超聲波測距儀以及示波器

本系統(tǒng)基于超聲波脈沖法測距原理，由超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊、電源模塊、顯示與控制模塊組成。經(jīng)過測試，測量范圍在6cm到150cm內(nèi)，測量誤差10%以內(nèi)。超聲波測距儀方案選擇系統(tǒng)方案一：基于CPLD和單片機的高精度超聲波測距的設(shè)計方案。測距中的時間是通過高精度的晶體振蕩器作為時鐘信號源來進行計數(shù)測量，同時使用CPLD代替常用的單片機純軟件方法實現(xiàn)動作控制以減少誤差。由CPLD完成超聲波的發(fā)射和接收，并精確記錄回波時間，克服了單片機的速度限制，可以使記錄回波的時間精確到ns級，系統(tǒng)精度高，成本高。方案選擇系統(tǒng)方案二：基于單片機的超聲測距方案，由軟件控制實現(xiàn)超聲波信號的發(fā)射、接收及計數(shù)器的啟動與停止，但超聲波信號的發(fā)射與計數(shù)器的啟動不同步，超聲波傳感器接收到信號與單片機檢測到信號之間不同步，又因為單片機的計數(shù)頻率較低，所以單片機系統(tǒng)的測距誤差一般為厘米級。優(yōu)點是電路設(shè)計簡單，成本低。方案描述

圖1超聲測距儀系統(tǒng)總體框圖理論分析與計算

超聲波脈沖法測距原理：聲波在其傳播介質(zhì)中被定義為縱波。當聲波受到尺寸大于其波長的目標障礙物阻擋時就會發(fā)生反射；反射波稱為回聲。假如聲波在介質(zhì)中傳播速度是已知的，而且聲波從聲源到達目標然后返回聲源的時間時間可以測量到，那么就可以計算出從聲源到目標的距離。本設(shè)計中聲波傳播的介質(zhì)為空氣，采用不可見的超聲波。室溫下聲波在空氣中的傳播速度是340m/s，測量得到的聲波從聲源到達目標然后返回聲源的時間是t秒，則聲波經(jīng)過的距離d可以由以下公式計算：

d=34000(cm/s)×t(s)

因為聲波經(jīng)過的距離是聲源與目標之間距離的兩倍，聲源與目標之間的距離應(yīng)該是d/2。電路設(shè)計（超聲波發(fā)射模塊）圖2超聲波發(fā)射模塊電路原理圖電路設(shè)計（超聲波接收模塊）圖3超聲波接收模塊電路原理圖電路設(shè)計（電源模塊）圖4電源模塊電路原理圖電路設(shè)計（控制與顯示模塊）圖5控制模塊電路與顯示模塊電路超聲波測距儀整體設(shè)計圖圖6超聲測距儀整體原理圖設(shè)計流程圖測試方案與測試結(jié)果

測試儀器及測試方法在超聲測距儀發(fā)射、接收探頭正前方放置一物體做障礙物，把障礙物放置到離探頭固定距離，記錄此距離作為實際距離，再記錄超聲測距儀顯示的測量距離，通過多次不同距離測量得到測量數(shù)據(jù)，最后對測試結(jié)果進行分析。測試數(shù)據(jù)記錄實際距離（cm）1251015202530測量結(jié)果（cm）

6561116212530誤差（%）

50015020106.6500實際距離（cm）405060708090100150測量結(jié)果（cm）

385466748597110163誤差（%）-58105.76.27.7108.6測試數(shù)據(jù)分析經(jīng)過以上數(shù)據(jù)的分析，測試距離在1～5cm之間時誤差都較大。因為單片機的計數(shù)頻率較低，所以單片機系統(tǒng)的測距誤差一般為厘米級。測試距離在6～150cm之間時，誤差很小，都在10%以內(nèi)。數(shù)字示波器設(shè)計摘要

