嵌入式系统设计报告.docx

目录
第一章 设计任务说明 1
第二章 系统方案设计 2
温度传感器的选型 3
流量传感器的选型 5
步进电机及其驱动芯片的选型 8
步进电机选型 8
步进电机驱动芯片选型 9
混水阀选型 1相互作用来进展测量。该类传感器由于易采用半导体工艺制造，具有体积小、本钱低、可以批量生产，同时能与处理电路集成在同一芯片上，使传感器的输出直接实现数字化，易于与计算机接口等优点。但热流量传感器也存在一定的缺乏，如反响时间较长、功耗大、衬底的热传导导致测量误差、零点随环境温度的漂移等问题；对流体加热，也限制了热式微流量传感器在生物技术方面的应用。
非热式流量传感器是利用其他的物理方式来实现对流体的测量。它把流速的信息转化为力或压强或物体的旋转，再检测由此带来的物体的形变或电学性能的变化，利用一定的对应关系，反过来测出流速的大小。和热式流量传感器相比，它有功耗小，无零点漂移、测量方式多样，检出电路简单，响应时间短等优点。其缺点主要表达在难以实现二维或三维方向的测量，难以兼顾全量程范围内的灵敏度，制造过程难以与标准CMOS 工艺兼容等。尽管如此，在大量不需感知流向的流速测量应用中，该类传感具有广阔的应用前景。在这一类非热传感器中，风轮式构造是最广泛应用的一种，如传统的风杯等。
显然，热式流量传感器不适用于本设计，所以应选择非热式流量传感器。非热式流量传感器的测量原理有：流体粘滞力测量，声学测量，光学测量，电磁测量，浮子测量以及机械转子〔叶轮〕测量等。综合比拟各种类型的非热式流量传感器的性能与价格之后，本设计选用上海自仪九仪表生产的LWGY25C0A5T0型涡轮流量传感器，其技术性能如下：
测量介质：液体；
介质粘度范围：;
流体温度：；
环境温度：；
相对湿度：；
接触流体的零件材料：壳体、导向件：1Cr18NiTi
叶轮：不锈钢 2Cr13
轴、轴承：硬质合金轴+轴承
安装方式：安装于水平管道；
连接方式：非密封的管螺纹连接；
电源与输出信号：　　以下，占空比；
公称直径：25mm；
流量范围〔〕：，误差限为；
公称压力：。
：涡轮流量传感器的根本构造：
，涡轮流量传感器由壳体、前导向架、轴、叶轮、后导向架、压紧圈和带磁电感应转换器的放大器等组成。
前导向架和后导向架安装在壳体中，轴安装在导向架上，同时因导向架上有几片呈辐射形的整流片，还可以起一定的整流作用，使流体根本上沿着平行于轴线的方向流动；前、后导向架是用压紧圈固定在壳体上的。
叶轮中有轴承，套在轴上，可以灵活地旋转。叶轮上均匀分布着叶片，液体流过时冲击叶片使叶轮产生转动。
涡轮流量传感器的构造示意图
：涡轮流量传感器的工作原理：
当被测流体流经传感器时，传感器内的叶轮借助于流体的动能而产生旋转，周期性地改变磁电感应转换系统中的磁阻值，使通过线圈的磁通量周期性地发生变化而产生电脉冲信号。在一定的流量范围下，叶轮转速与流体流量成正比，即电脉冲数量与流量成正比。该脉冲信号经放大器放大后送至二次仪表进展流量和总量的显示或积算。
在测量范围内，传感器的输出脉冲总数与流过传感器的体积总量成正比，其比值称为仪表常数，以表示。每台传感器都经过实际标定测得仪表常数值。当测出脉冲信号的频率f和某一段时间内的脉冲总数N后，分别除以仪表常数便可求得瞬时流量和累积流量。即：
〔1〕
〔2〕
前置放大器的内部电路图
前置放大器的接线端子图
步进电机及其驱动芯片的选型
步进电机选型
步进电机分类：
　　1〕按步进电机输出扭矩的大小，可分为快速步进电机与功率步进电机；
　　2〕按励磁相数，可分为二相、三相、四相、五相甚至八相；
　　3〕按其运动方式，分旋转式、直线式、平面运动式和滚切运动式；
　　4〕按构造，可分为单段式〔径向式〕、多段式〔轴向式〕、印刷绕组式；
　　5〕按工作原理，可分为反响式、电磁式、永磁式、永磁感应子式〔混合式〕步进电机，其中反响式和混合式步进电机比拟常用。
永磁式式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，；反响式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，，但噪声和振动都很大。反响式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。
　　混合式步进电机是指混合了永磁式和反响式的优点。它又分为两相和五相： 。
本设计选用北京前苏电子科技公司的42HS003型两相混合式步进电机，