基于虛擬儀器的傳感器原理及應(yīng)用的課程設(shè)計.doc

1傳感器及應(yīng)用的課程設(shè)計任務(wù)書2009.11檢測技術(shù)與儀器2目錄現(xiàn)狀，現(xiàn)有的硬件條件.4設(shè)計題目.51、基于虛擬儀器和AD590制作一個八路溫度巡檢系統(tǒng).51.1、設(shè)計任務(wù).51.2、設(shè)計目的.51.3、設(shè)計內(nèi)容.51.4、設(shè)計提示與分析.61.4.1、AD590溫度傳感器簡介.61.4.2、一路信號的信號調(diào)理電路如下圖.61.4.3、多路開關(guān)CD4051的應(yīng)用如下圖.72、基于虛擬儀器和超聲波傳感器制作一個超聲波測距系統(tǒng).82.1、設(shè)計任務(wù).82.2、設(shè)計目的.82.3、設(shè)計內(nèi)容.82.4、設(shè)計提示與分析.83、基于虛擬儀器和光電傳感器制作一個微型直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng).93.1、設(shè)計任務(wù).93.2、設(shè)計目的.93.3、設(shè)計內(nèi)容.93.4、設(shè)計提示與分析.94、基于虛擬儀器和硅光電池陣列制作一個光源位置定位測量系統(tǒng).104.1、設(shè)計任務(wù).104.2、設(shè)計目的.104.3、設(shè)計內(nèi)容.104.4、設(shè)計提示與分析.105、基于虛擬儀器和熱電偶制作一個溫度測量系統(tǒng).115.1、設(shè)計任務(wù).115.2、設(shè)計目的.115.3、設(shè)計內(nèi)容.115.4、設(shè)計提示與分析.116、基于虛擬儀器和應(yīng)變片傳感器制作一個電子稱.126.1、設(shè)計任務(wù).126.2、設(shè)計目的.126.3、設(shè)計內(nèi)容.126.4、設(shè)計提示與分析.127、基于虛擬儀器制作一個電位器傳感器線性度標(biāo)定系統(tǒng).137.1、設(shè)計任務(wù).137.2、設(shè)計目的.137.3、設(shè)計內(nèi)容.137.4、設(shè)計提示與分析.138、基于虛擬儀器和熱敏電阻制作一個溫度測量系統(tǒng).148.1、設(shè)計任務(wù).1438.2、設(shè)計目的.148.3、設(shè)計內(nèi)容.148.4、設(shè)計提示與分析.149、基于虛擬儀器和PT100制作一個溫度測量系統(tǒng).159.1、設(shè)計任務(wù).159.2、設(shè)計目的.159.3、設(shè)計內(nèi)容.159.4、設(shè)計提示與分析.154基于虛擬儀器的傳感器及應(yīng)用的課程設(shè)計現(xiàn)狀，現(xiàn)有的硬件條件07檢測今年進(jìn)入大學(xué)三年級第一學(xué)期的學(xué)習(xí)，本學(xué)期主要課程有傳感器及其應(yīng)用、虛擬儀器、微機(jī)原理等課程?，F(xiàn)在要進(jìn)行傳感器及其應(yīng)用課程設(shè)計，因為單片機(jī)課程還沒開設(shè)，故結(jié)合虛擬儀器進(jìn)行傳感器及其應(yīng)用課程設(shè)計。本設(shè)計主要應(yīng)用到的軟件是LabVIEW，主要用到的設(shè)備是NI-PCI6251數(shù)據(jù)采集卡。通過在LabVIEW中編寫程序，來實現(xiàn)對外圍傳感器的信號進(jìn)行采集。然后在LabVIE中編寫與設(shè)計題目相關(guān)數(shù)據(jù)處理程序，達(dá)到設(shè)計要求。NI-6251引腳如右圖所示，其功能如下圖所示。其有16單端模擬輸入或8個差分模擬輸入，分辨率為16位，采樣率為1.25MS/s，不支持同步采樣。最大電壓范圍-10V10V。精度范圍1920uV，敏感度范圍112uV。最小電壓范圍-100mV100mV。精度范圍52uV，敏感度范圍6uV。2個模擬輸出，24個DigitalI/O，2個定時計數(shù)器。LabVIEW軟件中，有DAQAssistant，如下圖所示。其位置在FunctionsMeasurementI/ONI-DAQmx內(nèi)面。