導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯(cuò)過為您精心挑選的10篇裝置設(shè)計(jì)論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

1.1超聲波收發(fā)電路由于檢測裝置工作于井下，井口只為其提供了一路＋24V直流電源，各單元電路的工作電源需要依靠DC／DC變換電路獲得。控制系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)使用的＋5V和±12V電源由LM2596－5．0承擔(dān)，其主路輸出＋5V／2A電源供單片機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)使用，將其儲(chǔ)能電感改用5026－47μH環(huán)形功率電感，并在其上增加兩個(gè)輔助繞組，經(jīng)整流、濾波和LM78（79）L12三端穩(wěn)壓IC后產(chǎn)生±12V／0．1A直流電源供信號(hào)處理系統(tǒng)使用；超聲波發(fā)射采用了高壓脈沖激勵(lì)方式，＋200～300V激勵(lì)電壓由＋24V供電電壓經(jīng)簡單的Boost升壓電路獲得，利用單片機(jī)送來的1ms周期、5μs脈寬脈沖信號(hào)控制MOSFET開關(guān)管實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲波發(fā)射探頭的激勵(lì)，儲(chǔ)能電感選用TDK－NL565050T－822J－PF（8．2mH）貼片電感，NMOS開關(guān)管選用2N60即可。超聲波激勵(lì)及電源變換電路如圖2所示。經(jīng)實(shí)測，激勵(lì)脈沖會(huì)在接收探頭中產(chǎn)生一個(gè)較大的諧振頻率為5MHz、大約5個(gè)周期的串?dāng)_信號(hào)，為此，接收電路設(shè)計(jì)了一個(gè)對(duì)發(fā)射激勵(lì)脈沖延遲6μs、持續(xù)30μs的使能控制信號(hào)，控制接收放大處理電路僅在使能信號(hào)有效期間實(shí)現(xiàn)回波信號(hào)的放大和輸出，使之能夠在鋼管內(nèi)壁和外壁反射的一次、二次回波信號(hào)到來之前有效地消除激勵(lì)脈沖串?dāng)_的影響，使能控制信號(hào)時(shí)序關(guān)系見圖3。檢測裝置中用于時(shí)間差測量的TDC－GP2的典型應(yīng)用是作為超聲波流量計(jì)、激光測距儀的時(shí)間間隔測量、頻率和相位信號(hào)分析等高精度測試領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中輸入信號(hào)一般都較強(qiáng)，經(jīng)簡單處理后即可作為TDC－GP2的START、STOP控制信號(hào)使用，而該檢測裝置的超聲波回波信號(hào)尤其是多次反射回波信號(hào)非常微弱且雜波較大（實(shí)測回波信號(hào)大約在mV數(shù)量級(jí)），必須經(jīng)高增益寬帶放大器放大和濾波、檢波、整形處理后才能勝任。寬帶放大器由AD604承擔(dān)，可獲得6～54dB的增益并可由VGN端電壓連續(xù)控制，可較好地滿足超聲波回波信號(hào)高速高增益放大的要求［2］?？紤]到僅需將回波信號(hào)放大處理后形成STOP控制脈沖即可，故電路僅利用可調(diào)電阻對(duì)2．5V基準(zhǔn)電壓（由TL431產(chǎn)生）分壓獲得的VGN電壓進(jìn)行增益設(shè)定，但設(shè)計(jì)電路亦有預(yù)留接口可用于接受經(jīng)單片機(jī)和DAC輸出的AGC控制電壓，實(shí)現(xiàn)增益的閉環(huán)控制。AD604前級(jí)放大電路如圖4所示。帶通濾波器選用由MAX4104構(gòu)成，設(shè)計(jì)中心頻率為5MHz，帶寬約為1MHz；鉗位和檢波由AD8036完成，具有卓越的鉗位性能和精度高、恢復(fù)時(shí)間短、非線性范圍小、頻帶寬的特點(diǎn)；檢波輸出信號(hào)的整形處理由MAX9141負(fù)責(zé)，這是一款具有鎖存使能和器件關(guān)斷功能的高速比較器，具有高速、低功耗、高抗共模能力和滿擺幅輸入特性等，回波信號(hào)經(jīng)其整形處理后可獲得理想的脈沖前沿，并便于與TTL邏輯電平接口，還可以方便地實(shí)現(xiàn)回波信號(hào)輸出的使能控制。信號(hào)調(diào)理電路如圖5所示。

1.2時(shí)間差測量電路回波信號(hào)時(shí)差測量選用了德國ACAM公司的高精度時(shí)間間隔測量芯片TDC－GP2。TDC－GP2采用44腳TQFP封裝，內(nèi)含TDC測量單元、16位算術(shù)邏輯單元、RLC測量單元及與8位處理器的接口單元和溫度補(bǔ)償單元等主要功能模塊，利用內(nèi)部ALU單元計(jì)算出時(shí)間間隔，并送入結(jié)果寄存器保存。TDC－GP2基于內(nèi)部的硬件電路測量“傳輸延時(shí)”，以信號(hào)通過內(nèi)部門電路的傳輸延遲來實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)間間隔測量，測量分辨率可達(dá)pS數(shù)量級(jí)，可以很好滿足項(xiàng)目測量的要求。單片機(jī)在給超聲波傳感器提供發(fā)射激勵(lì)脈沖的同時(shí)給TDC－GP2提供START信號(hào)指令使之開始計(jì)時(shí)工作，超聲波接收頭接收到的反射回波信號(hào)經(jīng)放大、處理后作為STOP指令信號(hào)，由TDC－GP2完成兩次反射波時(shí)間間隔的測量。由前述可知，STOP與START信號(hào)的時(shí)間差大約在6～40μS之間，時(shí)差測量分辨率約為0．07μs，為此，設(shè)定TDC－GP2工作于“測量模式2”，在該模式下芯片僅使用通道1，可允許4個(gè)脈沖輸入，實(shí)現(xiàn)STOP1與START信號(hào)之間的時(shí)間差測量，測量范圍在60ns～200ms，然后，由TDC－GP2計(jì)算出各回波信號(hào)間的時(shí)間差Δt＝tB－tS＝tn－tn－1。測量原理如下：在輸入START信號(hào)指令后，芯片內(nèi)部測量出該信號(hào)前沿與下一時(shí)鐘上升沿的時(shí)差，標(biāo)記為Fc1；之后，計(jì)數(shù)器開始工作，得到predivider的工作周期數(shù)，并標(biāo)記為Cc；這時(shí)，重新激活芯片內(nèi)部測量單元，測量出輸入的STOP1信號(hào)的第一個(gè)脈沖（一次反射回波）前沿與下一時(shí)鐘上升沿的時(shí)差，標(biāo)記為Fc2，將STOP1信號(hào)的第二個(gè)脈沖（二次反射回波）前沿與下一時(shí)鐘上升沿的時(shí)差標(biāo)記為Fc3，……；Cal1和Cal2分別表示一個(gè)和兩個(gè)時(shí)鐘周期。

1.3單片機(jī)接口電路實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)處理的單片機(jī)選擇余地較大，項(xiàng)目結(jié)合TI公司中國大學(xué)計(jì)劃選用了美國德州儀器公司生產(chǎn)的MSP43016位單片機(jī)，具有16位總線、帶FLASH的微處理器和功耗低、可靠性高、抗強(qiáng)電干擾性能好、適應(yīng)工業(yè)級(jí)運(yùn)行環(huán)境的特點(diǎn)，很適合于作現(xiàn)場測試設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)處理使用［4］。TDC－GP2其與單片機(jī)的通信方式為四線串行通信（SPI），利用MSP430的4個(gè)P2．x和P4．2I／O口實(shí)現(xiàn)GP2的選通、中斷和開始、結(jié)束使能以及復(fù)位等控制功能。MSP430除用來對(duì)GP2控制和數(shù)據(jù)處理外，還可以留出一些資源實(shí)現(xiàn)設(shè)備其他電路和動(dòng)作機(jī)構(gòu)的控制使用。單片機(jī)接口電路原理和程序流程分別如圖8和圖9所示。

