机电一体化论文字 机电一体化专业毕业论文

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机电一体化论文5000字机电一体化专业毕业论文目录第一章绪论„„„„„„„„„„„„„„1第二章文中所用三种传感器„„„„„„„„3第三章方案一„„„„„„„„„„„„„8第四章方案二后记参考文献„„„„„„„„„„„„12„„„„„„„„„„„„„15„„„„„„„„„„„„16第一章绪论1.1课题背景22 在信息化社会，几乎没有任何一种科学技术的发展和应用能够离得开传感器和信号探测技术的支持。生活在信息时代的人们，绝大部分的日常生活与信息资源的开发、采集、传送和处理息息相关。传感器产业作为国内外公认的具有发展前途的高技术产业，以其技术含量高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广等特点为世人瞩目。我国在传感器技术研究方面，正在逐渐缩小与国外的差距，一批基于MEMS技术的新型传感器正在进入市场，在各领域中不断拓宽应用范围，设计技术、材料控制技术、生产技术、可靠性技术和测试技术不断发展成熟，量产能力逐步提高。在市场竞争日趋激烈的条件下，我国生产的传统传感器，如力学量传感器、气体传感器、温度传感器、光学传感器、电压敏传感器，产销形势稳中有升，不仅在国内市场的份额逐步增长，还同时满足了部分国外市场的需求。当前，我国传感器产业正处于由传统型向新型传感器发展的关键阶段，它体现了新型传感器向微型化、多功能化、数字化、智能化、系统化和网络化发展的总趋势。就当前技术发展现状来看，微型传感器已经对大量不同应用领域，如航空、远距离探测、医疗及工业自动化等领域的信号探测系统产生了深远影响;目前开发并进入实用阶段的微型传感器已可以用来测量各种物理量、化学量和生物量，如位移、速度/加速度、压力、应力、应变、声、光、电、磁、热、PH值、离子浓度及生物分子浓度等。22 通常情况下一个传感器只能用来探测一种物理量，但在许多应用领域中，为了能够完美而准确地反映客观事物和环境，往往需要同时测量大量的物理量。由若干种敏感元件组成的多功能传感器则是一种体积小巧而多种功能兼备的新一代探测系统，它可以借助于敏感元件中不同的物理结构或化学物质及其各不相同的表征方式，用单独一个传感器系统来同时实现多种传感器的功能。随着传感器技术和微机技术的飞速发展，目前已经可以生产出来将若干种敏感元件综装在同一种材料或单独一块芯片上的一体化多功能传感器。在各种新兴科学技术呈辐射状广泛渗透的当今社会，作为现代科学“耳目”的传感器系统，作为人们快速获取、分析和利用有效信息的基础，必将进一步得到社会各界的普遍关注。从20世纪80年代起，逐步在世界范围内掀起一股“传感器热”，各先进工业国都极为重视传感技术和传感器研究、开发和生产。传感技术已成为重要的现代科技领域，传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。1.2选题目的及意义本文选题的目的在于充分利用日臻成熟的传感检测技术，使用于工业生产自动化过程之中，以不断提高工业生产的效率，最终实现生产利润最大化的预期。传感器与检测技术在工业中的适用已经非常普及，本课题的研究在于使工业生产更加合理化、准确化、标准化。22 1.3所要研究的主要内容流质瓶装自动灌装线质量检测部分（重量检测）的设计瓶装流质的重量要求为±20克。超过则企业盈利降低，同时保质期降低；过低则不符合国家标准。工作过程如下：有两个称重托盘，A托盘和B托盘。均利用杠杆效应。A用于检测重量是少了。A托盘的指示杆(牌)过低时，表示重量不够，推杆将瓶子退出生产线后人工处理；B托盘用于检测重量是否多了，如果B托盘的指示杆（牌）过高，表示重量超了。设计两个传感器，用来检查瓶子的重量是否合适，输出的电信号输送到PLC中，由PLC控制推杆将不合格的瓶子分别推到不同的处理区中。示意图如下：可供使用的传感器是：A、接近开关B、微动开关C、光电开关在支撑座和指示杆（牌）旁边均可安装传感器。