12月31日~2013年1月18日课程设计地点：主楼1318室，513教研室 指导教师：程耀瑜、李永红 系主任：程耀瑜 下达任务书日期: 2012年12月31日
一、PSD简介 PSD（Position Sensitive Detectors）是一种能测量光点在探测器表面上连续位置的光学探测器。PSD 由P 衬底、PIN 光电二极管及表面电阻组成。与CCD 探测器相比，PSD 有诸多优点，如位置分辨率高，响应速度快和处理电路简单等。另外，位置信号与落在探测器上的光斑形状无关。 各种精度和规格尺寸的PSD 探测器： PSD特点： 位置分辨率高、光谱响应宽、响应速度快、位置和光强同时测量、不受光斑的约束、可靠性高等。 PSD应用范围： 光学位置和角度的探测、光学遥测系统、位移和振动测量、激光对中和准直、距离测试、人类运动姿态分析等。 PSD分两种类型：一维PSD（1D-PSD）和两维PSD（称2D-PSD）探测器。本次设计中我们用到的是一维PSD，下面仅针对一维PSD作详细介绍，另对二位PSD工作原理作简要介绍。 二、一维PSD位置传感器工作原理 1D-PSD 的结构图： 图1 PSD探测器
轴类零件的自动检测装置设计 徐莹1易琨2 1重庆工商大学2嘉陵)本田发动机公司 摘要:设计了一套轴类零件的自动检测装置,该装置能检测轴类零件的直径、圆度和圆跳动。本装置的测量方法为3S90b,且为定点测量,可同时对三个截面进行测量。介绍了总体方案设计、部件设计和软件设计。 关键词:轴类零件,自动检测,部件设计,摩擦驱动,界面 Design of Automatic Checkout Equipment Used for Axle Part X u Ying Yi Kun Abstr act:A suit of the automatic checkou t equip ment used for the axle parts is desig ned.The equip ment can check automat2 ically the diameter,circle degree and circle jumpiness.The3S90b measure metho d is used for the equipment and the measure points are fixed,the equipment can measure parameters i n three sections at the same time.The project design in the g eneral,as2 semblies design and software design are mainly presen ted. Keywor ds:axle part,automatic checkout,assemblies design,rubbing drive,interface 1引言 本仪器检测的轴类零件为某部件的传动轴。该零件的轴上有一些螺旋槽和通孔;其长径比较大,长度一般为300~500mm,直径为15~30mm。在部件装配中,它要和孔接触且配合精度要求较高,故该零件的尺寸精度、圆度和圆跳动均要求较高。另外,零件的外圆磨削加工是在无心外圆磨床上进行的,采用贯穿磨削法,每分钟大约加工6~10件,所以要求检测方法简单、高效。 由于缺乏合适的专用检测设备,工厂里工件尺寸精度与形位精度的检测不是由工人通过测量器具手工完成,就是采用价格昂贵的通用量仪进行测量。对前者,当工件批量比较大时,需要花大量的人力、物力和时间,且人为误差大;对后者,其仪器调整过程繁琐,测量时间长,效率低。此外由于通用量仪大多属于计量型仪器,对环境和操作人员要求高,故不适用于生产现场。因此,有必要研制一套使用范围广、测量成本低的自动检测装置。 2原始测量方法 211圆度的测量 测量圆度的方法有单点法、二点法、三点法与坐标法,本设计采用的是三点法。三点法是对被测实际轮廓在两个固定测量支承和一个可在测量方向上移动的测头之间所进行的测量。测头位于固定测量支承夹角(A或180b-A)之外的,称为顶式三点测量,如图1a、图1b、图1c、图1d所示;测头位于固定测量支承夹角(A或180b-A)之内的,称为鞍式三点测量,如图1e、图1f所示,我们采用的是图1a 方式。 图1三点法测量圆度 212径向圆跳动的测量 根据GB1958)80的有关规定,圆跳动的检测方法有三类,即用同心套、V形块和两顶尖,本设计采用V形块。当圆跳动\0101mm时,采用此法较为得当。而精度较高时用这种方法,其检测精度要受V形块精度和实际基准要素形状误差的综合影响。 3装置的总体设计及其主要部件的功用 装置的总体设计如图2所示,由图可看出本装置主要由工件传送装置、工件装夹装置、测量装置和工件驱动装置四部分组成。 311工件传送装置 工件传送装置的作用是将被测工件自动地从其堆放位置输送到工件装夹装置中的V形块上,它包括上料装置、皮带传送装置和送料装置三部分。 83 2005年第39卷l5 收稿日期:2004年8月
