班级：测绘工程姓名：杨旭学号：121611010015
太阳能热水器的倾角最优设计
太阳能作为一种清洁、免费的能源而广受人们的青睐，发展前景令人乐观，太阳能热水器更是进入了千家万户。然而由于消费者所在地方纬度和四季气候特点的不同，经常会出现夏天热水用不完，冬天热水又不够用的实际问题，为了解决这个问题，本文引入最优设计理论，讨论南京地区太阳能热水器的倾角α、方向角β与热效率之间的关系，找出一年中春分、秋分、夏至、冬至这四天中倾角α、方向角β的最优值，并计算得出最佳角度设计。
（1）倾角、方向角与热效率的关系
热水器的受热面与太阳光线入射的方向垂直时，热水器与水平面的夹角是此时热水器的最优受热倾角。由于太阳东升西落，各地区地理纬度的差异和四季的交替都会改变太阳光的入射角度，使得热水器的最优受热倾角处在不断的变化过程中，这就决定了地球上的不同经纬度的地方在同一时刻的热水器的最优受热倾角是不同的。由于人们现在还不可能做到时刻调整热水器的受热倾角，所以只取中午太阳直射大地时刻的热水器的最优倾角作为该地该天的热水器的最优倾角，即忽略了不同经度对热水器的最优倾角的影响。
如下图1，设某地的纬度θ，i天太阳的直射点的纬度为δ，该地方i天的正午太阳高度角（即太阳与用户所在地的连线和水平面的夹角）为H：
H=90°-|θ-δ|
则该地i天的热水器受热面与水平角夹角α=90°-H=|θ-δ|；其中当地纬度与太阳直射点的纬度在同一半球时δ取正值，在异半球时δ取负值。
图1 ：热水器倾角设计图
查资料的的纬度位于北纬39°10，有此可知南京地区在春分、秋分、夏至、冬
至这四天中α的最优值分别是：
春分：α=39°10′- 0°=39°10′
夏至：α=39°10′- 23°26′=12°44′
秋分：α=39°10′- 0°=39°10′
冬至：α=39°10′+ 23°26′
=
6
2
°
3
6
′（2）倾角最优设计
消费者经常会出现这样的问题：夏天热水用不完，冬天热水不够用。这说明夏天热水器的热功效过大，而冬天的则较小。通过调整太阳能热水器的倾角来改变其热效率，使冬夏都有充足的热水。
设将水加热Q所需的热量与太阳强度q，热水器的受热面积s，热水器利用太阳能的效率η，太阳高度角H，热水器受热面的倾角α时间t之间的关系式符合正弦函数，即
Q=qs ηtsin （H+α）
考虑用户在夏天热水够用的情况下调节热水器角度也能使得冬天热水够用，不妨设该用户的热水器在夏天的最大吸热量为max Q ：
max Q = qs ηtsin （0H +0α）
其中0H 表示夏季的太阳高度角，0α表示夏季某用户的热水器的最优倾角，那么用这些热量加热的水量，就是该用户在夏季所能使用的最大热水量，是用不完的。因此假设，该用户实际使用的热水量所吸收的热量为0Q ，显然0Q ＜max Q 。若该用户冬天的用水量和夏天的用水量是相等的，则有
max Q = qs ηtsin （1H +1α）
其中1H 表示冬季的太阳高度角，
1α表示能满足冬季用水量的热水器与水平面的夹角，只要代入相关实际数据就不难解出1α的值。
对于南京地区来说，夏天太阳辐射能量相对多，热水器的倾角可变化的范围广一些，由此可以做如下调节：在保证夏天水够用的情况下，尽量照顾冬天，具体如图2 所示：
其中a 角是夏季太阳光线与热水器受热面的夹角，b 角是冬季太阳光线与热水器受热面的夹角，α是热水器受热面的倾角。只要a 角不小0b （能满足冬季用水量的太阳光线与热水器受热面的夹角），便可以适当的增大 b 角，以增加冬季热水器的吸热量，设 b 角增大了 Δb ，由此得到 α的变化范围为（1a ，1d +Δb ）。
以南京地区一家一天的用水量155L 为例计算。经过查询，南京的太阳辐射强度为 170w/2m ，某用户的热水器的积热面积为 1.82m ，工作效率为0.52，
按每天日照7h，经过计算得出夏季该用户能使用的最大热水量为190.94L，所吸收的热量为3.20786×10 J ，而该用户够实际使用的热水量为155L，其所吸收的热量为2.6×10 J ，则冬季该用户的热水器的倾角为：44°10′，夏季该用户的热水器的倾角为33°10′。
由以上分析可得，该用户在这个用水量下，他的热水器的倾角，若由原先的角度调节到32°18′～38°45′之间，便可使得冬夏两个季节的热水都够用。显然为了解决用户夏天热水用不完，冬天不够用的问题，应该调节太阳能热水器的受热角度。
泡沫液位传感器课程设计 摘要：泡沫是一种特殊的两相流形态，其力学、热学、光学等多种性能均与单相气体或液体有很大区别，由于泡沫的形成机理多样、性质变化复杂，至今尚无完善的研究理论体系，泡沫的液位测量在国内外也是一个空白，本文主要设计了一种液位控制器，它以8051作为控制器，通过8051单片机和模数转换器等硬件系统和软件设计方法，实现具有液位检测报警和控制双重功能，并对液位值进行显示，一种基于传热原理的测量泡沫液位的传感器，介绍了传感器的构造和原理，以及测量误差和动态响应的计算分析。 关键词：泡沫；液位检测；传感器；两相流； Abstract：The foam is a special phase com pared w ith liqu id and gas．It ha s m any dif f erent cha r acters in m ech anics，therm oties，photology and soon，For different methods to generate fo amsand its special mechanism，even today there have not created a perfect theory system to deal with foam mediums．Foam level meas urement is also nearly to be all unreachable field by now．A kind of foam level sensor based on thermoties theory has be endeveloped，Introduces its structure 、principle 、analyses error and dynam icresponse of sensor． Key Words ： Foam ；Level Detecting ；Sensor；8051Single chip microcomputer；
