电阻传感器设计:传感器应用设计300例

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传感器应用设计300例
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《传感器应用设计300例》是2008年10月1日北京航空航天大学出版社出版的图书。本书主要介绍了传感器应用设计的方法和技巧、存在的问题以及解决办法。
[1]
书 名
传感器应用设计300例
出版社
北京航空航天大学出版社
出版时间
2008年10月1日
页 数
516 页
开 本
16 开
装 帧
平装
ISBN
,
目录
1
内容简介
2
目录
传感器应用设计300例内容简介
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《传感器应用设计300例》是《实用工程技术丛书》之一,是根据现代电子技术、信息技术、计算机技术发展的最新趋势以及广大科学研究人员、工程技术人员的迫切需要,参考国内外1000余种传感器及应用设计成果,从实用角度出发编写的具有实用性、启发性、资料性、信息性的综合工具书。《传感器应用设计300例》分上、下册,包含300余个实例,分4篇,共41章。主要介绍了传感器应用设计技巧、方法和一些技术难点的处理秘诀,以及传感器在机器人、飞行器、遥感技术、汽车工业、远程工业控制、信息系统、环境污染和公害检测、医学领域、节能系统中的应用。为方便使用,还介绍了传感器与计算机的接口技巧、一些关键技术、传感器选用指南(含传感器实物外形、尺寸、型号、性能参数、生产厂家)以及厂商名录等。适合于科学研究人员、工程技术人员、维护修理人员以及大专院校师生作为工具书使用。
传感器应用设计300例目录
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上册第1篇 传感器应用设计技巧与实例第1章 红外传感器应用设计技巧与实例1.1 红外传感器外形特性及使用技巧1.1.1 高精度测量用红外光敏二极管1.1.2 廉价易用的热释电型红外传感器1.1.3 采用热释电型红外传感器的人体检测微型组件1.1.4 使用热电偶的热电堆1.1.5 热释电型红外传感器的电压灵敏度1.1.6 决定传感器用途的窗口材料1.1.7 用场效应管实现热释电型红外传感器的输出缓冲1.1.8 将检测距离大幅度增加的透镜和反射镜1.1.9 可减少误动作的双器件型传感器1.1.10 R型I-V变换器提高信噪比会使频率特性变差1.1.11 兼顾信噪比与高速化用互阻抗电路1.1.12 互阻抗电路的专用集成电路1.1.13 互阻抗电路噪声的计算方法1.1.14 RC并联电路的噪声计算方法1.2 红外传感器典型应用设计实例1.2.1 红外测温1.2.2 红外成像1.2.3 红外无损探测1.2.4 红外气体分析1.2.5 红外雷达1.2.6 红外侦察1.2.7 红外报警第2章 图像传感器应用设计技巧与实例2.1 图像传感器实物外形特征2.2 图像传感器典型应用设计实例2.2.1 CCD特异细胞自动显微系统2.2.2 尺寸测量2.2.3 工件探伤2.2.4 图像传真2.2.5 文字识别2.2.6 自动方向识别2.2.7 集成电路IC硅片形状自动检测2.2.8 月票自动发售第3章 热电式温度传感器应用设计技巧与实例3.1 热敏电阻温度传感器外形特性及使用技巧3.1.1 热敏电阻器温度-电阻特性3.1.2 通用型热敏电阻器3.1.3 快速响应型热敏电阻器3.1.4 高温型热敏电阻器3.1.5 高精度热敏电阻器3.1.6 线性化热敏电阻器3.1.7 片式热敏电阻器3.1.8 自加热型热敏电阻器3.1.9 热敏电阻器的复杂电阻值表达式3.1.10 标称电阻值R。