ERBI7HWOco
.pdf∙способность построить математические модели анализа и оптимизации объектов исследования, выбрать численные методы их моделирования или разработать новый алгоритм решения задачи;
∙готовность выбрать оптимальные методы и разработать программы экспериментальных исследований и испытаний, провести измерения с выбором современных технических средств и обработкой результатов измерений;
∙способность разработать и провести оптимизацию натурных экспериментальных исследований приборных систем с учетом критериев надежности.
5.ВЫБОР ТЕМЫ И СОСТАВЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ НА МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЙ ПРОЕКТ
В техническом задании (см. прил. 1) на проектирование, которое студент получает от руководителя, отражаются следующие вопросы:
1.Перечень дисциплин учебного плана, на основе которых должен выполняться междисциплинарный проект.
2.Наименование разрабатываемого устройства и (или) программного обеспечения этого устройства.
3.Технические характеристики проектируемого устройства и (или) программного обеспечения этого устройства (число каналов, динамический диапазон, частотный диапазон входных сигналов и т. п.).
4.Метрологические характеристики разрабатываемого устройства.
5.Требования по разработке проектной (конструкторской) документации.
6.Рекомендуемая литература.
Помимо руководителя магистранту при выполнении междисциплинарного проекта оказывают помощь назначенные заведующим кафедрой консультанты из числа преподавателей, обеспечивающих проведение занятий по дисциплинам, на базе которых выполняется междисциплинарный проект.
11
6. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ПРОЕКТА
Междисциплинарный проект должен состоять из пояснительной записки и конструкторской документации.
Проект выполняется в соответствии с индивидуальным заданием. Каждому студенту при выдаче задания назначается срок сдачи законченного проекта на проверку. Срок защиты проекта назначается после проверки его преподавателем. Студент, сдающий проект, должен учитывать, что преподавателю на проверку необходим срок не менее двух дней. При необходимости проект возвращается на доработку, причем возврат может быть неоднократным.
Защита междисциплинарного проекта осуществляется перед комиссией, состоящей не менее чем из трех преподавателей дисциплин данного профиля.
Общие требования
Результат проекта представляется в пояснительной записке, которая должна содержать:
∙титульный лист (см. прил. 2);
∙оглавление;
∙индивидуальное задание на выполнение междисциплинарного проекта;
∙основную часть;
∙список литературы;
∙приложения.
Основная часть должна содержать:
∙введение, в котором излагается цель выполнения проекта;
∙разделы, в которых приводится подробное обоснование принятой методики решения поставленной задачи, описание процесса решения с представлением необходимого иллюстративного материала (структурные схемы, графики, таблицы), а также анализ результатов и выводы;
∙заключение, в котором подводится итог.
Вприложения могут быть помещены проектная (конструкторская) документация и распечатки расчетных программ.
Примерный объем пояснительной записки 40–60 с.
12
Проект представляется на проверку в виде распечатки на белой бумаге формата А4 (210 × 297 мм) на лазерном (струйном) принтере.
Текст пояснительной записки располагается на одной стороне листа. Рекомендуется выставлять следующие размеры полей: верхнее – 2,5;
нижнее – 2,5; левое – 2,5; правое – 2,0.
Текст рекомендуется печатать шрифтом «Times New Roman» (14 pt) через 1,5 интервала. Обязательна автоматическая расстановка переносов.
Ссылки на формулы и таблицы даются в круглых прямых скобках, ссылки на литературные источники – в квадратных прямых скобках.
Обозначения, встречающиеся и в формулах, и в основном тексте, должны быть идентичны по начертанию и размеру.
Иллюстрации должны быть расположены в ближайшем месте от ссылки на них, но обязательно в пределах данного параграфа, т е. до следующего заголовка. Нумерация иллюстрации может быть сквозной (через весь проект) или индексированной по главам. Необходимо соблюдение общего правила представления иллюстративного материала для всего текста проекта: либо подрисуночные подписи выполняются для всех иллюстраций, либо они отсутствуют вовсе (приводится только нумерация рисунков).
Система нумерации таблиц может быть сквозной (через весь проект) или индексированной по главам. Если таблица единственная, то ее не нумеруют. Размер шрифта в таблицах не менее 10 pt.
Нумерация используется только для тех формул, на которые делаются ссылки в тексте, причем нумерация может быть сквозной (через весь проект) или индексированной по главам. Номера формул заключаются в круглые скобки и выравниваются по правому краю печатного листа.
