传感器与测量技术课程设计
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传感器测量课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解传感器的定义、分类和工作原理,掌握传感器在物理量测量中的应用。
2. 学生能够掌握不同类型传感器的使用方法和操作步骤,了解其测量范围和精度。
3. 学生能够运用传感器知识,分析实际测量问题,提出合理的解决方案。
技能目标:1. 学生能够正确使用传感器进行物理量的测量,熟练操作相关设备,提高实验技能。
2. 学生能够运用数据处理软件,对传感器采集的数据进行分析、处理和解释。
3. 学生能够通过团队协作,设计简单的传感器测量实验,解决实际问题。
情感态度价值观目标:1. 学生能够认识到传感器在科技发展和日常生活中的重要作用,增强对科学技术的兴趣和热情。
2. 学生通过实践操作,培养观察、思考、分析和解决问题的能力,提高自信心和自主学习能力。
3. 学生能够在团队合作中,学会相互尊重、沟通与协作,培养团队精神和责任感。
课程性质:本课程为物理学科选修课程,以实验和实践为主,结合理论知识,培养学生实际操作能力和科学思维能力。
学生特点:学生为八年级学生,已具备一定的物理知识和实验技能,对新鲜事物充满好奇,喜欢动手操作。
教学要求:教师应注重理论与实践相结合,关注学生个体差异,引导学生主动参与,提高课堂互动性,确保每位学生都能在课程中收获知识和技能。
同时,注重培养学生解决问题的能力和团队合作精神。
通过本课程的学习,使学生能够将传感器知识应用于实际生活中,提高科学素养。
二、教学内容1. 传感器基础知识:- 传感器的定义、分类和工作原理- 常用传感器(温度、湿度、压力、光强等)的原理与应用2. 传感器测量方法与操作:- 传感器测量系统的组成及作用- 不同类型传感器的使用方法和操作步骤- 传感器测量范围、精度和误差分析3. 实际测量案例分析:- 分析实际测量问题,提出解决方案- 设计简单的传感器测量实验,进行数据采集和处理4. 教学内容安排与进度:- 第一课时:传感器基础知识学习,了解各类传感器原理和应用- 第二课时:传感器测量方法与操作,学习使用传感器进行物理量测量- 第三课时:实际测量案例分析,设计实验,进行数据采集和处理5. 教材章节及内容列举:- 教材第八章“传感器及其应用”:1.1 传感器概述1.2 常用传感器及其工作原理1.3 传感器测量方法1.4 传感器测量误差分析1.5 传感器在日常生活和科技领域的应用本教学内容旨在确保学生能够系统地学习传感器知识,掌握测量方法与操作技能,通过实际案例分析,将所学知识应用于解决实际问题。
传感与测试技术课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握传感与测试技术的基本原理、方法和应用,提高学生的科学素养和创新能力,培养学生的实践能力和团队合作精神。
知识目标:了解传感器的分类、原理和性能,掌握常见传感器的使用和测试方法,理解测试信号的处理和分析技术。
技能目标:能够独立完成传感器的选型、安装和调试,掌握测试信号的采集、处理和分析,具备简单的传感系统设计和应用能力。
情感态度价值观目标:培养学生对传感与测试技术的兴趣和热情,提高学生对科学探索的积极性和主动性,培养学生的人文素养和社会责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括传感器原理、测试信号处理和传感系统应用三个方面。
1.传感器原理:包括温度传感器、压力传感器、流量传感器、位移传感器等常见传感器的原理和性能。
2.测试信号处理:包括信号的采样、滤波、转换和分析等基本方法,以及信号处理软件的使用。
3.传感系统应用:包括传感系统的设计、调试和优化,以及传感技术在实际工程中的应用案例。
三、教学方法本课程的教学方法包括讲授法、案例分析法、实验法和讨论法。
1.讲授法:通过教师的讲解,使学生掌握传感器原理、测试信号处理和传感系统应用的基本知识。
