2017电赛-管道内钢珠运动测量装置（M题）分析与讨论

ID:226339 · 发表于 2017-8-10 02:20

2017年全国大学生电子设计竞赛试题

管道内钢珠运动测量装置（M 题）
【高职高专组】

一、任务
设计并制作一个管道内钢珠运动测量装置，钢珠运动部分的结构如图 1 所示。装置使用 2 个非接触传感器检测钢珠运动，配合信号处理和显示电路获得钢珠的运动参数。

图 1 钢珠运动部分的结构
二、要求
1．基本要求
规定传感器宽度 w≤20mm，传感器 1 和 2 之间的距离 l 任意选择。
（1）按照图 1 所示放置管道，由 A 端放入 2~10 粒钢珠，每粒钢珠放入的时间间隔≤2s，要求装置能够显示放入钢珠的个数。
（2）分别将管道放置为 A 端高于 B 端或 B 端高于 A 端，从高端放入 1 粒钢

珠，要求能够显示钢珠的运动方向。
（3）按照图 1 所示放置管道，倾斜角ɑ为 10o~80o之间的某一角度，由 A 端放入 1 粒钢珠，要求装置能够显示倾斜角ɑ的角度值，测量误差的绝对值≤3o。
2．发挥部分
设定传感器 1 和 2 之间的距离 l 为 20mm，传感器 1 和 2 在管道外表面上安放的位置不限。
（1）将 1 粒钢珠放入管道内，堵住两端的管口，摆动管道，摆动周期≤1 s，摆动方式如图 2 所示，要求能够显示管道摆动的周期个数。
（2）按照图 1 所示放置管道，由 A 端一次连续倒入 2~10 粒钢珠，要求装置能够显示倒入钢珠的个数。
（3）按照图 1 所示放置管道，倾斜角ɑ为 10o~80o之间的某一角度，由 A 端放入 1 粒钢珠，要求装置能够显示倾斜角ɑ的角度值，测量误差的绝对值≤3o。
（4）其他。

注:A端由最高处向下到达最低处，再由最低处回
到最高处为1个摆动周期，摆动角度上下对称。

图 2 管道摆动方式
三、说明

1．管道采用市售非透明 4 分（外径约 20 mm）硬塑料管材，要求内壁光滑，没有加工痕迹，长度为 500 mm。钢珠直径小于管道内径，具体尺寸不限。
2．发挥部分（2），“由 A 端一次连续倒入 2~10 粒钢珠”的推荐方法：将硬纸卷成长槽形状，槽内放入 2~10 粒钢珠，长槽对接 A 端管口，倾斜长槽将全部钢珠一次倒入管道内。
3．所有参数以 2 位十进制整数形式显示；基本部分（2）A 端向 B 端运动方向显示“01”，B 向 A 端运动方向显示“10”。

四、评分标准

设计报告	项目	主要内容	满分
	装置方案	总体方案设计	2
	理论分析与计算	测量方法的选择与工作原理分析检测电路的原理分析计算显示电路的原理与分析	9
	电路与程序设计	总体电路图；程序流程图	4
	测试方案与测试结果	调试方法与仪器测试数据完整性测试结果分析	3
	设计报告结构及规范性	摘要；设计报告正文的结构图表的规范性	2
	合计		20