2017電賽-管道內鋼珠運動測量裝置（M題）分析與討論

ID:226339 · 發表于 2017-8-10 02:20

2017年全國大學生電子設計競賽試題

管道內鋼珠運動測量裝置（M 題）
【高職高專組】

一、任務
設計并制作一個管道內鋼珠運動測量裝置，鋼珠運動部分的結構如圖 1 所示。裝置使用 2 個非接觸傳感器檢測鋼珠運動，配合信號處理和顯示電路獲得鋼珠的運動參數。

圖 1 鋼珠運動部分的結構
二、要求
1．基本要求
規定傳感器寬度 w≤20mm，傳感器 1 和 2 之間的距離 l 任意選擇。
（1）按照圖 1 所示放置管道，由 A 端放入 2~10 粒鋼珠，每粒鋼珠放入的時間間隔≤2s，要求裝置能夠顯示放入鋼珠的個數。
（2）分別將管道放置為 A 端高于 B 端或 B 端高于 A 端，從高端放入 1 粒鋼

珠，要求能夠顯示鋼珠的運動方向。
（3）按照圖 1 所示放置管道，傾斜角ɑ為 10o~80o之間的某一角度，由 A 端放入 1 粒鋼珠，要求裝置能夠顯示傾斜角ɑ的角度值，測量誤差的絕對值≤3o。
2．發揮部分
設定傳感器 1 和 2 之間的距離 l 為 20mm，傳感器 1 和 2 在管道外表面上安放的位置不限。
（1）將 1 粒鋼珠放入管道內，堵住兩端的管口，擺動管道，擺動周期≤1 s，擺動方式如圖 2 所示，要求能夠顯示管道擺動的周期個數。
（2）按照圖 1 所示放置管道，由 A 端一次連續倒入 2~10 粒鋼珠，要求裝置能夠顯示倒入鋼珠的個數。
（3）按照圖 1 所示放置管道，傾斜角ɑ為 10o~80o之間的某一角度，由 A 端放入 1 粒鋼珠，要求裝置能夠顯示傾斜角ɑ的角度值，測量誤差的絕對值≤3o。
（4）其他。

注:A端由最高處向下到達最低處，再由最低處回
到最高處為1個擺動周期，擺動角度上下對稱。

圖 2 管道擺動方式
三、說明

1．管道采用市售非透明 4 分（外徑約 20 mm）硬塑料管材，要求內壁光滑，沒有加工痕跡，長度為 500 mm。鋼珠直徑小于管道內徑，具體尺寸不限。
2．發揮部分（2），“由 A 端一次連續倒入 2~10 粒鋼珠”的推薦方法：將硬紙卷成長槽形狀，槽內放入 2~10 粒鋼珠，長槽對接 A 端管口，傾斜長槽將全部鋼珠一次倒入管道內。
3．所有參數以 2 位十進制整數形式顯示；基本部分（2）A 端向 B 端運動方向顯示“01”，B 向 A 端運動方向顯示“10”。

四、評分標準

設計報告	項目	主要內容	滿分
	裝置方案	總體方案設計	2
	理論分析與計算	測量方法的選擇與工作原理分析檢測電路的原理分析計算顯示電路的原理與分析	9
	電路與程序設計	總體電路圖；程序流程圖	4
	測試方案與測試結果	調試方法與儀器測試數據完整性測試結果分析	3
	設計報告結構及規范性	摘要；設計報告正文的結構圖表的規范性	2
	合計		20