Библиографический список открывается заголовком «Список литературы». Далее следуют пронумерованные источники, на которые должны быть сделаны ссылки в тексте. Список литературы составляется в той последовательности, в которой в тексте даются ссылки на указанные источники. Недопустимо помещать в список литературы источники, ссылки на которые отсутствуют в тексте. Номера страниц проставляются в правом верхнем углу страницы. Титульный лист является первой страницей и не нумеруется. Следующая за ним страница имеет номер 2.
В состав проектной (конструкторской) документации входят различные схемы: структурные, функциональные, принципиальные, а также схемы алгоритмов и программ и некоторые конструкторские чертежи (например,
13
чертеж платы с расстановкой элементов или чертеж общего вида разработанного устройства.
На схемах независимо от типа должны быть изображены основные (на принципиальных схемах все) функциональные части проектируемого устройства, информационные связи между ними, а также обеспечивающие функционирование устройства управляющие сигналы и условия.
При выполнении схем применяются следующие графические обозначения:
∙условные графические обозначения (УГО), установленные в стандартах ЕСКД и построенные на их основе;
∙упрощенные внешние очертания;
∙прямоугольники.
Вдвух последних случаях на схеме приводят соответствующие пояснения. УГО изображают в размерах, установленных в стандартах. Допускается все обозначения пропорционально увеличивать или уменьшать. На схемах допускается размещать различные технические данные, характер которых определяется назначением схемы. Схемы с большим числом элементов должны сопровождаться перечнем элементов, выполненным на отдельных листах.
Чертеж графически описывает конструкцию разрабатываемого устройства и должен нести информацию о внешнем виде, размерах и особенностях конструкции.
Законченный проект представляется на проверку преподавателю в сшитом (сброшюрованном) виде. Скреплять листы необходимо вдоль корешка.
Титульный лист пояснительной записки с пометками преподавателя сохраняется при всех повторных случаях сдачи проекта на проверку.
Исправления вносятся добавлением дополнительных листов в конец пояснительной записки. Внесение исправлений в проверенную часть проекта не допускается.
14
7. ПРИМЕРЫ ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАНИЙ НА МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЙ ПРОЕКТ
7.1. Проектирование локальных измерительно-вычислительных систем
Задание № 1. Разработка канала для измерения температуры с его
реализацией на программируемом логическом контроллере (ПЛК)
Разработать измерительный канал (ИК) для измерения температуры. 1. Диапазон измерения: –100,0…200,0 ° С.
2.Погрешность измерения: γ = 0,5 %.
3.Тип датчика: терморезистор 500П.
Уравнение преобразования: R(t) = R0 [1 + at + bt 2 + c(t -100)3 ],
где R |
= 500 Ом; a = 0,00397 ; b = -5.85 ×10−7 |
|
0 |
при t ³ 0, |
; c = |
|
при t < 0. |
||
0 |
|
- 4,22 ×10−12 |
||
4.Результат отобразить на цифровом индикаторе в десятичной системе счисления.
5.Рассчитать функции преобразования ИК.
6.Произвести метрологический расчет – определить требования к реализации каждого блока измерительного канала (выбор разрядности АЦП).
7.Создать макет программируемого ИК. Структурная схема ИК показана на рисунке.
ПЛК |
tN |
Дискретный |
Индикатор |
|
|
ввод/вывод |
tN °C |
Rt 
Nt
R АЦП
Модель датчика
8. В отчете привести автомат состояний программы управления и таблицу действий, принципиальную электрическую схему, блок-схему и описание алгоритма работы, листинг основных блоков программы.
Задание № 2. Разработка канала для измерения температуры с его
реализацией на ПЛК
Разработать ИК для измерения температуры. 1. Диапазон измерения: 300,0…1800,0 ° С.
15
2.Погрешность измерения: ∆t = 1,0 ° С.
3.Тип датчика: термопара типа ТПР.
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
Уравнение преобразования: E(t) = ∑aiti , |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
i =0 |
|
|
|
|
|
где E – термоЭДС, мВ; a |
0 |
= 0 ; a = -2,46746016 ×10−4 |
; a |
2 |
= 5,53021112×10−6 |
; |
|||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
||
a = -1,43001234×10−9 ; |
|
a |
4 |
= 2,15091497 ×10−12 |
; |
a = -3,17578007 ×10−15 |
; |
||
3 |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
a6 = 2,40103674×10−18 ; a7 = -9,09281481×10−22 ; a8 = -1,32995051×10−25 .
