2023年TI杯四川省大學生電子設計競賽試題

2022-05-15 04:38:10 字數 3987 閱讀 4052

簡易數字式電阻、電容和電傳感量儀(a題)

(本專科共用)

一、 任務

設計並製作數字式電阻、電容、電感、品質因素和損耗係數測量儀。

二、要求

1 基本要求

(1)測量電阻範圍:100~1m,測量精度:;

(2)測量電容範圍:100pf~10000 pf,測量精度:;

(3)測量電感範圍:100h~10mh,測量精度:;

(4)使用鍵來設定測量的種類和單位,並顯示;

(5)自製電源。

2. 發揮部分

(1)進一步擴充套件量程,並提高測量精度。

1. 測量電阻範圍:10~10m,測量精度:;

2. 測量電容範圍:50pf~10f,測量精度:;

3. 測量電感範圍:50h~1h,測量精度:;

(2)測量電感的品質因素q,測量範圍:1.0~999.9,測量精度:;

(3)測量電容的損耗係數d,測量範圍:0.001~9.999,

測量精度:;

(4)測試頻點:100hz,1khz,10khz;

(5)其它(如進一步擴充套件量程和提高精度,自動量程轉換等)。

三、評分標準

四、說明

在賽區測試時,各測試結果以成品數字電橋(型號:th2811d)為標準。

受控正弦訊號發生器(b題)

(本專科共用)

一、任務

設計並製作二線式電流型電阻變送器控制的正弦訊號發生器。變送器的輸入為電阻量,輸出為電流量,訊號發生部分的輸入為電流量,輸出為正弦訊號,如圖1所示。

圖1 二線式電流型變送器控制的訊號發生器

二、要求

1.基本要求

(1)設計製作二線式電流型變送器控制的正弦訊號發生器,1000~2000對應的電流輸出為4~20ma,變換精度優於1%,變換非線性度優於2%,輸出傳輸線的長度不小於1m。訊號發生部分要求能夠將輸入電流量轉換成電阻量並採用數碼顯示,顯示解析度為1;

(2)設計並製作正弦訊號發生器,當輸入的可調電阻值大於1500時,訊號發生器輸出一固定頻率的正弦訊號,電阻值低於該值時訊號發生器停止工作;

(3)設計並製作變送器和訊號發生部分所需的電源。

2.發揮部分

設計製作正弦訊號發生器,其輸出正弦訊號的頻率與變送器變送的輸入可調電阻值有關。當變送器端輸入的可調電阻值在1000~2000之間變化時,輸出的相應正弦訊號的頻率在1000khz~2000khz之間變化,並顯示其頻率值。輸出訊號無明顯失真,輸出頻率穩定度優於10-4;(注:

要求不能採用專用變送器或電流轉換器晶元)

(1) 頻率變換精度優於0.5%,顯示輸出的頻率值,顯示解析度為100hz;

(2) 變換非線性度優於1%;

(3) 輸出電壓幅度:在50負載電阻上的電壓峰峰值vopp ≥5v;

(4) 其它。

三、說明

1.測量精度按貝塞爾公式計算;

2.非線性度計算公式為:非線性度=[最大誤差(滿度-零度)]100%;

例:非線性度=最大誤差(5-1)] 100%

3.輸出頻率穩定度在設計中說明,不作測試;

4. 發揮部分中的「其它」是指與題目密切相關的,題目中沒有要求的發揮功能。

四、評分標準

坦克打靶(c題)

(本專科共用)

一、任務

設計並製作乙個可以尋跡的簡易坦克車,並在其上安裝由電動機驅動的可以自由旋轉的炮塔,在炮塔上安裝雷射筆以代替火炮。

本題的任務是控制坦克沿靶場中預先設定的軌跡,快速尋跡行進,並同時以光電方式瞄準光靶,實現雷射打靶。

本題僅考核在水平面上跟蹤軌跡的精確性、在水平面上打靶的精確性以及完成任務的速度。

靶場如圖1所示(測試現場不得自帶靶場,光靶刻度板可以自帶):

圖1 靶場及光靶示意圖

二、要求

1.基本要求

(1)要求坦克從起點出發,沿引導軌跡快速到達終點。坦克上應自行標示一醒目的檢測基準。在尋跡跟蹤的全過程中,其檢測基準偏離引導軌跡邊緣距離應≤2cm,一旦不滿足該要求,坦克應自動給出聲光報警;同時全程行駛時間不能大於60 s,時間越短越好。