2.案例分析法:通过分析实际工程案例,使学生了解传感技术在工程中的应用和价值。
3.实验法:通过动手实验,使学生掌握传感器的使用和测试方法,提高学生的实践能力。
4.讨论法:通过分组讨论,培养学生的团队合作精神和创新能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、实验设备、多媒体资料和网络资源。
1.教材:选用国内权威出版的《传感与测试技术》教材,作为学生学习的基本参考书。
2.实验设备:配备传感器实验箱、信号处理器等实验设备,为学生提供动手实践的机会。
3.多媒体资料:制作PPT、视频等多媒体资料,丰富学生的学习体验。
4.网络资源:引导学生利用网络资源,了解传感技术的最新发展和应用。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试和平时成绩四个方面,以全面客观地评价学生的学习成果。
传感与检测课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解传感器的基本原理,掌握不同类型的传感器及其在检测技术中的应用;2. 学会分析传感器的工作特性,并能解释其在实际工程中的使用方法和重要性;3. 掌握检测信号的转换和处理方法,了解其在数据采集与监控系统中的应用。
技能目标:1. 能够正确选择和使用传感器进行物理量的检测,完成简单的数据采集任务;2. 能够运用相关工具和设备,对传感器的性能进行测试,评价其检测效果;3. 能够设计简单的检测电路,并进行实际操作,解决实际问题。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对传感器技术及检测科学的兴趣,激发其探索精神和创新意识;2. 增强学生的团队合作意识,培养在实践操作中相互协作、共同解决问题的能力;3. 通过传感器技术在现实生活中的应用案例,引导学生关注科技发展,认识技术对社会的积极影响。
课程性质:本课程为高二年级物理选修课程,结合物理知识与实际应用,注重理论与实践相结合。
学生特点:学生已具备一定的物理基础知识,具有较强的求知欲和动手能力。
教学要求:通过课程学习,使学生不仅能掌握理论知识,而且能够将知识应用于实践,提高解决实际问题的能力。
教学过程中,注重启发式教学,鼓励学生主动探索和思考。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分:1. 传感器原理与分类:介绍传感器的定义、作用和基本原理,分析常见传感器的类型,如温度传感器、压力传感器、光敏传感器等。
2. 传感器应用案例分析:结合教材实例,讲解不同传感器在工程检测、环境监测、生物医疗等领域的应用。
3. 检测信号转换与处理:阐述传感器输出信号的类型,学习模拟信号与数字信号的转换方法,介绍检测信号的处理技术,如滤波、放大、线性化等。
4. 检测电路设计:学习检测电路的基本原理,分析常见的检测电路类型,如电压比较器、运算放大器等,并进行实际电路设计。
5. 传感器性能测试与评价:学习传感器性能指标,如灵敏度、精度、线性度等,掌握性能测试方法,进行实际操作,评价传感器性能。
传感器设计与测试课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解传感器的定义、分类和工作原理,掌握不同传感器在工程实践中的应用。
2. 学生能掌握传感器设计与测试的基本步骤,了解传感器性能参数及其影响。
3. 学生能了解传感器在智能化系统中的重要作用,理解传感器技术的发展趋势。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识设计简单的传感器电路,进行传感器测试实验,并分析测试数据。
2. 学生能够运用传感器解决实际问题,提高创新能力和动手操作能力。
3. 学生能够通过团队合作,进行传感器设计与测试的实践活动,提高沟通与协作能力。