22 设计要求：A、三种传感器的典型适用范围。B、经过对比（包括性能对比，适用条件对比，价格对比、使用寿命对比等），确定你的最后选择，并写出最终的产品型号、价格、性能参数等。C、你选择的传感器如何安装？要求画出安装的具体位置，写出检测过程。D、本题目要求给出两个方案。第二章文中所用的三种传感器2²1接近开关接近开关又称晶体管无触点开关,它是应用晶体管技术的一种新型电子开关元件。由于接近开关具有性能可靠、响应时间快、响应频率高、寿命长和可耐受各种恶劣环境等优点,所以,它已广泛应用到自动化的各个领域。随着各种生产设备自动化程度的提高接近开关作为光电开关的一种,其应用在国外讯速普及。同时,随着国外对接近开关的改进、完善以及附加功能的提高与开关,接近开关必将有更加广泛的应用前景。接近开关是由哪几部分组成的，如何工作，原理如何？22 接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器根据工作原理的不同分为电感式和电容式，电感式接近开关它由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体，检测距离由0.8mm至150mm。可根据客户需要制作成耐高温型接近开关，最高温度150℃。电容式接近开关的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是物体的本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通和关断。这种接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体,在检测较低介电常数ε的物体时，可以顺时针调节多圈电位器（位于开关后部）来增加感应灵敏度。接近开关的主要功能（1）检验距离检测电梯、升降设备的停止、起动、通过位置；检测车辆的位置，防止两物体相撞检测；检测工作机械的设定位置，移动机器或部件的极限位置；检测回转体的停止位置，阀门的开或关位置；检测气缸或液压缸内的活塞移动位置。22 （2）尺寸控制金属板冲剪的尺寸控制装置；自动选择、鉴别金属件长度；检测自动装卸时堆物高度；检测物品的长、宽、高和体积。（3）检测物体存在有否检测生产包装线上有无产品包装箱；检测有无产品零件。（4）转速与速度控制控制传送带的速度；控制旋转机械的转速；与各种脉冲发生器一起控制转速和转数。（5）计数及控制检测生产线上流过的产品数；高速旋转轴或盘的转数计量；零部件计数。（6）检测异常检测瓶盖有无；产品合格与不合格判断；检测包装盒内的金属制品缺乏与否；区分金属与非金属零件；产品有无标牌检测；起重机危险区报警；安全扶梯自动启停。（7）计量控制产品或零件的自动计量；检测计量器、仪表的指针范围而控制数或流量；检测浮标控制测面高度，流量；检测不锈钢桶中的铁浮标；仪表量程上限或下限的控制；流量控制，水平面控制。（8）识别对象根据载体上的码识别是与非。22 （9）信息传送ASI（总线）连接设备上各个位置上的传感器在生产线（50-100米）中的数据往返传送等。2²2微动开关微动开关是一种施压促动的快速开关，又叫灵敏开关。其工作原理是外机械力通过传动元件（按销、按钮、杠杆、滚轮等）将力作用于动作簧片上，并将能量积聚到临界点后，产生瞬时动作，使动作簧片末端的动触点与定触点快速接通或断开。当传动元件上的作用力移去后，动作簧片产生反向动作力，当传动元件反向行程达到簧片的动作临界点后，瞬时完成反向动作。微动开关的特点：微动开关的触点间距小、动作行程短、按动力小、通断迅速。其动触点的动作速度与传动元件动作速度无关。微动开关以按销式为基本型，可派生按钮短行程式、按钮大行程式、按钮特大行程式、滚轮按钮式、簧片滚轮式、杠杆滚轮式、短动臂式、长动臂式等等。微动开关的开关压力是多少牛顿？根据不同的运用工作条件，开关的压力是不一样的有0.25N0.5N1N1.5N2N或者往上更高的小一点点的力度也是有的22 微动开关的技术参数差程（D.T.）