篇2

植入式裝置（例如植入式心臟起搏器、神經(jīng)電刺激器等）的體內(nèi)植入部分和體外程控器之間進(jìn)行遙測時(shí)，工作距離不超過40mm，一般選用電磁耦合方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。由于體內(nèi)植入裝置的能量供應(yīng)受限制，為了延長其使用壽命，需要系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的功耗盡量低。據(jù)此，本文設(shè)計(jì)了一種采用脈沖位置調(diào)制（PPM）的植入式裝置遙測技術(shù)，包括控制單元、耦合單元、發(fā)射預(yù)處理單元和接收預(yù)處理單元。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)平均功耗很低，且電路簡單可靠，可以減小裝置的體積。

1硬件設(shè)計(jì)思路

硬件電路是采用PPM方式進(jìn)行遙測的物理基礎(chǔ)，由于當(dāng)前的植入式裝置一般都具有雙向通信功能。因此本文對(duì)體內(nèi)植入部分和體外程控器采用相同的遙測電路結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

（1）控制單元

由于體內(nèi)植入部分對(duì)功耗、工作電壓、裝置體積及電路復(fù)雜度等因素的嚴(yán)格要求，所以采用靜態(tài)功耗少、電壓低、功能多、體積小的單片機(jī)進(jìn)行控制。采用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的脈沖位置調(diào)制和解調(diào)過程。

（2）數(shù)據(jù)發(fā)射單元

來自控制單元的數(shù)據(jù)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)能力很弱，無法直接驅(qū)動(dòng)耦合回路將數(shù)據(jù)發(fā)射出去。采用MOS開關(guān)作為中間級(jí)，用來自控制單元的數(shù)據(jù)信號(hào)控制MOS開關(guān)的開啟和閉合，驅(qū)動(dòng)耦合單元發(fā)射瞬間的高壓脈沖。

（3）數(shù)據(jù)接收單元

接收端接收到的信號(hào)由發(fā)射端天線的反沖電壓耦合到接收端天線上形成，具有衰減的振蕩拖尾。通過接收單元，把有衰減振蕩的脈沖波形變換成標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)，使控制單元能夠直接處理。

（4）耦合單元

脈沖信號(hào)的發(fā)射和接收效果與耦合單元性能有關(guān)，本文采用優(yōu)化的空心短圓柱線圈作為天線。

2工作原理

（1）模式切換

如圖1所示，開關(guān)P是P溝道MOSFET，其柵極G由MCU控制。當(dāng)柵極G被設(shè)置為低電平時(shí)，開關(guān)P導(dǎo)通，此時(shí)電路工作在數(shù)據(jù)脈沖的發(fā)射模式；當(dāng)柵極G被設(shè)置為高電平時(shí)，開關(guān)P關(guān)斷，這時(shí)電路工作在數(shù)據(jù)脈沖的接收模式。

（2）脈沖的發(fā)射

不同于電路比較復(fù)雜的諧振回路發(fā)射信號(hào)，本文中數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)射基于電感升壓原理：當(dāng)發(fā)送端的開關(guān)N（N溝道MOSFET）導(dǎo)通時(shí)，電流流經(jīng)線圈L1，電磁能量儲(chǔ)存在線圈L1中；當(dāng)N關(guān)斷時(shí)，回路截止，線圈L1感應(yīng)出瞬間的高壓窄脈沖，緊接著是衰減的振蕩拖尾信號(hào)，其中高壓窄脈沖被用作PPM信號(hào)。接收端通過電磁耦合方式接收信號(hào)。

開關(guān)N關(guān)斷時(shí)線圈上產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)（即反沖電壓）ε＝－L，而dt是N由導(dǎo)通到閉合的轉(zhuǎn)換時(shí)間，N確定則dt為定值，同時(shí)線圈固定則L也為定值，因此當(dāng)N導(dǎo)通時(shí)電流I越大則N關(guān)斷瞬間產(chǎn)生的反沖電壓就越大。另一方面，要求脈沖發(fā)射時(shí)能耗盡量少，因此N的導(dǎo)通時(shí)間設(shè)置為使I接近飽和。為了便于觀察，在回路中串接阻值小的電阻R2，如圖1所示。當(dāng)N導(dǎo)通時(shí)，根據(jù)R2上測得的電壓波形，就可以方便地看到I是否接近飽和，從而優(yōu)化N的導(dǎo)通時(shí)間。

（3）脈沖的接收

耦合到接收端線圈L1的脈沖信號(hào)經(jīng)過隔直電容C4，直流分量被濾掉，有用的信號(hào)（頻率）分量傳送到脈沖判別和脈寬延展電路。

運(yùn)放A1和電阻R3、R4、R5、R6、R7，以及電容C2、C3組成脈沖判別和脈寬延展電路：其中C2起濾波作用，使接收到的脈沖信號(hào)振蕩減弱?？勺冸娮鑂7用來調(diào)節(jié)門限。運(yùn)放A1平時(shí)輸出為高電平，當(dāng)A1反相輸入端接收到脈沖幅度大于門限時(shí)，輸出反轉(zhuǎn)，變?yōu)榈碗娖?。電容C3起正反饋?zhàn)饔?，延展?fù)脈沖寬度，以使單片機(jī)能夠識(shí)別處理。延展后的負(fù)脈沖作為外部中斷觸發(fā)單片機(jī)，請(qǐng)求響應(yīng)。

（4）電源的穩(wěn)定

如圖1所示，VDD是裝置的直流電源電壓。為了能在線圈L1發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)提供足夠能量，并且不使電源受到數(shù)據(jù)發(fā)射時(shí)電感上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的波動(dòng)影響，由電阻R1和電容C1組成去耦電路。數(shù)據(jù)發(fā)射周期T必須大于時(shí)間常數(shù)τ1＝R1·C1，一般要求滿足T＞3～5）·τ1。

在做植入式裝置遙測實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過MCU控制電阻R8與發(fā)光二極管LED組成的指示電路，可以直觀地了解通信狀況。

3軟件設(shè)計(jì)

本文研究植入式裝置的數(shù)據(jù)遙測，綜合考慮信息傳輸速率和平均功率消耗等因素，采用4－PPM方式。即每兩位二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制成一個(gè)4－PPM（四進(jìn)制）信號(hào)。數(shù)據(jù)的調(diào)制和解調(diào)，以及4－PPM信號(hào)以幀格式發(fā)送和接收都由軟件控制。

定義傳輸一個(gè)4－PPM信號(hào)的基本時(shí)間單位為一幀（frame），如圖2所示，A～F構(gòu)成一幀。把一幀的持續(xù)時(shí)間平均分成8份，每一小份時(shí)間段代表一個(gè)時(shí)隙（slot），則一幀由slot0～slot7組成。每一幀里的8個(gè)時(shí)隙組成4個(gè)固定的時(shí)區(qū)，在每一個(gè)時(shí)區(qū)內(nèi)包括一定的變化脈沖位置：

（1）第一個(gè)固定時(shí)區(qū)由時(shí)隙slot0和slot1組成，如圖2中的A、B。在每一幀里的預(yù)定脈沖位置產(chǎn)生一個(gè)幀同步信號(hào)，從而使接收端確定這是一幀的開始，使幀同步。幀同步信號(hào)位于每一幀的第一個(gè)固定時(shí)區(qū)內(nèi)，而且是唯一的同步信號(hào)。如圖2所示，幀起始由脈沖P1確定，它所在的時(shí)隙則定義為slot0，幀同步脈沖P2位于幀的第一個(gè)固定時(shí)區(qū)內(nèi)的固定位置--時(shí)隙slot1。當(dāng)接收端在接收到P1之后（設(shè)為slot0），若接著在slot1接收到P2，則可以確定正在接收一幀，即發(fā)送端和接收端之間實(shí)現(xiàn)幀同步。

