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[原创] 纸张计数测量显示装置+【2019年电赛F题国一获奖作品】

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发表于 2019-9-2 19:10:26 |显示全部楼层
本帖最后由 zyhandzln 于 2019-9-6 20:45 编辑

一 题目要求:

二 设计方案

1.硬件部分

硬件部分的制作,当初我们组内讨论了三套方案


  • 用FCD2214芯片去采,两极板之间的电容,通过FCD2214转化为AD值,经过测试,发现FCD2214的值,受周围环境的变化影响较大。
  • 运用NE555芯片,经过测试,NE555测试时,发现纸张数量,越来越多时,两极板之间的电容变化不是很明显,所以NE555芯片,精度不够
  • 运用伏安法,采用如下的电路结构,CX为待测极板
  • QQ截图20190906200831.png

2.方案描述
  DDS模块输出100KHZ的正弦波,经过待测装置,再通过全波整流电路,将交流信号转换为直流信号,经TM7705转换为AD值,传递给MCU,计算出纸张数量。
   QQ截图20190902183604.png
3.测量原理
  在测量装置的两极板间不断增加纸张数量,引起极板间电荷分布变化,从而引起极板电容变化,即测量极板间的电容变化便可计算得相对应纸张数。
两极板之间的电容与极板之间的纸张厚度的关系,如下公式2.1-1所示
QQ截图20190906202318.png

控制信号源输入信号幅值不变,电容变化导致电流大小的变化,导致电阻两端电压的变化,通过全波整流可以得到电阻两端的电压,此电压与纸张数存在一定关系。上图2-1为容抗测量电路,反馈通道上的电流与反相端电流相等,根据电容阻抗公
式 与欧姆定律,通过测得采样电阻电压值,便可计算出纸张数。


4.抗干扰分析
  • 从硬件方面,将流经被测装置之后的交流信号经过中心频率为100KHZ,等效品质因素Q为5的有源二阶带通滤波器,过滤高频干扰和低频干扰,具体电路可看附录1。
  • 从软件方面,运用数字滤波算法,将采集到的AD值进行中值平均滑动限幅滤波处理。
  5.误差分析
  •     测量过程中,由于外界干扰因素或者系统本身引起的引起零点漂移,会造成测量误差,在测量电路上,覆盖屏蔽板,可以减小外界干扰因素的影响。
  •     人体靠近极板的过程中,由于人体自身所带的电磁场影响待测装置的两极板间的电荷分布从而引起误差。

6.电路设计及参数计算



反馈电阻计算












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