位置检测装置 位置检测装置是数控系统的重要组成部分，在闭环或半闭环控制的数控机床中，必须利用位置检测装置把机床运动部件的实际位移量随时检测出来，与给定的控制值(指令信号)进行比较，从而控制驱动元件正确运转，使工作台(或刀具)按规定的轨迹和坐标移动。 一、数控机床对检测装置的基本要求： 1）稳定可靠、抗干扰能力强。数控机床的工作环境存在油污、潮湿、灰尘、冲击振动等，检测装置要能够在这样的恶劣环境下工作稳定，并且受环境温度影响小，能够抵抗较强的电磁干扰。 2）满足精度和速度的要求。为保证数控机床的精度和效率，检测装置必须具有足够的精度和检测速度，位置检测装置分辨率应高于数控机床的分辨率一个数量级。 3）安装维护方便、成本低廉。受机床结构和应用环境的限制，要求位置检测装置体积小巧，便于安装调试。尽量选用价格低廉，性能价格比高的检测装置。 数控机床加工精度，在很大程度上取决于数控机床位置检测装置的精度，因此，位置检测装置是数控机床的关键部件之一，它对于提高数控机床的加工精度有决定性的作用。 二、位置检测装置的主要性能指标： 1.精度符合输出量与输入量之间特定函数关系的准确程度称作精度，数控机床用传感器要满足高精度和 高速实时测量的要求。 2.分辨率位置检测装置能检测的最小位置变化量称作分辨率。分辨率应适应机床精度和伺服系统的要求。 分辨率的高低，对系统的性能和运行平稳性具有很大的影响。检测装置的分辨率一般按机床加工精度的1／3～1／10选取，也就是说，位置检测装置的分辨率要高于机床加工精度。 3.灵敏度输出信号的变化量相对于输入信号变化量的比值为灵敏度。实时测量装置不但要灵敏度高，而 且输出、输入关系中各点的灵敏度应该是一致的。 4.迟滞对某一输入量，传感器的正行程的输出量与反行程的输出量的不一致，称为迟滞。数控伺服系统 的传感器要求迟滞小。 5.测量范围和量程传感器的测量范围要满足系统的要求，并留有余地。 6.零漂与温漂零漂与温漂是在输入量没有变化时，随时间和温度的变化，位置检测装置的输出量发生了 变化。传感器的漂移量是其重要性能标志，零漂和温漂反映了随时间和温度的改变，传感器测量精度的微小变化。 三、位置检测装置分类： 1.按输出信号的形式分类： 数字式：将被测量以数字形式表示，测量信号一般为电脉冲。 模拟式：将被测量以连续变化的物理量来表示（电压相位/ 电压幅值变化） 2.按测量基点的类型分类： 增量式：只测量位移增量，并用数字脉冲的个数表示单位位移的数量。 绝对式：测量的是被测部件在某一绝对坐标系中的绝对坐标位置。 3.按位置检测元件的运动形式分类： 直线式：测量直线位移。 回转式：测量角位移 四、适合锯床用传感器分析： 1.光栅 光栅是一种高精度的位移传感器，按结构可分为直线光栅和圆光栅，直线光栅用于测量直线位移，圆光栅用来测量角位移。光栅装置在数控设备、坐标镗床、工具显微镜X-Y工作台上广泛使用的位置检测装置，光栅主要用于测量运动位移，确定工作台运动方向及确定工作台运动的速度。 与其他位置检测装置相比，光栅的主要特点如下： 1)检测精度高。直线光栅的精度可达3μm，分辨率可达0．1μm。
专业综合课程设计 课题：流量计检测装置设计 学院：城南学院 班级：机电0701班 指导老师：陈书涵 学号：2007 学生:邹娟 一检测系统背景介绍 流量计广泛应用于工业生产和人民生活当中，但大都存在体积大、精度低、价格贵等缺点．本文设计的电子巴(靶式)智能流量计，于六十年代开始应用于工业流量测量，主要用于解决高粘度、低雷诺数流体的流量测量，先后经历了气动表和电动表两大发展阶段，SBL系列智能靶式流量计是在原有应变片式靶式流量计测量原理的基础上，采用了最新型电容力传感器作为测量和敏感传递元件，同时利用了现代数字智能处理技术而研制的一种新式流量计量仪 表。其主要由测量管、受力元件(靶片)、感应元件(电容式力传感器，压力传感器，温度传感器)、传递部件、微控制器及其显示和输出部分组成．由于采用了压力工作温度补偿，大大提高了测量精度。
二检测系统设计方案 本作品是一款基于C8051F系列单片机为核心的流量计，给出了硬件组成和软件设计．设计以C8051F单片机为控制模块，选用电子靶式流量传感器，信号调理电路、通信电路、LCD显示等电路．在软件上进行了压力和温度补偿．设计的流量计精度高，抗干扰能力强，使用方便． 三检测系统硬件结构 系统的硬件电路以C8051F206单片机为控制核心，主要有信号的输入通道、微控制器及外围电路、红外通信接口和RS一485通信接口和人机交互界面等部分组成，如图1所示． 图1 以C8051F206单片机为核心的硬件框图 ① C8051F206的A／D转换模块 C8051F206的A／D转换模块是利用C8051F206的片内12位分 辨率的ADC转换模块和可编程增益放大器．当工作在100ksps 的最大采样速率时，提供真正的12位精度和±2 L SB的模数