情感态度价值观目标:1. 学生能够培养对传感器技术研究的兴趣,提高科学探究精神。
2. 学生能够认识到传感器技术在现实生活中的广泛应用,增强技术改变生活的意识。
3. 学生能够树立正确的价值观,关注传感器技术的发展对环境和社会的影响,培养责任感和使命感。
课程性质:本课程为高二年级物理选修课程,旨在通过传感器设计与测试的实践活动,提高学生对物理知识的实际应用能力。
学生特点:高二年级学生对物理知识有一定的了解,具备基本的电路知识和实验操作能力,对新技术感兴趣,喜欢动手实践。
教学要求:结合学生特点和课程性质,课程目标应注重理论与实践相结合,强调学生的动手实践能力和创新能力。
通过分解课程目标为具体的学习成果,使学生在实践中掌握知识,提高技能,培养情感态度价值观。
后续教学设计和评估将围绕这些具体学习成果展开。
二、教学内容1. 传感器基础知识- 传感器的定义、分类和工作原理- 传感器性能参数及其影响- 传感器在智能化系统中的应用2. 传感器设计与测试方法- 传感器设计与测试的基本步骤- 传感器电路的设计与搭建- 测试数据的采集、处理与分析3. 实践操作与案例分析- 设计简单的传感器电路,如温度传感器、光敏传感器等- 进行传感器测试实验,分析实验数据- 分析实际案例,了解传感器技术在生活中的应用4. 传感器技术发展趋势与前景- 传感器技术的发展趋势- 新型传感器及其应用领域- 传感器技术在环境保护、智能制造等方面的作用教材章节关联:本教学内容与教材中“传感器及其应用”章节相关。
传感器及检测技术教案第一章:传感器概述1.1 教学目标让学生了解传感器的基本概念和作用。
让学生了解传感器的分类和特点。
让学生了解传感器在现代科技领域的应用。
1.2 教学内容传感器的定义和作用传感器的分类和特点传感器在现代科技领域的应用1.3 教学方法采用讲授法,讲解传感器的定义、作用和分类。
采用案例分析法,分析传感器在现代科技领域的应用。
采用小组讨论法,让学生讨论传感器的特点和优缺点。
1.4 教学评估课堂问答,检查学生对传感器的基本概念和作用的理解。
小组讨论,评估学生对传感器特点和优缺点的理解。
第二章:温度传感器2.1 教学目标让学生了解温度传感器的原理和结构。
让学生了解常见温度传感器的特点和应用。
让学生了解温度传感器的选择和安装。
2.2 教学内容温度传感器的原理和结构常见温度传感器的特点和应用温度传感器的选择和安装2.3 教学方法采用讲授法,讲解温度传感器的原理和结构。
采用案例分析法,分析常见温度传感器的特点和应用。
采用实验演示法,展示温度传感器的安装和应用。
2.4 教学评估课堂问答,检查学生对温度传感器原理和结构的理解。
实验操作,评估学生对温度传感器的安装和应用的掌握。
第三章:压力传感器3.1 教学目标让学生了解压力传感器的原理和结构。
让学生了解常见压力传感器的特点和应用。
让学生了解压力传感器的选择和安装。
3.2 教学内容压力传感器的原理和结构常见压力传感器的特点和应用压力传感器的选择和安装3.3 教学方法采用讲授法,讲解压力传感器的原理和结构。
采用案例分析法,分析常见压力传感器的特点和应用。
采用实验演示法,展示压力传感器的安装和应用。
3.4 教学评估课堂问答,检查学生对压力传感器原理和结构的理解。
实验操作,评估学生对压力传感器的安装和应用的掌握。
第四章:湿度传感器4.1 教学目标让学生了解湿度传感器的原理和结构。
让学生了解常见湿度传感器的特点和应用。
让学生了解湿度传感器的选择和安装。
4.2 教学内容湿度传感器的原理和结构常见湿度传感器的特点和应用湿度传感器的选择和安装4.3 教学方法采用讲授法,讲解湿度传感器的原理和结构。
传感器与测试技术课程设计随着计算机技术、信息技术的发展, 信息资源的获取与信息的转换愈来愈引起人们的高度重视。
传感器与测试技术作为信息科学的一个重要的分支, 与计算机技术、自动控制技术和通信技术一起构成了完整的信息技术学科, 在信息技术领域具有不可替代的作用, 以传感器为核心的测试系统已广泛地应用于工业、农业、国防和科学研究等领域。