万合华庭住宅小区安装太阳能工程 投 标 书 （正本）
目录 第一部分开标总报价．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 第二部分投标标价明细表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 第三部分太阳能技术方案及说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 第一章设计依据．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 第二章工程方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 第三章斜屋面太阳能安装方案及基座预留尺寸．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 第四章重要项校核计算及说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 第五章产品优势简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 第六章投资效益分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 第四部分保修期．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25 第五部分交货期限．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26 第六部分售后服务响应．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 第七部分工程安装措施及方案说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28 第八部分太阳能热水系统验收．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30 第九部分企业售后服务承诺．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31 第十部分企业资格证明文件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33 第十一部分企业业绩简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34 第十二部分部分工程实例照片．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35 第一部分开标总报价
基于MEMS加速度传感器的双轴倾角计及其应用 引言 MAV由于体积和负载能力极为有限,因此,减小和减轻飞控导航系统的体积及重量,就显得尤为重要。本文基于MEMS加速度传感器,设计一种双轴倾角计,该装置精度高、重量轻,可满足MAV的姿态角测量要求,也可用于其他需要体积小、重量轻的倾角测量设备上。 MEMS加速度传感器 ADXL202 是最新的、低重力加速度双轴表面微机械加工的加速度计,以模拟量和脉宽调制数字量2种方式输出,并具有极低的功耗和噪音。表面微机械加工使加速度传感器、信号处理电路高度集成于一个硅片上。和所有加速度计一样,传感器单元是差动电容器,其输出与加速度成比例。加速度计的性能依赖于传感器的结构设计。差动电容是由悬臂梁构成,而悬臂梁是由很多相间分布的指状电容电极副构成,一副指状电容电极可简化为图1所示的结构。每个指状电极的电容正比例于固定电极和移动电极之间的重叠面积以及移动电极的位移。显然,这些都是很小的电容器,并且,为了降低噪声和提高分辨力,实际上需要尽可能大的差动电容。 悬臂梁的运动是由支撑它的多晶硅弹簧控制。这些弹簧和悬臂梁的质量遵守牛顿第二定律:质量为m 的物体,因受力F而产生加速度a,则F =m a。而弹簧的形变与所受力的大小成比例,即F = kx,所以 x = （m / k）a , 式中x为位移, m; m 为质量, kg; a为加速度, m / s2 ; k为弹簧刚度系数, N /m。 因此,仅有支撑弹簧的刚度和悬臂梁的质量2个参数是可控的。减小弹簧系数似乎是提高悬臂梁灵敏度的一种容易方法,但悬臂梁的共振频率正比例于弹簧系数,所以, 减小弹簧系数导致悬臂梁共振频率降低,而加速度计必须工作在共振频率之下。此外,增大弹簧系数使悬臂梁更坚固。所以,如果保持尽可能高的弹簧系数, 只有悬臂梁的质量参数是可变化的。通常,增大质量意味着增大传感器的面积,从而使悬臂梁增大。在ADXL202中,设计出一个新颖的悬臂梁结构。构成X轴和Y轴可变电容的指状电极沿着一个正方形四周的悬臂梁集成,从而使整个传感器的面积减小,而且,共用的大质量的悬臂梁提高了ADXL202的分辨力。位于悬臂梁四角的弹簧悬挂系统用以使X 轴和Y轴的灵敏度耦合减小到最小。 倾角测量原理 ADXL202 用于倾角测量是最典型的应用之一,它以重力作为输入矢量来决定物体在空间的方向。当重力与其敏感轴垂直时,它对倾斜最敏感,在该方位上其对倾角的灵敏度最高。当敏感轴与重力平行时,每倾斜1 °所引起输出加速度的变化被忽略。当加速度计敏感轴与重力垂直时,每倾斜1 °所引起输出加速度的变化约为17. 5mgn ,但在45°时,每倾斜1 °所引起输出加速度的变化仅为12. 5mgn ,而且,分辨力降低。表1为X, Y轴在铅垂面内倾斜±90 °时,X, Y 轴的输出。 当该加速度计的X, Y轴都与重力方向垂直时,可作为具有滚转角和俯仰角的双轴倾角传感器。一旦加速度计的输出信号被转化为一个加速度, 该加速度将位于- 1 gn 和+ 1 gn 之间。则倾斜角以度表示可按下式计算 θ= arcsin （AX / gn ） γ= arcsin （AY / gn ）,
