机电传动与控制实验报告【实用六篇】

一试验目的

1。了解并掌握光敏三极管和光敏电阻的应用以及声控的交流信号的处理

2。掌握继电器的引脚结构以及其应用方法

3。熟练掌握三极管三个引脚的引用电路

4。熟练掌握LM324运放作为比较器和运放的应用电路

5。掌握与门的工作原理和引脚接法，并应用到实际电路中

二实验内容

1。按要求搭接电路，并调整电路，（注意运放被烧坏）

2。完成电路的工作，实现基本原件的功能

三实验器材

光敏三极管一只，光敏电阻一只，LM324运放一个，继电器一个，9014三极管一个，二极管一个，100k的电阻两个，47k的滑动变阻器一个，导线若干，直流电源设备

四基本原理

光敏三极管在红外光照射下导通获得低电平，从而通过比较器和继电器来控制灯的熄灭状态

光敏三极管在遮光下截止获得高电平，从而通过比较器和继电器来控制灯的点亮状态

光敏电阻在光照射下导通获得低电平，从而通过比较器和继电器来控制灯的熄灭状态

光敏电阻在遮光下截止获得高电平，从而通过比较器和继电器来控制灯的点亮状态

用麦克风作为声音的源，通过滤波放大，整流后将声音信号转换为电流信号再转换为电压信号，从而控制继电器，来实现灯亮与灭的控制

用与门将二者相结合，共同作为与门的输入信号，将输出引出，来控制继电器实现控制灯的亮与灭

五试验步骤

1。找齐电路所需的基本原件，搭接电路。

2。测试电路中的各个点的电压状态

3。检测完电压之后，开始进行对光敏三极管遮光和曝光处理，看电灯是否有闪烁的变化

4将光敏三极管换成光敏电阻做步骤3同样的处理方法，看电灯是否有闪烁的变化

5。将麦克风的输入转换为电压控制继电器

6。用与门将声光信号作为输入，同时引出输出来控制继电器，实现灯得亮与灭

7。得出结论，整理器材。

六实验电路如图

结论：实验电路完全能够得到实验开始所提出的要求，主要的缺点就是声控的范围太窄，必须要对准麦克风才有比较好的效果。

一、实训目的

专业设计实训Ⅰ是建立在已学的电工与电路、模拟电子技术和数字电子技术课程以后，综合运用课程所学的理论知识，实际进行课题的设计、安装和调试。是一门知识应用、综合、智力开发创新、工程技能训练、理论性和实际性极强的课程。其主要目的有以下几个方面：

（1）通过对电子技术的综合运用，使学到的理论知识相互融泄贯通，在认识上产生一个飞跃。

（2）初步掌握一般模拟电路、数字电路的设计方法，使学生得到一些工程设计的初步训练，并为以后的毕业设计奠定良好基础。

（3）培养同学自学能力，独立分析问题、解决问题的能力。对设计中遇到的问题，通过独立思考、查找工具书、参考文献、寻求正确答案；对实践中碰到的一些问题，能通过观察、分析、判断、改正、再实践、再分析等基本方法去解决。