摘要 在现代工业生产过程中，常常需要测量很多不同的位移量。与此同时对位移量进行较为精确地检测，是提高控制精度的基础。因此之前所普遍采用的传统位移测量装置已经不能适应时代发展的潮流。在此情况下通过科研人员的不断努力终于研制出了数字式光电编码器,它的输入量是角位移量其输出量是相应的电脉冲,并且它有体积小，精度高的优点。故而，这次毕业设计选用的是光电编码器。 本次毕业设计是以AT89C51单片机为核心，用光电编码器来实现对位移量的精确测量，再将测量结果显示在LCD液晶显示器上。其中本次设计中所选用的是输出电压为5V的光电编码器。 本文由浅入深先介绍了一些关于位移测量的基本原理，进而阐述了各个模块的设计思路，工作过程以及显示效果。本文借鉴了一些当前较为流行的设计思想，例如硬件软件化，很好的满足了设计要求。 关键词：位移，测量，光电编码器，单片机，LCD显示器 Abstract In the control field, a variety of displacement measurements often need to be carried out. In actual industry position control domain, to increase the control precision, carries on the examination to the controlled member is accurately very important.The traditional machinery survey displacement installs has not been able to satisfy the modern production by far the need, but the digital sensor electro-optic encoder, can transform the angular displacement into with it correspondence electricity pulse output, mainly uses in the mechanical position and the velocity of whirl examination, has the precision to be high, volume small and so on characteristics, therefore this design decided that uses the electro-optical encoder to carry on the displacement to examine. This design to use the electro-optical encoder to realize the displacement survey and the simulation, realizes the survey from the exterior different displacement value and the demonstration. Makes concrete using at89C51 monolithic integrated circuit is the core, the electro-optical encoder carries on the displacement to survey, simultaneously by LCD liquid crystal display module demonstration. This design uses the electro-optical encoder output voltage is 5V, the output signal after four doubling circuit processing sends in the monolithic integrated circuit to carry on counting processing, finally sends in the LCD module demonstration. In this paper, detailed working process of displacement measurement system is started with principle of displacement measurement, and hardware circuit design and display. This paper has absorbed the idea of hardware and software to achieve with the subject required functionality. Key words:The displacement surveys, electro-optical encoder, microcontroller, LCD display