太阳能热水系统设计 设计者：4141 学号：4141 班级：新能源1101 前言：太阳能热水器系统主要由太阳能集热系统和热水供应系统构成；包括太阳能集热器、贮水箱、循环管道、支架、控制系统、热交换器和水泵等设备和附件。本设计将为一个地理位置为福建福州的两层小型别墅设计一个合适的太阳能热水器系统。 一、用户基本情况调查 1、环境情况 22·a)为水平面年总辐照量，MJ/(m为水平面年平均日辐照量，HMJ/(m；·d); H注： htha2·d)；HMJ/(mH为当地纬度倾角平面年平均日照量，为当地纬度倾角平面年Lrt.a2·a)；TMJ/(m为年平均环境温度，℃；S为年平均每日的日照小时总辐照量， ya数，h; f为年太阳能保证率推荐范围；为回收年限允许值，年。 2、用水情况
2.1日均用热水量 日均用热水量计算公式： q=qm rrd式中： q——热水用水定额，L/（b·d），查《民用建筑太阳能热水系r统工程技术手册》表1-11，最高日用水定额为为80L/（b·d），日均用水量按最高日用水定额的50%考虑，取40L/（b·d）； m——用水计算单位数，定为4人。 计算可得日均用热水量q=40*4=160L/d rd 1 2.2日均耗热量 日均耗热量计算公式： Q=qcρ（t-t）m/86400 ldrr式中： Q——日耗热量，W；d q——热水用水定额，L/（b·d）；r c——水的比热容，c=4187J/（kg·℃）； ρ——热水密度，kg/L；60℃水密度为0.983kg/L； t——热水温度，t=60℃；rr t——冷水温度，查《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》l表1-16，定为20℃； m——用水计算单位数，定为4人。 计算可得日均耗热量Q=1219.50W d 2.3小时耗热量
哈尔滨远东理工学院传感器课程设计小型称重系统设计 姓名： 专业：电子信息工程 学号： 指导教师： 机器人学院 二0一七年六月二十五日
目录 第1章绪论............................................... 错误!未定义书签。 选题背景............................................... 错误!未定义书签。 目的和意义............................................. 错误!未定义书签。第2章设计方案及其论述..................................... 错误!未定义书签。 模型建立及电路原理..................................... 错误!未定义书签。 电路图 (4) 第3章数据图表及分析 (6) 数据图表 (6) 数据分析 (7) 结论 (8)
第1章绪论 选题背景 称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人民的生活紧密相连。电子称重器是电子称重器中的一种，称重器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，称重器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。因此，称重技术的研究和称重器工业的发展各国都非常重视。工业生产中，称重传感器已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域，可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。本实验是利用金属箔式应变片设计一个小型称重装置。硬件部分是在Multisim中仿真设计，使用电压变化进行模拟测量物体重量从而达到实验效果。 目的和意义 1）掌握金属箔式应变片的应变效应，单臂、全桥电桥工作原理和性能。 2）学会建立仿真模型。 3）比较单臂双臂与全桥电桥的不同性能、了解其特点。 4）学会使用全桥电路。 5）了解物体重量与电压的关系效应。 6）了解电路原理。
太阳能热水器的通用控制器研制 武汉工程大学刘增华李伟 1、系统功能与指标 1.1功能特点 具有目前产品的一般功能： 1)设置上限水位：设置水位上限，可选择50% ~99%之间（我们选取80%），并且在使用中，不得自动上水。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 2)设置水箱水温：设置电加热的温度上限，可选择0°C~80°C（我们选取60°C），自动加热。 3)水位指示：LED五段显示。 4)水温指示：LCD液晶数字显示。 5) 自动上水：为防止空晒，当水位低于10%时，系统强制上水；当水位低于30%时，提示报警，若没有使用，启动自动上水，若使用，则报警提示先上水，再使用。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 6)辅助加热：当出现阴雨天气，水温达不到要求，启动辅助电加热，电加热温度上限设置为60°C。 同时还具有新加功能： 1)智能模式：检测淋浴水温，自动调节凉水的流量，自动调节，使水温保持在设定温度的2°C范围内，并保持有足够的流量。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 1.2技术指标 1)设置上限水位：设置水位上限，可选择50% ~99%之间（我们选取80%），并且在使用中，不得自动上水。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 2)设置水箱水温：设置电加热的温度上限，可选择60°C，自动加热。 3)水位指示：分段显示（5段显示）。 4)水温指示：数字显示（精度为1度）。 5)自动上水：为防止空晒，当水位低于30%时，提示报警，若没有使用，启动自动上水。若使用，则报警提示先上水，再使用。