四川省电子设计竞赛题目ABCD题.docx

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四川省电子设计竞赛题目ABCD题

简易数字式电阻、电容和电感测量仪（A题）

（本专科共用）

一、任务

设计并制作数字式电阻、电容、电感、品质因素和损耗系数测量仪。

二、要求

1基本要求

（1）测量电阻范围：

100～1M，测量精度：

；

（2）测量电容范围：

100pF～10000pF，测量精度：

；

（3）测量电感范围：

100H～10mH，测量精度：

；

（4）使用键来设置测量的种类和单位，并显示；

（5）自制电源。

2.发挥部分

（1）进一步扩展量程，并提高测量精度。

1.测量电阻范围：

10～10M，测量精度：

；

2.测量电容范围：

50pF～10F，测量精度：

；

3.测量电感范围：

50H～1H，测量精度：

；

（2）测量电感的品质因素Q，测量范围：

1.0～999.9，测量精度：

；

（3）测量电容的损耗系数D，测量范围：

0.001～9.999，

测量精度：

；

（4）测试频点：

100Hz，1kHz，10kHz；

（5）其它（如进一步扩展量程和提高精度，自动量程转换等）。

三、评分标准

项目

主要内容

满分

设计报告

（本科30分）

（高职高专10分）

报告内容：

（1）方案比较、设计与论证；

（2）理论分析与计算；

（3）电路图及有关设计文件；

（4）测试方法与仪器，测试数据

及测试结果分析。

基本要求（50分）

电阻测量

12

电容测量

12

电感测量

12

键设置测量种类，单位

8

自制电源

6

发挥部分（50分）

进一步扩展量程和提高精度

15

测量电感的品质因素

12

测量电容的损耗系数

12

测试频点

3

其它

8

四、说明

在赛区测试时，各测试结果以成品数字电桥（型号：

TH2811D）为标准。

受控正弦信号发生器（B题）

（本专科共用）

一、任务

设计并制作二线式电流型电阻变送器控制的正弦信号发生器。

变送器的输入为电阻量，输出为电流量，信号发生部分的输入为电流量，输出为正弦信号，如图1所示。

电源

4~20mA

24V

正弦信号

发生器

+

-

-

电源与

电压采集

信号调理

电流变送

可调电阻

二线式电流变送器

信号发生部分

图1　二线式电流型变送器控制的信号发生器

二、要求

1．基本要求

（1）设计制作二线式电流型变送器控制的正弦信号发生器，1000~2000对应的电流输出为4~20mA，变换精度优于1%，变换非线性度优于2%，输出传输线的长度不小于1m。

信号发生部分要求能够将输入电流量转换成电阻量并采用数码显示，显示分辨率为1；

（2）设计并制作正弦信号发生器，当输入的可调电阻值大于1500时，信号发生器输出一固定频率的正弦信号，电阻值低于该值时信号发生器停止工作;

（3）设计并制作变送器和信号发生部分所需的电源。

2．发挥部分

设计制作正弦信号发生器，其输出正弦信号的频率与变送器变送的输入可调电阻值有关。

当变送器端输入的可调电阻值在1000~2000之间变化时，输出的相应正弦信号的频率在1000kHz~2000kHz之间变化，并显示其频率值。

输出信号无明显失真，输出频率稳定度优于10-4；（注：

要求不能采用专用变送器或电流转换器芯片）

（1）频率变换精度优于0.5%，显示输出的频率值，显示分辨率为100Hz；

（2）变换非线性度优于1%；

（3）输出电压幅度：

在50负载电阻上的电压峰峰值Vopp≥5V;