基于AVR的示波器

一個低速的基于mega32示波器，它可以用于檢測5HZ信號，輸入電壓可在24－30V（直流）。

由VassilisSerasidis設(shè)計，于01.Dec.2007

編譯語言:C語言方案選擇系統(tǒng)方案一：純單片機方式。即完全由單片機來實現(xiàn)前級信號程控調(diào)理、采樣保持電路及A/D轉(zhuǎn)換器的控制、數(shù)據(jù)的處理及存儲、波形顯示和控制電路等功能。方案選擇系統(tǒng)方案二：單片機與FPGA結(jié)合的方式。即由單片機來完成信號調(diào)理和人機界面等頂層控制功能，而由FPGA來完成采集和信號處理等底層的核心計算。方案分析選擇方案一的優(yōu)點在于系統(tǒng)規(guī)模較小，有一定靈活性，但不適宜于觀察高速信號或復(fù)雜信號。在采樣速率不是太高的情況下，可以滿足要求。方案二是在單片機的管理下，由可編程邏輯器件FPGA完成高速控制作用，例如對高速信號的采集和存儲，而單片機則實現(xiàn)對FPGA及整個簡易數(shù)字存儲示波器的管理。在這里，本著經(jīng)濟實用的原則，而采用方案一。示波器總框圖方案描述控制器模塊以Atmega32單片機為核心的系統(tǒng)。Atmega32單片機內(nèi)置8路十位具有可選差分輸入級的可編程增益（TQFP封裝）的ADC,32K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash（具有同時讀寫能力，即RWW），1024字節(jié)的EEPROM。理論分析（有關(guān)等效采樣分析）等效采樣分析數(shù)據(jù)采樣技術(shù)分為實時采樣和等效采樣兩種。在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，實時采樣對信號的的捕獲能力受到了A/D最高采樣速率的限制，因為，實時采樣是在一次觸發(fā)后完成整個的采集過程，通常對信號的實時采樣都必須滿足Nyquist采樣定理，采樣頻率至少應(yīng)為信號最高頻率的2倍。頻率越高就需要越高速的A/D轉(zhuǎn)換器。等效采樣的基本原理就是通過多次觸發(fā)多次采集而獲取重建信號波形。等效采樣的前提是，信號必須是周期重復(fù)的。等效采樣通過對周期的信號的多次采樣，把在信號的不同周期中采樣得到的數(shù)據(jù)進行重新排序，實現(xiàn)重建的信號波形。工作于等效采樣模式的高速數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)，采樣頻率可以較低，而信號的頻率可以很高。等效采樣技術(shù)主要有順序等效采樣和隨機等效采樣。電路與程序設(shè)計

電路參考原理圖電路與程序設(shè)計PROTUES軟件虛擬仿真電路圖測試試結(jié)果以及分析經(jīng)過軟件模擬測試結(jié)果，示波器測試顯示正弦波，三角波，方波。按鍵可控制波形的上下移動。示波器能測到顯示的波形最大頻率為100KHz。電壓值為0～12V之間。本設(shè)計采用的是32位AVR單片機內(nèi)置A/D直接將信號進行采樣處理，如需測更高頻率的信號，需要加入高速的A/D轉(zhuǎn)換芯片。第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機的結(jié)構(gòu)和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機的管理復(fù)習思考題單擊此處輸入你的副標題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機的啟動、換向；

2.輔機的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內(nèi)所排送的相當?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor空壓機分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理容積式壓縮機按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級活塞式壓縮機單級活塞壓縮機活塞式壓縮機膜片式壓縮機旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機最長的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機件間形成保護膜，防止磨損及泄漏，使空壓機能夠安靜有效運作；平時有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當于每日以十小時運作計算，可長達33年之久。因此，將滑片式空壓機比喻為一部終身機器實不為過。滑(葉)片式空壓機可以365天連續(xù)運轉(zhuǎn)并保證60000小時以上安全運轉(zhuǎn)的空氣壓縮機1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機殼間成為壓縮空間，當轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內(nèi)。1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機殼間成為壓縮空間，當轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機是世界上最先進、緊湊型、堅實、運行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機。螺桿式壓縮機氣路系統(tǒng)：

A

進氣過濾器

B

空氣進氣閥

C

壓縮機主機

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機渦旋式壓縮機

渦旋式壓縮機是20世紀90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機，由于結(jié)構(gòu)簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機，已經(jīng)得到壓縮機行業(yè)的關(guān)注和公認。被譽為“環(huán)保型壓縮機”。由于渦旋式壓縮機的獨特設(shè)計，使其成為當今世界最節(jié)能壓縮機。渦旋式壓縮機主要運動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機。

由于渦旋式壓縮機運行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽為“超靜壓縮機”。

渦旋式壓縮機零部件少，只有四個運動部件,壓縮機工作腔由相運動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當動渦卷作平動運動時，使鐮形工作腔由大變小而達到壓縮和排出壓縮空氣的目的。活塞式空氣壓縮機的外形第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—殘存的氣體在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理2）進排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3）吸氣預(yù)熱的影響由于壓縮過程中機件吸熱，所以在吸氣過程中，機件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預(yù)熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強對氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理4）漏泄的影響內(nèi)漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴密配合。5）氣體流動慣性的影響當吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設(shè)計進氣管長度，不得隨意增減進氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理上述五條原因使實際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預(yù)熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3.排氣量和輸氣系數(shù)理論排氣量Vt----單位時間內(nèi)活塞所掃過的氣缸容積。實際排氣量Q：Q=Vt

λ輸氣系數(shù)λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影響余隙容積Vc的影響進排氣閥及流道阻力的影響吸氣預(yù)熱的影響二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理指示功率pi

：按示功圖計算的功率理論功率Ps、PT：按理論循環(huán)計算的功率

Ps(PT)<pi軸功率P：壓縮機軸的輸入功率絕熱指示效率等溫指示效率機械效率總效率（絕熱、等溫）二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作