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 6)智能模式：检测淋浴水温，自动调节热水、凉水的流量，自动调节，使水温保持在设定温度的2°C范围内，并保持有足够的流量。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 2、系统结构设计 2.1系统的工作原理 太阳能热水器辅助控制系统结构如图1所示。在太阳能热水器的储水箱内增加一个电加器，采用220V市电加热，由辅助控制系统的继电器控制通断电，用来在温度达不到要求的时候进行辅助加热来保证热水温度。水位、水温探测器从保温储水箱顶部安装在水箱中，通过电缆线接入用户室内控制器。流量控制阀用通过步进电机来精确控制冷水即自来水的流量，来保证热水与冷水混合后的温度达到用户的要求。当水位不足报警时，通过电磁阀启动上水，上水的过程中，不允许淋浴，且放水电磁阀关闭。当需要淋浴时，放水电磁阀打开，通过自动控制冷水电磁阀的开度来保证冷水与热水混合后的温度与用户设定值基本一致（水温保持在设定温度的2°C范围内），淋浴过程中，系统禁止上水和辅助加热。当淋浴完后按下”淋浴完键”，系统停止放水并且电机要复位。系统的总体结构图如下。厦礴恳蹒骈時盡继
一、倾角传感器原理倾角传感器经常用于系统的水平测量，从工作原理上可分为“固体摆”式、“液体摆”式、“气体摆”三种倾角传感器，下面就它们的工作原理进行介绍。 1、“固体摆”式惯性器件固体摆在设计中广泛采用力平衡式伺服系统，如图1所示，其由摆锤、摆线、支架组成，摆锤受重力G和 摆拉力T的作用，其合外力F为：（1） 其中，θ为摆线与垂直方向的夹角。在小角度范围内测量时，可以认为F 与θ成线性关系。如应变式倾角传感器就基于此原理。 2、“液体摆”式惯性器件液体摆的结构原理是在玻璃壳体内装有导电液，并有三根铂电极和外部相连接，三根电极相互平行且间距相等，如图2所示。当壳体水平时，电极插入导电液的深度相同。如果在两根电极之间加上幅值相等的交流电压时，电极之间会形成离子电流，两根电极之间的液体相当于两个电阻RI和RIII。若液体摆水平时，则RI＝RIII。当玻璃壳体倾斜时，电极间的导电液不相等，三根电极浸入液体的深度也发生变化，但中间电极浸入深度基本保持不变。如图3所示，左边电极浸入深度小，则导电液减少，导电的离子数减少，电阻RI增大，相对极则导电液增加，导电的离子数增加，而使电阻RIII 减少，即RI＞RIII。反之，若倾斜方向相反，则RI＜RIII。在液体摆的应用中也有根据液体位置变化引起应变片的变化，从而引起输出电信号变化而感知倾角的变化。在实用中除此类型外，还有在电解质溶液中留下一气泡，当装置倾斜时气泡会运动使电容发生变化而感应出倾角的“液体摆”。 3 “气体摆”式惯性器件气体在受热时受到浮升力的作用，如同固体摆和液体摆也具有的敏感质量一样，热气流总是力图保持在铅垂方向上，因此也具有摆的特性。“气体摆”式惯性元件由密闭腔体、气体和热线组成。当腔体所在平面相对水平面倾斜或腔体受到加速度的作用时，热线的阻值发生变化，并且热线阻值的变化是角度q或加速度的函数，因而也具有摆的效应。其中热线阻值的变化是气体与热线之间的能量交换引起
光电传感器的设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
光电传感器的设计 题目：光电传感器的设计 院（系）：信息工程学院 专业：光电信息科学与工程 姓名：褚飞亚 学号： 20 指导教师：张洋洋 2016年6月27号
摘要 随着信息技术的迅猛发展，传感器的应用技术也在飞速发展，新的应用技术呈现出爆炸式的发展。传感器作为作为测控系统中对象信息的入口，作为捕获信息的主要工具，在现代化事业中的重要性已被人们所认识。光电传感器的应用技术为信息科学的一个分支，俗称“电眼”。它是将传统光学技术与现代微电子技术以及计算机技术机密结合的纽带，是获取光信息或借助光提取其他信息的重要手段。现如今汽车成为大多数人必不可少的东西。经常开车的朋友们，应该都有过这样的苦恼每次开车到了单位或者小区大门口都要等门卫来开门或者等其按动电动门的开关,既费时间又费人力,如果巧妙地利用光电传感器就可以实现光控大门。所以借此次课程设计来设计一个光控大门，即把光敏电阻装在大门上并且在汽车灯光能照到的地方,把带动大门的电动机接在干簧管的电路中,那么夜间汽车开到大门前,灯光照射到光敏电阻时,干簧继电器就可以自动接通电动机电路,电动机就能带动大门打开。这样就解决了上述的问题。
目录 1、设计要求...............................................错误!未定义书签。 功能与用途 ............................................................................................. 错误!未定义书签。 指标要求 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 2、光电传感器介绍及工作原理 ...............错误!未定义书签。 、光电传感器 ......................................................................................... 错误!未定义书签。 工作原理 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 3、方案设计...............................................错误!未定义书签。 4、元件选择和电路设计 ...........................错误!未定义书签。 元件选择 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 电路设计 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 5、总结.......................................................错误!未定义书签。参考文献.....................................................错误!未定义书签。