（2）第二個(gè)固定時(shí)區(qū)由時(shí)隙slot2組成，如圖2中C。這個(gè)時(shí)區(qū)是一個(gè)保護(hù)帶，因?yàn)楸Ｗo(hù)帶的存在，使幀同步脈沖和數(shù)據(jù)脈沖在一起不會(huì)被當(dāng)作新的幀同步脈沖，從而唯一地確定一幀，防止數(shù)據(jù)交迭。

篇3

2管道腐蝕檢測裝置創(chuàng)新設(shè)計(jì)

2．1在役管道腐蝕檢測原理

我國在役管道大都鋪設(shè)在野外且都埋在地下，其底部最容易發(fā)生腐蝕，對(duì)于在役運(yùn)輸管道發(fā)生的腐蝕采用射線檢測技術(shù)，其檢測原理如圖2所示。射線機(jī)發(fā)射檢測光線，穿透管道待檢測部分，然后被探測平板接收，通過對(duì)接收射線的情況進(jìn)行分析處理，便可以判斷管道是否存在腐蝕以及腐蝕的位置、程度。

2．2檢測裝置問題分析

由于在役管道所處的環(huán)境比較復(fù)雜，對(duì)檢測裝置提出了非?？量痰囊螅翰灰嗽诠艿纼?nèi)進(jìn)行檢測，也不允許檢測裝置從管道兩端套進(jìn)，只能從中間夾緊管道。當(dāng)前的管道腐蝕檢測裝置主要存在的問題為：①結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝夾不便；②人工干預(yù)程度大，自動(dòng)化程度低，檢測效率低；③只能檢測某一管徑管道，適應(yīng)性差。檢測裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)必須解決上述問題，對(duì)于上述問題我們分析歸納為以下兩個(gè)問題：Q1：提高檢測效率，要求檢測裝置能沿著管道軸向進(jìn)行移動(dòng)檢測，并對(duì)管道進(jìn)行可靠地夾持。Q2：檢測裝置能實(shí)現(xiàn)系列管道（Φ159mm～Φ500mm）的檢測，并保證檢測裝置不復(fù)雜、結(jié)構(gòu)緊湊。對(duì)于Q1，要求檢測裝置沿著管道軸向移動(dòng)檢測以提高檢測效率，但另一方面會(huì)導(dǎo)致夾持裝置的夾緊力不夠、可靠性降低，這就形成一對(duì)技術(shù)沖突。對(duì)應(yīng)TRIZ標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)，這對(duì)沖突中的改善參數(shù)為時(shí)間損失，惡化參數(shù)為可靠性。對(duì)于Q2，要求檢測裝置實(shí)現(xiàn)不同管徑的管道檢測，但同時(shí)會(huì)增加裝置的復(fù)雜性，這也形成一對(duì)技術(shù)沖突。對(duì)應(yīng)TRIZ標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)，這對(duì)沖突中的改善參數(shù)為適應(yīng)性及多用性，惡化參數(shù)為復(fù)雜性。

2．3檢測裝置問題解決

（1）針對(duì)Q1，查詢TRIZ沖突矩陣得到發(fā)明原理10，30和4［7］，經(jīng)分析這3個(gè)原理無法解決該問題。我們采用物質(zhì)—場模型來分析此問題，兩種物質(zhì)分別為S1（管道）和S2（檢測裝置），場為機(jī)械場，檢測裝置及場提供的功能是不完整的，其物質(zhì)—場模型描述如圖3所示。檢測裝置要求對(duì)管道有足夠的夾持力，實(shí)現(xiàn)管道的可靠夾持，但檢測裝置與管道很難發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)管道軸向移動(dòng)檢測。由此可見，檢測裝置提供的場是一個(gè)可控性較差的場。查詢標(biāo)準(zhǔn)解，得到第二類標(biāo)準(zhǔn)解No．16，即增加一個(gè)易控制的場，因此在檢測裝置和管道之間增加一個(gè)可控的外力，即在檢測裝置前后分別采用4個(gè)滾輪實(shí)現(xiàn)管道的夾持，在前后輪之間的管道上增加一個(gè)可控的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如圖4所示），在夾緊定位的同時(shí)提供外力以促使檢測裝置與管道之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)管道檢測裝置實(shí)施檢測時(shí)，不與管道發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)管道進(jìn)行定位夾緊；當(dāng)檢測完一個(gè)位置時(shí)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供外力促使檢測裝置與管道之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，檢測裝置運(yùn)動(dòng)到管道的下一個(gè)檢測位置。（2）針對(duì)Q2，查詢TRIZ沖突矩陣得到4個(gè)發(fā)明原理15，29，37和28。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)明原理15（動(dòng)態(tài)化）有助于該沖突的解決。應(yīng)用發(fā)明原理15，將滾輪與檢測裝置的聯(lián)接部分改為可調(diào)機(jī)構(gòu)，采用如圖5所示的可調(diào)滑塊機(jī)構(gòu)，滑塊沿著圓弧板徑向安裝，均勻并且對(duì)稱安裝在上、下圓弧板端面，通過調(diào)節(jié)滑塊實(shí)現(xiàn)所要求的系列管道檢測。

2．4在役管道腐蝕檢測裝置創(chuàng)新方案

綜合上述2個(gè)問題的解決方法，得到如圖6所示的在役管道腐蝕射線檢測裝置創(chuàng)新方案。檢測裝置采用兩段半圓弧鉸接而成的剖分式結(jié)構(gòu)和螺旋夾緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)快速夾緊和拆卸；采用8輪夾持機(jī)構(gòu)以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)檢測裝置對(duì)管道的定位夾持，并能沿著管道軸向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測；調(diào)節(jié)與輪子聯(lián)接的滑塊機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)不同管徑的夾持檢測。

篇4

2設(shè)計(jì)方案

2.1硬件設(shè)計(jì)

散熱裝置主要由MCU、風(fēng)扇電路、溫度監(jiān)測電路、串口驅(qū)動(dòng)電路、供電電路和MCU電路組成。以下對(duì)散熱裝置各個(gè)功能電路進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)介紹。

2.1.1MCU

散熱裝置的MCU采用LPC2132微控制器，其主要功能為基于I2C的IPMI通信接口、風(fēng)扇控制、溫度傳感器數(shù)據(jù)讀取和數(shù)據(jù)打印，它是整個(gè)散熱裝置的控制核心。LPC2132微控制器基于16位/32位ARM7TDMI-SCPU，該CPU支持實(shí)時(shí)仿真和嵌入式跟蹤。

2.1.2風(fēng)扇電路

散熱裝置中的風(fēng)扇采用四線制可調(diào)速風(fēng)扇，風(fēng)扇的速度通過改變接到調(diào)速PWM信號(hào)線上的PWM占空比的大小，來調(diào)整速度值得大小。占空比越大，風(fēng)扇速度越大，反之，則越小。把風(fēng)扇的調(diào)速PWM信號(hào)線接到了MCU（LPC2132）的PWM輸出引腳上，用于控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。風(fēng)扇的反饋速度信號(hào)線上傳輸?shù)氖且粋€(gè)矩形波信號(hào)，信號(hào)的頻率，表示了風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速大小，信號(hào)頻率越高，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速越快，反之，則越小。風(fēng)扇的反饋速度信號(hào)線接到MCU的捕獲口上，通過計(jì)算風(fēng)扇反饋速度信號(hào)的頻率，計(jì)算出來風(fēng)扇的實(shí)際轉(zhuǎn)速。

2.1.3溫度監(jiān)測電路

電路功能監(jiān)測設(shè)備內(nèi)部溫度，并將溫度數(shù)據(jù)傳給MCU。電路的溫度傳感器選用LM92C，該溫度傳感器的準(zhǔn)確度可達(dá)±0.33℃，溫度刷間隔500ms，溫度數(shù)據(jù)輸出采用I2C口。

2.1.4串口驅(qū)動(dòng)電路

串口驅(qū)動(dòng)電路主要功能，將MCU的RS232串口轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)串口電平，驅(qū)動(dòng)芯片選用MAX3223，用于散熱裝置溫度數(shù)據(jù)、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和告警狀態(tài)數(shù)據(jù)的打印。