利用它，簡單的配置數(shù)據(jù)采集卡，就可以直接獲得與數(shù)據(jù)采集相連的外部信號，例如模擬信號，計數(shù)信號（定時器與計數(shù)器可獲得周期、頻率等信號），還可以接受和發(fā)出個24個TTL電平信號，進(jìn)行對外圍的有關(guān)數(shù)字信號的控制等。5設(shè)計題目1、基于虛擬儀器和AD590制作一個八路溫度巡檢系統(tǒng)1.1、設(shè)計任務(wù)利用8個AD590溫度傳感器和虛擬儀器實驗室的PCI-6251數(shù)據(jù)采集卡，制作一個可以同時監(jiān)測8個溫度測控點的溫度狀況，并能給出高低溫報警。硬件結(jié)構(gòu)參考下圖。軟件自行在LabVIEW中編寫。AD590溫度傳感器1信號調(diào)理電路NI-ELVIS接口平臺PCI-6251數(shù)據(jù)采集卡AI0模擬輸入通道DIO0DIO1DIO2PC電腦AD590溫度傳感器2AD590溫度傳感器3AD590溫度傳感器4AD590溫度傳感器5AD590溫度傳感器6AD590溫度傳感器7AD590溫度傳感器8信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路多路開關(guān)1.2、設(shè)計目的1通過本課程設(shè)計，使學(xué)生更進(jìn)一步了解有關(guān)溫度傳感器的工作原理、加工工藝相關(guān)知識。2綜合運(yùn)用其它先修課程的理論和實踐知識，制定設(shè)計方案，確定溫度傳感器的型號等參數(shù)，掌握溫度的檢測方法。3通過本課程設(shè)計，使學(xué)生掌握模擬信號獲取、傳輸、處理及檢測的一般方法。4通過本課程設(shè)計，學(xué)生學(xué)會應(yīng)用溫度傳感器組建一個簡單測量系統(tǒng)，提高學(xué)生的動手能力。5通過計算、分析、繪圖，能運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，手冊和查閱有關(guān)資料等，培養(yǎng)儀表設(shè)計的基本技能，為畢業(yè)設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)。1.3、設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容包括：1詳細(xì)了解所選用的溫度傳感器的工作原理，工作特性等。2設(shè)計合理的信號調(diào)理電路，熟練應(yīng)用Protel畫的硬件接線原理圖。63用LabVIEW編寫相關(guān)程序。4列出制作該裝置的元器件，搭建或焊制實驗板，并調(diào)試運(yùn)行成功。5詳細(xì)的設(shè)計說明書一份。1.4、設(shè)計提示與分析1.4.1、AD590溫度傳感器簡介AD590是一種集成溫度傳感器（類似的芯片還有LM35等），其實質(zhì)是一種半導(dǎo)體集成電路。它利用晶體管的b-e結(jié)壓降的不飽和值VRE與熱力學(xué)溫度T和通過發(fā)射極電流I的下述關(guān)系實現(xiàn)對溫度的檢測。IqkTVREln式中，k是波耳茲曼常數(shù)；q是電子電荷絕對值。集成溫度傳感器的線性度好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便，得到廣泛應(yīng)用。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為10mV/K（溫度變化熱力學(xué)溫度1度輸出變化10mV），溫度0K時輸出0，溫度25時輸出2.9815V。電流輸出型的靈敏度一般為1A/K，25時輸出298.15A。AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端溫度傳感器。它主要特性如下：1）流過器件電流的微安數(shù)等于器件所處環(huán)境溫度的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)，即KATIT/1/式中，IT為流過器件（AD590）的電流，單位為A；T為溫度，單位為K。2）AD590的測量范圍為-55+150。3）AD590的電源電壓范圍為430V。電源電壓從46V變化，電流IT變化1A，相當(dāng)溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V的反向電壓。因而器件反接也不會損壞。4）輸出電阻為710M。5）AD590在出廠前已經(jīng)校準(zhǔn)，精度高。AD590共有I、J、K、L、M五擋。