[论文]电子线路设计与测试

电子线路设计与测试课 题： 简易天车限重仪设计与制作 姓 名： 指导老师： 系 别： 信息与通信工程学院 班 级： 08级自动化班 学 号： 一、课题设计与应用背景在工业生产中，天车（亦称行车）广泛地应用在仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。为了保证天车吊物的安全性，设计天车限重仪。当天车起吊物重大于限定的物重时，控制不继续起吊，并给予报警，从而杜绝了因超重而造成的安全隐患，对天车的安全生产有着十分重要的意义。 二、课题设计基本原理利用压力传感器监控天车的载重，将及重量引起的压力传感器的力学应变转化为电压变化，在将这微弱的电压变化通过测量放大电路放大电压变化信号，再通过电压电流转换电路传递给控制电路，进行天车载重的控制。惠斯登电桥测量放大电路电压-电流变换电路控制电路各模块电路原理图及相关计算如下：（1）惠斯登电桥无压力时，=0，有压力时，增大，增大，若与压力成正比，则惠斯登电桥输出与压力成正比。（2）测量放大器A、单运放构成的差分放大器电路如图所示。电路输入阻抗不够高，会对惠斯登电桥的输出幅度造成影响。 解得： B、三运放构成的测量放大器电路如图所示。、构成第一级，输入阻抗高。构成第二级，差动放大电路。分析如下： （3）电压-电流变换电路电路如图所示得： ，得：解得： 取： 则：负载上的输出电流与输入电压成正比。 （4）控制电路简易天车限重仪采用一个运算放大器构成电压比较器作为控制电路，对检测到重量的信号电压与允许重量电压比较，当起重重量大于允许重量时，电压比较器输出高电平控制一个LED发光二极管发光，以示报警。+15V50010k10k3k三、课题设计基本电路天车限重仪电路图：天车限重仪电路PCB图：四、课题设计实验方法检测前，仔细检查连接好的电路板中各元器件是否有连错，特别注意确定电路中电容正负极连接正确。确定无误后，电路连接+15V-15V电源，接好后，打开电源开关，观察电路板，如果没有异常现象，即可进行电路测试。如接通电源后电路板有异常现象，则要停止通电，检测出故障所在，在排除故障后再进行电路检测。关闭电源开关，将电流表串接到芯片ML324N的12脚与芯片UA743CN的3脚间,记电流为IO。打开电源开关，调节可变电阻RW1、RW2、RW3，用电压表分别测量芯片ML324N的3脚和5脚电压、芯片UA743CN的2脚和3脚电压，分别记为u1、uA、uB。调节RW1使u1=0V,再分别调节RW2和RW3，使uA=4V，uB=0V。然后保持RW2和RW3不变，调节RW1阻值使u1分别为10mv、20mv、30mv100mv,分别测出uA、uB、IO的值，记录到实验记录表中。五、课题设计实验结果记录简易天车限重仪实验记录表序号uI（mV)uO（V)IO（mA)uA（V)uB（V)LED理论值实测值理论值实测值理论值实测值理论值实测值理论值实测值理论值实测值100.1530-0.0120043.80900灭灭2109.515-0.5-0.45210.94343.9860.50.393灭灭32019.272-1-0.95321.96843.89510.973灭灭43028.115-1.5-1.48832.98143.9531.51.467灭灭54039.238-2-1.99643.87243.98721.846灭灭65050.245-2.5-2.48754.95443.8832.52.464灭灭76058.193-3-2.99365.96643.94733.179灭灭87069.327-3.5-3.48176.92943.9733.53.438灭灭97876.313-3.9-3.9067.87.78743.9643.93.876灭灭108078.882-4-3.95787.98343.56344.258不确定亮118281.096-4.1-4.0938.28.01443.6894.14.392亮亮129089.155-4.5-4.46298.89143.8774.54.527亮亮13100100.033-5-4.985109.97843.92255.341亮亮六、课题设计实验结果分析相对误差分析：(1).Uo的相对误差U1 %=6.67 U2 %=5.46 U3 =%1.77 U4% =0.88 U5 %=3.93 U6 %=2.50 U7%=0.42 U8%=7.12 U9 %=2.95 U10% =2.43 U11%=3.35 U12 % =4.51 U13 %=2.26平均相对误差U%=3.22(2).Io的相对误差Io1%=0.80 Io2%= 0.07 Io3%= 0.02 Io4%= 0.01 Io5%=0.03 Io6%= 0.01 Io7%= 0.04 Io8%= 0.02 Io9%=0.03 Io10%=0.02 Io11%= 0.01 Io12%= 0.01 Io13%=0.02平均相对误差Io%=0.18(3).Ub的相对误差Ub1%=0 Ub2%= 0.20 Ub3%=0.10 Ub4%=0.066 Ub5%=0.05Ub6%=0.08 Ub7%=0.03 Ub8%= 0 Ub9%=0.0769 Ub10%=0.08 Ub11%=0.22 Ub12%=0.06 Ub13%=0.08平均相对误差Ub%=1.15从各个量的相对误差可知，在误差允许的范围内，所得数据基本符合设计要求。七、课题设计注意事项1、遵守实验室各项规则，注意人身安全和设备安全。不做与实验无关的事情，不动与本次实验无关的仪器设备。2、实验时，分为4个步骤组装电路，惠斯登电桥；测量放大电路；电压/电流变换电路；电压比较器。每一个步骤组装完经过检查确认无误后，才能接通电源，测试单元电路功能。3、实验中接线、拆线时，应先关闭电源。4、接通电源后，应首先观察有无破坏性异常现象(如仪器设备、元器件冒烟、发烫或有异味)，如果发现应立即关断电源，保护现场，报告指导老师，只有在查清原因且排除故障后，才能继续实验。6、实验结束后，先关断仪器电源，然后再拆线，并将仪器设备恢复原状，整理好实验桌及周围环境卫生。八、课程设计总结通过这次“简易天车限重仪”电子技术课程设计的学习，我初步了解和掌握了有关电子技术的一些基本原理和技术，进一步提高了自己分析问题和解决问题的能力，同时也提高了动手能力和空间想象能力。具体有以下几点：1. 初步了解了电子技术在工程上的应用以及如何根据实际问题进行建模、设计、求解、验证和改进等知识；2. 进一步巩固了模拟电子技术、电路分析等知识，熟悉了电烙铁的使用，提高了电路设计和布线的能力；3. 熟悉了常用电子元器件的类别、型号、规格、性能及使用范围，掌握了word排版基本技能。 10