与室温电阻值3.1.11 热敏电阻器的灵敏度B值3.1.12 热敏电阻器温度系数n值的计算3.1.13 B值的大小随温度变化3.1.14 容易忽略的自身加热与热耗散系数3.1.15 热响应时间r在使用时不可超过最大容许功率3.1.16 使用B值分散度小的热敏电阻器可以简化电路的设计3.1.17 非常简单的热敏电阻器线性化电路3.1.18 使用温度范围越窄线性化误差就越小3.1.19 使用2只以上热敏电阻器的高精度线性化电路3.1.20 使用热敏电阻器的温度报警电路3.2 铂电阻温度传感器外形特性及使用技巧3.2.1 云母型铂电阻3.2.2 陶瓷封装型铂电阻3.2.3 能防水的玻璃封装型铂电阻3.2.4 适于工业化生产的薄膜型铂电阻3.2.5 工业用铂电阻3.2.6 自加热型铂电阻3.2.7 铂电阻的温度系数为3850ppm/℃3.2.8 恒电流驱动与恒电压驱动时的非线性误差3.2.9 减轻布线电阻影响的三线连接方式3.2.10 恒电流驱动的铂电阻放大器制作方法3.2.11 恒电压驱动的铂电阻放大器制作方法3.3 热电偶温度传感器外形特性及使用技巧3.3.1 最常见的铠装热电偶3.3.2 测量温度低但易于操作的被覆型热电偶3.3.3 热响应速度非常快的极细热电偶3.3.4 适于测量表面温度的热电偶3.3.5 热电偶具有极性3.3.6 热电偶的接点有测温接点与基准接点(需要进行冷端补偿)3.3.7 热电偶的线性化方法3.3.8 当需要较长的热电偶丝时采用补偿线3.3.9 热电偶放大器的制作方法3.3.10 用热电偶专用集成电路作为放大器的方法3.4 热电式温度传感器应用举例3.4.1 温敏二极管的温度调节器3.4.2 温敏晶体管的温差检测电路3.4.3 集成温度传感器的典型应用3.4.4 热电偶式多功能高精度钢水测温仪3.4.5 温敏三极管测温的基本电路3.4.6 温敏晶闸管(可控硅)及火灾报警器3.4.7 全辐射高温计3.4.8 光学高温计3.4.9 光电高温计3.4.10 比色温度计3.4.11 热敏电容的温度特性及应用3.4.12 石英温度计3.4.13 表面渡温度传感器的温度特性及应用3.4.14 超声波温度传感器及应用3.4.15 谐振式温度计3.4.16 音叉式水晶温度传感器及应用3.4.17 光纤温度传感器及应用3.4.18 温度检测及指示3.4.19 温度补偿电路3.4.20 过热保护3.4.21 自动延时电路3.4.22 控温电路3.4.23 降温报警器3.4.24 温度控制器3.4.25 摄氏温度计3.4.26 温差测量第4章 磁敏传感器应用设计技巧与实例4.1 磁敏传感器外形特性及使用技巧4.1.1 霍尔器件能线性输出电压4.1.2 使用简单方便的霍尔集成电路4.1.3 灵敏度非常高的半导体磁敏电阻4.1.4 适于数字化应用的强磁性材料的磁敏电阻器4.1.5 可检测地磁场的磁通量闸门型(磁场调制型)磁敏传感器4.1.6 观察充磁状态的充磁薄膜4.1.7 霍尔器件的驱动方式4.1.8 霍尔器件的温度补偿电路4.1.9 霍尔器件的同相电压消除电路4.1.10 运算放大器的漂移电压消除电路4.1.11 多个霍尔器件连接在一起时的霍尔电压加法电路4.1.12 GaAs霍尔器件在单相功率计方面的应用4.1.13 GaAs霍尔器件在三相功率计方面的应用4.2 磁敏式传感器典型应用设计实例4.2.1 位移传感器4.2.2 汽车霍尔点火器4.2.3 无损探伤4.2.4 锑化铟(lnSb)磁阻传感器在磁性油墨鉴伪点钞机中的应用4.2.5 转速检测4.2.6 功率测量4.2.7 霍尔开关带载电路4.2.8 霍尔计数装置4.2.9 霍尔线性集成传感器测磁感应强度4.2.10 磁敏电阻非接触测量交流电流和转速4.2.11 磁敏二极管作磁场测量、无触点开关、无触点电位器4.2.12 磁敏三极管电位器4.2.13 磁栅传感器及应用于高精度测长第5章 应变传感器应用设计技巧与实例5.1 应变传感器外形特性及使用技巧5.1.1 各种形状的通用型应变计5.1.2 可以测量卡车等车辆重量的荷重传感器(载荷测力计)5.1.3 由可以大面积使用的压敏导电橡胶构成的力敏开关5.1.4 市场上出售的应变计配件5.1.5 应变计的结构5.1.6 应变计通常组成桥式结构5.2 应变传感器典型应用设计实例5.2.1 电阻应变仪5.2.2 电阻应变片在轧制力检测中的应用5.2.3 应变传感器在衡器中的应用5.2.4 应变传感器对加速度的测量5.2.5 电子皮带秤5.2.6 罐内液重测量第6章 气体传感器应用设计技巧与实例第7章 湿度传感器应用设计技巧与实例第8章 光敏传感器应用设计技巧与实例第9章 光纤传感器应用设计技巧与实例第10章 旋转位置(角度)传感器应用设计技巧与实例第11章 超声波传感器应用设计技巧与实例第12章 电流、压力传感器应用设计技巧与实例第13章 振动、速度传感器应用设计技巧与实例第14章 电容、电感传感器应用设计技巧与实例第15章 压电、核辐射、激光式传感器应用设计技巧与实例第16章 超导传感器应用设计技巧与实例第17章 生物分子传感器应用设计技巧与实例第18章 智能传感器应用设计技巧与实例第2篇 传感器典型应用第19章 传感器在机器人中的应用第20章 传感器在飞行器中的应用第21章 传感器在遥感技术中的应用第22章 传感器在汽车工业中的应用第23章 传感器在安全系统中的应用第24章 传感器在过程工业控制中的应用第26章 传感器在环境污染和公害检测中的应用第25章 传感器在信息系统中的应用第27章 传感器在医学领域中的应用第28章 传感器在节能系统中的应用参考文献
