毕业设计开题报告样本

1、电信学院毕业设计（论文）开题报告姓 名曹子兰专业自动化 班级3班学 号05220331指导教师潘峥嵘题目类型工程设计题 目基于M-BUS的SF6断路器微水在线监测仪的设计一、 引言SF6断路器具有断口电压高、开断能力、允许连续开断的次数较多，噪声低和无火花危险，且断路器尺寸小、重量轻、容量大、不需要维修或少维修。另外在中压配电方面，六氟化硫断路器具有在开断容性电、流时不重燃，以及开断感性电流时不产生过电压等优点。基于这些优点，SF6断路器正逐步取代其他类型的断路器。六氟化硫断路器的优良性能得益于SF6气体良好的灭弧特性。SF6是无 色、无味、无毒，不可燃的惰性气体，具有优异的冷却电弧特性，介电

2、强度远远超过传统的绝缘气体。在均匀电场下，SF6的介质强度为同一气压下空气的2.5 3倍，在4个大气压，其介质电强度与变压器油相当。由于SF6的介质强度高，对相同电压级和开断电流相近的断路器，SF6的串联断口要少。然而，常态下，SF6气体无色无味，有良好的绝缘性能和灭弧性能。但是，一旦大气中的水分浸入或固体介质表面受潮，电气强度就会显著下降。断路器是户外设备，当气温骤降时，SF6气体过量水可能会凝结在固体介质表面而发生闪络，严重时造成断路器发生爆炸事故。纯净SF6气体，在运行中，受电弧放电或高温后，会分解成单体的氟、硫和氟硫化合物，电弧消失后会又化合成稳定的SF6气体。当气体中含有水分时，出现

3、的氟硫化合物会与水反应生成腐蚀性很强的氢氟酸、硫酸和其他 毒性很强的化学物质等，危及维护人员的生命安全，对断路器的绝缘材料或金属材料造成腐蚀，使绝缘劣化，甚至发生设备爆炸。可是要完全清除SF6断路器内SF6气体的水分是不可能的，所以对运行中SF6断路器的微水的监测就备受关注。二、 设计的主要内容、功能及技术指标a) 设计的主要内容设计一个SF6断路器微水在线监测系统，及时、准确的掌握SF6气体在设备中温度、湿度与压力，周期性检测设备内的湿度，以便及时发现设备内部的潜在问题并采取相应预防措施，保证设备的可靠运行。b) 设计实现的主要功能具有微水、气体压力、温度在线监测功能；具有当地显示功能，能够

4、实时显示温度、湿度、压力值；具备数据超限报警功能； 具备掉电参数保护功能，上电后参数恢复功能； 能够遵循MODBUS通讯协议，生成标准通讯数据包；能够接受解读上位管理机的通讯包，完成当地的报警解除与参数设定功能；c) 主要技术指标1. 各参数测量范围为：温度：-40+60；测量误差不大于±0.2;湿度：240,000uL/L;测量误差不大于2uL/L；压力：0.011Mpa;测量误差不大于0.01Mpa; 2)实时采集周期<=1次/1分钟,发送周期=1次/1小时;三、系统工作原理及系统框图1）系统原理 SF6电器设备气体湿度在线检测的基本原理为：将湿度、温度、压力传感器组合在一

5、起的综合传感器通过连接器件连接到SF6气室，测量气室内SF6气体的湿度、温度、压力，再通过数据转换处理，将数据通过通讯网络送入上位机，实施计算机实时监督。本次设计选用LM35CA温度传感器，HIH-3610集成湿度传感器，85型高稳定压力传感器，它们都为电压型输出。单片机选用PIC16F874，它内含8路逐次逼近式10位A/D转换器。单片机将三路模拟量转换成数字量，并进行运算和比较。对于压力、温度、湿度超限进行声光报警，其中红灯代表压力，黄灯代表温度，绿灯代表湿度。压力值、温度值、湿度值分别由LCD显示。其次，所测得的信号将通过RS232与M-BUS接口电路和M-BUS总线传送到上位机，上位机

6、对数据进行汇总，分析，并对数据超限进行报警。参数可由上位机设定，也可通过键盘设定。键盘还可解除声光报警。 2）系统框图上位机Rs232与m-bus接口电路PIC16F874单片机85型高稳定压力传感器蜂鸣器键盘输入液位传感器温度传感器LM35CA电源湿度传感器HIH-3610LED显示器Rs232与m-bus接口电路四、单片机的选择本设计的单片机为下位机的主要部分，其主要来实现处理湿度、温度、压力信号，电源的开启与关闭，处理上位机发送的信息，使LCD实时显示实际数据和传输数据等功能。本设计采用PIC6F874作为下位机的主控制器，PIC6F874是一种高性价比的8位单片机，内含8路逐次逼近式1

