西南科技大学大学生创新基金项目申报书

1、项目编号西南科技大学大学生创新基金项目申报书项目名称：电表超量程报警装置的研制起止年限：2015年04月02日至2016年04月02日负责学生：指导老师：申报单位：西南科技大学理学院（盖章）填报日期： 2015年04月02日西南科技大学工程技术中心大学生创新基金项目管理办公室二一五年三月制简 表研究项目名称中文电表超量程报警装置的研制英文The development of the electric meter outrange alarm device项目类别自由申请 重点项目 后续资助项目 项目分类申请金额3000元起止年月 2015年04月 至2016年04月申请者学生姓 名性 别邮件信

2、箱所在学院理学院专 业计算1301班入学时间2013年09月导师姓 名职 称 邮件信箱所在学院主要研究方向电表超量程研究与应用 项目组成员姓名在修专业入学时间所在学院项目中的分工的分工签字信息与计算科学2013年9月理学院文献资料查找信息与计算科学2013年9月理学院文献资料查找应用数学2013年9月理学院性能检测分析光信息科学与技术2012年9月理学院制作实物应用物理2013年9月理学院制作实物申请学生简况自2013年9月进入西南科技大学理学院学习以来，学习刻苦努力，综合测评一年多以来一直位于专业前列，同时在校期间，积极参加社会实践及各种社团活动，现担任理学院学生勤工助学分中心组织部部长以及

3、街头文化协会副会长及理学院艺术小组成员，很大程度上锻炼了自己的各方面能力。在学院、班级认真做好自己的工作，认真努力的位同学服务，积极参加各种比赛及社团活动，获得校级院级党校优秀学员、艺术特长奖等。一年半来，积极参加挑战杯等之类的科技文化活动，取得一定成绩，具备一定的实践操作能力，也培养了一定的科技素养。此次参加创新基金项目的申报，想通过这样一个平台更好的将自己及组员的创意付诸实践之中。31 立论依据研究目的与意义： （1）在学生做实验时，指针式电表的指针达量程状态，LED灯闪烁且蜂鸣器发出警报声，提醒学生断开电路或减小电流，以保护实验仪器。 （2）节省维修费用。国内外研究现状及发展动态分析：为

4、有效保护指针式电表，各高校实验室以及企业均致力基于该问题的报警器的研究。近几年，针对数字化显示的电表在其内部设置了报警器，且做成成品已投入市场，而指针式电表超量程报警器，却亟待研究并投入市场，以此保护指针式电表，减小损坏。立项目的： （1）观国内外现今还没有指针式电表超量程报警器的研究以及市场投入，从此项目中，可以优化实验器材，从而为企业以及教育单位创造更大的利益。 （2）在学生做实验时，当指针式电表超量程状态，LED灯闪烁和蜂鸣器报警，提醒学生断开电路或减小电流，以保护实验仪器同时节省维修费用。 （3）作为大学生，我们要将自己学到的专业知识能应用到感兴趣的项目中，尽自己最大的一份力量来为企业

5、以及教育单位在这方面做到最优化。主要参考文献： （1）XXS-92智能声光报警器 （2）遮挡式红外声光报警装置（3）基于单片机控制的红外报警器的设计2 研究目标、研究内容和拟解决的关键（技术）问题研究目标： 通过该项目的研究，设计并研制出指针式电表超量程报警器。研究内容： （1）信号检测模块在垂直于电表显示屏的适当距离安装一对激光对管，检测电表指针是否指在量程位置，进而再启动报警装置。 （2）光电检测报警电路设计。 （3）AT89C52单片机控制报警系统。报警系统功能说明：指针未指在量程位置的情况下，报警系统不启动；若指针只是瞬间指在量程位置，此时产生的高低电平变化信号传送至单片机，然后通过单

6、片机内部的数据处理使LED灯等闪烁一次；若指针在量程位置持续2秒，则LED灯持续闪烁；若指针在量程位置持续4秒，则LED灯亮，且蜂鸣器发出警报声音，以示报警；若指针在量程位置持续6秒，则由系统强制掉电，以此保护电表。 （4）软件实现 编写代码，实现系统控制。拟解决的关键技术问题： （1）指针指在量程位置时信号检测。 （2）指针在量程位置持续时间不同，报警器系统输出不同的报警警示。 （3）单片机对系统的控制以及代码编写。3 本课题的特色和主要创新点特色： （1）采用激光对管产生变化信号，对电表工作状态不产生影响。 （2）指针在量程位置持续时间不同，报警器系统输出不同的报警警示。 （3）单片机控制

7、整个报警系统。创新点： 指针在量程位置持续时间不同，报警器系统输出不同的报警警示,两秒钟内LED灯闪烁，4秒钟LED灯亮，蜂鸣器发声，六秒钟自动断电。4 拟采取的研究方法、技术路线或研究方案研究方法： 采用单片机对报警系统的控制，当指针在量程位置持续时间不同，报警器系统输出不同的报警警示。在指导老师与本组人员的集思广益下，讨论出5种在理论上可解决问题的方案，现将各方案分析如下： （1）方案一：在指针的适当位置镀上金属薄膜，当指针指在量程位置时，触点A，B与金属薄膜接触，此时电路处于导通状态，进而蜂鸣器发出警报，同时LED亮。此方案电路简单，操作性简单，且容易维修电路，但是在保证指针与A,B触点