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传感器应用设计300例(上册)
.豆瓣读书[引用日期2018-06-19]
电阻传感器设计:传感器应用设计300例  第2张

电阻传感器设计:气敏传感器电路图大全(六款气敏传感器电路设计原理图详解)

描述
气敏器件(又称气敏传感器)是一种对环境气氛中某些氧化性气体、还原性气体、有机溶剂蒸汽十分敏感的电子器件,被广泛应用于对可燃性气体和有毒性气体的检测、检漏、报警和监控等领域。
一只完整的气敏器件是由防爆网、管座、电极、玻璃基体、加热器和氧化物半导体等几部分组成的,其结构如图1所示。
气敏器件的核心部分是金属氧化物半导体,如二氧化锡等。这类金属氧化物半导体,在一定温度时,能吸附空气中的氧,形成氧的负离子吸附,使半导体材料中电子密度减小,电阻增大。当遇到可燃性气体或毒气时,原来吸附的氧就会脱附,而由可燃性气体或毒气以正离子状态吸附在半导体材料的表面。由于在脱附和吸附过程中均放出电子,使电子密度增大,从而使电阻减小。器件中加热器的作用是为了提高器件的灵敏度。
气敏器件的特性曲线如图2所示。
气敏传感器电路图(一)
Figaro公司制造的、以气敏传感器TGS800为基础的模块AMS800,可以与微处理F6604连接,F6604也是一种四位CMOS微处理器。模块AMS800和F6604互连的电路图示于图。
微处理器F6604有能力将空气污染的程度区分为四个等级,并按污染程度相应控制空气清洁器械的工作。根据房间的大小、灵敏度以及换气的方式(通风或是空气过滤),设计了调整的能力。
气敏传感器电路图(二)
CAPTEUR传感器和分析器公司生产的气敏传感器的加热元件是典型的高温度系数电阻,所以公司建议使用热驱动器,它的主要目的是保持传感器加热器在恒定电阻条件下工作,实现的途径是,把加热器电阻接在惠斯登电桥上,然后它的阻值与基准电阻器作比较示于图。
气敏传感器电路图(三)
有害气体(一氧化碳、氨、硫化氢等),即使在周围空气中它们的含量非常低,也对人体有害。如果它们在工作场所出现,将是非常危险的。这就需要应用有效的器件监测这类气体的存在,防止它们在空气中的含量超过一定的浓度。Figaro公司生产的传感器TGS203用于测量混合气体中的CO含量。它对混合气体中的氢气和酒精蒸汽的灵敏度最低。随着周围空气中CO含量的增加,敏感元件的电阻下降。相对于敏感元件最大灵敏度的最佳工作温度在100℃左右。
这类传感器的主要缺点是,湿度对测量结果有影响,而且在常温时,它的响应时间相对而言长了些。这些不足可以应用加热敏感元件的方法达到部分的补偿,加热采用间歇的规范进行。加热时,将敏感元件表面上的水蒸汽和其他次要气体清除掉,而测量在较低温度时进行。设计了一个活性碳的过滤器,为传感器提供必要的保护,使它免受氧化氮的影响。
传感器的间歇加热规范,以及要求的工作温度的形成均由专用集成电路(FIC5401)提供,它是一个4位的微处理器,含有定时器和对信号进行预处理的模拟电路示于图,从直流电源取得传感器加热电流。每了保证传感器工作在设定的模式中,电路中只使用了二个外接元件:一是热敏电阻,在电路中,其功能相当于温度补偿用的热转换器;另一是可变电阻(RLV),它被用来调整电路工作所要求的电平。
气敏传感器电路图(四)
图1是采用热电阻的热传导式气敏传感器的应用电路。热传导式气敏传感器有的采用由热敏电阻和热电阻构成的方式。这里介绍的是采用由铂热电阻丝构成的方式,它用于测量氢气的浓度,分为0附一20%和0%一100%两个量程。该种传感器的原理是,高温(200一800℃)时,将气体弓入热敏传感器,传感器的温度随气体热传导率之差的变化,作为铂热电阻丝等阻值变化被检测出来。电路中,RA和RB为铂热电阻丝,分别作为检测元件和温度补偿元件。检测元件按照温度变化进行工作,因此,桥路的电压要求具有很高的稳定性。氢气与空气相比,其热传导率较大,容易测量,因此,桥路的电压稳定性为0.1%左右即可。电压基准元件使用ICL-8069;A1一A3使用μPC451;电流放大器VTl采用2SD235,供给桥路80mA的电流;RP1用于调整电压。若用螺钉将晶体管VTl固定在机壳上,可不用散热器。