太阳能热水器的防雷 3.1太阳能热水器遭雷击的方式 根据太阳能热水器的结构、使用材料及安装位置分析，它遭雷击的途径可分两种，一是直击雷，二是感应雷击。 ●直击雷击 当雷云通过线路或电器设备放电时称为直击雷。直击雷可以形象地说就是雷云对大地上的目标（高大建筑物或高大树木等）放电的一种过程。直击雷可在其周围一定范围内的导体上感应起危险电压，加上建筑物之间连接的各种长距离电缆可在更大的范围内感应上雷电电磁脉冲，并几乎无衰减地沿电缆传入设备。 太阳能热水器绝大多数都安装在建筑物的制高点位置上，其接闪器一般也都低于太阳能热水器，太阳能热水器暴露在接闪器保护范围之外，一旦云地放电，太阳能热水器首当其冲，成了接闪器，雷电可以直接击在太阳能热水器上，直接击坏太阳能热水器。 ●感应雷击 感应雷击是由于雷云的静电感应或放电时的电磁感应作用，使建筑物上的金属物件，如管道、钢筋、电线等感应出与雷云电荷相反的电荷，造成放电所引起。 随着太阳能热水器智能化的不断提高，辅助加热、水位、水温自动显示，补水、断水的自动控制功能都应用于太阳能热水器中，而这些功能都是通过专用电脑控制芯片、传感装置等电子装置来实现的。电子装置在室内，辅助加热、传感装置在室外太阳能热水器水箱中，为这些电子装置供电的电源线，显示及控制用的信号线、控制线都是感应雷击的侵害途径。太阳能热水器招引感应雷击的通道主要有三条：电源线路引入；信号线路引入；接地线路引入。 3.2太阳能热水器防雷保护的原理及方法 太阳能热水器的防雷可分为外部防雷和内部防雷两种情况，外部防雷是防直击雷，内部防雷是防感应雷。外部防雷——将绝大部分雷电流直接引入地下泄散； 内部防雷——快速泄放沿着电源或信号线路侵入的雷电波或各种危险过压；这两道防线，互相配合，各尽其职，缺一不可。因此防雷工程是一项系统工程（见图2）。
目录 摘要 (1) 一课程设计任务和功能要求 (1) 1.1设计应用背景 (1) 1.2设计原理 (1) 1.3系统结构 (2) 二传感器模块设计 (3) 2.1脉冲信号的获得 (3) 2.2霍尔传感器 (3) 2.3光电传感器 (3) 2.4光电编码器 (4) 2.5三套方案的选择与比较 (4) 三.设计总结 (5) 3.1硬件连接 (5) 3.2实验程序及分析 (6) 3.4原理图 (7) 3.5 PCB原理图 (7) 四.设计总结 (8) 五.参考文献 (9) 六.成员及分工情况 (9) 附录 (9)
摘要 测速是工农业生产中经常遇到的问题，学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。要测速，首先要解决是采样的问题。在使用模拟技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。使用单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计数法。只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数，即可获得转速的信息。 关键词：拾取信号光电传感器霍尔传感器光电编码器转速 一课程设计任务和功能要求 任务： 电机转速自动检测 功能要求： 请设计一种电机转速监控装置，能够提供电机转速的电量信息。 1.1设计应用背景 电动机作为风机、水泵、机床等设备的动力，广泛应用于工业、农业、商业、公用设施、制造业等各个领域，在我国，电动机的用电量已经占到社会总用电量的60％以上。我国能源相对缺乏，优质能源严重短缺，同时巨大的能源消耗引起的环境污染已在某种程度上制约了经济的发展，从节约能源，保护环境出发，我国开展了很多节能研究工作电动机作为量大面广的机电产品，降低电动机的损耗、提高电动机的效率已成为节能降耗、降低生产成本、追求经济效益最大化的重要手段，是利国利民的大事。对老式耗能大的电动机必须进行节能改造，因此，研究其节能问题具有非常重要的意义。 1.2设计原理 （1）利用光电开关管做电机转速的信号拾取元件，在电机的转轴上安装一圆盘，在圆盘上挖一小洞，小洞上下分别对应着光发射和光接收开关，圆盘转动一圈即发光电管导通一次，利用此信号作为进行脉冲计数所需。 （2）计数脉冲通过计数电路进行有效的计数，按照设计要求每一秒种都必须对计数器清零一次，因为电路实行秒更新，所以计数器到译码电路之间有锁存
倾角传感器的应用 1、什么是倾角传感器？ 倾角传感器可以用来测量相对于水平面的倾角变化量。理论基础就是牛顿第二定律，根据基本的物理原理，在一个系统内部，速度是无法测量的，但却可以测量其加速度。如果初速度已知，就可以通过积分计算出线速度，进而可以计算出直线位移。所以它其实是运用惯性原理的一种加速度传感器。 2、倾角传感器有哪些类型？ 种类粗分：单轴的和双轴两种。 从工作原理上可分为“固体摆”式、“液体摆”式、“气体摆”三种倾角传感器。 就基于固体摆、液体摆及气体摆原理研制的倾角传感器而言，它们各有所长。在重力场中，固体摆的敏感质量是摆锤质量，液体摆的敏感质量是电解液，而气体摆的敏感质量是气体。 气体是密封腔体内的唯一运动体，它的质量较小，在大冲击或高过载时产生的惯性力也很小，所以具有较强的抗振动或冲击能力。但气体运动控制较为复杂，影响其运动的因素较多，其精度无法达到军用武器系统的要求。 固体摆倾角传感器有明确的摆长和摆心，其机理基本上与加速度传感器相同。在实用中产品类型较多如电磁摆式，其产品测量范围、精度及抗过载能力较高，在武器系统中应用也较为广泛。 液体摆倾角传感器介于两者之间，但系统稳定，在高精度系统中，应用较为广泛，且国内外产品多为此类。 3、倾角传感器有哪些用途？ 倾角传感器用于各种测量角度的应用中。例如，高精度激光仪器水平、工程机械设备调平、远距离测距仪器、高空平台安全保护、定向卫星通讯天线的俯仰角测量、船舶航行姿态测量、盾构顶管应用、大坝检测、地质设备倾斜监测、火炮炮管初射角度测量、雷达车辆平台检测、卫星通讯车姿态检测等等。下面就广泛应用的几个做简略介绍。 l 海事地理 山体滑坡，雪崩——双轴倾角传感器，如NA5200系列倾角传感器配合液位传感器用于山体滑坡或雪崩监测，通过无线传感系统将数据传输到中央控制系统，实时监测山体状态，可以有效减小 山体滑坡带来的损失。