（4）通过专业设计实训这一教学环节，树立严肃认真，文明仔细，实事求是的科学作风，树立生产观点，经济观点和全局观点。

二、内容与要求

设计内容：用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、制作容易、工作可靠等优点。

设计要求：

①白天，即使有声音，灯也不会亮；

②晚上，当有脚步声或其它声音时，灯会自动点亮；

③亮灯延时时间60秒，60秒后照明灯自动熄灭；

④自制直流供电电路

三、实训过程

1.方案设计

（1）课题分析

根据设计任务，声光控制LED照明灯的基本组成框图如图3—1所示。

图3—1声光控制LED照明灯方框图

（2）方案论证

（1）确立电路形式及元器件型号

①放大电路：声音传感器的输出信号非常微弱，为方便后级电路处理要先行放大。用三极管放大或运算放大器都可以，可以根据情况自由选择。

②比较电路：当晚上，或有声音时输出高电平，这里用比较器来实现这一功能，可以运放构成单门限电路。

③与门电路：根据要求，LED灯必须是晚上，且有声音时才点亮，所以设置一个与门电路，可以用数字电路的与门电路，也可以用二极管构成与门电路。

④延时电路：为了保证触发之后，LED灯点亮至少60秒，必须设置延时电路，这里可以用简单的RC电路实现。

⑤驱动电路与开关电路：用于驱动LED照明灯，这个部分即要保证足够的驱动电流，又不能驱动过头。

2.电路原理

根据以上方案，画出系统的电路如下图3—2所示。。

图3—2

电路中的主要元器件是使用了数字集成电路CD4011。其内部含有4个独立的与非门D1～D4，电路结构简单。可靠性高。

顾名思义，声光控延时开关就是用声音来控制开关的“开启”，若干分钟后延时开关“自动关闭”。因此，整个电路的功能就是将声音信号处理后.变为电子开关的开关动作。明确了电路的信号流向后，即可依据主要元器件将电路划分为若干个单元。

声音信号（脚步声、掌声等）由驻极体话筒BM接收并转换成电信号，经C1耦合到D3进行电压放大，与非门D3此时是一个放大电路，放大的信号送到R3的一端。R3、R4构成分压电路，并接到控制门D4的13脚，作为声控信号。当有声音信号时，IC的10脚为高电平“1”，则R3、R4的中间分压为低电平“0”，即控制门D4的13脚为低电平。

为了使声光控开关在白天开关断开，即由光敏电阻RG等元件组成光控电路。R6和RG组成串联分压电路，夜晚无环境光时，光敏电阻的阻值很大，RG两端的电压高，则与非门D1的1脚为高电平“1”。通过与非门D1则为低电平“0”。再通过二极管D1输入到控制门D4的13脚，也为低电平“0”。使声光控电路工作具备了光控条件。白天较强的环境使RG的阻值很小。RG两端的电压几乎为0，即为低电平“0”，则与非门D1的1脚为低电平“0”，使声光控电路不具备光控条件，电子开关处于断开状态。

当夜晚.同时又有外界声音信号时，控制门（与非门）D4的输入端，有一端为低电平“0”，输出为高电平“1”。使单向可控硅导通，电子开关闭合；同时给C3充电，C3和R5构成延时电路.延时时间T=2πR5C3，改变R5或C3的值，可改变延时时间，满足不同的延时要求，C3充满电后只向R5放电，当放电到一定电平时，与非门D2的输入端5、6脚为低电平，输出为高电平.与非门的12脚为高电平“1”，同时没有声音信号时与非门的13脚也为高电平“1”，与非门D4，的两个输入端为高电平，则它的输出为低电平“0”，使单向可控硅截止。电子开关断开。完成一次完整的电子开关由开到关的过程。

二极管VD1—VD4将交流220V进行桥式整流.变成脉动直流电。又经R9降压，C4滤波后即为电路的直流电源，为BM、IC等供电。

3.元器件的选择

IC选用CMOS数字集成电路CD4011，CD4011有四个独立的与非门电路，内部功能见图3，Vss是电源的负极，VDD是电源的正极。可控硅T选用1A/400V的进口单向可控硅1006型，如负载电流大可选用3A、6A、10A等规格的单向可控硅，它的测量方法是：用RX1档，将红表笔接可控硅的负极，黑表笔接正极，这时表针无读数，然后用黑表笔触一下控制极K，这时表有读数，黑表笔马上离开这时表仍有读数（注意触控制极时正负表笔是始终连接的）说明该可控硅是完好的。驻极体选用的是一般收录机用的小话筒，它的测量方法是：用RX100档将红表笔接外壳的S、黑表笔接D，这时用口对着驻极体吹气，若表针有摆动说明该驻极体完好，摆动越大灵敏度越高；光敏电阻选用的是625A型，有光照射时电阻为20K以下，无光时电阻值大干100MΩ，说明该元件是完好的。二极管采用普通的整流二极管1N4001～1N4007。总之，元件的选择可灵活掌握，参数可在一定范围内选用。其它元件按图1所示的标注即可。