-柱塞或者执行元件的行程是从接触点的“快动”到接触点的“快回”。自由位置（F.P.）－在没有外力作用时开关柱塞或者执行元件的自由位置（不包括重力）。全超行程力－达到执行元件全部超行程所需要的力。工作点（O.P.）－执行元件或者柱塞的接触点从正常状态到工作状态的点。（注意在可调节或者柔性执行元件情况下，工作点是从杠杆末端测量或者是其最大长度。测量工作位置的所在可以参考安装尺寸示例。）操作力（O.F.）－使得开关柱塞或者执行元件“快回”的力的总和。注意在可调节执行元件情况下，这个力是从杠杆的最大长度距离测量的。过行程（O.T.）－柱塞或者执行元件在工作位置以外的安全行程。预行程（P.T.）－在移动柱塞或者执行元件从自由位置到工作位置所经历的距离或者角度。2²３光电开关22 光电开关为成对使用，其中一个为发射端，一个为接收端。发射端的光电开关有两根线，只要供上12V~240V直流或24V~240V的交流电即可正常工作，正常工作的表现为光电开关上的红色指示灯亮；接收端有五根线；其中两根线的颜色和发射端的两根线的颜色一样为电源供电；另外三根线中有一根为公共端（检测线上接+5V电源），一根为常开端，一根为常闭端，视光电开关的型号而定。用常开或常闭将公共端＋5V的电压提供给计算机。当电源工作正常的情况下，把发射端和接收端对在一条线上后，两端的光电开关指示灯全亮，否则可能接收端的指示灯不会亮，正常检测时两个光电开关上的指示灯应该全亮。光电开关的特点：1、检测距离长：与电感式接近开关相比，可以获得很长的检测距离，例如：对射型开关检测距离可达数十米，反射已从几厘米到几米，由于是非接触检测，所以不损伤被测物，也不受其影响。2、检测对象广泛：因为是根据检测对象的反射和透光检测，所以不管是金属、即使是玻璃、橡胶、木材、液体、气体等几乎都可以检测。3、响应速度快：检测介质本身是高速的，因为几乎不包含机械动作，因而可以获得非常高的检测速度。4、分辨能力高：因为光是直线传播，且波长短，因而分辨率高，适用于微小物体和高精度位置检测。22 5、容易取得规则的检测区：采用了透镜等光学系统，可以比较容易的聚光、扩散和折射，对应不同的检测对象和不同的使用环境，可以适当的选取具有某种检测区域的产品。6、不受磁场和振动的影响：检测开关一般较多地安装在具有较强磁场和振动的场所，从本质上说，光电开关受其影响很少，因而能够可靠的动作。7、利用光的特性检测：可以做色标、形状特征的选择检测。8、寿命长：由于是非接触检测，所以寿命长，特别是用发光二极管做为光源，控制输出采用无接点方式，寿命就更长。光电开关工作原理第三章方案一3.1三类传感器的综合比较：微动开关是机械外力直接作用于触点上触发动作。接近开关的原理是传感器，分电容，电感，电磁等等，为非接触式的；光电开关也是非接触式。接近开关具有性能可靠、响应时间快、响应频率高、寿命长和可耐受各种恶劣环境等优点。微动开关的触点间距小、动作行程短、按动力小、通断迅速。其动触点的动作速度与传动元件动作速度无关。光电开关具有检测距离长、检测对象广泛、响应速度快、分辨能力高、容易22 所用传感器性能稳定可靠；然而，光电开关响应速度快、分辨力高、不受磁场和振动的影响是最优选择；故此在方案一将选用接近开关，光电开关将用于方案二之中。3.2问题分析：课题中A用于检测重量是少了,A托盘的指示杆(牌)过低时，表示重量不够，推杆将瓶子退出生产线后人工处理；B托盘用于检测重量是否多了，如果B托盘的指示杆（牌）过高，表示重量超了。均利用杠杆效应。第二章中已经详细介绍了三类可供使用的传感器，从课题中的实际生产环境及其他因素考虑，应该选用价廉、使用寿命长、性能稳定的产品；同时，考虑到流质瓶传输过程中可能存在冲击从而引起检测设备的震动，将导致检测误差，所以，对所选设备应该进行这方面的考虑。