電賽校賽題目

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1、風板控制裝置（A題） 一、任務 設計并制作一個風板控制裝置。該裝置能通過控制風機的風量來控制風板完 成規(guī)定動作，風板控制裝置參考示意圖見圖 1。 圖1風板控制裝置參考示意圖 二、要求 1 .基本要求 （1）預置風板控制角度（控制角度在 45。?135。之間設定）。由起點開始 啟動裝置，控制風板達到預置角度，過渡過程時間不大于 10s,控制角度誤差不 大于5。，在預置角度上的穩(wěn)定停留時間為 5s,誤差不大于1s。動作完成后風 板平穩(wěn)停留在終點位置上； （2）在45?135范圍內預置兩個角度值（①1和①2）。由終點開始啟 動裝置，在10s內控制風板到達第一個預置角度上；然后

2、到達第二個預置角度， 在兩個預置角度之間做3次擺動，擺動周期不大于5s,擺動幅角誤差不大于5 , 動作完成后風板平穩(wěn)停留在起點位置上； （3）顯示風板設置的控制角度。風板從一個狀態(tài)轉變到另一個狀態(tài)時應有 明顯的聲光提示。 2 .發(fā)揮部分 用細線繩將一個重量為10g物體（可以用10g整碼代替），拴在小長尾金屬 火的尾端上，小長尾金屬夾與重物的總長度不小于 50mm并整體夾在圖1所示 風板對應位置上。 (1)預置風板控制角度(控制角度在 45。?135。之間設定)。由起點開 始啟動裝置，控制風板達到預置角度，過渡過程時間不大于 15s,控制角度誤差 不大于5。，在預置角度上的穩(wěn)定停留時間

3、 5s,誤差不大于1s,最后控制風板 平穩(wěn)停留在終點位置上； (2)在45?135范圍內預置兩個角度值(①1和①2)。由終點開始啟 動裝置，在15s內控制風板到達第一個預置角度上；然后到達第二個預置角度， 在兩個預置角度之間做4次擺動，擺動周期不大于5s,擺動幅角誤差不大于5 , 動作完成后風板平穩(wěn)停留在起點位置上； (3)其他。 三、說明 1 .給出的圖1僅作參考，風板的外形尺寸要求為：高150m由寬200mm厚 度和制作材料及風板支架的機械連接方式不做限定；風板上除安裝風板轉動軸、 角度指示針和傳感器外，不能安裝其他任何裝置；風機數(shù)量和控制風向方式可自 行設計確定；可以設置風板起始

4、位置、終點位置的限位裝置，限定風板能在與水 平線成300 ~150的夾角內擺動； 2 .風板的運動狀態(tài)，都要通過控制風機的風量來完成，不能受機械結構或 其它外力的控制?？刂平嵌日`差為實測角度與預置角度之差的絕對值。 風板由靜 止開始運動到規(guī)定控制角度的時間定義為過渡過程時間。 風板從一個狀態(tài)轉變到 另一個狀態(tài)時應有明顯的聲光提示，聲光提示只作為測評計時的參考，以現(xiàn)場實 測數(shù)據(jù)為準。 風力擺控制系統(tǒng)(B題) 一、任務 一長約60cm?70cm勺細管上端用萬向節(jié)固定在支架上，下方懸掛一組(2?4 只)直流風機，構成一風力擺，如圖1所示。風力擺上安裝一向下的激光筆，靜 止時，激光筆的下端

5、距地面不超過 20cmi設計一測控系統(tǒng)，控制驅動各風機使 風力擺按照一定規(guī)律運動，激光筆在地面畫出要求的軌跡。 二、要求 1 .基本要求 (1)從靜止開始，15s內控制風力擺做類似自由擺運動，使激光筆穩(wěn)定地 在地面畫出一條長度不短于50cm的直線段，其線性度偏差不大于土 2.5cm,并且 具有較好的重復性； (2)從靜止開始，15s內完成幅度可控的擺動，畫出長度在 30?60cm間可 設置，長度偏差不大于土 2.5cm的直線段，并且具有較好的重復性； (3)可設擺動方向，風力擺從靜止開始，15s內按照設置的方向(角度) 擺動，畫出不短于20cm的直線段； (4)將風力擺拉起一定角度