毕业设计论文 基于51单片机的太阳能热水器智能控制器的设计
目录 摘要……………………………………………………………………..I Abstract…………………………………………………………………..II 第一章：绪论 1.1 太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析 1.2 太阳能热水器的应用及意义 第二章：太阳能热水器的组成及工作原理 2.1 系统总体结构设计 2.2 太阳能热水器组成及原理 2.3 主要芯片的结构与特点 2.3.1 DS12887实时时钟芯片简介 2.3.2 80C51单片机结构特点 2.3.3 数字温度传感器DS18B20主要特性及测温原理 第三章：太阳能热水器硬件设计 3.1 太阳能控制器硬件结构 3.2 控制器实时时钟接口电路设计 3.3 水位检测和温度检测接口电路设计 3.4 看门狗和复位接口电路设计 3.5 键盘和显示接口电路设计 3.5.1 键盘电路 3.5.2 显示接口电路 3.6 光电隔离与辅助加热电路设计 第四章：控制器的软件设计 结束语 参考文献 致谢 附录 太阳能热水器智能控制器的设计
摘要 太阳能热水器以其诸多的优点受到人们的欢迎。本文结合实际太阳能热水器的具体应用，在介绍太阳能、传感器、单片机的特点基础上，详细描述了太阳能热水器的工作原理和设计方案。这里根据太阳能热水器对控制器的要求与特点，提出了一种基于DS12887的太阳能热水器智能控制器的设计方法，给出了系统硬件设计及软件实现方法。 全文分三大部分。第一部分包括第一章，描述太阳能的利用和前景发展状况。第二部分包括第二章，描述太阳能系统组成及工作原理。第三部分包括第三、四章硬件设计及电路原理和软件设计，分别介绍了传感器的特点及应用、一般的太阳能热水器及循环系统、单片机发展和原理，这也是此款太阳能热水器的理论基础和必要前提。 关键词：太阳能热水器;传感器; 模糊控制; 实时时钟;单片机 Design of intelligent controller for Solar Water Heater Abstract Solar Water Heater is popular with its pretty benefits, Based on author’s real experience on Solar Water Heater design, this article describes the working theory of this solar water hearer after introducing the characters of solar、sensor、Single Chip
（鄂教版）六年级科学下册教案 第三单元 设计太阳能热水器 一、教学目标 1.了解太阳能热水器的工作简单原理。设计太阳能热水器并能根据设计方案制作太阳能热水器。 2.能对自己或他人的作品进行客观、公正的评价；愿意与同学分享胜利的经验。 二、教学准备 1.分组材料：学生制作太阳能热水器的自备材料，温度计，手表。 2.教师准备：太阳能的相关资料或科普读物。太阳能热水器的简单工作原理图。教师自制的太阳能热水器模型。 三、教学过程 第一课时 （一）了解太阳能在生产生活中的应用及其优势。 1.谈话：随着科学技术的发展，太阳能在人们日常生产生活中的应用越来越广博，请大家说一说，你所了解到的人类在生产生活中直接利用太阳能的例子。 2.学生交流汇报，凡是适合的例子教师都要从知识了解的途径或知识了解的广度来给予肯定。如果学生所举例子不是直接利用太阳能，教师可以进一步强化“直接利用”的标尺，引发学生再次思考。 3.组织学生小组讨论：太阳能与其他能源相比较有哪些优点？
4.学生汇报后教师给予总结梳理，落脚到太阳能是一种取之不尽、用之不竭，没有污染的能源。 （二）了解太阳能热水器的构造和基本原理。 1.谈话：太阳能热水器是生活中多见的一种利用太阳能的设备，观察太阳能热水器，说一说它是怎样利用太阳能的。 2.邀请个别学生表达交流自己的观点，对同学们的发言至少要在积极思考勇于表达方面给予肯定。 3.出示太阳能热水器示意图进行讲解，指导大家认识到，太阳能热水器将吸收的太阳光线转换成热能，利用冷水比巨大，热水比重小的特点，在热水器内形成冷水自上而下，热水自下而上的自然循环，使整个水的温度逐步升高，达到一定温度。同时扼要介绍热水器的构造。 （三）依据对太阳能热水器的构造和基本原理的了解，自行设计一个“简捷太阳能热水器”。 1.指导学生明确设计要求。（1）能够装200毫升水； （2）要利用简捷得到的材料； （3）能够尽可能地在短时间内使热水器中水的温度升上来。 2.组织学生进行小组讨论并撰写设计方案。 （1）组织大家思考：设计太阳能热水器需要考虑哪些问题? （2）设计太阳能热水器可以采用哪些有用的措施? （3）按要求的格式撰写设计方案。 3.组织同学在班级内、学习小组之间开展交流与优化设计方案的活动。 4.课后准备制作太阳能热水器的工具和材料。 第二课时
自制简易太阳能热水器详细流程 黄志光 太阳能是取之不尽，用之不竭的清洁且廉价的能源。家庭利用太阳能的方式，主要是利用太阳能热水器提供生活用热的水。目前市售太阳能热水器的种类和品牌很多，质量也很好，但价格太贵，动辄几千元，要使广大城镇和农村居民普遍用上太阳能热水器仍然是可望而不可及的事情。 我于去年试制了一台简易太阳能热水器，经将近两年的使用，效果很好。这种热水器结构简单，造价低，适应性广，可以安装在楼顶，也可以安装在地面，有电无电，有无自来水，只要有阳光照射到的地方都可以使用。现对它的工作原理、结构和制作过程详细介绍如下: 图, 一、工作原理 如右图所示，吸热箱吸收太阳的辐射热(太阳能)使箱内水温升高，箱内热水向上通过上对流管流入保温桶并继续上升至最上层，保温桶底层的冷水通过下对流管自动流入吸热箱的下端被加热后又上升进入保温桶。就这样，通过冷热水的对流，