位移测量装置 指导教师：田裕康 队员及年级：丁志涛 肖斌 许栋 （2005级） 学校及院系：武汉科技学院 电子信息工程学院 摘要摘要 本系统是利用差动变压器完成微小位移的测量，它以单片机C8051f020作为电机控制和数据处理的中心。系统包括正弦信号激励源、差动变压器、信号测量与数据采集、位移控制等四个部分。位移量通过LCD 显示，并实现了语言报数功能。软件设计采用了PID 调节、平均值滤波修正等算法。测试结果表明系统工作稳定，测控精度高，完全满足题目的要求。 Abstract This system uses differential transformer to complete the small displacement measurement, which use the C8051f020 MCU to control the motor，also use it as the data processing center. The system includes incentives sine signal source, differential transformer, signal measurement and data acquisition, displacement control. The displacement is displayed by LCD as well as automatically reported by voice. Software design utilizes PID algorithm adjustment, and use the filter average to amend. Test results show that the system is stable and high-precision, which completely satisfy the requirements of the title. 一、系统方案系统方案设计与论证设计与论证 要实现满足题目要求的位移测量需要解决以下几个方面的问题：一是正弦信号激励源；二是差动变压器的设计；三是数据采集电路和电机的控制。其中的关键是在差动变压器的设计上，其对称性、线性度将直接关系到位移测量的误差。 1.1.差动差动差动变压器原理变压器原理变压器原理 图1.1 螺线管式差动变压器示意图
摘要 轴承是各类机械装备中最为重要的基础部件，它的精度、性能、寿命以及可靠性对主机的精度、性能、寿命以及可靠性起着非常重要的作用。在机械产品中，轴承属于高精度产品，不仅需要数学、物理等诸多学科理论的综合支持，而且需要材料科学、热处理技术、精密加工和测量技术、数控技术和有效的数值方法及功能强大的计算机技术等诸多学科为之服务，因此轴承又是一个代表国家科技实力的产品。随着工业水平的不断进步、生产自动化水平的不断提高，轴承已经广泛的应用在好多行业领域，它的质量直接影响到工作母机的工作性能，其精度的高低直接影响到整个设备性能的好坏。据统计在旋转机械中30%的故障与轴承有关。因此，工业生产监控的要求也越来越高，为了保证轴承质量必须对其进行严格的出厂检测。目前在轴承检测项目中：轴承游隙检测、内径检测以及振动情况检测等项目，都是反应轴承质量的重要指标，轴承的合格与否将会直接影响到轴承的使用性能。现有的轴承检测仪一般只能进行单一项目的检测，检测效率低不方便。为了满足轴承安全检测的要求，研制出一种检测效率高、基本实现自动化的轴承多方面检测项目的检测装置显得越来越重要。 关键词：轴承；自动化；检测；装置
Abstract Bearing is the most basic components in all kinds of the mechanical equipment, for its accuracy, performance, life and reliability plays a very important role of the host's accuracy, performance, life and reliability. Bearing is a high precision product in the mechanical products, not only its needs a comprehensive support for math, physics and other disciplines theory, but also needs the material science, heat treatment technology, precision machining and measuring technology, numerical control technology and numerical method is effective and powerful computer technology and other disciplines to serve its, so the bearing is the products that represents of the national scientific and technological strength. Along with the