2.1.5供電電路

電路的功能是控制風(fēng)扇12V上電，可以通過MCU（LPC2132）控制風(fēng)扇打開與關(guān)閉，使得散熱裝置更加人性化。電路控制芯片選用LM5069，通過MCU（LPC2132）控制LM5069的UVLO腳，高電平控制12V上電，低電平控制12V斷電；通過MCU（LPC2132）讀取LM5069的PGD腳狀態(tài)可以查看12V上電是否成功。

2.1.6MCU電路

MCU電路功能是配置MCU正常工作，主要有時(shí)鐘、MCU復(fù)位處理、看門狗處理和JTAG程序下載。

2.2軟件設(shè)計(jì)

散熱裝置軟件為MCU控制軟件，它主要包含MCU初始化軟件模塊、IPMI通信軟件模塊、風(fēng)扇速度控制軟件模塊、風(fēng)扇速度檢測軟件模塊、風(fēng)扇板溫度值讀取軟件模塊和調(diào)試串口軟件模塊。

2.2.1MCU初始化軟件模塊

MCU初始化軟件模塊的主要功能是根據(jù)MCU硬件電路配置MCU相應(yīng)功能寄存器，使得MCU能按硬件電路設(shè)計(jì)正常工作。MCU的GPIO管腳的初始化是根據(jù)硬件設(shè)計(jì)來規(guī)劃。對(duì)于LPC2132來說，每個(gè)GPIO的配置需要經(jīng)歷管腳功能選擇、上拉下拉模式選擇、輸入輸出方向選擇、高低電平設(shè)置四步。

2.2.2IPMI通信軟件

IPMI通信軟件模塊主要功能為運(yùn)用MCU硬件I2C0接口與上層控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，采用IPMI（IntelligentPlatformManagementInterface）通信協(xié)議，用于設(shè)備的物理特征，如各部件的溫度、電壓、風(fēng)扇工作狀態(tài)、電源供應(yīng)以及機(jī)箱入侵等，散熱裝置用于傳輸溫度、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、告警等信息。

2.2.3風(fēng)扇速度控制軟件模塊

風(fēng)扇速度控制軟件模塊主要功能根據(jù)設(shè)備溫度值或上層控制命令調(diào)扇轉(zhuǎn)速，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速可以0%、30%、50%、70%、90%和100%幾個(gè)級(jí)別進(jìn)行調(diào)節(jié)包含根據(jù)主控發(fā)送溫度值調(diào)扇轉(zhuǎn)速。散熱裝置風(fēng)扇速度控制由MCU（LPC2132）的脈寬調(diào)制口PWM控制，根據(jù)軟件設(shè)置，PWM可以輸出不同占空比脈寬信號(hào)，風(fēng)扇1、風(fēng)扇2、風(fēng)扇3和風(fēng)扇4轉(zhuǎn)速分別由PWM2、PWM4、PWM5和PWM6控制，每個(gè)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速都可以單獨(dú)設(shè)置。

2.2.扇速度監(jiān)測軟件模塊

風(fēng)扇速度監(jiān)測軟件模塊主要功能是監(jiān)測風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，判斷風(fēng)扇工作狀態(tài)。風(fēng)扇速度監(jiān)測由MCU（LPC2132）的定時(shí)器捕獲口CAP0檢測，CAP0每捕獲到一個(gè)下降沿產(chǎn)生一次中斷，風(fēng)扇1、風(fēng)扇2、風(fēng)扇3和風(fēng)扇4速度監(jiān)測分別由CAP0.0、CAP0.1、CAP0.2和CAP0.3讀取。

2.2.5溫度讀取軟件模塊

溫度值讀取軟件模塊的主要功能為讀取設(shè)備上溫度傳感器LM92溫度數(shù)據(jù)。溫度傳感器溫度讀取端口為I2C口，MCU設(shè)置為主設(shè)備，通信速率設(shè)置為400kb/s，定時(shí)器間隔1s讀取溫度傳感器的溫度值。

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長期以來，粉體的計(jì)量裝置及控制系統(tǒng)在化工"制藥"食品行業(yè)!以及軍事工業(yè)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，由于實(shí)際情況的不同!對(duì)計(jì)量及加料裝置的精密程度的要求也不相同，例如在制藥業(yè)中!出于對(duì)病人生命安全的考慮!對(duì)藥量的控制非常嚴(yán)格!這就要求有一套非常精密而且可靠的系統(tǒng)!來完成藥粉的添加和計(jì)量，在軍事工業(yè)。

并能在輸送過程中起到摻和拌勻物料的作用!因此應(yīng)用在本系統(tǒng)中是非常適合的，在本設(shè)計(jì)中傳統(tǒng)的螺桿經(jīng)過改造!鏤空了原有的螺桿!只留下類似彈簧狀的螺棱!這樣做的好處是避免了由于加料的不均!在狹窄的螺槽中可能帶來的粉末被擠壓成塊狀!導(dǎo)致粉末輸送的不均勻性，其基本組成，電控部分采用為核心。驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，利用帶輸出接口的電子天平測量粉體質(zhì)量!并實(shí)時(shí)反饋給以調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速!當(dāng)粉體的質(zhì)量達(dá)到要求時(shí)!步進(jìn)電機(jī)暫停，完成粉體質(zhì)量的輸送，各部分裝置如下采用型為主機(jī)，其特點(diǎn)是外形小巧，功能強(qiáng)大可根據(jù)本系統(tǒng)的要求添加，通信板與電子天平進(jìn)行通信電子天平采用上海精天電子儀器有限公司型精密電子天平主要參數(shù)如下，稱量范圍精度輸出接口電源，稱盤尺寸步進(jìn)電機(jī)采用型兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，其驅(qū)動(dòng)電壓為，既可以與專門的驅(qū)動(dòng)器配合使用。

計(jì)量加料裝置也可以作為彈藥裝填控制系統(tǒng)的一部分!精密控制火藥的用量$本設(shè)計(jì)正是考慮到了精密計(jì)量這一關(guān)鍵問題!采用先進(jìn)的，控制手段!配合精密的螺旋輸送設(shè)備，力求達(dá)到最小的誤差!最佳的效果，系統(tǒng)組成及工作原理本系統(tǒng)的基本組成如圖，所示，下面從機(jī)械和電控兩方面進(jìn)行闡述，機(jī)械部分以螺旋輸送器為主體!螺旋輸送是固體物料輸送的一種重要方式!它主要依靠螺桿自身的旋轉(zhuǎn)將物料輸送出去!由于螺旋是連續(xù)的!故可實(shí)現(xiàn)輸送的連續(xù)性，螺旋輸送器可以輸送糧食飼料鐵粉等顆?；蚍蹱钗锪?推薦閱讀：計(jì)算機(jī)應(yīng)用型教育教學(xué)方法研究畢業(yè)論文

步進(jìn)電機(jī)的輸出為兩相四線，我們采用半步工作方式所以繞組的通電順序?yàn)檎D(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，對(duì)于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)所需的時(shí)鐘脈沖"可以采用定時(shí)器產(chǎn)生并控制脈沖的頻率，也可以利用內(nèi)部的特殊輔助繼電器產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖比如的時(shí)鐘脈沖。

也可以直接接在，的輸出端，利用軟件編程分配脈沖的方法來直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，電控部分接線圖及部分程序利用軟件編程分配脈沖的方法來直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的接線。

用于的通信板=可連接到系列可編程控制器的主單元，并可在設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，本系統(tǒng)就是通過在電子天平與之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的關(guān)于控制系統(tǒng)的流程圖和部分程序圖。

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該皮帶機(jī)運(yùn)輸能力200t/h,膠帶寬度B=1000mm,帶速為1.6m/s，輸送機(jī)傾角14°，提升角度15m，輸送機(jī)長度74.5m。要求在設(shè)計(jì)時(shí)采用渦輪卷筒拉緊裝置尾部水平拉緊方式，拉緊裝置的最大拉力不小于50kN，拉緊行程不小于3m。結(jié)合該公司多年生產(chǎn)帶式輸送機(jī)的經(jīng)驗(yàn)和用戶的實(shí)際情況，對(duì)該皮帶機(jī)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行反復(fù)的思考比較，最后在綜合了多種方案優(yōu)劣的情況下對(duì)改皮帶進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