行駛時間達到60 s時,必須立即自動停車並停止炮擊的動作並給予聲光報警。

(2)在引導軌跡適當位置設定有4條「炮擊點」黑色**,坦克檢測到「炮擊點」黑色**時需立即發出聲光指示資訊,並停車,在檢測到「炮擊點」標誌1s內瞄準炮擊。炮擊全過程必須以雷射指示彈著點並伴隨聲光指示,持續時間≥2s,以便確切檢測雷射炮擊點刻度位置,記錄該過程中最大偏差值。

2.發揮部分

完成本部份,炮塔增加不少於250g的轉動慣量配重,低於220g發揮部分不測試。

(1)全程行駛時間不能大於40 s,其餘要求同「基本要求」第(1)條。

(2)坦克在行進過程中可以動態瞄準目標,當檢測到「炮擊點」黑色**時立即炮擊。炮擊過程必須伴隨聲光指示,時間持續2s。炮擊過程中不能停車,也不允許有明顯降低坦克行進速度的情況發生,全程行駛時間不能大於40 s。

(3)坦克每瞄準炮擊一次,炮塔應自動復位,當檢測到「炮擊點」標誌時需在2s內瞄準炮擊且不允許停車,全程行駛時間不能大於60 s。其餘要求同發揮部分第(2)條。復位位置為火炮指向車頭正前方位置,自動復位到位應當有聲光指示資訊。

(4)其它。

三、說明

1.在白紙上繪製或貼上引導軌跡。

2.引導軌跡寬度2cm,可以塗墨或粘黑色膠帶,引導軌跡形狀在競賽時臨時指定。軌跡曲率半徑不小於30 cm。「炮擊點」黑色**長35cm。

3.坦克行進及打靶不允許採用人工遙控,坦克外圍尺寸:長度≤35cm,寬度≤25cm;坦克採用電池供電。競賽測試過程中允許自帶多套備用電池。

4.炮塔電機體積不大於5×5×5cm3。

5.配重體軸向厚度不大於2 cm,並便於取下稱量檢查。

6.光靶採用電壓12v、功率≤15w的小汽車燈泡,燈泡中心距地面25cm。競賽時可以自備。

7.光靶刻度板長約50cm,每間隔1cm刻一條豎線,光靶中心線兩側各25條。每5條做一標記,如1、5、10、15、20、25。炮擊點規定在燈泡以下便於觀察位置。

8.發揮部分中的「其它」項指與本題目密切相關的內容。

四、評分標準

高效數控恆流電源(d題)

(本專科共用)

一、任務

設計並製作以dc-dc變換器為核心的數控恆流電源,電路框圖如圖1所示。

圖1 電路框圖

二、要求

在輸入電壓ui為15v/dc(波動範圍12v~18v)及電阻負載條件下,使電源滿足:

1.基本要求

(1) 輸出電流io可調範圍:200ma~2000ma;最大輸出電壓uomax:10v;

(2) ui從12v變到18v時,電流調整率si ≤4%(io=1000ma,負載為5ω的條件下測試);

(3) 改變負載電阻,輸出電壓在10v以內變化時,負載調整率sr≤4%(ui=15v, io=1000ma,負載在1ω~5ω條件下測試);

(4) 輸出雜訊紋波電流≤30ma(ui =15v,uo=10v,io=2000ma);

(5) 整機效率≥70%(ui=15v,uo=10v,io=2000ma);

(6) 具有過壓保護功能,動作電壓uoth=11±0.5 v(ui=15v,io=1000ma);

2.發揮部分

(1) 能數字設定並控制輸出電流,步進≤10ma,要求輸出電流與給定值的相對誤差≤±2%;

(2) 輸出雜訊紋波電流≤15ma(ui =15v,uo=10v,io=2000ma);

(3) 整機效率≥80%(ui=15v,uo=10v,io=2000ma);

(4) 排除過壓故障後,電源能自動恢復為正常狀態;

(5) 具有輸出電流的測量和數字顯示功能;

(6) 其它(如:擴大輸入電壓波動範圍為8v~20v;具有上電前輸出開路檢測並報警顯示功能等。)。

三、評分標準

四、說明

1. 圖1中dc-dc變換器不允許使用成品模組,但可使用開關電源控制晶元。

2. dc-dc變換器、控制、顯示電路只能由ui供電,不得另加輔助電源,但控制器電源允許使用dc-dc成品模組。

3. 本題中的輸出雜訊紋波電流是指輸出電流中的所有非直流成分,要求用毫伏表測量輸出紋波電壓,再換算成輸出紋波電流值。

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