4.Результат отобразить на цифровом индикаторе в десятичной системе счисления.
5.Рассчитать функции преобразования ИК.
6.Произвести метрологический расчет – определить требования к реализации каждого блока измерительного канала (выбор разрядности АЦП).
7.Создать макет программируемого ИК. Структурная схема ИК показана на рисунке.
|
|
|
ПЛК |
|
tN |
Дискретный |
|
Индикатор |
|
|
|
|
|
|
|
|
ввод/вывод |
|
tN °C |
|
|
NE(t) |
Nt |
|
|
|
|||
|
АЦП |
|
|
АЦП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Модель |
E(t) |
|
|
|
|
|
|||
датчика |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
8. В отчете привести автомат состояний программы управления и таблицу действий, принципиальную электрическую схему, блок-схему и описание алгоритма работы, листинг основных блоков программы.
Задание № 3. Разработка канала для измерения температуры с его
реализацией на ПЛК
Разработать ИК для измерения температуры. 1. Диапазон измерения: –50,0… 100,0 ° С.
2.Погрешность измерения: ∆t = 0,1 ° С.
3.Тип датчика: терморезистор 100П. Уравнение преобразования:
R(t) = R |
1 + a t - d(0,011t -1)(0,01t )2 |
- b(0,011t -1)(0,01t )3 |
, |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16
0 при t ³ 0, где R0 = 100 Ом; α = 0,00392 ; δ = 1,49 ; b =
0,11 при t < 0.
4.Результат отобразить на цифровом индикаторе в десятичной системе счисления.
5.Рассчитать функции преобразования ИК.
6.Произвести метрологический расчет – определить требования к реализации каждого блока измерительного канала (выбор разрядности АЦП).
7.Создать макет программируемого ИК. Структурная схема ИК аналогична схеме из задания №1.
8.В отчете привести автомат состояний программы управления и таблицу действий, принципиальную электрическую схему, блок-схему и описание алгоритма работы, листинг основных блоков программы.
Задание № 4. Разработка канала для измерения температуры с его
реализацией на ПЛК
Разработать ИК для измерения температуры. 1. Диапазон измерения: 0,0…1300,0 ° С.
2.Погрешность измерения: ∆t = 1,0 ° С.
3.Тип датчика: термопара типа ТХА.
|
|
8 |
|
|
t −127 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Уравнение преобразования: E(t) = ∑ aiti + 0,125exp − 0,5 |
|
|
|
|
, |
|
|
|||||
65 |
|
|
|
|||||||||
|
|
i=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где E – термоЭДС, мВ; |
a |
= 1,8533063×10−2 |
; |
a = 3,8918345×10−2 ; a |
2 |
= 0 ; |
||||||
|
0 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
a = -7,8902374 ×10−8 ; |
a |
= 2,2835786 ×10−10 |
; |
a = -3,5700231×10−13 ; |
||||||||
3 |
|
4 |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
a6 = 2,9932909 ×10−16 ; a7 = -1,2849849 ×10−19 ; a8 = 2,2239979 ×10−23 .
4.Результат отобразить на цифровом индикаторе в десятичной системе счисления.
5.Рассчитать функции преобразования ИК.
6.Произвести метрологический расчет – определить требования к реализации каждого блока измерительного канала (выбор разрядности АЦП).
7.Создать макет программируемого ИК. Структурная схема ИК аналогична схеме из задания № 2.
17
8. В отчете привести автомат состояний программы управления и таблицу действий, принципиальную электрическую схему, блок-схему и описание алгоритма работы, листинг основных блоков программы.
Задание № 5. Разработка канала для измерения температуры с его
реализацией на ПЛК
Разработать ИК для измерения температуры. 1. Диапазон измерения: –100,0…200,0 ° С.
2.Погрешность измерения: γ = 1,0 %.
3.Тип датчика: терморезистор 100М.
Уравнение преобразования: R(t) = R0 [1 + at + bt2 ],
где R0 = 100 Ом; a = 0,00428; b = 3,48 ×10−6 .
4.Результат отобразить на цифровом индикаторе в десятичной системе счисления.
