检测及传感技术课程设计大报告

《检测及传感技术课程设计大报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《检测及传感技术课程设计大报告（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、检测与传感技术课程设计 城市轨道交通车辆客室温度控制仪设计城市轨道交通车辆检测与传感技术课 程 设 计学院：城市轨道交通学院系（教研室）：车辆工程系课题名称：车辆客室温度控制仪设计适用专业：机械工程及自动化（城市轨道交通车辆工程）小组成员：张伟、韦洋洋、孙硕、胡晸琳、仇唐彬、张超、秦嘉敏、张涛、张晓航、袁丛振、王皓、应颖指导教师：石璇上海工程技术大学城市轨道交通学院2015.11目录0概述21方案设计31.1设计要求31.2设计主要内容31.3实施步骤41.4小组分工42前期调研42.1问题的提出42.2问卷调查52.3数据统计和分析52.4调研剪影72.5分析思考73利用NI ELVIS实验

2、台器材93.1硬件选型93.2温度采集93.3人数采集103.4数据保存113.5程序整合123.6器件连接133.7LabVIEW方案小结134 利用STC89C52单片机设计方案144.1最小系统144.2温度采集模块154.2.1温度传感器选型154.2.2温度传感器位置的布置164.2.3程序编写174.3 压力传感模块204.3.1压力传感器选型204.3.2压力传感器位置的布置204.3.3程序编写204.4数码显示模块214.4.1显示器选型214.4.2硬件连线234.4.3程序编写234.5问题小结255 心得体会266结束语267附件单片机总程序270概述城市轨道交通（Ra

3、il Transit）是具有运量大、速度快、安全、准时、节能和环保等优点于一身的交通方式，是国际化大都市公共交通发展的首选形式。上海地铁车辆空调系统是集合机械、电器、电子、制冷技术于一体的复杂系统。地铁车辆主要运行于地下隧道，乘客密度大，空调系统能起到通风换气，改善车内空气品质，提高乘客舒适度的作用。然而，由于地铁车辆的空调温度不容易调控，同样的制冷条件往往因为客流量不同而导致制冷效果不一致，客室温度相差也会比较大，使乘客感觉不适。这种现象在乘客较少的时间段或线路段尤为突出。因此，对客室温度实时精准的控制，并使空调系统作出自动调节的能力对于提高乘客舒适度至关重要。传感技术是将各种量转变为可物理

4、识别的信号进行输出，而检测技术是指人员对可识别的信号进行处理的过程。例如，我们将室内温度的信号转变成电信号，这就是传感，然后对所得到的信号进行处理的过程就是检测。本论文主要针对上海地铁九号线车辆客室温度的控制特点，通过单片机、压力传感器、温度传感器、数码显示板等元器件模拟车辆客室人数、温度的检测过程，根据车辆载荷与温差的实时变化，将参数传递给车辆总线，从而实现车辆客室温度自动调节的智能化设计。1方案设计1.1设计要求以上海地铁车辆为对象；车辆客室温度-10-40；车辆客室外温度-10-60；实现车内外温度检测及自动控制，并将参数传给车辆总线；供电电压为110VDC。1.2设计主要内容计算检测系

5、统的主要参数；进行硬件选型和设计；进行软件设计；进行仿真或实验分析；进行温度参数的检测及自动控制。1.3实施步骤确定设计原理，初拟设计工作流程；实地调研上海地铁九号线客室温度，选定九号线车辆作为研究对象；小组被分为多个小单元，分别负责前期调研、压力传感、温度传感、数码显示等，单元内根据组员特长，明确各自分工；进行硬件选型和设计，绘制参数列表、接线图；进行软件设计，绘制流程图及软件代码；进行仿真，完成对各参数的检测及自动控制；进行总结分析，整理报告；1.4小组分工学 号姓 名分 工101112136阚硕组长，1602显示模块设计，温度传感器方案设计，总结报告整理101112106陈修竹总结报告撰

6、写，温度传感器材料收集，PPT制作101112107夏鹏洋总体硬件搭建，电源执行设置101112114王一帆无线传输方案设计，NRF24L01程序设计，实施101112118许文超无线模块资料收集整理，无线传输方案设计101112120戴思铭车辆车厢环境调研，总结报告材料收集101112121冯沛然乘客温度舒适度调研，总结报告材料收集1011121田少博最小系统原理，总体硬件搭建，焊接电路板101112134王旭冉CO传感器方案设计，MQ-9程序设计调试101112135范沈伟CO传感器材料收集，MQ-9程序设计调试2前期调研乘客对地铁空调满意程度调查报告调查时间：2015.10调查地点：地铁

7、9号线松江大学城地铁站调查对象：乘客2.1问题的提出 乘坐地铁时，经常会遇到空调开得太大，在人很少的时候，很冷需要穿上外套；在早晚高峰时，因为客室内的人数激增，导致空调制冷效果不足，甚至会有种透不过气的感觉。同时地铁车辆上的空调系统并不像家用空调那样可以随意调换温度，司机一旦开启空调后，在运行的途中空调的档位就不会再去改变，也就说会以一个温度运行。所以才会出现上述的问题。 为了解决这个问题，我们组进行了分工，我主要负责进行现场调研不同的乘客对地铁空调的意见与满意程度，并通过调研结果进行分析汇总，得出相应的结论。2.2问卷调查调查问卷（1）您是否经常早晚高峰时候乘坐地铁？A是 B不是（2）您在乘