保温桶中的冷水不断自动进入吸热箱被加热后又自动进入保温桶保存起来，使保温桶中的水温不断升高，桶中的冷水也就逐渐变成了热水。 二、简易太阳能热水器各部件的制作 (一)吸热箱的制作 用1000X2000X0.8的不透钢板经裁剪并折边(如图,所示)后焊接成980X10的薄型水箱。为防止水箱注水后变形，在水箱内沿水的对流方向焊置5-6根长800的10X10的方形不锈钢管以增加强度，具体做法是::方管距水箱上、下两端的距离均等或与下端的距离稍小，管与管间及管与箱侧边的距离均等，并事先在箱底及箱盖上表面画好方管的位置，然后用”点焊”法将方管焊於箱底内，焊点距离应不大于100为好，置于箱底内的方管全部焊完后盖上箱盖(画有方管位置的一面朝外)，然后将吸热箱四周的接缝全部”点焊”固定，然后按照事先画好的方管的位置，以点焊法从箱外将方管与箱盖焊接在一起，最后再将四周接缝全部焊牢，绝不可出现漏焊或气孔，以防漏水。 在焊接四周接缝的过程中应用一适当的夹具(如图,)压住焊缝的两端，以减小箱体因焊接所造成的弯曲变形。箱体四周焊好后，在吸热箱的水的对流方的上表面(向阳面)的最上端的中央及下表面的最下端的中央各钻一直径为20的圆孔(必须在箱体四周焊好后才能钻而不能在焊接前先钻孔)，再将自来水管(4分管)连接用的(不锈钢)内接头的的一端插入孔中(不可插入太深以免与箱体的另一面靠得太近影响水的流动)，然后焊牢，也可以将”内接头”改为如右图所示的自制的”吸热箱水管接头”。 以上工完成后，必须注水检查所有焊点、焊缝，确保绝不漏水。方法:单个制作可用灌水法;批量制作可用”打气法。吸热箱上面的玻璃盖:平板无色玻璃，1050X1050，厚度随意。
太阳能热水器集中供热系统设计实例 作者：陈伟日期：2002-4-18 0 前言目前我国大力提倡环境保护和能源节约,使得太阳能技术得到长足的发展。家用太阳能热水器走进了千家万户。据资料显示:太阳能热水器具有节约常规能源、不会造成环境污染、使用方便、经济效益明显等优点。浙江省年平均日照量在2000h以上,太阳能的利用具有很大的潜力。但是太阳能热水系统尚未纳入建筑给排水设计,造成住户在购买商品房后各自安装太阳能热水器,因没有统一的规划,使得布置上零零落落;且现在新建住宅取消屋顶生活水箱,采用变频泵供水,住户只好用塑料管沿外墙把冷水接至太阳能热水器,再沿外墙把热水引下,在外墙凿洞进入室内。由于所采用的塑料管颜色不一、管径各异,未采取可靠的固定措施,一遇大风随风摆动,极易造成事故;且水管如蜘蛛网般布在外墙面,墙面上千疮百孔,遇漏水,墙上水渍斑斑,严重影响市容市貌。针对上述情况,笔者考虑在住宅给排水设计时应把太阳能热水系统作为设计内容之一,以避免上述情况的出现。本文是太阳能热水器集中供热系统在住宅小区的设计应用情况,不足处敬请同行指正。 1 工程概况该住宅小区位于浙江省衡州市城东,分四期开发。前三期未考虑太阳能热水系统,住房出售后住户反映强烈,因安装热水器而引起的邻里纠纷不断。四期建筑面积4.2万m2,都为6层带跃层住宅一梯两户,为坡屋顶。供水方式为小区消防生活水池-变频泵-用户,取消屋顶生活水箱。水池集中设置在小区绿化带内。结合前三期的经验,改变以往先建设后配套造成的重复施工、重复破坏,并相互抢占屋面、安装混乱的不合理做法。决定四期工程太阳能热水系统与主体同步设计、施工,并同步交付使用。设计中优化太阳能屋面热水器设置及循环水系统,有效利用屋面空间、科学选择热水器朝向、合理配管、充分发挥设备功效。 2 太阳能热水器的选型浙江省市场上太阳能热水器品牌繁多,所以选型是整个设计的关键。设计人员协同开发商本着如下原则选型:①生产厂家应具有多年的生产经验、技术力量雄厚,有完善的售后服务体制。②太阳能热水器贮水箱耐腐蚀、无毒、保温性能好、外形美观。③要求产品热效高、强度大、质地轻、设备运行可靠、故障少。④价格合理,以减少
设计题（20分，每个10分） 1．依据已学知识设计一光纤位移传感器（要求画出框架图，并解释位移与输出信号的关系） 2．依据已学知识设计一种加速度传感器（要求画出结构图并注明所用的敏感元件） 3．用所学知识设计出一种压力传感器，说明他的工作原理？ P103 图4.10 光纤测压传感器或者P151 图6.26 对中套管 光纤 厚的膜片 0.254 mm 膜片管 2 . 7 6 9 3 . 9 3 7 4 . 8 2 6 4．光纤干涉仪有较高的灵敏度，具有非常大的动态范围等优势。利用集成
电路技术和目前的电光技术起来，请画出集成的迈克尔逊(Michelson)干涉仪，并写出具体部件。 激光器光探测器3 dB耦合器 反射的光纤端面 换能器 5．依据已学知识设计一硒蒸发膜湿度传感器（标明电极） 图见书本P187 页 6．用热释电传感器设计一个热释电报警器? 7．CCD图像传感器的工作原理？ 8．依据已学知识设计一容器内液体重量传感器 9．依据已学知识设计一种热释电传感器（要求画出结构图并注明所用的敏感元件）
10． 画出你所认知的一种光电式传感器，要求注明结构 如图是光电管 11． 设计微弯光纤传感器104页 12． 依据已学知识设计一种筒式压力传感器（要求画出结构图并注明所用的敏感元件） 13． 依据已学知识设计一应变式感器（要求画出结构图并注明所用的敏感元件） 补偿片 工作片
应变电阻1和4沉积在杆的凹面处 应变电阻2和3沉积在杆的凸面处 14．依据已学知识，设计一个用差动变压式加速度传感器来测量某测试台平台振动的加速度（只画出原理图） 15．依据所学知识，设计一种实现自相关检测传感器（只画出原理图） 16．依据已学知识设计一种零差法检测的光纤相位传感器（要求只画出框架图）
传感器 课程论文 课程名称：传感器技术 论文题目：温度的传感器设计 学院：合肥通用职业技术学院 系别：机械工程系 专业：机电一体化机电1301 学号： 11130156 学生姓名：张印 指导教师：邢老师 日期： 2015 年 1 月 4日