称重托盘的指示牌的大小为25X30（mm）,则所选用的传感器直径应小于25mm；在称重过程中，当没有瓶子到来或欠重时指示牌处于Y位置，当有瓶子且不欠重时指示牌处于X位置；对于A只有当瓶子不欠重时指示牌才会处于X位置，而对于B只有当瓶子超重时才处于X位置，指示牌大多数时候是处于Y位置的，所以，传感器应置于Y位置。22 电感式接近开关它由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。所以，需要在指示牌上贴上一层金属膜。3.3选择传感器开关：接近开关、“HYA”接近开关的型号说明：开关类型外形尺寸安装方式非埋入式N(非屏蔽型)动作距离1241mm2mm4mm5mm8mm电源及输出形式A交流电源N直流电源NPN输出输出状态OC常开常闭HL电感式M8M8圆柱形HC电容式M12M12圆柱形HD模拟式M18M18圆柱形HR霍尔式M30M30圆柱形OC常开+常闭R继电器S22 埋入式(屏蔽型)58S17小方形17³17³28小方形18³18³36P直流电源PNP输出直流电源二线输出1010mm1515mmTS18类型系列HL-M12电感式接近开关HL-M18HL-M30外观外形尺寸约定距离Sn埋入式2mmHL-M12-S2TO22 直流二线式HL-M12-S2TC具体直流三型号线式PNPHL-M12-S2PCHL-M12-S2AO交流二线式HL-M12-S2AC检测距离检测体最高响应频率(HZ)回差电源电压负载能力压降漏电流保护方式环境温度防护等级外壳材料0-1.8mmHL-M12-N4AC0-3.6mmHL-M18-S5ACHL-M18-N8ACHL-M30-S10ACHL-M30-N15AC0-4.5mm0-7.2mm0-9mm0-13mmHL-M12-N4PCHL-M12-N4AOHL-M18-S5PCHL-M18-N8PCHL-M30-S10PCHL-M30-N15PCHL-M18-S5AOHL-M18-N8AOHL-M30-S10AOHL-M30-N15AO22 HL-M12-S2NONPNHL-M12-S2NCHL-M12-S2POHL-M12-N4NCHL-M12-N4POHL-M18-S5NCHL-M18-N8NCHL-M30-S10NCHL-M30-N15NCHL-M18-S5POHL-M18-N8POHL-M30-S10POHL-M30-N15POHL-M12-N4TCHL-M12-N4NOHL-M18-S5TCHL-M18-N8TCHL-M30-S10TCHL-M30-N15TCHL-M18-S5NOHL-M18-N8NOHL-M30-S10NOHL-M30-N15NO非埋入4mmHL-M12-N4TO埋入式5mm非埋入8mm埋入式10mm非埋入15mmHL-M18-S5TOHL-M18-N8TOHL-M30-S10TOHL-M30-N15TO铁12³12³1mmDC：800AC：20DC：400AC：2022 铁18³18³1mmDC：400AC：20DC：200AC：20铁30³30³1mmDC：200AC：20DC：100AC：20Sn的10%以下DC二线：15-30VDC三线：10-30VAC二线：90-250VDC二线：≤100mADC三线：≤200mAAC二线：≤150mADC二线：≤6VDC三线：≤1VAC二线：≤10VDC二线：≤1mADC三线：≤0.5mAAC二线：≤1mA极性反接保护-25℃-+70℃IP67塑料、黄铜根据上表选择传感器类型为：HL-M18-N8AO，电感式，其检测距离为0--7.2mm，外形尺寸为M18小于25mm。3.4所选传感器的安装：安装要求当安装接近开关时，周围有金属，开关对置或并列布置时，请以大于图中的所示尺寸安装，以免影响开关可靠动作。（Sn表示约定距离）所选的接近开关传感器安装于指示牌处于Y位置时的正前方，传感器与指示牌的距离均为7mm.22 3.5安装的具体位置示意图：3.6检测过程分析；对于托盘A和B,一般情况下，指示牌是处于Y位置的。