图1 采用热电阻的热传导式气敏传感器的应用电路图
RP2用于调节桥路的平衡,空气中不含有氢气时,调节RP2,便桥路输出为零。由于桥路输出含有共模信号,因此,也使用差伞输入方式。S1力量程切换联动开关,接1时,为100%;接2时,为20%;接3时,接电池;接4吐断开;A3用干测量范围调整;RP3用于范围校正。
气敏传感器电路图(五)
图(a)示出了气敏传感器TGS203与集成电路FIC5401连接的主电路。其负载电阻由可变电阻(RLV)和电路内设的定值电阻(1kω)构成,因此RL=RLV+1kω。它是传感器的工作负载电阻,RL较大,那么传感器的灵敏度也较高。当允许的CO气体浓度为100×10-6时,RLV选用等于20kω的,如果允许的浓度低于100×10-6时,RLV选用50kω的。更精确的允许CO气体浓度的设定都是通过改变RLV进行的。
在图(b)和图(c)上可以清楚看到,集成在集成电路上的变换直流电源的工作原理。传感器的二个加热规程是通过开关在加热过程中顺序进行的。在测量周期时,SW1和SW2都处于“开”的状态,电流从电源VCC1经过传感器和负载电阻(即RLV+1kω)流动。电流量的大小与环境空气中的CO气体浓度成比例。此时,传感器的输出信号是负载电阻两端的电压,并从集成电路的13脚输出。如果这个电压超出了内部的基准电压VREF,那么在报警器A的输出上产生一个高电平,标示已经溢出了设定的允许CO气体浓度值。将28脚接到GND3(地),这样,子报警系统(报警器B)的电平为主报警器电平的三分之一。利用38脚输出作为子报警系统,可以作出早期的预兆警报,即在低于主报警器的报警浓度时提出警告。这可以用来保护测量过程,如果需要,可以排除达到允许CO气体浓度的地步。
所讨论的电路和传感器TGS203可以用于工作场所的空气条件监测,也可以用于那些需要燃料完全燃烧,和其他对人体有害的CO气体可能达到危险浓度的领域。
气敏传感器电路图(六)
陶瓷气敏传感器也可以用于分析酒精蒸汽的含量。传感器与相应的电路配合能够检测血液中的酒精含量。其工作原理非常简单,如果血液中含有一定比例的酒精成分,那么它必定会发散到空气中来,血液中酒精浓度越高发散在空气中的比例也越大。如果用含有一定浓度酒精的空气喷吹传感器,传感器的电阻将发生与酒精浓度相应的变化,这个变化可以用合适的测量电路鉴别。这样的电路示于图8-24。使用的气敏传感器TGS822是Figaro公司制造的。电路由稳压直流电源+5V供电。传感器负载电阻上的输出电压反相加载到三个运算放大器的输入端,三者互联成比较器。实际上,电阻R1和R2是基准电压的发生器。基准电压的上限由可变电阻RP1设定,而下限则由RP2设定。
接通电源,并按下复位电钮后,触发器进入逻辑O的状态。这时,发光二极管LED1~LED3不发光。当酒精蒸汽作用在传感器上时,负载电阻上的压降开始变化(逐渐升高)。这些分立的比较器顺序工作的结果导致相应的触发器开启,因而与它们相接的LED点亮。如果酒精蒸汽停止对传感器作用,那么负载电阻上的电压将缓慢下降。按动复位钮后,恢复到起始状态。为了补偿温度和湿度对传感器特性的影响,同时为了获得更高的精度,建议使用热敏电阻和(或)湿敏传感器对电路进行补偿。
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电阻传感器设计:传感器应用设计300例  第3张

电阻传感器设计:求一个传感器设计报告,比如简易电阻,电容和电感测试仪此类的

传感器课程设计报告论文杂集 2009-03-15 12:42:55 阅读2482 评论24 字号:大中小 订阅
一、综述
随着时代的不断进步,人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不时刻留意那些不速之客。现在现在很多小区都安装了智能报警系统,因而大大提高了小区的安全程度,有效保证了居民的人身财产安全。由于红外线是不见光很强的隐蔽性和保密性,因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外,在电子防盗、人体探测等领域中,被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。