automation level of continuous improvement, the level of industrial production increasing, application field of bearing has been widely in many industries, it directly affects the quality of the work performance of machine tools, and its precision directly affects the performance of the whole device is good or bad. there are 30 percent of faculties in the rotating mechanism to be relative to bearings. so we must strictly check the qualities of bearings before they are sold .At the present in the bearing detection project, Bearing clearance detection, inner diameter measurement and vibration detection project, is an important indicator of the quality of the bearing.Weather the bearing is qualified or not,it will directly affect the bearing performance. Detection of the existing bearing tester is generally only for a single project, low detection efficiency is not convenient. In order to meet the requirements of bearing safety detection, developing a detection for higb detecting efficiency ,and the basic realization of automatic bearing detection project becomes more and more important. Key words: bearing; automation; measurement; system equipment 优秀毕业设计（论文）通过答辩
插件式液压实验装置的设计 众所周知，“实践是检验真理的唯一标准”。科学实验在人类认识和探索自 然规律的过程中起着至关重要的作用，可以说没有实验就没有现代科学。液压传 动技术是机械类专业的一门基础课程。液压教学实践表明，该课程只有通过理论 和实验相结合的方式教学才能取得良好的教学效果。为了满足现代化液压教学的 要求，本文提出了一种基于PLC控制的多功能液压实验台。根据该液压实验台 的用途，设计了液压系统的总体方案，并将液压仿真软件成功用于该实验台，最 后设计出实验台控制程序。该多功能液压教学实验台在液压教学方面有着广泛的 应用前景。 本论文对传统型与现代型液压综合实验台的研究现状做了全面的综述，对液压实验台的发展趋势做了详细的分析，并对液压教学中常用的液压元件和基本液压回路的组成和原理进行了详尽的理论分析、总结，为多功能液压实验台的液压回路设计奠定了可靠的理论基础，也为仿真软件的应用提供了依据。利用模块化的设计思想对多功能液压实验台的液压回路进行分块设计。将各模块优化组合，设计出多功能液压实验台的液压回路原理图，并对其功能进行了详尽的说明。 液压综合实验台包括电控、液控等，它的设计与制造将极大的缓解现有实验室实验设备短缺和落后的现状，同时电液控综合实验台在整个液压教学实验中将发挥很大的作用，是液压教学实验中不可缺少的重要组成部分。本论文重点叙述了液压综合实验台的系统组成和元件设置。从各方面分析与其它实验台的不同点，突出它的综合性，其最大的优点就是可以在一个实验平台上做多种实验，所做实验各元件和管路可由实验操作者自行设计、连接。设计主要围绕实验台的实验原理以及整体结构而展开，然后辅以电气控制硬件部分的设计。 第一章前言 液压综合实验台包括电控、液控等，它的设计与制造将极大的缓解现有实验室实验设备短缺和落后的现状，同时电液控综合实验台在整个液压教学实验中将发挥很大的作用，是液压教学实验中不可缺少的重要组成部分。本论文重点叙述了液压综合实验台的系统组成和元件设置。从各方面分析与其它实验台的不同点，突出它的综合性，其最大的优点就是可以在一个实验平台上做多种实验，所做实验各元件和管路可由实验操作者自行设计、连接。 1.1课题研究的背景 实验是液压教学必不可少的辅助环节，学校现有的液压传动教学实验台可用于定量叶片泵工作特性实验、先导式溢流阀性能实验及节流调速回路性能实验。通过实验，可使学生增强对定量叶片泵工作性能、先导式溢流阀静态性能和动态性能以及各种节流调速回路特性的理解，加深对液压系统各种特性参数