7、0位A/D转换器，最多可对8路模拟信号进行摸数转换，现在仅用三路。PIC6F874的电源电压范围较宽（+2.5+5V）,适合低压供电,静态电流小于2mA. PIC6F874还具有掉电保护功能,当Ucc从+5V下降至+4V以下时,芯片就进入复位状态. 一旦电源电压又恢复正常,必须经过72ms的延时才脱离复位状态,转入正常运行状态.在掉电期间RAM中的数据保持不变,绝不丢失.因此可以满足设计要求.五、传感器的选择1）温度传感器的选择 LM35CA是一种高精度集成电路温度传感器，其输出电压与摄氏温度成线性比例关系。LM35不需要外部校准和调节就具有室温时为±1/4、全面温度范围-55150

8、时为±3/4的典型精度。设计要求误差不得大于0.2，LM35CA的精度完全满足。LM35CA的测量范围为-55150，而要求的范围为-4060，故测量范围也满足。LM35的低输出阻抗、线性输出和它出厂时的精度校准使得它的外接口电路及其简单。在电源方面，LM35既可以单电源供电又可以双电源供电，其电源电流仅为60uA，因此在静电的空气中它自身的热效应小于0.1.因此它满足设计要求。2) 湿度传感器的选择 HIH-3610型电压输出式集成湿度传感器是美国霍尼威尔公司生产的。它属于线性电压输出式集成湿度传感器，内部包含湿敏电容和湿度信号调理器，能以最简方式构成相对湿度测量仪。其输出电压不仅

9、与相对湿度成线性关系，还与电源电压成正比，输出电压范围是+0.8+3.9V。性能特点如下：高精度。在RH=0100、T=+25、UCC=+5V的条件下，测量精度可达±2.稳定性好，漂移量小，抗化学腐蚀性强。它能在高温，有化学液体或气体的环境下正常工作。采用+4V+5.8V电源供电。当UCC=+5V,电源电流仅为200uA,工作温度范围是-40+85设计要求误差不得大于2uL/L，而HIH-3610的精度可达±2，完全满足。它的抗化学腐蚀性也非常符合SF6断路器的腔体，工作范围也是满足的。故满足设计要求。3) 压力传感器的选择85型高稳定压力传感器是采用微机械加工技术制造的硅

10、压阻式压力传感器，它适用于OEM的应用领域，可测量腐蚀性介质。这点非常符合SF6断路器内气体的测量。工作温度范围-40+125，存储温度范围-50+125，也满足设计要求中的温度范围-40+60.补偿温度范围-20+85，几乎覆盖整个工作温度范围。压力非线性±0.1%,也满足设计要求。输出为0100mV,与微机连接还需要放大信号。总之它能满足设计要求。六、通讯模块的设计通讯选择基于M-BUS的通讯模块，因为它自身有很多优点。M-BUS全称为Meter-BUS，可译为仪表总线。它是一种用于远程热表读取数据的欧洲标准，也可以用作所有其他类型的耗能测量仪（即需要提供电源的测量仪表）及传感器

11、等。M-BUS总线是一种主从式半双工传输总线，采用主叫/应答的方式通讯，即只有处于中心地位的主站（master）发出询问后，从站（slave）才能向主站传输数据。本次设计采用M-BUS适配器实现RS232电平和M-BUS电平的相互转换，进行通讯。下位机可独自运行，但上位机可对下位机下达命令（传输信号、参数设定、报警、解除报警等），下位机必须做出回应。七、显示器的选择 LCD为英文Liquid Crystal Display的缩写，即液晶显示器，是一种数字显示技术，可以通过液晶和彩色过滤器过滤光源，在平面面板上产生图象。LCD有以下优点：1、低压应用，驱动电压低，固体化使用安全性和可靠性高，平板

12、化、轻薄，节省了大量原材料和使用空间，功耗底。2、可在-20+50的温度范围内正常使用。3、无辐射、无闪烁，降低视觉疲劳。4、制造技术的自动化程度高，大规模工业化生产特性好。八、参考文献【1】刘迎春,叶湘滨.现代新型传感器原理及应用.国防工业出版社.1998年【2】黄继昌.传感器工作原理及应用实例M.北京:人民邮电出版社.1998年【3】王永强.关于SF6气体绝缘组合电器中微水含量问题的研究.电力情报,2001, No.2-.40-43.【4】曲波,肖圣兵.工业常用传感器选型指南M.北京：清华大学出版社，2002【5】路自强.SF6气体中水分监、控制与处理.青海电力,1998【6】沙占友.集成化智能传感器原理与应用M.北京:电子工业出版社,2004【7】刘畅生,钟龙,刘煦,贾静.传感器简明手册及应用电路.西安电子科技大学出版社,2007【8】沙占友.中外集成传感器实用手册.电子工业出版社,2005【9】李科杰.新编传感器技术手册.国防工业出版社,2002【10】赵负图.传感器集成电路手册.化学工业出版社,2002九、设计进度 设计内容周数日期完成情