1、基于红外技术报警器的种类
目前国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射/接收以及微波等技术为基础。与被动式红外入侵报警器比较,主动式具有灵敏度高,探测距离远,对气候与气象变化有良好的适应能力等优点,比较适合室外或某些特殊警戒使用。但其不足之处是视场角小,警戒区狭窄,安装比较复杂,价格稍贵。主动式红外入侵报警器也由探测器和监控器两部分组成。将一台红外发射机和接收机组合在一起就可以构成一种简单的非可见光束入侵物探测器或报警系统DJ。上述的主动和被动入侵报警器是利用一种传感或探测方式,即单探测技术进行报警的。虽然其结构简单,价格低廉,但由于易受各种因素的影响,如环境温度、震动、光强变化、电磁干扰、小动物活动等的影响,在某些情况下的误报,漏报率会相当高,所以只有采用多种探测技术,才能较好的解决误报率高这一难题。多技术复合入侵报警器是将两种或两种以上的探测技术结合在一起,以“相与”的关系来触发报警装置,即只有当两种或两种以上探测器
同时或相继在短暂时间内都探测到入侵日标时,才发出报警信号。在双探测技术的报警器中,以热释电红外一微波双探测技术组合的误报率最低。
而这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件——热释电红外传感器。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线,并将其转变为电压信号,同时,它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。热释电红外传感器既可用于防盗报警装置,也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域。用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比,具有如下特点:
●不需要用红外线或电磁波等发射源。
●灵敏度高、控制范围大。
●隐蔽性好,可流动安装。
2、热释电红外传感器简介
热释电红外线传感器是20世纪80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量变化,并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大,便可驱动各种控制电路,如用于电源开关控制、防盗防火报警、自动监测等。热释电红外传感器不仅适用于防盗报警场所,亦适于对人体伤害极为严重的高压电及×射线、 射线自动报警等。
热释电红外线传感器主要部分是由一种高热电系数的材料制成尺寸为2×lmm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件,并将两个探测元件以反极性串联,以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。探测元件的作用是探测、接收红外辐射并将其转换成微弱的电压信号。为了提高探测器的灵敏度及探测距离,一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜或衍射光学型聚焦镜等。菲涅尔透镜是用透明塑料制成的一种具有特殊光学系数的透镜。用它和放大电路相配合,可将信号放大70dB以上,可以测出10~20m内人的活动。同时利用透镜的特殊原理,在探测器的前方产生一个交替变化的"盲区"和"高灵敏区"。 当有人从透镜前走过时,人体发生的红外线就不断地在"盲区"和"高灵敏区"内切换,这样就使接收到的信号以忽强忽弱的脉冲形式输入,增强了能量幅度,从而提高了探测灵敏度。人体辐射的红外线中心波长为9~10μm,而探测元件的波长灵敏度在0.2~20μm范围内,可在传感器顶端开一个装有滤光镜片的窗口,这个滤光片只能通过波长范围为7~10μm的光,这样便可以制成专门探测人体辐射的红外线传感器 。
3、热释电红外传感器的原理