在军事上, 传感器与测试技术已经成为高技术武器装备发展的关键。
在装备性能检测、控制、故障诊断维修, 以及战场目标探测、战场生化、环境探测等方面得到广泛应用, 因此, 许多高校都将《传感器与测试技术>作为工科专业学生的必修课程, 也有多个专业开设了该门课程。
上课学生数量多, 教学时数在36学时左右。
如何进一步完善基础教学内容、改革教学方法, 增加装备应用特色, 提高学生的实践与创新能力, 已成为任课教师考虑的主要问题。
十分有必要根据学生的培养目标, 以及传感器与测试技术的发展趋势, 从教学理念、教学目的、课程和实验内容等方面进行优化设计。
一、课程教学理念与目标在工程技术领域, 传感与测试过程是利用物质的物理、化学和生物效应, 从客观事物对象中提取有关信息的感知和认识过程, 属于信息科学中信息获取的范畴。
“工欲善其事, 必先利其器”, 传感器与测试技术作为人类认识客观事物特性、掌握其内在规律的主要手段, 在认识世界、改造世界的过程中具有重要的作用, 已成为信息时代的关键技术之一。
所以应能从哲学高度认识传感器与测试在信息获取和预处理过程中作用地位, 树立“广义测试”的理念。
在教学内容的组织上, 首先从了解传感器与测试技术在现代工业领域的作用地位为出发点, 掌握传感器与测试过程的基本静动态特性和技术指标。
然后以实现位移、振动力、温度、流量等常见物理量的测量为目标, 深入介绍电阻、电容、电感、热电、光电等传感器的工作原理和测量方法。
并结合武器装备中常用的微光、红外探测器件, 详细介绍其构成原理, 以突出本课程的军事应用特色。
传感器与测试技术课程设计传感器与测试技术是现代工程技术中的重要组成部分,广泛应用于各个领域。
传感器是一种能够感知和测量某种特定物理量的装置,而测试技术则是利用各种手段对传感器进行验证、校准和评估的过程。
本文将从传感器和测试技术的基本概念、应用领域、发展趋势等方面进行探讨。
一、传感器的基本概念传感器是一种将感知到的物理量转化为可用电信号或其他形式输出的装置。
它可以感知温度、湿度、压力、光照强度、声音等各种物理量,并将其转化为电信号传递给其他设备。
传感器的种类繁多,包括光电传感器、温度传感器、压力传感器、加速度传感器等。
每种传感器都有其特定的工作原理和适用范围。
二、传感器的应用领域传感器广泛应用于各个领域,如工业制造、交通运输、环境监测、医疗健康等。
在工业制造中,传感器可以用于监测生产过程中的温度、压力、流量等参数,实现自动化控制。
在交通运输领域,传感器可以用于车辆的安全监测,如制动系统、轮胎压力等。
在环境监测中,传感器可以用于检测空气质量、水质污染等。
在医疗健康领域,传感器可以用于监测患者的心率、血压等生理参数。
三、传感器的发展趋势随着科技的不断发展,传感器也在不断创新和进步。
首先,传感器的尺寸越来越小,体积更加紧凑,便于集成到各种设备中。
其次,传感器的精度和灵敏度不断提高,可以实现更加准确的测量和感知。
再次,传感器的功耗越来越低,可以实现长时间的运行和续航。
此外,传感器的通信方式也在不断改进,如无线传输和互联网连接,使得传感器的数据可以实时传输和共享。
四、测试技术的作用和方法传感器的测试是保证其性能和可靠性的重要环节。
测试技术主要包括传感器的验证、校准和评估。
首先,传感器的验证是指通过一系列测试和实验验证传感器是否满足设计要求和规范。
其次,传感器的校准是指通过与已知标准进行比较,调整传感器的输出信号,使之与实际值保持一致。
最后,传感器的评估是指对传感器的性能进行综合评估,如灵敏度、响应时间、稳定性等。
传感器与测试技术课程设计课程背景随着科技的不断进步,各行各业对于质量以及精度要求都越来越高,而传感器与测试技术则是近几年来在这个领域中应用最为广泛的技术之一。
本课程旨在介绍传感器及测试技术的基本原理和应用,让学生掌握常见的传感器类型以及测试方法,培养学生的工程实践能力。
教学目标•了解传感器的基本结构、特点及应用场景;•掌握传感器信号采集及处理方法;•熟悉传感器测试原理及测试系统的搭建方法;•能够进行传感器性能测试和优化;•能够利用传感器设计和实现基本测量系统。