5.Рассчитать функции преобразования ИК.
6.Произвести метрологический расчет – определить требования к реализации каждого блока измерительного канала (выбор разрядности АЦП).
7.Создать макет программируемого ИК. Структурная схема ИК аналогична схеме из задания № 1.
8.В отчете привести автомат состояний программы управления и таблицу действий, принципиальную электрическую схему, блок-схему и описание алгоритма работы, листинг основных блоков программы.
Задание № 6. Разработка канала для измерения температуры с его
реализацией на ПЛК
Разработать ИК для измерения температуры. 1. Диапазон измерения: 0,0…1600,0 ° С.
2.Погрешность измерения: ∆t = 2,0 ° С.
3.Тип датчика: термопара типа ТПП.
6
Уравнение преобразования: E(t) = ∑aiti ,
i=0
18
где E – термоЭДС, мВ; |
a |
|
= 0 ; a = 5,39957823×10−3 |
; a |
2 |
= 1,751977 ×10−5 |
; |
|
|
|
0 |
1 |
|
|
|
||
a = -2,24482180×10−8 |
; |
a |
4 |
= 2,84521649×10−11; a |
= -2,24405845×10−14 ; |
|||
3 |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
a6 = 8,50541669×10−18 .
4.Результат отобразить на цифровом индикаторе в десятичной системе счисления.
5.Рассчитать функции преобразования ИК.
6.Произвести метрологический расчет – определить требования к реализации каждого блока измерительного канала (выбор разрядности АЦП).
7.Создать макет программируемого ИК. Структурная схема ИК аналогична схеме из задания № 2.
8.В отчете привести автомат состояний программы управления и таблицу действий, принципиальную электрическую схему, блок-схему и описание алгоритма работы, листинг основных блоков программы.
Задание № 7. Разработка канала для измерения температуры с его
реализацией на ПЛК
Разработать ИК для измерения температуры. 1. Диапазон измерения: –50,0…100,0 ° С.
2.Погрешность измерения: γ = 0,5 %.
3.Тип датчика: терморезистор 100П. Уравнение преобразования:
R(t )= R |
1 + α t - δ(0,011t -1)(0,01t )2 |
- β(0,011t -1)(0,01t )3 |
, |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 при t ³ 0, где R0 = 100 Ом; α = 0,00392 ; δ = 1,49 ; b =
0,11 при t < 0.
4.Результат отобразить на цифровом индикаторе в двоично-десятичном
коде.
5.Рассчитать функции преобразования ИК.
6.Произвести метрологический расчет – определить требования к реализации каждого блока измерительного канала (выбор разрядности АЦП).
7.Создать макет программируемого ИК. Структурная схема ИК аналогична схеме из задания № 1.
19
8. В отчете привести автомат состояний программы управления и таблицу действий, принципиальную электрическую схему, блок– схему и описание алгоритма работы, листинг основных блоков программы.
Задание № 8. Создание электронного гипертекстового документа
формата html (электронной публикации) в виде web-сайта
Web-сайт состоит из 4–5 с., содержащих результаты собственных научных исследований в соответствии с заданием на научноисследовательскую работу студента на текущий семестр. Примерное содержание страниц web-сайта:
−сведения об авторе (фото, контактная информация);
−постановка задачи исследования, актуальность;
−анализ известных результатов в данной предметной области;
−основные результаты проведенных исследований и др. Требования по разработке проектной документации:
1. Макет web-сайта в виде HTML-документа.
2. Виды представления информации на экране: текстовая, графическая,
анимация и др.
3. Представление на экране должно соответствовать общепринятым дизайн-эргономическим критериям: экранный дизайн (цветовые палитры фона и текста, размещение информации на экране); текст (размер основного шрифта и заголовков, выделение ссылок и др.); графика; пользовательский интерфейс (переход по страницам сайта, гиперссылки).
Представление результатов проекта:
−пояснительная записка с распечатками страниц;
−макет web-сайта в виде HTML-документа.
Задание № 9. Создание кодировщика и декодировщика телефона
Телефонная панель включает в себя следующие кнопки: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, повтор ранее набранного номера. Каждая кнопка кодируется определенным сигналом, состоящим из суммы двух синусоидальных сигналов. Кроме того для передачи набранного номера необходимо обозначить начало и конец сформированной последовательности. В таблице представлены частоты синусоид, используемые для кодировки.
20