6、(30。?45。)放開，5s內使風力擺制動達到 靜止狀態(tài)。 圖1風力擺示意圖 2 .發(fā)揮部分 (1)以風力擺靜止時激光筆的光點為圓心， 驅動風力擺用激光筆在地面畫 圓，30s內需重復3次；圓半徑可在15~35cm范圍內設置，激光筆畫出的軌跡應 落在指定半徑 2.5cm的圓環(huán)內； (2)在發(fā)揮部分(1)后繼續(xù)作圓周運動，在距離風力擺1~2mfiE離內用一 臺50~60W后扇在水平方向吹向風力擺，臺扇吹 5s后停止，風力擺能夠在5s內 恢復發(fā)揮部分(1)規(guī)定的圓周運動，激光筆畫出符合要求的軌跡； (3)其他。 三、說明 1 .任務中各項要求，均要考察完成時間及準確性。 2

7、 .風力擺的制作方法建議： 方案1:如2圖所示，或棒(如碳素纖維管、PVC向節(jié)固定在一支架上； 方案2擺吊掛在支架上。 3 .參賽隊可以自行選定一方向為0為起始，順時針依次為90、180等， 詳見圖3,測試現(xiàn)場將提供此圖。 4 .直流風機是驅動風力擺的唯一動力，不得以任何其它方式影響風力擺的 運動；啟動后，不得以任何形式人為影響風力擺運動。 5.各項目中，運動到達 要求時需有明顯聲或光提示，以便開始測試及記錄。| 6 .發(fā)揮部分施加干擾的方式是在1~2m的距離，用50~60W后扇在水平方向 吹風力擺，風速在1.0~2.0m/s范圍內。 7 .風力擺在圓周運動時的旋轉方向不限；測試

8、時考察在 6個均勻分布點上 激光軌跡是否落在圓環(huán)內，見圖 3。 0 節(jié) 如 晚由管棒 □ 圖2風力排實現(xiàn)方案示意 圖3方向角度小裳 簡易風洞及控制系統(tǒng)（C題）： 1 .任務 設計制作一簡易風洞及其控制系統(tǒng)。風洞由圓管、連接部與直流風機構成， 如右所示。圓管豎直放置，長度約 40cm,內徑大于4cm且內壁平滑，小球（直 徑4cm黃色乒乓球）可在其中上下運動；管體外壁應有 A、B、C、D等長標志 線，BC段有1cm間隔的短標志線；可從圓管外部觀察管內小球的位置；連接部 實現(xiàn)風機與圓管的氣密性連接，圓管底部應有防止小球落入連接部的格柵。 控制 系統(tǒng)通過調節(jié)風機的轉速，實現(xiàn)小球在

9、風洞中的位置控制。 2 .要求 （1）小球置于圓管底部，啟動后 5秒內控制小球向上到達 BC段，并維持5 秒以上。（20分） （2）當小球維持在BC段時，用長形紙板（寬度為風機直徑的三分之一）遮 擋風機的進風口，小球繼續(xù)維持在 BC段。（10分） （3）以C點的坐標為0cm、B點的坐標為10cm；用鍵盤設定小球的高度位置 （單位：cm）,啟動后使小球穩(wěn)定地處于指定的高度 3秒以上，上下波動不超 過 1cm。（ 10 分） （4）以適當?shù)姆绞綄崟r顯示小球的高度位置及小球維持狀態(tài)的計時。 （10分） 小球置于圓管底部，啟動后 5秒內控制小球向上到達圓管頂部處 A端，且不 跳離，維持5

10、秒以上。（10分） （5）小球置于圓管底部，啟動后 30秒內控制小球完成如下運動：向上到達 AB段并維持3~5秒，再向下到達CD段并維持3~5;再向上到達AB段并維 持3~5,再向下到達CD段并維持3~5;再向上沖出圓管（可以落到管外）。（20 分） （6）風機停止時用手將小球從 A端放入風洞，小球進入風洞后系統(tǒng)自動啟動， 控制小球的下落不超過 D點，然后維持在BC段5秒以上。（10分） （7）其他自主發(fā)揮設計。（10分） 3 .說明 （1）題中“到達XX段”是指，小球的整體全部進入該段內； （2）題中“維持”是指，在維持過程中小球整體全部不越過該段的端線； （3）小球的位置以其