教学内容1.传感器基本原理–传感器的定义及分类–传感器的基本结构和特点–传感器信号的采集与处理–数据采集系统的搭建方法2.常见传感器的应用–光学传感器–电化学传感器–生物传感器–气体传感器–压力传感器–温度传感器–湿度传感器–加速度传感器3.传感器测试方法–传感器性能测试和指标–传感器应力测试和寿命测试–传感器信号检测方法–传感器校准方法和流程4.基本测量系统设计–传感器信号放大及滤波电路设计–基本测量系统设计流程–数据采集软件开发教学方法本课程注重理论与实践的结合,采用以下教学方法:1.讲授课程内容和原理,并且提供相关实例;2.指导学生设计并实现实际的传感器测试系统;3.组织实验演示和实验报告,以检验学生的掌握情况;4.提供课程资料和练习题,保证学生的学习质量。
实验设计作为本课程的重点内容,实验环节将涵盖常见传感器的测试和优化,具体实验内容如下:1.传感器性能测试–利用自行设计的测试平台,测量不同类型传感器的精度、线性度、静态失调、温度漂移等各项指标;–比较不同类型传感器的性能,了解其中优缺点,并进行性能优化。
2.传感器应力测试–同样利用自行设计的实验装置,模拟不同的应力情况,如弯曲、拉伸等情况下,测量传感器的响应和寿命;–通过对比,分析不同材质传感器的使用情况及优化方法。
3.基本测量系统设计–设计并实现基本测量系统,包括传感器信号放大和滤波,采样和存储等;–从实验中了解不同的放大和滤波电路,对不同的信号进行处理的方法。
传感器与检测技术课程设计《传感器与检测技术》课程改革设计方案清晨的阳光透过窗帘,洒在书桌上,我拿起笔,思绪如泉涌。
作为一名有10年方案写作经验的大师,我要为《传感器与检测技术》课程改革设计方案贡献一份力量。
我们要明确课程改革的目标。
传感器与检测技术在现代工程领域有着广泛应用,但现有的课程设置存在一定的问题,如理论过多、实践不足、知识点陈旧等。
为了让课程更贴近实际需求,提高学生的动手能力和创新能力,我们需要对课程进行改革。
一、课程体系调整1.精简理论课程,增加实践环节。
将原本的理论课程分为基础理论和应用理论两部分,基础理论课程以讲授为主,应用理论课程则采用案例教学,让学生在实践中掌握知识。
2.引入最新技术动态,更新课程内容。
将传感器与检测技术的前沿动态融入课程,让学生了解行业最新发展。
3.增加实验课程,提高学生的动手能力。
设置多个实验项目,让学生在实验室中亲自动手,体验传感器与检测技术的魅力。
二、教学方法改革1.采用线上线下相结合的教学模式。
线上课堂以讲授为主,线下课堂以实践和讨论为主,提高课堂互动性。
2.引入项目式教学,培养学生的团队协作能力。
将学生分组,每组完成一个传感器与检测技术相关的项目,从方案设计、实施到成果展示,培养学生的团队协作和沟通能力。
3.加强实践教学,提高学生的创新能力。
在实验课程中,鼓励学生发挥创意,设计并实现具有实际应用价值的传感器系统。
三、课程评价体系改革1.调整考试形式,注重过程评价。
将期末考试调整为过程性评价,关注学生在课程学习过程中的表现。
2.引入同行评审,提高评价公正性。
让学生互相评价,充分发挥学生的主观能动性,提高评价公正性。
3.建立多元化评价体系,关注学生的全面发展。
除了成绩,还要关注学生在课程学习中的综合素质,如团队合作、创新能力等。
四、课程资源建设1.编写适合改革后的教材,满足教学需求。
组织专家编写一本涵盖最新技术动态的教材,让学生在学习过程中能够接触到行业前沿。
传感器与测试技术教案一、教学目标1.了解传感器的基本概念和分类;2.掌握传感器的工作原理和特点;3.掌握传感器的应用领域和相关测试技术;4.实践操作传感器的测试技术。
