电感式位移传感仪的制作题目要求电子设计大赛资料

ID:291048 · 发表于 2018-10-17 17:09

一、竞赛任务

“电子产品设计及制作”赛项竞赛赛题

题目:电感式位移传感仪的制作

按赛题要求，利用所发的技术资料、元器件及器材完成电感式位移传感仪的设计、装调和技术文件撰写任务；进行 IAP15W4K 的软件设计，完成电感式位移传感仪的功能要求。

1．根据所给资料分析电感式位移传感仪的工作原理和功能要求；

2．根据赛题所给的电感式位移传感仪原理图和印刷线路板约束条件，利用 Protel 或 Altium

软件绘制电感式位移传感仪的印刷线路板图；

3．完成赛项提供的印刷线路板焊接任务；

4．利用赛项提供的机箱完成简单的结构设计，包括开关、电路板、插座的安装及机内走线的规划；

5．完成电感式位移传感仪的安装与调试，使其达到规定的技术指标，实现电感式位移传感仪的正常工作；

6．完成 IAP15W4K 单片机软件的编程设计，使其达到规定的功能要求；

7．编写技术文件。

二、竞赛时间

竞赛时间为 8:30～15:30，总计 7 小时，含指导教师和选手交流时间，选手用餐时间。

三、功能要求与技术指标

1．原理说明电感式位移传感器是一种精度高、重复性好、结构可靠的位移传感器，在工业领域有普

遍的应用。其结构示意图如图一所示，

图一电感式位移传感器结构示意图电感式位移传感器由螺线管，可移动铁芯和三个线圈组成。工作时，激励线圈 P 通入交

变激励电流，次级线圈 S1、S2 产生与磁耦合成正比的感应电动势。铁芯与被测对象固定在一起，随着被测对象的位移，铁芯在螺线管中的位置发生变化，从而使两个副边线圈感应到不同大小的电压。赛项所采用的传感器测试装置如图二所示，

图二电感式位移传感器测试装置

图中，左端为电感式位移传感器，右端为螺旋测微头，用于调节传感器铁心的位移。线路板上的接线端子 1、2 接激励线圈，3、4和 5、6 分别接两个次级线圈。

电感式位移传感仪产生激励电压供给传感器，接收两个次级线圈的电压信号并进行处理后在数码管上显示。整个系统由 DCP-301-A（IAP15W4K 核心板）、DCP-202-A（数码管显示和键盘电路板）、DCP-206-A（串口 A/D 转换电路板）、DCP-226-A（多功能万用表）和电源等组成。

2．功能实现要求参赛队完成以下功能：

（1）印刷线路板绘制根据赛题所给的电感式位移传感仪主板部分的原理图和印刷线路板外形要求，利用 Protel

或 Altium 软件绘制电感式位移传感仪的主板印刷线路板图，线路板设计须采用双层板。线路板约束规则要求：最小间距 8mil，最小线宽10mil，过孔最小孔径 15mil，过孔最小

直径 30mil。原理图中各元器件库文件在所发电子文

件中（电感式位移传感仪封装库.Lib）或（电感式位移传感仪封装库.PcbLib）。

（2）电感式位移传感仪的装调电感式位移传感仪的装调工作要求在如

图三所示的同规格机箱中完成。安装套件包

括机箱、前面板、后面板、安装底板、

DCP-301-A IAP15W4K 核心板、DCP-202-A 数码管显示和键盘电路板、DCP-206-A 串口A/D 转换电路板、DCP-226-A 多功能万用板

以及必需的电气附件。图三机箱参考图形

DCP-301-A（IAP15W4K 核心板）、DCP-202-A（数码管显示和键盘板）、DCP-206-A（A/D

转换板）采用参赛队自带的成品线路板。

DCP-226-A（多功能万用板）由参赛队自己设计部分电路并使用现场发放的散件焊接。 DCP-226-A 线路板需要安装正弦波发生电路、功率放大电路和电感式位移传感器的二次电路，所需装调的电路原理图已经在下发的 U 盘中。

参赛队员需自行完成电感式位移传感仪机箱内的结构设计和装调工作。

电感式位移传感仪的前面板需安装训练板DCP-202-A 数码管显示和键盘电路板和电源开关。前面板的布置如图四所示：

电感式位移传感仪

A组数码管 B组数码管

模式确定

图四前面板示意图电感式位移传感仪的后面板需安装 220V 交流电源插座（用于整机供电），以及与电感式位移传感器的连接插座。后面板的布置如图五所示：

图五后面板示意图

（3）电感式位移传感仪的功能要求通过电感式位移传感仪前面板的按键（面板中“模式”、“↑”、“↓”和“确定”四个按键）

设置相关参数，可以实现电感式位移传感仪的位移测量、零点迁移和增益调整。开机时电感式位移传感仪进入测量模式，在“A 组数码管”显示测量的位移值，要求 3

位数码管显示，2 位整数，1 位小数；“B 组数码管”消隐。按下模式选择按键，可以切换测量模式和校准模式。

进入校准模式，要求在“A 组数码管”显示零位值（零点迁移），在“B 组数码管”显示最大值（增益调整）。进入校准模式时首先进行零点值校准，要求此时“A 组数码管”数值以

1Hz 闪烁。零点值校准：将螺旋测微头调节到零位置后，按增加键（↑）或减小键（↓）可以将此

值调整为 00.0mm。

按确定键后切换到最大值校准状态，此时“B 组数码管”数值以 1Hz 闪烁。校准值校准：将螺旋测微头调节到最大测量位移值（如20mm），按增加键（↑）或减小

键（↓）将此值调整为测微头的实际距离值，以调整此电感式位移传感仪的增益值。调整完

毕后按确定键可以切换到零点值校准状态。按模式键后可以回复到测量模式界面。

3．功能的分步实现本赛题包含印刷线路板设计、电感式位移传感仪的装调、技术文档编写和电感式位移传

感仪软件编写几方面内容，参赛队在设计及制作时可分步完成各项内容。

四、技术文档要求要求技术文档的对象是参赛队自己设计的电感式位移传感仪。技术文档分为三项：设计文件、工艺文件、产品使用说明书。

（1）设计文件：包括系统框图、电路原理图、印刷线路板图、程序流程图和程序清单。

（2）工艺文件：包括工艺流程图、元器件清单、PCB 加工任务书、电气安装连接图(表)、调试工作单和仪器仪表明细表。

（3）产品使用说明书。竞赛统一公布技术文档编写规范，要求各参赛队按技术文档编写规范编写技术文档。

五、上交方式

技术文档和 PCB 设计文档均需提交电子文档，采用 U 盘拷贝后上交。

ID:340391 · 发表于 2019-3-22 17:03

兄弟这个没什么用吧？

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