项目名称：

智能温度测量仪设计与制作

所属一级学科名称：

机械与控制工程

项目负责人：

                        贺思陆

联系电话：

17393137112

指导教师：

李建莉 魏玉莉  魏万云 何冬花        

联系电话：

                    18993112073

申报日期：

2019年4月

项目所属

一级学科

机械与控制工程

项目实施时间

起始时间：  2019年  4 月   完成时间： 2020 年 4月

项

目

简

介

(100字以内）

工程实际应用中，为确保机床滑油系统的良好运转，须对其进行周期定检。因为滑油系统一旦循环不畅导致滑油温度升高，所以监测其工作过程中滑油温度的变化，可以为滑油系统的定检工作提供重要的参考信息。本项目针对机床滑油系统定检的需要，设计了其检测系统，在检测系统通过对滑油温度检测与记录，以实现对滑油系统检测。

申请人或申请团队

姓名

年级

学号

所在院系

/专业

联系电话

E-mail

主

持

人

贺思陆

17

1710401130

机电/机电一体化

17393137112

1293819368@qq.com

李海冉

17

1710401010

机电/机电一体化

17393136915

1157073947@

qq.com

成

员

张国磊

17

1710401201

机电/机电一体化

17393137230

2726330720@qq.com

赵喜方

17

1710401207

机电/机电一体化

17393137239

1622668036@qq.com

任可

18

1810401022

机电/机电一体化

13399456357

2321798488@qq.com

指  导  教  师

第一指导教师

姓名

李建莉

单位

兰州资源环境职业技术学院

年龄

38

专业技术职务

副教授

主要成果

1、第十一届“挑战杯”甘肃省大学生课外学术科技作品竞赛“优秀指导教师”

2、指导学生获得2017年全国电子设计大赛甘肃赛区二等奖

3、指导学生获得2018年西门子杯中国智能制造挑战赛二等奖  

4、指导学生获得2019年甘肃省职业技能大赛工业机器人组三等奖

第二指导教师

姓名

魏玉莉

单位

兰州资源环境职业技术学院

年龄

41

专业技术职务

讲师

主要成果

1、第45届甘肃省技能大赛中荣获“优秀指导教师”

2、指导学生获得2017年全国电子设计大赛甘肃赛区二等奖

3、指导学生获得2018年西门子杯中国智能制造挑战赛二等奖  

4、指导学生获得2019年甘肃省职业技能大赛工业机器人组三等奖

一、申请理由（包括自身具备的知识条件、自己的特长、兴趣、已有的实践创新成果等）

课题组具有扎实电路设计、软件编程、控制理论的专业知识以及与本课题相关的实践经验，参与了校级创新创业项目，并在2019年全省高职技能大赛中荣获三等奖。

二、项目方案

具体内容包括：

1、项目研究背景（国内外的研究现状及研究意义、项目已有的基础，与本项目有关的研究积累和已取得的成绩，已具备的条件，尚缺少的条件及方法等）

一、研究现状

随着国内外工业的日益发展,温度检测技术也有了不断地进步。目前的温度检测使用的温度计种类繁多,应用范围也较广泛。温度测量包括以下方法:

1)利用物体热胀冷缩原理制成的温度计

利用此原理制成的温度计大致分成三大类:玻璃温度计、双金属温度计、压力式温度计。

2)利用热电效应技术制成的温度检测元件

利用此技术制成的温度检测元件主要是热电偶。热电偶发展较早,比较成熟,至今仍为应用最广泛的检测元件之一。由于其具有结构简单、制作方便、测量范围宽、精度高、热惯性小等特点,因此广泛作为温度传感器的敏感元件。

3)利用热阻效应技术制成的温度计

用此技术制成的温度计大致可分成以下几种:电阻测温元件、导体测温元件、陶瓷热敏元件。

4)利用热辐射原理制成的高温计

热辐射高温计通常分为两种:一种是单色辐射高温计,一般称光学高温计;另一种是全辐射高温计,其工作原理是物体吸收热辐射后,视物体本身的性质,能将它吸收、透过或反射。目前,在高科技领域,国内外专家都在有针对性的竞相开发各种新型温度传感器及特殊测量环境的测温技术。

二、研究意义

在我们的日常生活中常用到的物理参数就包括温度，温度作为物理参数在工业生产中起着相当关键的作用。但是在现实生活中要测量一个物体的准确温度，仍旧是困难的。测量困难的原因有很多，例如传感器选型错误或者温度测量器件操作不当，则无论使用多么精确的仪器仪表都无法得出准确的结论。