二、教学内容1.传感器的基本概念和分类1.1传感器的定义和作用1.2传感器的分类与特点2.传感器的工作原理和特点2.1传感器的工作原理介绍2.2传感器的特点和性能指标分析3.传感器的应用领域和测试技术3.1传感器在工业自动化领域的应用3.2传感器在环境监测领域的应用3.3传感器在医疗健康领域的应用3.4传感器在农业领域的应用3.5传感器在智能家居领域的应用3.6传感器相关测试技术介绍4.实践操作传感器的测试技术4.1传感器测量系统的搭建4.2传感器信号的处理与分析4.3传感器测试和校准方法4.4传感器测试仪器和设备的使用三、教学方法1.理论讲授:通过课堂讲解传感器的基本概念、工作原理和应用领域,让学生掌握相关的理论知识。
2.案例分析:结合实际案例,分析传感器在不同领域的具体应用和测试技术,激发学生的兴趣和参与度。
3.实践操作:组织学生进行传感器的测试技术实践操作,锻炼学生的实际操作能力和解决问题的能力。
4.讨论交流:鼓励学生在课堂上提问和发表观点,启发学生思考和互相学习。
四、教学过程1.引入:通过引入一些实际案例,让学生了解传感器的基本概念和作用。
2.讲解传感器的基本概念和分类,让学生了解传感器的种类和特点。
3.介绍传感器的工作原理和特点,让学生了解传感器的工作原理和性能指标。
4.通过案例分析,介绍传感器在不同领域的应用和测试技术。
5.组织学生进行传感器的测试技术实践操作,让学生掌握传感器的测试方法和工具的使用。
6.总结与评价:对本节课的学习内容进行总结和评价,鼓励学生提出自己的观点和疑问。
五、教学评估1.课堂讨论中,学生能够积极参与,提出问题并发表观点。
2.实践操作中,学生能够独立搭建传感器测量系统,进行传感器的测试和校准。
3.学生能够正确运用传感器测试技术,分析传感器信号并进行处理。
西安广播电视大学课程设计2011级春季机械设计制造及其自动化专业本科课程设计题目:皮带电子称重仪学生姓名:龙万程学号: 电大分校: 西安电大直属一分校第1章绪论 11.1 课题研究的意义和目的 (2)1.2 课题的功能概述 (3)1.3 课题研究的方案 (4)第2章数据采集部分 (5)2.1传感器 (5)2.1.1 称重传感器 (5)2.1.2 速度传感器 (6)2.2 整形电路 (9)2.2.1 施密特触发器的应用 (9)2.2.2整形器4093 (10)2.3初级放大器 (10)第3章主机电路及键盘,显示器接口 (14)3.1主机电路 (14)3.1.1 8031单片机内部结构 (15)3.1.2 址译码74LS138 (17)3.1.3锁存器74LS373 (19)3.1.4 EPROM2764 (20)3.1.5 RAM6116 (21)3.1.6 扩展接口8155 (22)3.2.1 显示器的选择 (24)3.2.2 驱动器7407和7406 (26)第4章模拟输入通道 (28)4.1 输入通道逻辑电路 (28)4.2 多路转换器CC4051 (29)4.3 放大器7605 (30)4.4 滤波电路 (32)4.4.1 无源滤波 (32)4.4.2 有源滤波 (33)4.5 A/D转换器 (33)4.5.1 A/D转换器的分类 (33)4.5.2 A/D转换器的选择 (34)4.5.3 A/D转换器的应用 (35)4.6 采样保持器 (40)4.7 缓冲器74LS244 (40)4.8 光耦隔离 (41)第5章模拟输出通道 (44)5.1 模拟输出通道逻辑电路 (44)5.2 U/I转换器AD694 (44)5.3 继电器MOC3041 (46)第6章总体设计原理图 (47)6.1 掉电保护电路 (47)6.2 超重报警电路 (48)6.4 稳压电源 (50)6.5总原理图 (51)第7章系统软件设计 (54)7.1 主程序.............................................. LIV7.2 键盘控制部分 (55)7.3 A/D转换部分 (58)7.4 通道选择部分 (59)7.5 CED点阵显示部分...................................... LIX7.6掉电保护部分........................................ LXIII7.7超重报警部分.......................................... LXV7.8 状态指示部分........................................ LXVI7.9 双字节加法程序 (68)结论 ....................................... 错误!未定义书签。