皮帶輸送機(jī)拉緊裝置常見的主要有螺旋拉緊裝置、重力拉緊裝置、固定絞車?yán)o裝置、自動(dòng)拉緊裝置四種類型。這四種常見的皮帶輸送機(jī)拉緊裝置各有各的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)，我們針對(duì)其優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)，在本次設(shè)計(jì)中做了研究。

①螺旋拉緊裝置。螺旋拉緊裝置結(jié)構(gòu)簡單，拉緊行程太小，只適用于短距離輸送機(jī)，一般機(jī)長小于80m時(shí)才選用，缺點(diǎn)是當(dāng)膠帶自行伸長后，不能自動(dòng)拉緊。

②重力拉緊裝置。重力拉緊裝置是結(jié)構(gòu)最簡單，應(yīng)用最廣泛的一種拉緊裝置。它是利用重錘來自動(dòng)拉緊，由于重錘靠自重拉緊，所以它能保證拉緊力在各種工況下保持恒定不變，能自動(dòng)補(bǔ)償膠帶的伸長。重力拉緊裝置的特點(diǎn)是拉緊力不變，拉緊位移可變，它適用于固定式長距離運(yùn)輸機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是安全可靠性高，缺點(diǎn)是拉緊力不能調(diào)節(jié)，空間要求大，在空間受限制的地方，無法使用。

③皮帶輸送機(jī)固定絞車?yán)o裝置。它是利用小型絞車來拉緊，絞車一般用蝸輪蝸桿減速器帶動(dòng)卷筒來纏繞鋼繩，從而拉緊膠帶。這種拉緊裝置的優(yōu)點(diǎn)是體積小，拉力大。缺點(diǎn)是它只能根據(jù)所需要的拉緊力調(diào)定后產(chǎn)生固定的拉緊力，拉緊力不能自動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)絞車和控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，對(duì)膠帶機(jī)不能產(chǎn)生恒定的拉緊力或拉緊力失效，安全可靠性相對(duì)降低。

④自動(dòng)拉緊裝置。自動(dòng)拉緊裝置不但能根據(jù)主動(dòng)滾筒的牽引力來自動(dòng)調(diào)整拉緊力，而且還能補(bǔ)償膠帶的伸長。自動(dòng)拉緊裝置由電機(jī)、制動(dòng)器、減速器、鋼絲繩、滾筒等組成，采用大拉力張緊裝置張緊輸送帶，同時(shí)配備張力傳感器，測定輸送帶的張力，當(dāng)輸送帶張力發(fā)生變化，超過輸送機(jī)正常運(yùn)行的范圍時(shí)，自動(dòng)張緊裝置迅速動(dòng)作，調(diào)整輸送帶張力，保證輸送機(jī)正常運(yùn)行。自動(dòng)張緊裝置與自移機(jī)尾配合使用，可實(shí)現(xiàn)在輸送機(jī)不停機(jī)的條件下，實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)機(jī)尾的移動(dòng)和輸送帶的伸縮，大大提高了輸送機(jī)的輸送效率。自動(dòng)絞車?yán)o裝置由壓力傳感器根據(jù)膠帶輸送機(jī)運(yùn)行工況的需要自動(dòng)控制拉緊力的大小，液壓拉緊裝置由液壓站產(chǎn)生的液壓力通過油缸對(duì)皮帶輸送機(jī)施加拉緊力，可根據(jù)膠帶機(jī)運(yùn)行工況的需要調(diào)節(jié)拉緊力的大小。

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2管道腐蝕檢測裝置創(chuàng)新設(shè)計(jì)

2．1在役管道腐蝕檢測原理

我國在役管道大都鋪設(shè)在野外且都埋在地下，其底部最容易發(fā)生腐蝕，對(duì)于在役運(yùn)輸管道發(fā)生的腐蝕采用射線檢測技術(shù)，其檢測原理如圖2所示。射線機(jī)發(fā)射檢測光線，穿透管道待檢測部分，然后被探測平板接收，通過對(duì)接收射線的情況進(jìn)行分析處理，便可以判斷管道是否存在腐蝕以及腐蝕的位置、程度。

2．2檢測裝置問題分析

由于在役管道所處的環(huán)境比較復(fù)雜，對(duì)檢測裝置提出了非?？量痰囊螅翰灰嗽诠艿纼?nèi)進(jìn)行檢測，也不允許檢測裝置從管道兩端套進(jìn)，只能從中間夾緊管道。當(dāng)前的管道腐蝕檢測裝置主要存在的問題為：①結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝夾不便；②人工干預(yù)程度大，自動(dòng)化程度低，檢測效率低；③只能檢測某一管徑管道，適應(yīng)性差。檢測裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)必須解決上述問題，對(duì)于上述問題我們分析歸納為以下兩個(gè)問題：Q1：提高檢測效率，要求檢測裝置能沿著管道軸向進(jìn)行移動(dòng)檢測，并對(duì)管道進(jìn)行可靠地夾持。Q2：檢測裝置能實(shí)現(xiàn)系列管道（Φ159mm～Φ500mm）的檢測，并保證檢測裝置不復(fù)雜、結(jié)構(gòu)緊湊。對(duì)于Q1，要求檢測裝置沿著管道軸向移動(dòng)檢測以提高檢測效率，但另一方面會(huì)導(dǎo)致夾持裝置的夾緊力不夠、可靠性降低，這就形成一對(duì)技術(shù)沖突。對(duì)應(yīng)TRIZ標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)，這對(duì)沖突中的改善參數(shù)為時(shí)間損失，惡化參數(shù)為可靠性。對(duì)于Q2，要求檢測裝置實(shí)現(xiàn)不同管徑的管道檢測，但同時(shí)會(huì)增加裝置的復(fù)雜性，這也形成一對(duì)技術(shù)沖突。對(duì)應(yīng)TRIZ標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)，這對(duì)沖突中的改善參數(shù)為適應(yīng)性及多用性，惡化參數(shù)為復(fù)雜性。

2．3檢測裝置問題解決

（1）針對(duì)Q1，查詢TRIZ沖突矩陣得到發(fā)明原理10，30和4［7］，經(jīng)分析這3個(gè)原理無法解決該問題。我們采用物質(zhì)—場模型來分析此問題，兩種物質(zhì)分別為S1（管道）和S2（檢測裝置），場為機(jī)械場，檢測裝置及場提供的功能是不完整的，其物質(zhì)—場模型描述如圖3所示。檢測裝置要求對(duì)管道有足夠的夾持力，實(shí)現(xiàn)管道的可靠夾持，但檢測裝置與管道很難發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)管道軸向移動(dòng)檢測。由此可見，檢測裝置提供的場是一個(gè)可控性較差的場。查詢標(biāo)準(zhǔn)解，得到第二類標(biāo)準(zhǔn)解No．16，即增加一個(gè)易控制的場，因此在檢測裝置和管道之間增加一個(gè)可控的外力，即在檢測裝置前后分別采用4個(gè)滾輪實(shí)現(xiàn)管道的夾持，在前后輪之間的管道上增加一個(gè)可控的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如圖4所示），在夾緊定位的同時(shí)提供外力以促使檢測裝置與管道之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)管道檢測裝置實(shí)施檢測時(shí)，不與管道發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)管道進(jìn)行定位夾緊；當(dāng)檢測完一個(gè)位置時(shí)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供外力促使檢測裝置與管道之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，檢測裝置運(yùn)動(dòng)到管道的下一個(gè)檢測位置。（2）針對(duì)Q2，查詢TRIZ沖突矩陣得到4個(gè)發(fā)明原理15，29，37和28。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)明原理15（動(dòng)態(tài)化）有助于該沖突的解決。應(yīng)用發(fā)明原理15，將滾輪與檢測裝置的聯(lián)接部分改為可調(diào)機(jī)構(gòu)，采用如圖5所示的可調(diào)滑塊機(jī)構(gòu)，滑塊沿著圓弧板徑向安裝，均勻并且對(duì)稱安裝在上、下圓弧板端面，通過調(diào)節(jié)滑塊實(shí)現(xiàn)所要求的系列管道檢測。