4.安装制作

对照元件清单买到电子元器件后，首先对照材料清单将各材料认真清点一遍，并用万用表粗略地（因出厂前已测量过）测量一下各元件，做到心中有数。

焊接时注意先焊接无极性的阻容元件，电阻采用卧装，电容采用直立装，紧贴电路板，焊接有极性的元件如电解电容、话筒、整流二极管、三极管、单向可控硅等元件时千万不要装反，注意极性的正确。否则电路不能正常工作甚至烧毁元器件。

5.调试

调试前，先将焊好的电路板对照电路图认真核对一遍，不要有错焊、漏焊、短路等现象发生。通电后，人体不允许接触电路板的任一部分，防止触电，注意安全。如用万用表检测时，将万需表两表笔接触电路板相应处即可。

本电路调试时请先将光敏电阻的光挡住，将AB分别接在电灯的开关位上，用手轻拍驻极体，这时灯应亮，若用光照射光敏电阻，再用手重拍驻极体，这时灯不亮。说明光敏电阻完好，这时表示制作成功。若不成功请仔细检查有无虚假错焊和拖锡短路现象。

PID控制电机实验报告

摘要

以电机控制平台为对象，利用51单片机和变频器，控制电机精确的定位和正反转运动，克服了常见的因高速而丢步和堵转的现象。电机实现闭环控制的基本方法是将电机工作于启动停止区，通过改变参考脉冲的频率来调节电机的运行速度和电机的闭环控制系统由速度环和位置环构成。通过PID调节实现稳态精度和动态性能较好的闭环系统。

关键词：变频器PID调节 闭环控制

一、实验目的和任务

通过这次课程设计，目的在于掌握如何用DSP控制变频器，再通

过变频器控制异步电动机实现速度的闭环控制。为实现闭环控制，我们需完成相应的任务：

1、通过变频器控制电机的五段调速。

2、通过示波器输出电机速度变化的梯形运行图与s形运行图。

3、通过单片机实现电机转速的开环控制。

4、通过单片机实现电机的闭环控制。

二、实验设备介绍

装有ccs4.2软件的个人计算机，含有ADC模块的51单片机开发板一套，变频器一个，导线若干条。

三、硬件电路

1.变频器的简介

变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，变频器还有很多的保护功能。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。

2.变频器的使用

变频器事物图 变频器原理图

实验一  晶闸管直流调速系统电流-转速调节器调试

一.实验目的

1.熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。 2.掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。

二.实验内容

1.调节器的调试

三.实验设备及仪器

1.教学实验台主控制屏。 2.MEL—11组件 3.MCL—18组件 4.双踪示波器 5.万用表

四.实验方法

1.速度调节器（ASR）的调试

按图1-5接线，DZS(零速封锁器)的扭子开关扳向“解除”。

（1）调整输出正、负限幅值“5”、“6”端 接可调电容，使ASR调节器为PI调节器，加入一定的输入电压（由MCL—18的给定提供，以下同），调整正、负限幅电位器RP1、RP2，使输出正负值等于5V。

（2）测定输入输出特性  将反馈网络中的电容短接（“5”、“6”端短接），使ASR调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画

图1-5 速度调节器和电流调节器的调试接线图

出曲线。

（3）观察PI特性

拆除“5”、“6”端短接线，突加给定电压(0.1V)，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变数值。

2.电流调节器（ACR）的调试 按图1-5接线。

（1）调整输出正,负限幅值

“9”、“10”端 接可调电容，使调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值等于5V。

（2）测定输入输出特性

将反馈网络中的电容短接（“9”、“10”端短接），使调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。