位移测量装置的设计 摘要：微小位移量的精确测量是测控工程技术中的一个重要课题。本文介绍了基于线性可变差动变压器的位移测量系统的系统结构，主要硬件设计和软件流程，以及相关参数的设置。硬件设计采用的直接频率合成芯片AD9851、电流负反馈高速运放AD811、高精度串行AD 转换芯片ADS7886、直流电机驱动专用芯片MC33887等高性能芯片较好地满足了低功耗、高精度、实时测控的设计要求；软件设计遵循模块化编程思想，便于系统升级。 关键词：DDS 信号 位移测量 差动变压器 单片机 运算放大器 Design of Displacement Measuring System Abstract ：Accurate measurement of small displacement in measurement and control-technology is an important issue. A differential transformer displacement measuring system based on linear variable differential transformer is designed. The system structure, main hardware design, software processes and critical parameter configuration are presented. Some high performance ASIC chips used in the hardware design, such as direct frequency synthesizer chip AD9851, high-speed current feedback amplifier AD811, precision serial AD converter chip ADS7886, DC motor drive chip MC33887, which is satisfied with the design demands for the low power, high precision and realtime monitoring control. Software design follows the modular design principle, and easy to upgrade. Key words ：DDS, displacement measuring, differential transformer, MCU, amplifier 1 引言 随着生产加工方式的变革、检测指标要求的提高，需要用非接触式测量方法取代传统的接触式测量。当前位移测量技术主要有以下几种：有机械的浮子方法，利用电阻、电感、电容的非电量电测量方法；有光学或激光测量方法；有利用放射性或射流技术的测量方法等。数字处理器处理能力的增强尤其是各式传感器的更新换代，使各种非接触式测量装置的设计趋于智能化。本文设计了一种基于线性可变差动变压器的位移测量装置，有着设计成本低、位移线性度好、功耗低等有点，具有一定的实用价值。 2 系统设计 2.1 位移计算方法 如图1（a ）所示，初级绕组为N 1，次级绕组为N 2-1和N 2-2，初级线圈接入适当的u 1后，由于互感作用在两个次级线圈上产生的磁感应电动势为 111111E j 1jwM wM I U r jwL ?? ?=-=-+， 222111E j 1jwM wM I U r jwL ??? =-=-+ （1） 式（1）中，1 U 为初级线圈激励电压相量，M 1和M 2为次级线圈1和2的互感，r 1为初级线圈的有效电阻，L 1为初级线圈的电感。如果把两个次级线圈的同名端相连，则传感器的输出电压为 22122u u u =- （2）
湖南理工学院南湖学 院 位移检测装置设计实验 指导老师：李锶 姓名：卢杰 系别：机械电子工程系 班级：机械电子工程班 学号： 24113500235 2014 年6 月4 日
目录 目录 (2) 第一章总体方案设计 (3) 1.1设计目的 (3) 1.2总体方案设计 (4) 第二章硬件电路设计 (5) 2.1传感器的工作原理 (5) 2.2 差动变压器传感器安装 (5) 2.3放大电路的设计 (6) 2.4采集电路的设计 (7) 2.4.1数据采集系统的组成 (7) 2.4.2数据采样保持器 (8) 2.4.3 AD0809的工作原理与连接 (8) 2.5输入通道设计 (9) 2.6显示电路的设计 (9) 第三章软件的设计 (10) 3.1数据处理子程序的设计 (10) 3.1.1系数调整 (10) 3.1.2数制转换 (10) 3.2数据采集子程序的设计 (11) 3.3数据显示子程序的设计 (11) 3.4地址空间的分配： (12) 第四章设计总结 (13) 参考文献 (13)