2．4在役管道腐蝕檢測裝置創(chuàng)新方案

綜合上述2個(gè)問題的解決方法，得到如圖6所示的在役管道腐蝕射線檢測裝置創(chuàng)新方案。檢測裝置采用兩段半圓弧鉸接而成的剖分式結(jié)構(gòu)和螺旋夾緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)快速夾緊和拆卸；采用8輪夾持機(jī)構(gòu)以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)檢測裝置對(duì)管道的定位夾持，并能沿著管道軸向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測；調(diào)節(jié)與輪子聯(lián)接的滑塊機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)不同管徑的夾持檢測。

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1.2選擇和分析解決方案查找TRIZ矛盾矩陣，得出消防炮升降塔裝置的阿奇舒勒矩陣如表1所示，共有9個(gè)發(fā)明原理。結(jié)合實(shí)踐需要，推薦的消防炮升降塔裝置的發(fā)明原理序號(hào)共4個(gè)，對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理為10－預(yù)先作用、15－動(dòng)態(tài)化、24－中介物、29－氣壓或液壓結(jié)構(gòu)。10－預(yù)先作用：在操作開始前使物體局部或全部產(chǎn)生所需變化；預(yù)先對(duì)物體進(jìn)行特殊安排，使其在時(shí)間上有準(zhǔn)備或已處于易操作的位置。采用的油缸活塞桿是中空結(jié)構(gòu)，并在活塞桿內(nèi)部設(shè)有一根內(nèi)導(dǎo)管（中空結(jié)構(gòu)），在活塞桿與內(nèi)導(dǎo)管之間還設(shè)有一根外導(dǎo)管。在油箱上方設(shè)有空氣濾清劑，并在其他方位設(shè)有液位控制器，溫度繼電器，液位液溫計(jì)。15－動(dòng)態(tài)化：使物體或其環(huán)境在操作的每一個(gè)階段自動(dòng)調(diào)整，以達(dá)到優(yōu)化的性能；把物體分為幾部分，各部分之間可以相對(duì)改變位置，將不動(dòng)的物體改變?yōu)榭蓜?dòng)的或具自適應(yīng)性。在油缸完全伸出、縮進(jìn)處裝有限位開關(guān)。24－中介物，使用中介物傳遞某一物體或某一中間過程，或?qū)⒁粋€(gè)容易移動(dòng)的物體與另一個(gè)物體暫時(shí)結(jié)合，采用液壓油實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。29－氣壓或液壓結(jié)構(gòu)：將物體固體零部件用氣動(dòng)或液壓零部件代替。在創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，采用液壓傳動(dòng)代替原機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)升降塔的升降動(dòng)作，采用電磁換向閥換向?qū)崿F(xiàn)消防炮的升降。

1.3具體解決方案通過以上創(chuàng)新原理的分析，以此為創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路，得出最終的消防炮升降塔裝置創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案：采用液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括電動(dòng)機(jī)、接近開關(guān)，油缸，設(shè)置在油缸內(nèi)部的活塞及活塞桿（中空結(jié)構(gòu)）、油缸回路，鋼筒端部設(shè)置的法蘭，油箱，泵組，控制閥組。油箱、泵組、控制閥組通過管路連接形成動(dòng)力站，如圖1所示。油箱上方設(shè)有空氣濾清劑，并在其它方位設(shè)有液位控制器、溫度繼電器、液位液溫計(jì)。油缸活塞桿為中空結(jié)構(gòu)，并在活塞桿內(nèi)部設(shè)有一根耐腐蝕內(nèi)導(dǎo)管（中空結(jié)構(gòu)），并在油缸完全伸出、縮進(jìn)處裝有限位開關(guān)，在活塞桿與內(nèi)導(dǎo)管之間還設(shè)有一根外導(dǎo)管。油缸如圖2所示。在液壓吸油管處設(shè)有單向閥?？刂崎y組設(shè)有兩個(gè)油路，分別連通油缸的有桿腔和無桿腔，每個(gè)油路進(jìn)油端設(shè)有單向閥和溢流閥，單向閥流出口連接一個(gè)換向閥，通過控制換向閥從而控制油流入的是有桿腔還是無桿腔，換向閥流出口分別設(shè)有平衡閥，油通過平衡閥大部分流入有桿腔（無桿腔）、少許壓力油通過平衡閥作用將無桿腔（有桿腔）回路打開，從而使無桿腔（有桿腔）中油流回油箱，形成鎖緊回路，在平衡閥流出口并聯(lián)一個(gè)溢流閥。消防炮升降塔裝置的液壓系統(tǒng)原理圖如圖3所示。

篇9

引言

我國是世界上最大的發(fā)展中國家，國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，與此同時(shí)，干燥技術(shù)的應(yīng)用在市場需求的刺激下也出現(xiàn)了迅猛增長的勢(shì)頭。我國的干燥技術(shù)應(yīng)用經(jīng)歷了引進(jìn)、消化吸收及自制等階段，是世界上擁有干燥設(shè)備制造廠數(shù)量最多的國家，但我國大部分的農(nóng)產(chǎn)品仍沒有條件獲得先進(jìn)干燥技術(shù)的處理。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，由于得不到及時(shí)的干燥處理，我國平常年景損失的糧食達(dá)50億Kg。至于干燥技術(shù)對(duì)糧食產(chǎn)品外形和口味的影響尚無力顧及，今后與進(jìn)口糧食產(chǎn)品全面競爭的局面遲早要出現(xiàn)，屆時(shí)，這方面的缺陷將削弱我國產(chǎn)品的競爭力。

干燥能源通常使用煤、電、油、氣等，而且隨著世界煤炭、石油等能源的枯竭，使用成本愈來愈高，太陽能、微波能、遠(yuǎn)紅外、生物質(zhì)能等新能源的開發(fā)及應(yīng)用愈發(fā)受到重視。本文介紹的是利用天然氣燃燒產(chǎn)生的氣體作為熱介質(zhì)，利用微波進(jìn)行輔助加熱的一種組合干燥機(jī)，具有綠色、無污染，溫度易控制，熱利用率高的特點(diǎn)，另外微波還具有殺菌的作用。

就北方的玉米干燥而言，降速干燥階段時(shí)間占整個(gè)干燥時(shí)間的2/3，蒸發(fā)掉的水分卻不足全部水分的1/3，本發(fā)明設(shè)想在傳統(tǒng)干燥的恒速干燥最后階段，在進(jìn)入降速干燥之前，加入微波輔助加熱，加快內(nèi)部水分向外部擴(kuò)散的速率，這樣可以大大縮短降速干燥階段時(shí)間，也使整個(gè)干燥時(shí)間縮短，從而達(dá)到高效節(jié)能的目的。

一、總體結(jié)構(gòu)

烘干機(jī)由四部分組成：帶式干燥機(jī)及配風(fēng)系統(tǒng)、天然氣燃燒系統(tǒng)、微波輔助加熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。

帶式干燥機(jī)由機(jī)箱、帶傳動(dòng)系統(tǒng)組成，帶速可無級(jí)調(diào)節(jié)。配風(fēng)系統(tǒng)包括進(jìn)、出風(fēng)管、循環(huán)風(fēng)機(jī)、排潮風(fēng)機(jī)及控風(fēng)門。

微波輔助加熱系統(tǒng)包括微波加熱腔、微波源、微波源外罩及進(jìn)、出料微波抑制器。

控制系統(tǒng)控制傳送帶開/停及變頻調(diào)速；循環(huán)風(fēng)機(jī)、排潮風(fēng)機(jī)開/停；微波源分組開啟/關(guān)閉及狀態(tài)顯示；料溫顯示及報(bào)警；風(fēng)溫顯示及報(bào)警。

