《自动检测与转换技术》能力训练提示及参考答案

?自动检测与变换技术?各模块能力训练参照答案模块一能力训练1-1请在你的学校内那些地方用到传感器？列举这些传感器所起的作用，或许说明检测的是什么物理量。建议：重点关注：学校物业监控的探头；楼宇消防监控探头；楼宇自动门；自动楼道灯；图书室监控；自动水龙优等场所的传感器。1-2请你列举平时生活中使用的传感器？说明这些传感器所起的作用，或许检测的物理量。参照答案：冰箱、空调、电饭煲的温度传感器，检测的物理量是温度；自动洗衣机的水位传感器，检测的物理量是水位；电视机的遥控器，检测的是遥控器发出的红外线；的触摸屏，是电容或电阻传感器，检测的是手的触摸信息；旅馆招待大厅的自动门，检测的是人体接近的信息；旅馆房间上方的烟雾传感器，检测的房间能否有烟雾或火灾的信息；等等。模块二能力训练2-1假定你应聘到某机械厂，现单位方案采纳数显装置将一台一般车床改造为特意用于车削螺栓的简略数控车床。此任务拜托给你达成，所车制的螺栓详细指标为总长1000mm；直径30mm；螺距6mm；螺纹数120圈。详细要求以下并填空。①采纳传感器丈量主轴的角位移，它的技术指标一定抵达为P／r(每转一圈，产生0。②采纳传感器丈量刀架的横向位移，分辨抵达。③主轴每旋转一圈，刀架一定向右行进mm；在加工到规定的螺纹圈数〔120圈〕时，刀架共挪动了mm，然退后刀。④在开始退刀时刻，主轴的角位移传感器共获取个脉冲。⑤假定横向走刀失控，当刀架运动到床身的左、右两头限位时，依赖传感器使溜板能够立刻停止下来，并依赖器件发出“嘀〞的报警响声1s。参照答案：①角数字编码器、1029、1029；②光栅位移；③6、720；④1029×120=123480；⑤限位或许地点传感器或许凑近开关、鸣蜂器。2-2依据2-1中的几个重点达成以下工作：〔1〕请你查阅有关资料，简述车床的主运动和进给运动，并画出表示车床传动机构的简图。〔2〕简述车床车制螺纹的过程，由此说明刀架的横向进给和主轴转速为何要保持同步。〔3〕给主管部门写一份可行性报告。详细要求为：①分别从量程、使用环境、安装和经济合用性、性能价钱比等方面考虑，说明拟采纳的地点传感器，并比较各自的特色。②阐述实现上述方案的对策，包含主轴的旋转和溜板的直线位移控制、进退刀控制、横向走刀失控报警和保护等方法。③画出你所采纳的传感器在主轴左边的安装，画出刀架溜板水平直线位移传感器和数字显示器在机床上的安装地点。④报告一定切合应用文格式，题目翻译成英文。1参照答案：〔1〕车床的表面成形运动按其在切削加工中所起的作用可分为主运动和进给运动。主运动是形成机床切削速度或耗费主要动力的工作运动。车床的主运动是车床的主轴带动工件的旋转运动，它的表面成形运动。进给运动是使工件的剩余资料不停被去除的工作运动，加上主运动，即可不停地或连续地切除切屑，并获取拥有所需几何特色的加工表面。如在车床上车削圆柱表面时，刀架带动车刀的连续纵向运动。切削过程中主运动只有一个，进给运动能够多于一个。主运动和进给运动可由刀具或工件分别达成，也可由刀具独自达成。机床的运动除了切削运动外，还有一些实现机床切削过程的协助工作而一定进行的协助运动。〔2〕车床车制螺纹的过程是先挂轮，就是挂上档位，依据螺纹的螺距，配适合的挂轮，把挂轮箱上的手柄挂到相应的地点，而后对刀、进刀、反转、退刀，只需对机床略微做一些调整，理论上任何螺距都能够车出来。车床刀架的横向进给和主轴转速要保持同步，这样才能使车制螺纹的螺距为等间距。〔3〕略模块三能力训练3-1图3-56所示为采纳线性集成霍尔元件UGN3501T的简略转速丈量系统。将霍尔元件参照图3-4〔c〕安装于被测旋转轴相应地点，制作图示丈量电路要求：自行选择器件、设施仪器，拟订操作步骤，按图制作丈量电路并调试正常，并观察输出信号波形计算转速。