（3）观察PI特性

拆除“9”、“10”端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变数值。

质量控制实验报告

院系：机械工程学院工业工程系

小组成员：02613126 樊有赟

02613136 彭芳琪 02612135 杨欣

指导教师：肖锋

地点：机械楼工业工程实验室

日期：20xx.10.22

数据的定量分析

一、 实验目的

1、 利用计算机应用软件绘制质量管理工具图。 2、 应用质量管理理论对绘制的工具图进行分析。

3、 依据质量管理理论和相关国家标准对所检验批进行判断。 4、 提高用计算机软件分析和处理实际数据的能力。 5、 加深对质量管理理论的认识。

二、 实验设备及仪器

一毛钱硬币若干、游标卡尺、计算机等。

三、 实验步骤

1、 用游标卡尺随机抽样测量36枚一毛钱硬币的直径并记录数据。 2、 建立所测数据的minitab数据集。

3、 利用minitab软件对所测数据绘制直方图和控制图。 4、 根据数据及图表进行分析。

四、 实验数据及分析

1、 测量数据（单位cm）

2、 直方图

3、 控制图

4、 分析

排除测量时的误差，由以上数据和国家硬币直径标准可以看出这些硬币的制造时相当严格的，误差极小，平均直径为1.80cm，可见国家对货币的质量要求非常严格。

实验名称：电流、转速调速调节器设计

一、实验目的

1、掌握双闭环直流调速系统的稳态参数计算、系统的稳定性分析 2、了解用MATLAB软件工具对系统的电流环和速度环作PI调节器设计 3、熟悉对系统进行仿真的步骤和方法

二、实验过程 1、设计要求

（1）静态指标：无静差

（2）动态指标：电流超调量小于等于5%；空载启动到额定转速时的转速超调量小于等于10% 2、电流环设计

（1）确定时间常数：经计算得电流环小时间常数之和为0.0037s （2）选择电流调节器结构：采用PI调节器

（3）计算电流调节器参数：电流调节器超前时间常数为0.03s，ACR比例系数为1.013

（4）校验近似条件：均满足近似条件

（5）计算调节器电阻电容：按照计算得出的电阻电容参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为4.3%，小于5%，满足设计要求 3、转速环设计

（1）确定时间常数：经计算得转速环小时间常数之和为0.0174s （2）选择转速调节器结构：采用PI调节器

（3）计算转速调节器参数：ASR超前时间常数为0.087s，ASCR比例系数为11.7

（4）校验近似条件：均满足近似条件

工学院实验报告

（5）计算调节器电阻电容

（6）校核转速超调量：转速环可以达到的动态跟随性能指标为8.31%，小于10%，满足设计要求

4、电流闭环控制系统仿真图1电流环仿真模型

5、转速环仿真设计

图2 转速环仿真模型

6、不同PI参数下仿真图对比

表1中序号1为以KT=0.25的关系式按典型I系统设计得到PI调节器的阶跃仿真结果图，可以看出此时无超调、但上升时间长；序号2为以KT=0.5的关系式按典型I系统设计得到PI调节器的阶跃仿真结果图，可以看出此时超调量小、上升时间较短，兼顾了稳定性和快速性；序号3为以KT=1的关系式按典型I系统设计得到PI调节器的阶跃仿真结果图，可以看出此时上升时间短、但超调大；序号4为开环时仿真结果图，可以看出系统将不会达到稳态。因此序号2的电流、转速调速调节器的设计合理。

工学院实验报告

表1不同PI参数下仿真图对比

三、实验总结

通过本次实验，我掌握了双闭环直流调速系统的稳态参数计算、系统的稳定性分析，学会了使用MATLAB软件对系统的电流环和速度环作PI调节器设计，熟悉了对系统进行仿真的步骤和方法。