随着时代科技的迅猛发展，微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化，并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。 本文设计的电子秤以单片机为主要部件，用汇编语言进行软件设计，硬件则以差动变压器式(LVDT)位移传感器为主,测量0～10mm。传感器输出的电量是模拟量，数值比较小达不到A/D转换接收的电压范围。所以送A/D转换之前要对其进行前端放大、整形滤波等处理。然后，A/D转换的结果才能送单片机进行数据处理并显示。 第一章总体方案设计 1.1设计目的 差动变压器式(LVDT)位移传感器广泛应用于工业现场和测试领域，如过程检测和自动控制、形变测量等，适用于油污、光照等恶劣环境。这种传感器可靠而耐用，但选用它监控机械位移量，还需设计与传感器配套的测量装置 图1.2.1 主程序流程图 研制开发的位移测量装置适用于工业现场和多种测试领域。按照使用的要求，系统可实现:有效量程10mm，精度0.0lmm; LED同时显示1-4路测量值;零点值重置等功能。
第一章前言 液压综合实验台包括电控、液控等，它的设计与制造将极大的缓解现有实验室实验设备短缺和落后的现状，同时电液控综合实验台在整个液压教学实验中将发挥很大的作用，是液压教学实验中不可缺少的重要组成部分。本论文重点叙述了液压综合实验台的系统组成和元件设置。从各方面分析与其它实验台的不同点，突出它的综合性，其最大的优点就是可以在一个实验平台上做多种实验，所做实验各元件和管路可由实验操作者自行设计、连接。 1.1课题研究的背景 实验是液压教学必不可少的辅助环节，学校现有的液压传动教学实验台可用于定量叶片泵工作特性实验、先导式溢流阀性能实验及节流调速回路性能实验。通过实验，可使学生增强对定量叶片泵工作性能、先导式溢流阀静态性能和动态性能以及各种节流调速回路特性的理解，加深对液压系统各种特性参数的感性认识。 实验数据的获得可归结为液压系统中压力、流量和速度等物理量静态、动态值的测取，误差很大。如为测量液压缸活塞杆在不同负载条件下的运动速度，实验时首先测出活塞杆的总行程，再利用秒表测量活塞杆走完这段行程所用时间，两者相除得到活塞杆的运动速度，这种方法很难客观准确地反映液压缸活塞杆带负载工作时的速度特性。利用压力表测量液压系统中某一给定点的压力，表盘指针所指示的刻度对应某一压力值，由于小幅度波动的压力振摆和随时间而漂移的压力偏移值很难通过压力表指针反映出来，有限的刻度格数使读数依赖于实验操作者的目测习惯，从而使测量精度得不到保证。而且对液压系统加载一卸荷时被控压力随时间变化所反映的动态特性参数如动态超调，只能作出定性分析。而且现有实验台的灵活性不高，不能充分锻炼学生的动手及思维能力。 1.2课题研究的内容 我的毕业设计题目是插件式电液控综合实验台。在实验台设计过程中，我们参考了学校现有的液压传动教学实验设备，综合了它们的优点和缺点，所设计的电液控综合实验台采用可以快速转接的方式，使一台设备可以完成五种甚至更多的实验回路，如压力形成、液压泵性能实验、溢流阀静动态性能实验、
气体实验装置的设计 【要点精讲】 1.一般来说，物质的实验室制法（尤其是中学）所要求的条件大致为：反应尽可能快一 些，反应条件尽可能简单，操作比较易行，尽量使制备的产物单一 ．．．．易于分离；而对反应物的成本、能耗，可以较少考虑，尽可能使用常用的仪器设备，如试管、烧瓶、烧杯等等。反应较为安全或安全性可控。 2.气体制备实验操作的一般步骤：组装(从上到下、从左到右)→检验气密性→加入药品→排尽装置内的空气→验纯→性质实验或反应→拆除装置。 3.若气体产生需加热，应先用酒精灯加热产生气体的装置，等产生气体后，再给实验需要加热的固体物质加热。例如用浓硫酸和甲酸共热产生CO，再用CO还原Fe2O3，实验时应首先点燃CO发生装置的酒精灯，生成的CO赶走空气后，再点燃Fe2O3的酒精灯，而熄灭酒精灯的顺序则相反，原因是：在还原性气体中冷却Fe可防止灼热的Fe再被空气中的O2氧化，并防止石灰水倒吸。 4.实验仪器的拆卸要注意安全性和科学性，有些实验为防止“爆炸”或“氧化”，应考虑停止加热或通气的顺序，如对有尾气吸收装置的实验，必须将尾气导管提出液面后才能熄灭酒精灯，以免造成溶液倒吸；用氢气还原氧化铜的实验应先熄灭加热氧化铜的酒精灯，同时继续通氢气，待加热区冷却后才能停止通氢气，这是为了避免空气倒吸入加热区使铜氧化，或形成可爆气；拆卸用排水法收集需加热制取气体的装置时，需先把导气管从水槽中取出，才能熄灭酒精灯，以防止水倒吸；拆卸后的仪器要清洗、干燥、归位。 【典例评析】 例1.某研究性学习小组为探究Cu(OH)2受热分解产物及产物性质，设计如下实验。 （1）取0.98g Cu(OH)2固体加热，质量随温度变化的曲线如图1所示，产物A、B的化学式分别为和。 （2）取少量产物B加入足量的稀硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到容器中还有红色固体存在，该反应的离子方程式为。