11、中心點為準（即小球的上沿切線向下移 2cm,或下沿 切線向上移2cm）; （4）直流風機的供電電壓不得超過 24V,注意防止風機葉片旋轉可能造成 的傷害；可在圓管及其周圍設置傳感器檢測管內小球的位置；可將圓管、連 接部與直流風機安裝在硬質板或支架上，以便于使圓管保持豎直狀態(tài)，并保 持風洞氣流通暢。 (1)每一個項目最多進行三次測試；對于任何測試項目，測試專家可要求 進行重復測試。 (2)風洞制作方法參考： 圓管長度約40mm,可以選用透明的有機玻璃(或亞克力材料)圓管, 也可以選用不透明的PVC圓管。圓管的內直徑必須大于 40mm,保證小 球(直徑為40mm的乒乓球)在管內能夠自

12、由運動。 如果選用不透明的PVC圓管，為了能夠方便直觀地觀察管內小球的 位置，可以在管臂上沿軸線方向開鑿寬度約 5mm的長條形槽孔，再用寬 的透明膠帶貼在槽孔上，保證圓管的氣密性。開鑿長條形槽孔后，應清除 管壁內的殘屑，以免影響小球的運動。 為了防止小球落入連接部，可將一根細鐵絲或導線，用 AB膠或透 明膠帶粘在圓管下端口處。 連接部的材料可以采用冰箱保鮮袋。剪去袋底封口部分，得到一個 兩端開口的塑料薄膜“軟管”。將“軟管”的一端包住圓管的下端口，并 用透明膠帶將重疊部分纏緊；將軟管的另一端包住直流風機出風口的外 沿，并用透明膠帶將重疊部分纏緊。注意直流風機的風向，應向連接部方 向吹風。

13、 可將風洞的圓管、直流風機部分固定在一塊硬質板上，再固定硬質 板，使圓管保持豎直狀態(tài)；也可做一個三腳支架，將風洞的圓管部分固定 在支架上并保持豎直狀態(tài)，直流風機垂掛在圓管下方。直流風機的進風口 處應留有足夠的空間，保證氣流通暢。 承載平臺平衡調整系統(tǒng)（ D 題） 一、任務 設計并制作一個承載平臺平衡調整系統(tǒng)。 該承載平臺由多條腿支撐， 并能承受一 定重量的載重。 通過調整支撐腿的伸縮來調整平臺的水平和傾斜。 平臺為長方形， 寬度尺寸不小于25cm,長寬比例不小于14 二、要求 1．基本要求 （ 1）能同時檢測平臺長邊和寬邊的傾角，并顯示。 （2）能設置平臺沿寬邊傾斜，傾斜度

14、0 20。，精度<3。。 （ 3）平臺沿寬邊在 20內傾斜時，能在 15 秒內調平，調平精度 <3 。 （4）能設置平臺沿長邊傾斜，傾斜度0 20。，精度<3。。 （ 5）平臺沿長邊在 20內傾斜時，能在 15 秒內調平，調平精度 <3 。 （ 6）平臺能承載 500 克重的物體，且可在平臺上任意放置。 2．發(fā)揮部分 （1）可設置沿任意方向傾斜，傾斜度0 200 ,精度<3。 （ 2）平臺沿任意方向在 20內傾斜時，能在 15秒內調平，調平精度 <3。 （ 3）在上述兩項基礎上，傾斜度提高到 30，精度提高到 1，調整時間縮短 至 8 秒（三個指標可分別完成） 。 （ 4）

15、平臺能承載 1000 克重的物體。 （ 5）在地面不平（地面傾斜超過 10）的情況下，完成上述四個項目。 （ 6）其它。 三、說明 不得使用成品調整機構和模塊。 E 題） 1. 任務 設計制作一架能夠自主飛行的四旋翼飛行器。 2. 要求 四旋翼飛行器能夠完成以下飛行動作： （1）飛行器能夠根據(jù)起飛前預置的指令起飛，飛離地面高度應超過 30cm,飛 行距離（水平）應超過60cm,然后飛行器應能平穩(wěn)降落。（30分） （ 2）飛行器能夠根據(jù)指定（鍵盤設定）的飛行高度及降落地點（方向及距離） 連續(xù)穩(wěn)定地完成起飛、指定高度水平飛行、平穩(wěn)降落等動作。 （ 20 分） （ 3）飛