二、烘干機(jī)主要參數(shù)的確定

通過干燥過程的物料衡算和熱量衡算，確定主要參數(shù)，包括計(jì)算水分蒸發(fā)量、空氣耗量、天然氣用量及微波能耗。

在干燥過程中，新鮮空氣（其狀態(tài)為環(huán)境溫度t0，濕度H0，熱焓I0，干空氣量L）進(jìn)入空氣加熱器，加熱后（其狀態(tài)為t1，H1＝H0，I1，L）進(jìn)入干燥器，在加熱器中物料燥，由含水率m1降至m2，物料溫度由tm1升至tm2后排出干燥器；而干燥空氣溫度下降、濕度增加后排出干燥器（其狀態(tài)為t2，H2，I2，L）。

（1）原料玉米的質(zhì)量流量G1（kg/h）：根據(jù)要求G1=1000kg/h。

（2）產(chǎn)品玉米的質(zhì)量流量G2：G2=G1*（1－m1）/（1－m2）

式中：G2為產(chǎn)品玉米的質(zhì)量流量，kg/h；G1為原料玉米的質(zhì)量流量，kg/h；m1為原料玉米的濕基水分，28%；m2為產(chǎn)品玉米的濕基水分，14%。帶入數(shù)值，計(jì)算得到：G2=837kg/h。

（3）玉米中去除水分的質(zhì)量流量mw：每小時(shí)去除的水分質(zhì)量流量mw，由如下公式計(jì)算：mw＝G1*（m1－m2）/（1－m2）

式中：mw為每小時(shí)去除的水分質(zhì)量流量，kg/h；帶入各值，計(jì)算得到：mw=163kg/h

（4）干燥介質(zhì)進(jìn)入干燥室時(shí)的濕含量H1：因H1＝H0，當(dāng)溫度為t0＝－20℃，相對(duì)濕度為35%，查表得H1＝0.001

（5）干燥介質(zhì)離開干燥室時(shí)的濕含量H2：溫度為t2＝35℃，相對(duì)濕度為80%，查表得H2＝0.029

（6）干燥介質(zhì)濕比容υ（m3/Kg）：υ＝（0.773+1.244*H1）（273+t1）/273＝1.002（m3/Kg）式中：t1＝70℃

（7）干燥介質(zhì)流量L（Kg/h）：L＝mw/（H2－H1）＝5821.4（Kg/h）

（8）干燥介質(zhì)體積流量V（m3/h）：V＝L*υ＝5833（m3/h）

（9）干燥介質(zhì)離開干燥室時(shí)的焓值I2：I2＝1.01t2+H2（2501+1.86t2）＝35.35+0.029*2566.1＝109.8（KJ/Kg）

（10）干燥介質(zhì)進(jìn)入加熱室時(shí)的焓值I0：I0＝1.01t0+H1（2501+1.86t0）＝－20.2+0.01*（2501－37.2）＝4.44（KJ/Kg）式中：t0＝－20℃

（11）加熱器加入的熱量QH（KJ/h）：系統(tǒng)輸入熱量：1）濕物料G1帶入的熱量：因?yàn)镚1＝G2+mw，所以濕物料G1帶入的熱量為G2Cmtm1+mwCtm12）空氣帶入的熱量LI03）加熱器加入的熱量QH

系統(tǒng)輸出熱量：1）產(chǎn)品G2帶走的熱量：G2Cmtm22）廢氣帶走的熱量：LI23）干燥器散熱損失QL取QL＝10％QH

綜合以上：G2Cmtm1+mwCwtm1+LI0+QH＝G2Cmtm2+LI2+10％QH得：90％QH＝G2Cm（tm2－tm1）+L（I2－I0）－mwCwtm1式中：Cw為水的比熱容，4.187KJ/（Kg·℃）；tm1為原料玉米的溫度，－20℃；tm2為產(chǎn)品玉米的溫度，60℃；Cm為產(chǎn)品玉米的比熱，2.01KJ/（Kg·℃）最后QH＝846202（KJ/h）＝202150Kcal/h

（12）天然氣燃燒熱為8000Kcal/m3，則天然氣用量為25.3m3/h。:

（13）微波功率P（Kw）：假設(shè)降速干燥開始時(shí)，玉米中應(yīng)去除的水分還剩1/3（54Kg），此時(shí)的質(zhì)量流量（包含水分在內(nèi)）為Mj，含水率wj＝（54+1000×14％）/Mj＝21％，設(shè)經(jīng)微波加熱后，含水率為20％，糧食溫度由T1（60℃）變?yōu)門2（70℃），加熱效率η1（80％），微波轉(zhuǎn)換效率η2（70％），在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下，水的氣化熱539Kcal/Kg，產(chǎn)品干燥時(shí)，所需要的熱量為Q，可得：

Mj＝1000×（1－28％）+54+1000×14％＝914Kg/h＝15.23Kg/minQ＝Mj×〔W1（T2－T1）×1+C（1－W1）（T2－T1）+539（W1－W2）〕＝171.8（Kcal/min）則微波功率P＝0.07Q/η1η2＝21（Kw）

三、總結(jié)

玉米是我國主要的糧食資源，研制烘干玉米的關(guān)鍵技術(shù)和裝備，已成為節(jié)能減排、建設(shè)玉米綠色供應(yīng)鏈的關(guān)鍵，且眾多生產(chǎn)領(lǐng)域還沒有采用先進(jìn)的干燥技術(shù)和裝備，更有巨大的市場還有待于開發(fā)。

使用可燃?xì)?，主要成份為甲烷，燃燒生成二氧化碳和水，屬于清潔能源，采用微波干燥，速度快、加熱均勻，同時(shí)具有殺菌、減少污染的作用，結(jié)合熱風(fēng)干燥，能達(dá)到節(jié)能的目的，目前在糧食烘干領(lǐng)域還未見應(yīng)用，但經(jīng)廣大科技人員的研究與推廣，我國的糧食干燥技術(shù)及裝備必將取得更多成果。

參考文獻(xiàn)：

[1]金國淼等.干燥設(shè)備[M]，化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

篇10

針對(duì)前面的課程設(shè)計(jì)，在授課之前，校企雙方教師應(yīng)就課程目標(biāo)、實(shí)施意見共同商討，針對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行項(xiàng)目任務(wù)的分解，理清各階段的子目標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)及達(dá)成手段。在為服裝設(shè)計(jì)專業(yè)二年級(jí)學(xué)生授課中為某品牌服裝企業(yè)真實(shí)開發(fā)產(chǎn)品實(shí)施項(xiàng)目化課程所設(shè)計(jì)的一個(gè)教學(xué)任務(wù)書。在任務(wù)書中，應(yīng)明確課程的內(nèi)容、目標(biāo)、組織形式、“雙師”分工、課程考核等各環(huán)節(jié)的安排，這是產(chǎn)品開發(fā)類項(xiàng)目化課程有效實(shí)施的前提保障。

（二）交替授課、彈性課時(shí)

按照上面提到過的師資教學(xué)任務(wù)分配設(shè)計(jì)，為了解決企業(yè)師資方的時(shí)間受限問題，在該教師時(shí)間節(jié)點(diǎn)授課時(shí)間外，為有效監(jiān)控項(xiàng)目推進(jìn)效果，可利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等形式進(jìn)行時(shí)間點(diǎn)外的授課與輔導(dǎo)，達(dá)到課時(shí)分配的柔性化。企業(yè)教師對(duì)于學(xué)校的前導(dǎo)及后續(xù)課程知識(shí)鏈接比較模糊，因此，校方教師在企業(yè)教師來校授課節(jié)點(diǎn)之外的其他課程時(shí)間內(nèi)，要有意識(shí)地針對(duì)企方提出的項(xiàng)目，系統(tǒng)講授完成項(xiàng)目所需的知識(shí)技能，并指導(dǎo)學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施中學(xué)以致用。例如，企方在課上提出下一季企劃案的設(shè)計(jì)思想和要求，并下達(dá)在兩周內(nèi)完成企劃方案的階段任務(wù)。在接下來的授課中，校方教師就需要針對(duì)這一內(nèi)容進(jìn)行服裝商品企劃、版式設(shè)計(jì)等相應(yīng)知識(shí)的講授或知識(shí)串聯(lián)，使學(xué)生能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成企劃方案的制作，并在規(guī)定的時(shí)間點(diǎn)內(nèi)交由校企雙方教師聯(lián)合驗(yàn)收。這對(duì)校方教師的教學(xué)能力是一種考驗(yàn)，同時(shí)也可提升其“雙師”素質(zhì)。