参照答案：将霍尔元件参照图3-4〔c〕安装于被测旋转轴相应地点，如图图3-56简略霍尔转速丈量系统3-56所示选择器件、设施仪器，制作电路板，转动转盘，察看示波器输出波形状况，调理电位器W3能够调整示波器波形的幅值。设图3-4〔c〕中齿轮的次数为Z，示波器矩形波的频次为f，那么转速n为：n=60f/Z〔单位：转/分〕为考证测试系统正确性，可在测试时利用标准转速计做比对剖析。3-2查阅有关资料，参照图3-26、3-27制作超声波发射电路、接收电路，以及信号办理显示电路，采纳多普勒频差算法实现超声测速及显示。参照答案：制作达成的超声发射及接受探头相邻安装并固定好〔图3-19所示〕，确立超声波与被测物体的运动方向夹角θ，发射探头的超声波频次40kHz，将接收探头的输出信号接入示波器或测频仪，遥控操作玩具小汽车按指定运动路线运动，获取接收探头的输出信号频次，计算频差Fd，按式3-5计算小车的运动速度。可在地上必定间隔两头做标志，利用卷尺及秒表同时计算小车速度，考证超声测速系统的正确性。3-3经过对汽车安全气囊系统的拆装、电路测绘，认识汽车安全系统的工作原理及作用，详细安装地点；认识加快度传感器特色、使用以及在汽车安全系统中作用，熟习其检修、测试及信号办理方式。参照答案：〔略〕参照有关车型技术资料〔有条件的状况下〕。模块四能力训练4-1现有数显扭力扳手一把〔如图4-28所示〕、电工螺丝刀一套、数码相片拍摄工具2一个〔如：、相机等〕，达成以下任务：①对数显扭力扳手进行拆装，拍数码照片指出各功能模块的地点及达成的功能〔注意：拆卸的部件依据挨次摆好，安装次序与拆卸次序相反〕。②依据各功能模块剖析其工作原理。③用数显扭力扳手扳动一个螺丝，说明与一般扳手有何差别？参照答案：〔略〕4-2试依据料位测控系统功能表示图〔如图感器是应变式拉力传感器，M为变频调速电机。

图4-28一种数显扭力扳手外形图4-29所示〕，说明其工作原理。图中的传图4-29料位测控系统功能表示图参照答案：如图4-29所示，变频调速器经过“给定〞频次和反响频次之差来调整1号传递带电机M的转速，假如速度过快，那么“料仓〞重量增添拉力传感器感觉到拉力增添，经过“FDV-2放大器〞增添反响量，与“给定〞量进行比较，产生负值，经过变频调速器将1号传递带电机M的转速降下一点，料仓的重量减少，使得料仓的料位一直保持适合的值，2号传递带也向来不会断料。图中的“显示仪表〞将显示2号传递带传递物料的速度。模块五能力训练5-1试绘出运用电容传感器丈量小位移的可能方案及原理框图。参照答案：运用电容传感器丈量小位移的可能方案如以下列图所示，由电容式位移传感器收集位移量，将位移量变换成电容的变化，由电容传感器信号办理电路将电容的变化变换为电压或电流的变化〔标准信号电压为0~5V或0~10V，电流为4~20mA〕，经过显示器将位移量显示出来，此中电容传感器信号办理电路和位移量显示器需要有电源驱动。位移量电容式位电容变化电容传感器移传感器信号办理电路

电压或电量的变化位移量显示器电源5-2有一台两线制压力变送器，量程范围为0～1MPa，对应的输出电流为4～20mA。求：3〔1〕压力p与输出电流I的关系表达式〔输入／输出方程〕。〔2〕画出压力与输出电流间的输入／输出特征曲线。〔3〕当p为0MPa、1MPa和0.5MPa时变送器的输出电流。〔4〕假如希望在信号传输终端将电流信号变换为1～5V电压，求负载电阻RL的阻值。〔5〕画出该两线制压力变送器的接线电路图〔电源电压为24V〕。〔6〕假如测得变送器的输出电流为5mA，求此时的压力p。〔7〕假定测得变送器的输出电流为0mA，试说明可能是哪几个原由造成的。〔8〕请将图5-36中的各元器件及仪表正确地连结起来。〔9〕请上网查阅有关资料，写出一次仪表与二次仪表的定义。图5-36二线制压力变送器仪表的正确连结参照答案：〔1〕〔2〕压力与输出电流间的输入／输出特征曲线如右图所示。〔3〕当p为0MPa电流为4mA；p为1MPa电流为20mA；p为MPa电流为12mA。〔4〕RL=1/0.004=250Ω或RL=5/0.02=250Ω〔5〕该两线制压力变送器的接线电路图如以下列图所示。