16、行器能夠根據(jù)起飛前預置的指令垂直起飛，起飛后能夠在 50cm 以上 高度平穩(wěn)懸停 5s 以上，然后再平穩(wěn)緩慢降落到起飛地點；起飛與降落地點水 平距離不超過 30cm。 （ 30分） （ 4）其他自主發(fā)揮設計的飛行動作。 （ 20 分） 3. 說明 （ 1） 飛行器在完成每一項飛行動作期間不得以任何方式人為干預， 如遙控等。 飛行器的尺寸可自行選定。 （ 2）飛行方向以正北方向為 0、東北方向為 45、正東方向為 90等， 以此類推；距離的單位為厘米（ cm） 。 （ 3）指定的降落地點是指降落地點距起飛地的水平距離及方向。 （ 4）平穩(wěn)降落是指在降落過程中無明顯的跌落、彈跳

17、及著地后滑行等現(xiàn)象。 （ 5）能夠完成要求（ 2）時，要求（ 1）可以免測。 （ 6）為確保安全，飛行器應在安全網(wǎng)中或在系留方式下工作（即以繩索將 飛行器拴在地面固定物上） F 題） 1. 任務 設計一個可以根據(jù)輸入信號及環(huán)境噪聲幅度自動調節(jié)音量的自動增益控制 音響放大器。 2. 要求 （1）放大器可以從 mp3或信號源輸入音頻（100Hz~10kHz）信號，可以帶 600Q負載或驅動8Q喇叭（2~5W）。（20分） （ 2） 當輸入信號幅度在 10mV~5V 間變化時，放大器輸出默認值保持在 2V 0.2V 內，波動越小越好。 （30分） （ 3） 能夠顯示輸入信號

18、幅度大小及頻率高低。 （ 10 分） （ 4） 能夠在 1V~3V 范圍內步進式調節(jié)放大器輸出幅度， 步距 0.2V。 （15分） （ 5） 能夠根據(jù)環(huán)境噪聲調整自動調節(jié)放大器輸出幅度。 （ 15 分） （ 6） 其他自主發(fā)揮設計。 （ 10 分） （ 7） 設計報告。 （ 20 分） 3. 說明 音響放大器的輸出可以在600Q電阻及喇叭間切換。 LED照明用不間斷恒流電源（G題） 一、設計任務 設計并制作具有直流包流輸出特性的 LED不間斷照明電源，結構如下圖所 示。 220VAC 隔離 變壓器 、要求 1 .基本要求 能實現(xiàn)當有輸入電壓220V、50Hz市電

19、時，主電源供電，備用電源不工 作（即升壓電路關斷，U4無電壓輸出。）；當停電時，自動切換到備用電源。 （1） DC-DC變換器 在輸入電壓220V、50Hz、電壓變化范圍+ 15%?—20%條件下： a.輸出電壓為8V,最大輸出電流為1A。 b.電壓調整率0 1% （輸入電壓220V變化范圍+ 15%?— 20%,空載到 滿載條件下）。 （2）備用電源 a.升壓電路輸入電壓（即電池電壓）為 3V?4.2V,輸出電壓為8V,最 大輸出電流1A。 b.具有欠壓保護功能：當電池放電電壓低于 3V時升壓電路關斷，輸出 為0V （靜態(tài)電流小于50uA）,以保護蓄電池。 （3）負載條件下

20、，電源為直流包流輸出特性，且輸出電流 Io可在 300mA~500mA范圍內可調； （4）負載調整率0 1%: U2=8V,負載由1個LED增加至2個（串聯(lián)）， Io變化不超過 1%; (5)效率。>70% U2=8V、負載為1個LED、Io=300mA,電源變換器 效率n > 70% 2.發(fā)揮部分 (1)具有輸出短路保護功能。 (2)在電源交流輸入側加入功率因數(shù)校正電路，使其功率因數(shù)不低于 0.90; (3) LED亮度可隨環(huán)境光線增強而自動降低：暗環(huán)境，負載為1個LED、 Io=500mAo亮環(huán)境，Io減小至300mA; (4)主電源和備用電源之間的切換時間小于 1ms； (5)其他。 三、說明 1 .不得采用各種電源產(chǎn)品改制。 2 .在調試過程中，要注意安全；注意作品制作工藝，留出測試端口。LED 應安裝在通用板(或PCB)上，做串聯(lián)連接，并可方便改變接入個數(shù)。 3 .電源效率指直流輸出功率與交流輸入(Ui處)有功功率之比。 4 .測試時，備用電源中的一節(jié)鋰電池可用直流電源代替。 5 .在發(fā)揮部分(3)中，只需改變對光敏元件的照度，自行設置明、 暗兩種照度即可。