传感器的应用、发展前景及其目前的发展趋势 近年来，国内外温度传感器研发领域取得了很大的进步。温度传感器正从结构复杂、功能简单向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代温湿度测控系统创造了有利条件，也将温度测量技术提高到新的水平。国内数字温度仪测量温湿度采用的主要方法有:“温—阻”法,即采用电阻型的温度传感器,利用其阻值随温度的变化测量空气的温度。受传感器灵敏度的限制,这类温湿度仪的精度不是很高,一般条件下还可以满足需要,但是在环境实验设备等对精度要求较高的场合就难以满足要求了。 随着信息产业的发展及工业化的进步,温度不仅仅表现在以上几个方面直接或间接影响着人类基本生活条件, 还表现在对工生物制品、医药卫生、科学研究、国防建设等方面的影响。针对以上情况，研制可靠且实用的温度控制器显得非常重要。常用温度传感器的非线性输出及一致性较差，使温度的测量方法和手段相对较复杂，且给电路的调试带来很大的困难。传统的温度测量多采用模拟小信号传感器，不仅信号调理电路复杂，且温度值的标定过程也极其复杂，并需要使用昂贵的标定仪器设备。因此对于温湿度控制器的设计有着很大的现实生产意义。 随着光学技术在传感器领域的应用，出现了开关式温度测量器、辐射式温度测量器等温度测量器，使得温度测量精度和范围都有较大的提高，其中应用激光技术测温打破了传统的近距测温，可以针对远程温度测量[4-5]。 随着电子技术和自动化的发展，研究开发出数字式集成温度传感器。这种传感器是将温度和数字电路集成在一起，内部包含了温度传感器、A/D转换器、信号处理器、接口电路等，有的还有单片机的中央处理器、随即存取存储器和只读存储器集成在一起，成功的实现了温度传感器的数字化结构。数字式温度传感器的采集精度高、测试的可靠性高、又很强的抗干扰能力，这些都是模拟式温度传感器不能达到的，由于引入了数字式的温度反馈，有效地改善了比较器的失调和零点漂移对温度精度的影响。目前，数字温度传感器已经结合了总线技术、等接口和主机进行通信，这种数字化、集成化的传感器是将温度传感器的一个新的发展方向。 温度传感器的工作原理 热敏电阻温度测量传感器所采用的材料为铂金，该传感器应用了激光调阻和溅射成膜等技术制作形成的。选用铂电阻的原因是因为其电阻值可以随着温度的变化而近似线性的变化，且具有良好的温度重现性和良好的测试稳定性。 本文设计所使用的是铂膜温度传感器，该传感器零度时的阻值为1000Ω，该电阻的变化率为0.3851Ω/℃，在测量中薄膜铂电阻具有体积小，响应快，寿命长，测温范围宽，在氧化介质中性能稳定，线性度及精确度高等优点，很适合在便携式测量仪中使用。 由于热电阻随温度变化而引起电阻的变化值较小，如铂电阻 Pt1000 在零温度时的阻值 R0=1000，因此，在传感器与测量仪器之间的引线过长会引起较大的测量误差，在实际应用时，通常是热电阻与仪器或放大器采用两线或四线制的接线方式。两线制的引线电阻：铂电阻不超过 R0的0.1%，铜电阻不超过 R0的 0.2%。采用四线制可消除连线过长而引起的误差。
摘要 太阳能热水器以其诸多的优点受到人们的欢迎。本文结合实际太阳能热水器的具体应用，在介绍太阳能、传感器、单片机的特点基础上，详细描述了太阳能热水器的工作原理和设计方案。这里根据太阳能热水器对控制器的要求与特点，提出了一种基于DS12887的太阳能热水器智能控制器的设计方法，给出了系统硬件设计及软件实现方法。 全文分三大部分。第一部分包括第一章，描述太阳能的利用和前景发展状况。第二部分包括第二章，描述太阳能系统组成及工作原理。第三部分包括第三、四章硬件设计及电路原理和软件设计，分别介绍了传感器的特点及应用、一般的太阳能热水器及循环系统、单片机发展和原理，这也是此款太阳能热水器的理论基础和必要前提。 关键词：太阳能热水器;传感器; 模糊控制; 实时时钟;单片机
1绪论 1.1太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析 目前，中国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国，年产量约为世界各国之和，已有一百多家太阳能热水器生产厂。但是与之配套的太阳能热水器控制器却一直处在研究与开发阶段。这种控制器只具有温度和液位显示功能，而且为分段显示，温度显示误差为10%，水位显示误差为25%。这种显示器(还称不上控制器)不具有温度控制功能，当由于天气原因而光强不足时，就会给热水器用户带来不便；即使热水器具有辅助加热功能，由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费大量的电能。本文设计的太阳能热水器控制器以80C51单片机为检测控制核心，采用DS12887 实时时钟，不仅实现了时间、温度和水位三种参数实时显示和FUZZY控制功能，而且具有时间设定、温度设定与控制功能。温度控制采用模糊控制，控制器可以根据天气情况利用辅助加热装置使蓄水箱内的水温在设定时间达到预先设定的温度，从而达到24小时供应热水的目的。太阳能热水器是太阳能利用中最常见的一种装置，经济效益明显，正在迅速的推广应用，太阳能热水器能够将太阳辐射能转换热能，供生产和生活使用。他主要由平板集热器、蓄水器和连接管道等部件组成，可分循环式、直流式和闷晒式。 此款热水器包括主、从两大系统：主系统的特点是在晴好的天气利用太阳光能为热水器加热；从系统相当于电热水器，它在无光照的情况下利用电辅助加热。它充分利用太阳能的丰富的免费的资源的优势，同时考虑到在阴天及夜间无法利用太阳能的缺点，充分发挥太阳能热水器和电热水器的各自优势，这是世面上大部分热水器所不能比拟的。 1.2太阳能热水器的应用及意义 众所周知，太阳能是取之不尽，用之不竭，没有污染的巨大能源。随着世界上煤、油、气的储量日益减少，能源危机已日益增长，环境污染的危机已威胁着生态平衡，太阳能开发利用的课题已提到人类的面前。有人预测：二十一世纪太阳能将由辅助能源上升为主要能源。但由于太阳能的分散性、季节性和地区性又给太阳能利用带来重重困难，有些技术难点尚未突破，产品造价偏高（如光电池）。因而尚未被人们大规模的使用。 在太阳能热利用技术中，太阳能热水器是技术上比较成熟、造价比较低廉的产品，同时给人民提供不耗能源、保护环境、绝对安全的热水而受到人们的欢迎。 太阳能热水器是以太阳能光热转换，利用温室效应和虹吸原理使水加热的装置，此装置分为两个不同的概念： 1.太阳能热水工程系统，这种系统由太阳能集热器、储水箱管线、补