三、研究基础

项目团队人员具有机电类知识背景，已学习了《机械基础》、《电工电子技术》、《单片机技术》具备制作项目的理论基础，作为项目负责人也是参加过大赛项目，在实践动手方面积累一定的经验，作为本项目的指导教师具有双师型教师资质，具有企业从业经历和学历背景，同时参与指导历年学生大赛，取得一定的成绩，对于学生的基础有更加清楚的认识，在前期对本项目进行了调研，尤其是传感器选择方面，最后确定为热敏电阻测温传感器，解决测温精确性问题，拟采用PID算法进行调节，作为大专生组成的团队，由于理论基础和计算基础薄弱，在算法优化方面存在明显的不足，随之项目的进行我们将努力提高理论水平。在前期准备中学习了如：DXP、Keil、Visual   Basic等软件，控制理论、C51单片机编程。在双创背景下，无论国家政策支持、还是学校经费保障、系里实验实训提供平台都足以支撑本项目顺利进行。

2、项目研究目标及主要内容

一、研究目标

    本课题针对机床滑油系统定检的需要，设计了其温度检测与记录的监控系统。系统实现功能：检测并显示滑油温度；监控系统既可脱机运行，也可联机运行；在检测过程中，内置TF卡存储器实时记录滑油温度的变化，并可进行联机或脱机查询；可将数据传至计算机进行数据分析处理；当需要同时对多点温度进行处理时，可以采用RS485通讯方式进行多终端联网同步采集；当温度超限时，可以驱动声、光报警输出。

二、研究内容

本课题的主要工作是研究与设计一种基于STM32的检测记录系统，使之应用于滑油系统温度监控，在实用中具有非常广阔的应用前景。课题的主要研究内容:

（1）查阅相关领域的文献资料，调研当前温度检测记录系统的发展现状，并综合项目实际应用领域，提出系统的整体设计方案。

（2)系统硬件电路设计，包括主控MCU电路、温度检测电路、按键处理电路、实时时钟电路、高效DCDC电源电路、报警驱动电路、数据存储电路、USB通讯控制电路、液晶显示电路等各个模块的详细电路设计、并在完成基本功能的基础上，还需要作监控系统的EMC/EMI设计。

（3）系统软件设计，包括下位机固件和上位软件两个部分。下位机固件部分负责系统的数据采集、存储、配合上位机完成数据上传与指令的接收和管理系统的运行等。上位机软件部分主要负责与下位机建立通讯连接，完成对下位机测量参数的配置、数据的上传与处理等。

（4）系统的低功耗设计。由于在工业场合，供电环节不一定好，本课题考虑设计成采用电池供电的温度检测记录设备，因此在设计系统硬件和软件中，贯穿低功耗的特点。设计过程中从元器件的选型、工作电压与工作频率的确定、电路的设计及软件的控制等方面最大限度的降低了系统功耗。

（5）系统的调试与测试，包括系统硬件的调试与测试、系统软件的调试与测试以及整机的测试，通过测试结果来验证滑油系统监控仪的性能是否达到预期设计的要求。

三、学校提供条件（包括项目开展所需的实验实训情况、配套经费、相关扶持政策等）

目前，依托开放实验室（单片机实训室、电工电子实训室），为课题的顺利进行提供了有力保障，合理的开放制度让研究人员随时进入实验室，提高了研究工作效率，所以试验场所基本能满足课题的完成，尚为不足的是后期PCB制作、封装从外面加工，费时费工。

四、预期成果

实物一套（硬件+上位机）

五、经费预算

总经费（元）

20000

财政拨款（元）

学校拨款（元）

5000

注：总经费、财政拨款、学校拨款由学校按照有关规定核定数目进行填写

具体包括：

耗材   15000

资料费  1000

PCB加工   4000

1、调研、差旅费；

2、用于项目研发的元器件、软硬件测试、小型硬件购置费等；

3、资料购置、打印、复印、印刷等费用；

4、学生撰写与项目有关的论文版面费、申请专利费等。

六、导师推荐意见

                                                  签名：

                                                   年   月    日

七、院系推荐意见

院系负责人签名：          学院盖章：

                                                    年   月    日

八、学校推荐意见：

                             学校负责人签名：         学校公章

                 年   月    日