P〔kPa〕1000800600400200OI〔mA〕48121620二线制压力变送器仪表的接线图4〔6〕依据〔1〕中的公式能够获取输出电流为5mA时的压力p为250kPa〔7〕假定测得变送器的输出电流为0mA，可能压力变送器或24V直流电源出现故障。模块六能力训练6-1选择一丈量范围大于1m磁致伸缩液位计并将输出信号变换成1~5V电压输出〔如是电压输出型那么省略此步〕；连结至收集卡USB4704模拟输入端口，液位计正确安装于液罐或简略塑料桶内；设置好液位上下限，并经过标定试验确立其对应的输出电压值。利用LabVIEW编写界面及程序如图6-36所示，运转并调试，要求能正确显示及超限报警。而后利用两个数字量输出端口分别连结红、黄LED指示灯及限流电阻作为上、下报警显示，要求工作正常。〔注：公式节点中的公式应以实质标定结果代替〕。参照答案：后边板程序说明，为成立计算机与USB4704的通讯，初始化收集卡；常量0为采集卡的设施号〔试详细计算机与收集卡的连结关系而定〕；循环框外簇为设置采样通道0，通道增益4,；控件AIVoltageIn，图标，为收集模拟通道的输入电压值；公式节点利用标定公式将电压值Vi换算成液位高度h，详细公式试标定结果而定；控件DIOWriteBit为依据设置的液位上下限分别对数字输出通道0、1产生开关控制，通道0用于控制出水阀，通道1用于控制进水阀，并在前面板有对应指示灯显示相应状态；循环采样间隔设为20ms。6-2参照本模块单元2实践工程，将上下限位的输出信号〔开关型〕接入USB4704收集卡的两个数字量输入端，参照上题用LabVIEW软件编制相应丈量界面和程序，进行料位检测与超限报警。参照答案：〔略〕6-3简略电磁流量计的制作：参照图6-23电磁流量计的原理，制作磁铁、线圈，在PVC水管上搁置电极并按图连结。电极两头的感觉电动势适合放大后作为输出信号，接至数字电压表上。按单元3实践工程进行简略标定，获取输出电势与流量的关系，进行实质丈量。图6-36液位显示报警界面及程序参照答案：〔略〕模块七能力训练7-1烟雾报警器电原理如图7-46所示。整个电路分为电源、检测、准时报警输出三局5部。电源局部将220V市电经电源变压器降至15V，由VD1～VD4构成的桥式整流电路整流，并经C2滤波后供给后边电路。烟雾检测器件HQ－2所需10V和5V直流电源由三端稳压器7810、7805供给；运算放大器IC所需10V电源也由7810供给。实践要求：经过查问资料认识所选气敏元件HQ－2性能特色，自行采纳集成运放IC并正确连结，按图制作电路并能实现烟雾检测报警，能设置报警工作点。HQ-2图7-46烟雾报警器电原理图参照答案：图7-16后续可接声光报警电路，可参照图1、2所示报警电路加以改进。实质制作时可利用标准浓度的待测气源进行报警点设置调试。因不过用于浓度超限报警，故无需对丈量电路进行标定。图1音乐报警电路图2灯光报警电路7-2依据图7-24直读式湿度计电路图制作直读式湿度计。实践要求：认识电路的工作原理，自行选择所用元器件，能调试电路使之工作正常；对表盘定标，相对湿度显示正确。参照答案：选用一精度较高的湿度计，以其测值作为真切值，进行标定操作；为实现多点标定，可将加湿器6置于一容器内，改变容器湿度，同时读取自制直读式湿度计及标准湿度计测值并记录。利用最小二乘法获取自制湿度计的实质输出/输出曲线的标定式，按此在表盘上做刻度。模块八能力训练8-1利用虚构仪器软件LabVIEW、IMAQvison软件模块及IMAQ数据收集卡、摄像头，搭建简略界面，实现动向图像收集与显示。参照答案：IMAQvison软件模块及IMAQ数据收集卡花费较高，可用国产代替产品，参照选定收集卡的有关说明和厂家供给的虚构仪器控件进行程序设计。如采纳NI企业产品及IMAQvison软件，可参照以