8、同时接触有难度，因此进一步改进是将触头A接在电表的一个外接触点上，则只要求指针与触点B接触就可使电路导通。 （2）方案二因为流过电表的电流较小，则在电表输出端将电流转化为电压，再用此电压驱动方案一中的电路，以此解决问题。此方案的优点是操作简单，系统稳定，但其缺点是由于放大器的功耗可能影响负载。 （3）方案三 此方案是在垂直于表盘外的适当位置安装一个激光发射管，同时在表盘上安装一个激光接收管，并在指针上附小块的黑色薄膜。当指针未在量程位置时，接收管接收激光，当指针在量程位置时，薄膜遮挡光，接收管不能接收光。则将产生的高低电平信号经单片机处理 ，再去驱动电路，最后发出不同的警报。经比较，该方案的可

9、行性、稳定性、创意点都能达到期望值，所以该方案被定为此项目的主要实施方案。 (4)方案四 此方案在方案一的电表内部的转轴上安装一个旋转码盘，利用旋转编码器模块进行信号检测、旋转方向以及角度判断。此方案的操作性的难度系数非常大，甚至会影响指针的示数。旋转编码器的原理图如下： （5）方案五此方案原理图如下，利用TWH7887的工作原理，磁化薄金属片KA安装在电表的量程位置。当KA与触电A、B同时接触时，电路不工作，当指针指在量程位置，并使KA与A、B断开，则电路工作，进而蜂鸣器发出警报。此方案的电路原理简单，方案的关键是如何使指针到量程位置时使KA与A、B断开，且创新点不足。综述5个方案，最终将方

10、案三定为该项目的主要研究对象，用该方案设计指针达量程的报警系统，且以下内容全是针对方案三而言。2技术路线信号检测超量程状态持续时间的判断报警器的响应。5 项目进度计划、预期成果和达到目标项目进度计划：1.24月2日-4月5日，利用三天的时间进行文献查阅搜集资料，进行社会调查了解相关情况，最后进行方案设计完成初步模型。2.4月6日-12月1日，这一段时间主要是根据设计的方案择优选择，进行研制开发。3.12月2日-12月31日，利用一个月的时间对已完成的研制进行深入分析并撰写论文或研究报告，以及结题和答辩，最后进行项目鉴定。4.2016年1月-3月底进行最后一个阶段，根据学校要求上交结题报告以及相

11、关研究报告，并进行成果推广或论文发表及专利申请。预期成果和达到目标：1.完成超量程报警装置的实物制作。2.能够客观的得到研究成果，并完成相应的研究报告。6 已具备的实验条件及尚缺少的实验条件已具备的实验条件：光电科技协会与工程技术中心提供实验平台，电流表，笔记本电脑缺少的实验条件：硬件电路元器件以及YL39型号单片机7 经费预算支 出 科 目金 额（元）计 算 根 据 及 理 由测试计算分析费200打印复印费、资料费200打印参考文献、论文、电路原理图等实验原材料、试剂、药品购置费400角铝、电子元器件、单片机等仪器设备租借费300小型设备试制费300二极管、单片机等器材其他100交通费，超支

12、资料费等 合 计1500注: 预算支出科目按下列顺序填写: 1. 资料费 2. 交通费 3.材料费 4.版面费等。8 预期提交成果及验收时考核指标预期成果A、研究报告或调研报告（必选）；B、公开发表研究论文 篇；C、申请专利 项；D、设计图纸及说明书；E、软件 套； F样品、实物；G、其它 。成果说明： 能够完整准确的在研究报告中展示出项目整个调查研究的成果，并且对于成果的真实性和客观性给与一定的保证。在相关条件允许的情况下尽可能的将整个研究报告丰富和完善。验收时考核指标：1.（文档）一份完整的项目研究报告 2.（文档）一份完整的项目结题报告3.（文档）其他相关的成果报告4.（实物）超量程电表

13、报警装置电表9 指导教师意见当指针式电表超量程时，LED灯闪烁、蜂鸣器报警，提醒学生减小电流或断开电路，达到保护实验仪器、节省维修费用的目的。该项目综合运用了物理基础实验和电路原理等知识，设计了多种方案，方案切实可行，具有较大的创新和实用价值。本人非常愿意指导该创新项目。 指导教师（签字）：二一 年 月 日10 申报单位审核意见负责人： （盖章）二一 年 月 日11 专家评审意见专家签名： 二一 年 月 日12学校审批意见二一 年 月 日填 报 说 明（此页不打印）1. 本申报书必须用计算机填报，表达要明确、严谨，手写无效；2. 项目编号由大学生创新基金项目管理办公室填写；3. 项目名称不超过

14、25个汉字4. 起止年限为1年，且申请者必须在规定时间内提交研究成果，完成研究目标；5. 申报单位可以是学生所在学院，也可以是指导教师所在的单位。6. 项目类别中，自由申请是无任何预先设定要求的申请项目，学生可自由选择题目；重点项目是由根据情况需要在指南中发布的申请题目；后续资助项目是根据前期研究成果经确认为有继续资助必要的项目。7. 项目分类：项目共分为四类，即：1. 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文A哲学 B经济 C社会 D法律 E教育 F管理2. 自然科学类学术论文A.机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等）B.信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等）C.数

15、理（包括数学、物理、地球与空间科学等）D.生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食品等）E.能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、生态、环保等）3. 科技发明制作A. 机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等）B. 信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等）C. 数理（包括数学、物理、地球与空间科学等）D. 生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食品等）E. 能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、生态、环保等）4. 其他A. 艺术B. 语言C. 其它根据所申报项目的学科和性质按上述项目分类进行填写，如所申报的项目是科技发明制作类中的信息技术学科，则将项目分类填写为3B.申请者：学生同时只能申请一个项目，负责人和成员不可交叉重复申报；导师同时指导项目个数不超过2个；8. 项目16款内容