参考文献 ..................................... 错误!未定义书签。
[内容提要]近年来随着国民经济的高速增长和科学技术飞速发展,传感器和计算机的结合对信息和自动化技术起着重要的作用。
计算机的高速运算、智能控制、数据处理等功能已广泛应用在各个领域。
传感器可以提高劳动效率、提高产品质量、减轻劳动强度、可完成人原来所不能做的工作,促进了科学技术的发展。
目前,在国防、航空、交通运输、能源、石油、化工等工业部门广泛应用。
通过对“皮带电子称重仪”的设计,使我们进一步学习和掌握电子技术、单片机、传感器、微机控制技术、电气控制技术、计算机控制技术等知识及其综合应用,培养理论联系实际,解决实际工程问题的能力。
本系统采用单片机 8031为控制核心,实现皮带电子秤的基本控制功能。
系统的硬件部分包括最小系统板、数据采集、人机交互界面三大部分。
最小系统部分主要是扩展了外部数据存储器;数据采集部分由压力传感器、信号的前级处理和 A/D 转换部分组成;人机界面部分为键盘输入,LED显示,可以直观的显示中文,使用方便。
[关键词] 称重传感器,A/D转换,单片机,显示器,键盘第1章绪论1.1 课题研究的意义和目的近年来随着国民经济的高速增长和科学技术飞速发展,传感器和计算机的结合对信息和自动化技术起着重要的作用。
计算机的高速运算、智能控制、数据处理等功能已广泛应用在各个领域。
传感器可以提高劳动效率、提高产品质量、减轻劳动强度、可完成人原来所不能做的工作、促进了科学技术的发展。
目前,在国防、航空、交通运输、能源、石油、化工等工业部门广泛应用。
目前,商用电子计价秤的使用非常普及,逐渐会取代传统的杆称和机械秤。
由压力传感器制作的电子称已广泛地应用到各行各业, 特别是随着微处理机的出现,工业生产过程自动化程度的不断提升,压力传感器已成为过程控制中的一种必需的装置。
当前,计算机应用技术、通信技术和传感技术可以说是电子信息技术的三大主要支柱,它们分别是智能系统的“感官”、“神经”和“大脑”。
其中,计算机和通信技术发展相当迅速,而传感技术发展有些滞后,因此,我国和世界各国都视传感技术为现代电子信息技术的关键技术之一。
传感器对于机械电子工程、控制、测试、计量等领域,都是必不可少的获取信息的关键部件。
如果没有传感器检测各种信息,那么支撑现代文明的科学技术就不能发展,惟有模仿人脑的计算机和作为“电五官”的传感器的协调发展才能促进科学技术的飞跃。
1.2 课题的功能概述本系统采用单片机 8031为控制核心,实现皮带电子秤的基本控制功能。
系统的硬件部分包括最小系统板、数据采集、人机交互界面三大部分。
最小系统部分主要是扩展了外部数据存储器;数据采集部分由压力传感器、信号的前级处理和 A/D 转换部分组成;人机界面部分为键盘输入,LED显示,可以直观的显示中文,使用方便。
电子皮带秤由智能积算器、称重变送器、秤架、速度传感器及称重传感器组成。
安装在秤架上的称重传感器检测皮带上的物料重量,将重量信号转换成电量送入称重变送器,称重变送器将称重传感器输出的模拟量经8位A/D转换器转换为数字量;速度信号也由测速传感器检送到称重变送器转换为数字量,称重变送器将上述两个物理量进行预处理后通过电流环接口送到最远可至1000米外的智能积算器。
智能积算器把接收到的重量信号及速度信号进行处理,得到物料的累计量和瞬时质量。
实现对散状物料的连续、精确计量以及对散状物料的自动配料。
它广泛应用于冶金,矿山,煤炭,化工,电力以及港口码头等行业。
电子皮带秤对提高生产效率,降低劳动强度,提高产品质量有着不可估量的作用。
智能积算器还具有定值输出,累计脉冲输出,打印输出等功能。
积算器中的各种参数,完成积算器上所有的设定、校准及调整等操作,以实现现代化的科学管理及控制。