对于A，当所检测的瓶子不欠重时，指示牌到达X位置，即指示牌和传感器处于两个不同水平面，变化最大；当所检测的瓶子欠重时，指示牌基本上还是在Y位置，电感式接近开关变化很微小；据此由PLC控制系统作出判断，当称瓶重时，出现传感器变化很微小的情况，则为不合格产品系统动作将其推出进行人工处理。对于B，当所检测的瓶子超重时，指示牌到达X位置，传感器的变化值为最大；当所检测的瓶重量合适时，指示牌位置基本不变，传感器变化很微小；据此由PLC控制系统作出判断，称重时，若出现传感器变化很大的情况，则为不合格产品，系统动作推出进行人工处理。第四章方案二4.1三类传感器比较：此处同方案一3.1，在方案二中将选用光电开关传感器，需要进一步说明的是，光电开关的种类比较繁多，而对射式（透过型）相对于其他几种要简便得多，提高了生产效率，故此选择对射式（透过型）光电传感器开关。22 4.2问题分析：此部分大多数与方案一相似，需要说明的一点是之所以在两个方案中，均选择非接触式传感器而不用接触式传感器（微动开关），是因为接触式的由于有接触存在，就会不可避免的增大检测误差，从而造成生产上不必要的经济损失。另外，关于在称重过程中由于冲击力的存在产生的冲击影响，应该在PLC控制系统上作出处理。在PLC中用一个定时器来连接传感器和PLC系统，设定定时器时间为2秒，称重时2秒时间过后震动基本稳定，此时传感器传送来的信号方为正确信号，即2秒前传输来的信号作无效处理。4.3选择传感器：型号说明产品系列代号T检测方式对射式0103251520检测距离0.1m0.3m2m5m15m20m22 电源及输出形式A交流二线式NN：直流NPN型PP：直流PNP型输出状态OC常开常闭M镜面反射式R直接反射式OC常开+常闭R继电器根据上表选择光电开关传感器为：HG-M18-RO3AO，检测距离为0.3m,尺寸为M18。4.4传感器安装：安装要求a.光电开关应避免下列环境：水、油、灰尘多及室外太阳光等直射的地方。b.对射式并置使用时，相互间隔维持在检测距离0.4倍以上。c.反射式光电开关并置使用时，相互间隔维持在检测距离的1.4倍以上。d.反射式光电开关检测距离受检测物质的材质、大小、表面反射率的影响。所选择的对射式传感器，安装在支撑座旁边，发射端与接收端的距离为0.3m,4.5安装示意图：22 4.6检测过程分析：在PLC中安装了一个定时器，则工作过程为:对于A，称重时当不欠重，则传感器无信号输出，PLC不动作；分量不足时，传感器有信号输出，通过PLC系统将其推出处理。对于B,称重时当分量合适，传感器有信号输出，PLC不动作；超重时，传感器无信号输出，通过PLC将其推出进行人工处理。然而，对于冲击带来的问题，由于装上了定时器，则一切都迎刃而解了。后记我自从参加自考以来，得到了家人、朋友、同学和老师们的无限关怀，是他们在我沮丧的时候给了我前进的信心，在我失败的时候给予我安慰，在我成功的时候与我共同分享喜悦。虽然，自考的道路时艰辛的、也是曲折的，但是，有了你们的鼓舞，我不断前进了，不断向成功迈进。回想起自学考试的整个阶段，我知道我不是最努力的，但我也认真的去付出了我的努力和汗水，我也收获了属于自己的果实，这个过程是我增长了智慧、充实了头脑。22 毕业设计的整个写作过程，融入了我大量的心血，我前后历时十几天，上网和去图书馆查阅了大量资料，也就课题中的不少疑问与老师进行了深入的交流。最终，功夫不负有心人，我的毕业设计终于在老师的孜孜不倦的指导下完成了。在次，我衷心的感谢，老师、家人、同学们对我给予的帮助！参考文献http://www.jwfu.com/products/13637/http://www.hycgq.com/cp11.htmlhttp://www2.siteem.com/smbweb/jsp/news/detail.jsp?id=292121http://ms.starion.cn/Product5.asphttp://www.hudong.com/wiki/%E5%85%89%E7%94%B5%E5%BC%80%E5%85%B3传感器与检测技术、电气控制与PLC、机械工程控制基础、自动化技术、22