（4）其它。

三、说明

1．测量精度按贝塞尔公式计算

；

2．非线性度计算公式为：

非线性度＝[最大误差（满度－零度）]100%；

例：

非线性度＝最大误差（5－1）]100%

3．输出频率稳定度在设计中说明，不作测试；

4.发挥部分中的“其它”是指与题目密切相关的，题目中没有要求的发挥功能。

四、评分标准

项目

主要内容

满分

设计报告

（本科30分）

（高职高专10分）

报告内容：

（1）方案比较、设计与论证；

（2）理论分析与计算；

（3）电路图及有关设计文件；

（4）测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析。

基本要求（50分）

变送器部分

25

信号发生器部分

10

电源制作

10

制作工艺

5

发挥部分（50分）

完成第

（1）项

22

完成第

（2）项

15

完成第（3）项

8

其它

5

坦克打靶（C题）

（本专科共用）

一、任务

设计并制作一个可以寻迹的简易坦克车，并在其上安装由电动机驱动的可以自由旋转的炮塔，在炮塔上安装激光笔以代替火炮。

本题的任务是控制坦克沿靶场中预先设置的轨迹，快速寻迹行进，并同时以光电方式瞄准光靶，实现激光打靶。

本题仅考核在水平面上跟踪轨迹的精确性、在水平面上打靶的精确性以及完成任务的速度。

靶场如图1所示（测试现场不得自带靶场，光靶刻度板可以自带）：

图1靶场及光靶示意图

二、要求

1．基本要求

（1）要求坦克从起点出发，沿引导轨迹快速到达终点。

坦克上应自行标示一醒目的检测基准。

在寻迹跟踪的全过程中，其检测基准偏离引导轨迹边缘距离应≤2cm，一旦不满足该要求，坦克应自动给出声光报警；同时全程行驶时间不能大于60s，时间越短越好。

行驶时间达到60s时，必须立即自动停车并停止炮击的动作并给予声光报警。

（2）在引导轨迹适当位置设置有4条“炮击点”黑色短线，坦克检测到“炮击点”黑色短线时需立即发出声光指示信息，并停车，在检测到“炮击点”标志1s内瞄准炮击。

炮击全过程必须以激光指示弹着点并伴随声光指示，持续时间≥2s，以便确切检测激光炮击点刻度位置，记录该过程中最大偏差值。

2．发挥部分

完成本部份，炮塔增加不少于250g的转动惯量配重，低于220g发挥部分不测试。

（1）全程行驶时间不能大于40s，其余要求同“基本要求”第

（1）条。

（2）坦克在行进过程中可以动态瞄准目标，当检测到“炮击点”黑色短线时立即炮击。

炮击过程必须伴随声光指示，时间持续2s。

炮击过程中不能停车，也不允许有明显降低坦克行进速度的情况发生，全程行驶时间不能大于40s。

（3）坦克每瞄准炮击一次，炮塔应自动复位，当检测到“炮击点”标志时需在2s内瞄准炮击且不允许停车，全程行驶时间不能大于60s。

其余要求同发挥部分第

（2）条。

复位位置为火炮指向车头正前方位置，自动复位到位应当有声光指示信息。

（4）其它。

三、说明

1．在白纸上绘制或粘贴引导轨迹。

2．引导轨迹宽度2cm，可以涂墨或粘黑色胶带，引导轨迹形状在竞赛时临时指定。

轨迹曲率半径不小于30cm。

“炮击点”黑色短线长35cm。

3．坦克行进及打靶不允许采用人工遥控，坦克外围尺寸：

长度≤35cm，宽度≤25cm；坦克采用电池供电。

竞赛测试过程中允许自带多套备用电池。

4．炮塔电机体积不大于5×5×5cm3。

5．配重体轴向厚度不大于2cm，并便于取下称量检查。

6．光靶采用电压12V、功率≤15W的小汽车灯泡，灯泡中心距地面25cm。

竞赛时可以自备。

7．光靶刻度板长约50cm，每间隔1cm刻一条竖线，光靶中心线两侧各25条。

每5条做一标记，如1、5、10、15、20、25。

炮击点规定在灯泡以下便于观察位置。

8．发挥部分中的“其它”项指与本题目密切相关的内容。

四、评分标准

项目

主要内容

满分

设计报告

（本科30分）

（高职高专10分）

报告内容：

（1）方案比较、设计与论证；

（2）理论分析与计算；

（3）电路图及有关设计文件；

（4）测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析。

基本要求（50分）

完成第

（1）项

25

完成第

（2）项

25

发挥部分（50分）

完成第

（1）项

10

完成第

（2）项

15

完成第（3）项

17

其它

8

高效数控恒流电源（D题）

（本专科共用）

一、任务

设计并制作以DC-DC变换器为核心的数控恒流电源，电路框图如图1所示。

图1电路框图

二、要求

在输入电压Ui为15V/DC（波动范围12V~18V）及电阻负载条件下，使电源满足：

1．基本要求

（1）输出电流Io可调范围：

200mA～2000mA；最大输出电压Uomax：

10V；

（2）Ui从12V变到18V时，电流调整率SI≤4%（Io＝1000mA，负载为5Ω的条件下测试）；

（3）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，负载调整率SR≤4%（Ui=15V，Io＝1000mA，负载在1Ω～5Ω条件下测试）；

（4）输出噪声纹波电流≤30mA（Ui=15V，Uo=10V，Io=2000mA）；

（5）整机效率

≥70%（Ui=15V，Uo=10V，Io=2000mA）；

（6）具有过压保护功能，动作电压Uoth=11±0.5V（Ui=15V，Io=1000mA）；

2．发挥部分

（1）能数字设定并控制输出电流，步进≤10mA，要求输出电流与给定值的相对误差≤±2%；

（2）输出噪声纹波电流≤15mA（Ui=15V，Uo=10V，Io=2000mA）；

（3）整机效率

≥80%（Ui=15V，Uo=10V，Io=2000mA）；

（4）排除过压故障后，电源能自动恢复为正常状态；

（5）具有输出电流的测量和数字显示功能；

（6）其它（如：

扩大输入电压波动范围为8V~20V；具有上电前输出开路检测并报警显示功能等。

）。

三、评分标准

　项目

主要内容

满分

设计报告

（本科30分）

（高职高专10分）

报告内容：

（1）方案比较、设计与论证；

（2）理论分析与计算；

（3）电路图及有关设计文件；

（4）测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析。

基本要求（50分）

输出电流Io范围

15

电流调整率SI

5

负载调整率SR

5

输出噪声纹波电流

5

整机效率

15

过压保护功能

5

发挥部分（50分）

数字设定并控制输出电流

15

输出噪声纹波电流

5

整机效率

10

保护自动恢复功能

5

输出电流测量显示功能

5

其它

10

四、说明

1.图1中DC-DC变换器不允许使用成品模块，但可使用开关电源控制芯片。

2.DC-DC变换器、控制、显示电路只能由Ui供电，不得另加辅助电源，但控制器电源允许使用DC-DC成品模块。

3.本题中的输出噪声纹波电流是指输出电流中的所有非直流成分，要求用毫伏表测量输出纹波电压，再换算成输出纹波电流值。

4.本题中电流调整率SI指Ui在指定范围内变化时，输出电流Io的相对变化率，即

；负载调整率SR指输出电压Uo在指定范围内变化（改变负载）时，输出电流Io的相对变化率，即

。

5.整机效率=Po/PI，其中Po＝UoIo，PI＝UiIi。