（三）作業(yè)形式向產(chǎn)品轉(zhuǎn)化服裝設(shè)計(jì)類專業(yè)的課程作業(yè)

通常以實(shí)物作品的形式展現(xiàn)。在經(jīng)過企業(yè)綜合考核后，作業(yè)中優(yōu)勝者的作品會(huì)出現(xiàn)在企業(yè)的新品定貨會(huì)中，以產(chǎn)品形式接受市場的檢驗(yàn)。這樣，考核方就不僅僅是學(xué)校、企業(yè)，而轉(zhuǎn)化為市場價(jià)值的考量。對(duì)于在校生來說，這不僅是對(duì)課業(yè)成績的檢驗(yàn)，更是對(duì)于職業(yè)能力的綜合評(píng)定。

二、項(xiàng)目化課程教學(xué)反思

（一）初步形成了“三雙、五化、多手段檢驗(yàn)”的課程設(shè)計(jì)思路

第一，運(yùn)用了“雙師引導(dǎo)、雙線教學(xué)、雙場地實(shí)訓(xùn)”的課程實(shí)施思路。構(gòu)建了校內(nèi)、外雙向聯(lián)動(dòng)的共同培養(yǎng)局面。第二，實(shí)現(xiàn)了“教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目化、課時(shí)分配靈活化、授課時(shí)間彈性化、授課方式多樣化、作業(yè)形式產(chǎn)品化”的課程實(shí)施嘗試。第三，采用了調(diào)研報(bào)告、開發(fā)方案、產(chǎn)品畫冊(cè)、產(chǎn)品實(shí)物等多種形式的檢驗(yàn)方法，集中展現(xiàn)了學(xué)生綜合的專業(yè)能力。

（二）初步形成了“基于過程的動(dòng)態(tài)考核

基于結(jié)果的項(xiàng)目驗(yàn)收，基于銷量的市場檢驗(yàn)”的考核方式考核方式使課程的驗(yàn)收不僅僅局限于校內(nèi)或某位教師，而是來源于產(chǎn)品進(jìn)入市場的銷量，在更具說服力的同時(shí)，也成為學(xué)生職業(yè)能力的最好檢驗(yàn)方法。這樣的變革在某種程度上解決了設(shè)計(jì)類專業(yè)教學(xué)成果考核局限性的難題。

（三）初步探索了校企產(chǎn)學(xué)結(jié)合以及師資隊(duì)伍建設(shè)的途徑

校企長效合作的基礎(chǔ)是要找到共同的利益點(diǎn)，項(xiàng)目化教學(xué)在共同培養(yǎng)人這一根本目標(biāo)之上，又結(jié)合了共建師資、共建實(shí)訓(xùn)環(huán)境等相關(guān)的密切合作，使校方受益的同時(shí)，企業(yè)也可以得到產(chǎn)品銷售利潤，不失為一種好的合作方式。

（四）對(duì)以往存在的教學(xué)問題進(jìn)行了嘗試性解決

第一，動(dòng)態(tài)教學(xué)計(jì)劃的嘗試，在企業(yè)項(xiàng)目與學(xué)校教學(xué)進(jìn)度不對(duì)接的問題上有了一定突破。第二，在課程中引入網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)的教學(xué)手段，在解決企業(yè)教師授課時(shí)間受限的問題上有一定效果。第三，學(xué)校與企業(yè)教師交替授課的安排，為實(shí)踐依據(jù)與實(shí)踐方式的有效銜接提供了可能。第四，在作業(yè)—作品—產(chǎn)品的階段成果的逐一考核中，最終市場的檢驗(yàn)成為成品轉(zhuǎn)化的考核標(biāo)準(zhǔn)，使考核方式更加多樣化和實(shí)用化。第五，在項(xiàng)目化教學(xué)過程中，學(xué)生的專業(yè)能力也在向職業(yè)能力轉(zhuǎn)化，學(xué)生能夠憑實(shí)力到企業(yè)實(shí)習(xí)直至就業(yè)，校企合作在此過程中真正深化。

三、對(duì)課程的思考

（一）可以進(jìn)行“工學(xué)結(jié)合、專業(yè)融合、校企聯(lián)合”的產(chǎn)學(xué)共建嘗試

高職院校的藝術(shù)類專業(yè)，可以嘗試在共建項(xiàng)目化課程的基礎(chǔ)上，依托校內(nèi)、外實(shí)訓(xùn)基地，進(jìn)一步實(shí)行工學(xué)結(jié)合的高職高專教學(xué)模式；在成果建設(shè)上，實(shí)行相近專業(yè)的有效融合，比如可結(jié)合服裝設(shè)計(jì)與鞋類設(shè)計(jì)、家居設(shè)計(jì)等專業(yè)的特點(diǎn)，形成作業(yè)到作品的成果呈現(xiàn)；再與合作企業(yè)聯(lián)合制定人才培養(yǎng)方案、聯(lián)合進(jìn)行課程開發(fā)、聯(lián)合開發(fā)新季產(chǎn)品，形成作品到產(chǎn)品的系統(tǒng)轉(zhuǎn)化。

（二）可以在項(xiàng)目化教學(xué)的基礎(chǔ)上搭建有效的師資建設(shè)平臺(tái)

學(xué)校與企業(yè)在教學(xué)、項(xiàng)目推進(jìn)中形成深度融合，分工協(xié)作，搭建教學(xué)、實(shí)踐交叉組合的師資建設(shè)平臺(tái)，在雙贏的局面下，提高企業(yè)與教師雙方素質(zhì)，為可持續(xù)的師資隊(duì)伍建設(shè)注入活力。校企雙方在合作成熟的基礎(chǔ)上，可以慢慢發(fā)展到共同承接社會(huì)培訓(xùn)工作，擴(kuò)大校企雙方的社會(huì)影響。

（三）持續(xù)進(jìn)行探索，開辟產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的發(fā)展道路

項(xiàng)目化教學(xué)的成果轉(zhuǎn)化除了市場價(jià)值之外，其社會(huì)價(jià)值的體現(xiàn)既符合藝術(shù)設(shè)計(jì)類專業(yè)的要求，同時(shí)也體現(xiàn)了高職教育的社會(huì)責(zé)任。一方面，在教改科研成果的轉(zhuǎn)化方面，校方應(yīng)起到主導(dǎo)作用，可結(jié)合教學(xué)、項(xiàng)目的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，積累相關(guān)素材和案例，積極準(zhǔn)備編寫、出版相關(guān)教材，在分享經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，獲得更多的社會(huì)反饋，形成教育成果在社會(huì)上的良性循環(huán)；另一方面，校企雙方還可集合成員的智力資源進(jìn)一步拓展產(chǎn)學(xué)研究，促進(jìn)科技和創(chuàng)業(yè)教育的成果轉(zhuǎn)化。從本文所講的整個(gè)服裝設(shè)計(jì)專業(yè)項(xiàng)目化課程設(shè)計(jì)與實(shí)施過程可以看出，在課程推進(jìn)中基本實(shí)現(xiàn)了“專業(yè)與產(chǎn)業(yè)對(duì)接、課程內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接、教學(xué)過程與生產(chǎn)過程對(duì)接”，這正是國家對(duì)職業(yè)教育提出的“三對(duì)接”要求。這也再次說明了真正落實(shí)職業(yè)教育理念歸根結(jié)底還是在課程的開發(fā)和建設(shè)上，高職教育工作者為此要不斷進(jìn)行教學(xué)改革。