8、坐地铁的过程中对地铁车厢的空调服务是否满意？A满意 B不满意（3）您在哪个季节乘坐地铁感觉空调最舒适？A春季 B夏季 C秋季 D冬季（4）您在哪个季节乘坐地铁感觉空调最不舒适？A春季 B夏季 C秋季 D冬季（5）您是否感觉到地铁车厢的空调与家用空调在温度调节能力方面有所区别？A是 B不是（6）地铁车厢内外的温差是否会您感到不适？A会 B不会 C非常明显（7）您认为地铁空调服务在哪些方面需要改进？本问卷共发放200份，收回有效问卷285份。发放以地铁站出入乘客为主。2.3数据统计和分析（1）乘客一般乘坐地铁时间段统计结果表明，大约30%的乘客在早晚高峰乘坐地铁，大部分人不是，由于大学城地铁站，乘

9、客学生居多，所以调查结果在预料之中。（2）在乘坐地铁过程中对空调的满意程度在185份有效问卷调研结果中显示，有80%的乘客对地铁空调服务是满意的，小部分人对地铁车厢的空调服务并不满意。（3）乘客对乘坐地铁不同季节的感受调查问卷结果显示，认为冬季最舒适的乘客占到了51，其次夏季36，春季和秋季明显偏少，经分析上海冬天比较凉所以车厢内的暖风让乘客感觉舒适，同样夏季炎热，在车厢内会让乘客更凉爽。（4）乘客是否感觉车厢内空调与家用空调调节能力有所区别经对调查问卷分析，所有乘客都认为地铁车厢内的空调与家用空调在温度调节能力方面是有区别的，地铁车辆上的空调系统并不像家用空调那样可以随意调换温度，司机一旦开

10、启空调后，在运行的途中空调的档位就不会再去改变，也就说会以一个温度运行。（5）地铁车厢内外温差是否会让乘客感觉不适 66的乘客对车厢内外温差不会感到不适，30的乘客会对此感觉不适，4的乘客认为非常不适应这样的内外温差。2.5分析思考结合问卷，综合乘客们认为地铁空调服务需要的改进进行了总结。A.乘客普遍认为夏季车厢空调温度虽凉爽，但是有时温度偏低，让乘客不适。B.乘客认为最好设计可以自动感应车厢内温度的空调系统，来更好地为乘客服务。C.有些细心的乘客感觉到9号线空调的出风口正对乘客的头部，会让乘客感觉不适。D.有乘客反映在车厢贯通道处风比较大希望改进。2.6最适温度回归方程 相关系数 0.792

11、2热中性温度 27.18空气温度 26.6可接受温度范围25.7228.88 最小值24.3，最大值29.1将计算统计结果绘制成图表，如图2.4所示。图2.4 上海地铁10号线实际温、湿度变化由测量结果可得，上海 10 号线的热中性温度高于实测的空气温度平均值，说明乘客普遍认为车厢内温度偏低，也正符合了夏季客室内制冷过度的现象。得到上海地铁夏季客室内体感最佳温度宜时刻保持在27.18左右。人体感受到的最舒适的温度受多种因素的影响，通过查阅相关文献，基于载客量客室内人体最佳温度公式为：式中，车内空气温度，；车外空气温度，；n车内站立密度，人443利用NI ELVIS实验台器材LabVIEW是一种

12、用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而 LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。LabVIEW提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件，可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器，可用来方便地创建用户界面。3.1硬件选型 实验室实验板 LV003温度控制系统（温度传感器、加热器、风扇、电源、面包板、蜂鸣器等 ）。通过实验板上的温度传感器，采集温度。用小风扇来模拟空调的开关。在不同温差下，开启不

13、同数量的空调。3.2温度采集通过实验板上的温度传感器，采集温度和人数。用小风扇来模拟空调的开关。在不同温差下，开启不同数量的空调。实际上该小组讨论一列车上应安装5个温度传感器，但是由于器件方面端口不足的原因，在下面的温度采集模拟中仅使用一个温度传感器作为代表。图1为温度采集的前面板，图2为温度采集的程序图。图1为温度采集前面板图2为温度采集的程序图3.3人数采集使用到的器材：LV005应变式压力传感器、NI数据采集卡、LabVIEW图形化编程软件。我们对实验台的应变式压力传感器施加外力，采集到的电压信号通过DAQ助手将其转化成压力信号，在DAQ助手外，通过算数运算的方式，得到人数。第一种是在当

14、然也可以在DAQ助手内部进行转化。图3为人数采集的前面板，图4为人数采集的程序图。图3为人数采集前面板图4为人数采集的程序图3.4数据保存将室内温度、室外温度、客室人数和最适温度保存起来，可以用来分析数据。便于相关人员使用。图5为数据保存的程序图，图6为数据保存的结果。图5为数据保存程序图图6为数据保存的结果3.5程序整合整合了各个模块的前面板，图7为总程序的前面板，图8为总程序的程序图。图7为总程序前面板图8为总程序的程序图原先是打算用1个室外温度传感器，1个压力传感器，5个室内温度传感器。在每个车门处都使用一个传感器，再将取得的5个温度求平均值，得到一个较为精确的室内温度。但是由于采集端口的数量的限制，就减少了室内温度传感器的数量。由于压力传感器，采集的数据可能存在误差，所以设置了一个“校零”。