智能积算器内部含有掉电保护电路,皮带秤的各种参数及各种累计量可长期保存。
1.3 课题研究的方案根据设计任务书的要求设计出总体框图,然后将系统分成几个模块单独设计,最后做出总原理图。
大体上呈总-分-总的结构。
这种方案条理清晰,符合一般人的思维。
硬件总体框图如图(1)所示:第2章数据采集部分2.1传感器2.1.1 称重传感器题目要求称重范围 100Kg ,重量误差不大于±1%Kg ,考虑到秤台自重、振动和冲击分量,还要避免超重损坏传感器,所以传感器量程必须大于额定称重-100Kg。
我选择的是T81型传感器,量程150Kg ,精度为0.5%,可以满足本系统的精度要求。
用于测定载荷重量的传感器主要有轮辐式,弯曲梁式,板环式和桥式等。
T81是弯曲梁式称重传感器的一种,它是利用电阻应变原理构成的一种高精度的电转换元件。
它采用弯曲梁式结构,4片电阻应变计粘于弹性体上,组成全桥平衡检测电路。
当传感器受到外加载荷作用时,弹性体发生应变,桥臂失去平衡,在外界供桥电源作用下,电桥输出一不平衡直流电压信号,该信号与传感器所受载荷大小成正比,从而实现力电转换。
其原理如图(2)所示:T81系列荷重传感器采用全不锈刚焊接弯曲梁式结构,机械密封性能好,防腐,防气体污染。
采用高精度的电阻应变计可确保测量精度。
广泛用于各种工业流程中的称重计量,特别适用于恶劣的工矿场合。
称重传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成,内部线路采用惠更斯电桥,当弹性体承受载荷产生变形时,输出信号电压可由下式给出:2.1.2 速度传感器从称重原理可知,电子皮带秤所测量物料的瞬时流量的大小取决于两个参数,即瞬时流量等于称重传感器测量的承载器上物料负荷值q(kg/m)和测速传感器测量的皮带速度值v(m/s)两个参数相乘所得,即:w(t)=qv 。
由此可见,测速传感器的测量精确度和稳定性与称重传感器的测量精确度和稳定性是同等重要的。
目前称重传感器的精确度普遍提高到万分之几,而测速传感器的精确度大多在千分之几,所以提高测速传感器精确度是提高电子皮带秤系统精确度有效的途径之一。
测速传感器的脉冲信号进入显示仪表后,通常以3种方式完成与称重传感器信号的相乘运算。
第一种方式是测速脉冲信号经整形、放大后转换成0~10V DC 模拟信号,并作为称重传感器的供桥电压,在称重传感器内实现乘法运算;第二种方式是测速脉冲信号经整形、放大IN OUT E R R R R R R R R R R R R E *)41(*433221424*2∆+∆+∆+∆+=后转换成模拟(或数字)信号,与称重传感器放大后的模拟(或数字)信号在专用的乘法器里进行乘法运算;第三种方式是测速脉冲信号整形后直接作为显示仪表中累加器的触发信号,每接受一个测速脉冲信号,累加器就对称重传感器的输入信号进行一次采样,皮带速度越快,累加器采样的次数越多,采样值不断累加,因而以数字方式实行了乘法运算。
电子皮带秤上所用测速传感器目前主要有磁阻脉冲式、光电脉冲式两类。
模拟式测速发电机式测速传感器早已不再使用,取而代之的是上述两种输出脉冲信号的数字式测速传感器。
1. 磁阻脉冲式测速传感器磁阻脉冲式测速传感器中,线圈和磁铁部分都是静止的,与被测件连接而运动的部分是用导磁材料制成的,当转动件转动时,改变了磁路的磁阻,因而改变了贯通线圈的磁通,在线圈中产生了感生电势。
磁阻脉冲式测速传感器从结构上看有开磁路和闭磁路两种。
开磁路结构如图(3)所示,在一个П型永久磁铁上装有两个相互串联的感应线圈,滚轮与皮带直接摩擦旋转并带动等分齿轮旋转。
当等分齿轮的凸起部分与磁极相对时,回路磁通最大,当等分齿轮的凹陷部分与磁极相对时,回路磁通最小,感应线圈上便感应随磁通变化的感应电压。
感应电压变化的频率f与皮带速度v成正比。
这种测速传感器结构简单,但输出信号幅度小。
闭磁路结构见图(4),当皮带运行时,通过摩擦使滚轮旋转,并带动转子磁杯转动,转子磁杯及定子磁杯相对安装,其圆周端面上都均匀地铣出多个齿槽。