江苏省职业院校技能大赛-电子产品设计及制作.docVIP

PAGE 3 2022年江苏省职业院校技能大赛 电子产品设计及制作赛项样题任务书 题目:具有机器视觉交互功能的电流信号检测仪的设计及制作 一、竞赛任务 按赛题要求，根据下发的技术资料、元器件及配件完成具有机器视觉功能的电流信号检测仪系统的如下工作任务： 1.根据下发的文件要求，根据纸质原理图和印制电路板约束条件，利用Altium软件绘制电路原理图和印制电路板图； 2. 根据所给资料结合传感器平台研究电流信号检测仪的工作原理和功能要求； 3.完成给定的单片机核心板（STM32单片机或51单片机）和信号调理电路板的焊接装调任务； 4.根据赛项提供的机箱完成简单的布局设计，包括开关、电路板、插座的安装及机内走线的规划； 5. 完成电流信号检测仪系统的参数设置及软硬件调试，使其达到规定功能要求和技术指标；电流信号检测仪装置可采用具有机器视觉功能的视觉信号处理板套件（摄像头及OV7725+STM32F103视觉信号处理板）完成部分人机交互操作。 6.撰写任务书要求的相关技术文件。 功能与技术要求 1.系统原理说明 本赛项电流信号检测仪装置如下图1所示： 图1 电流信号检测仪工作示意图 电流检测装置是电力系统中用于电能计量和继电保护的重要装置，同时也是智能电网的重要参数来源。从电气隔离角度，电流检测装置可分为接触式和非接触式两种方式。接触式测量一般是通过串联电阻检测电压的方法，主要指电阻分流器；非接触式测量一般通过检测电流产生的磁场实现的，由于电流周围会产生磁场，可以间接地通过测量磁场的大小得到被测电流的大小，主要包括霍尔电流传感器、电流互感器、罗氏线圈、光纤电流传感器等。 本装置采用一种原边为单匝线圈、副边为多匝线圈的电流互感器，其作用就是将一次侧母线上的大电流信号转变成二次侧的小电流信号，目的是便于后续信号的采集与处理，其等效电路如图2所示。 图2 电流互感器等效电路模型 图中，M为一次电流／电压与线圈之间的互感系数，L0为线圈的自感，R0为线圈的内阻，C0为线圈的杂散电容，e(t)为线圈感应的电势，U(t)为线圈的输出电势。 在本测试装置中，被测电流导线穿过电流互感器线圈，线圈两根引线U(+)、U(-)输出感应信号，经过信号调理线路、AD转换、频率测量等模块，测量电流信号的幅值、频率，并在液晶屏上显示测量结果。被测正弦电流频率范围为50Hz~500Hz，幅值范围为1mA~50mA，被测电流在1mA~10mA范围时,电流测量精度优于5%，被测电流在10mA~50mA范围时,电流测量精度优于1%，频率测量精度优于1%。当检测电流超出最高设定电流时，蜂鸣器长鸣报警。 机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断，在日常生活和工农业生产中有着广泛的应用。 机器视觉系统是通过机器视觉产品（即图像摄取装置）将被摄取目标转换成图像信号，传送给 图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。 整个系统由DCP-400-A（STM32F103核心板）或DCP-300-A （IAP15W4K61S4核心板）、信号调理电路（焊接在现场加工的PCB板或通用线路板上）、电流互感器线圈、摄像头套件（OV7725+STM32F103视觉信号处理板）和电源等组成。 2．功能实现 要求参赛队完成以下功能： （1）印刷线路板绘制 根据赛项下发的纸质原理图和电子文档的PCB文件夹中给定的相关库文件，完成原理图紫色框中参数设计区中R3、R4电阻值和C5电容值的参数设计，使原理图完整，并绘制电路原理图。在赛项给定的PCB外形尺寸（如图3所示）进行印制电路板的设计； 线路板约束规则要求：采用双层板，最小间距6mil，最小线宽8mil，过孔最小孔径15mil，过孔最小直径30mil，敷铜最小间距12mil； 绘制完成后要求生成以下文件： 完成整个工程后，提交电原理图、印刷线路板图和生成的GERBER文件等，用于现场PCB制作与设计打分。 各参赛队在设计PCB时，不得改变给定的PCB文件板面尺寸大小、已给定的安装固定孔的位置。 图3 电流信号检测仪主板PCB尺寸布局示意图 硬件焊接组装和调试 电路板装调：根据提供的DCP-400-A（STM32F103核心板）或DCP-300-A （IAP15W4K61S4核心板）和信号调理电路（焊接在DCP-2142通用线路板上。在厂家现场加工的PCB板没有发放之前，各参赛队必须用DCP-2142通用线路板焊接调试赛题中要求自主设计的电路。）的原理图、材料清单及焊接套件完成电路板焊接装配任务，装配工艺按照典型电子产品装接工艺要求执行。各参赛队选手在裁判长宣布比赛后30分钟内完成下发元器件的核查，若元器件缺损可以申请更换，超时申请元器件将按照每申请一个扣1分计入总成绩。信号调理电路焊接在DCP-