释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶,其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成,其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰,该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式,因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化,并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号,并不能直接使用,因而需要用电阻将其转换为电压形式,该电阻阻抗高达104MΩ,故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式,即源极跟随器,来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片,并在它的两面镀上金属电极,然后加电对其进行极化,这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电压是有极性的,因此极化后的探测元也是有正、负极性的。
二、设计内容
设计课题:基于热释电红外传感器的自动报警器
目前,红外技术作为一种新的技术,它已越来越得到社会各界的重视和广泛应用,已经成为先进科学技术的重要组成部分,它在各领域都得到广泛应用。由于它不是可见光,因此用来制作防盗报警系统,具有良好的隐蔽性,白天和夜里都能用,而且抗干扰能力强,这种报警装置可广泛用于博物馆、单位要害部门和家庭的防护。本课题的目的是通过对现有的光电防盗报警装置优缺点的研究,进行改进和优化,研制出一种新型的光电防盗报警系统,比传统的光电防盗报警系统的误报率低,抗干扰能力强
在综合各类传感器的优劣特点和查阅一些相关的国内外文献后,确定了基于热释电红外传感器的防盗自动报警系统的可行性,设计了由热释电和光敏传感器构成的新的自动报警电路,适用于家庭、仓库、商场的夜晚自动值守防盗保护。
热释电红外传感器感应到入侵者的红外热辐射(人体体温),将其转换成超低频信号,经电路放大,输出。同时由于微波探测器接收到的回波信号的频率(或相位)发生变化,经过电路处理后转变为电信号,输出。两组信号同时到达与「〕,经判断,再将报警信号通过天线发射出,可以用接收电路或收音机接收报警信号。最后本文对热释电红外探测器件性能、微波多普勒探测系统性能进行了检测,分析了微波多普勒探测系统干扰的来源及进入机器的途径,并对其脉冲干扰、电源干扰等提出了抑制办法。
三、本课程设计要达到的技术指标
红外传感头为双敏感元传感器P228,其芯片材料为担酸铿,上有双探测元,具有响应度高(6500V/W)> 噪声低,抗电磁干扰性能好,窗口谱响应(包括探测元和滤光片)为7-15μΜ。热释电红外探测器对入侵者辐射出的红外能量和移动速度两个参数都能探测到,它对横向切割(垂直方向)探测区方向的人体运动最敏感。因此安装热释电红外探测器时,应尽量使入侵者的活动有利于横向穿越其视场,以提高其探测灵敏度。微波多普勒探测器,则对轴向移动(或径向移动)的活动体最为敏感最大,因此,在一个有限的空间两者的探测灵敏度需兼顾。探测最灵敏。安装热释电红外探测器和微波探测器时,具体布置和安装时,应使探测器正前方的轴向方向与来犯者最有可能会穿越的主要方向约成45°角为宜,便使热释电红外和微波两种探测器皆处于较灵敏的状态。
电路主要由热释电红外传感器探测电路、光控电路、报警驱动电路等组成。在温度为-20— +60度之间,电压为3—15V时,热释电能有效探测进入探测区域的红外发射体。
四、实验原理
1、热释电效应
热释电红外探测器最重要的部件是热释电红外传感器。这种传感器的原理基
于热释电效应。某些强介电物质的表面接收了红外线的辐射能量,其表面产生温
度变化,随着温度的上升或下降,在这些物质表面就会产生电荷的变化,这种现
象称为热释电效应,是热电效应的一种。这种现象在钦酸钡之类的强介电质材料
上表现得特别显著。若在钦酸钡一类的晶体的上下表面镀膜形成电极,在上表面
加以黑色膜,若有红外线间歇地照射,其表面温度上升乙T,其晶体内部的原子
排列将产生变化,引起自发极化电荷dP,设该元件的电容量为C,则该元件的电压为乙只℃。需要指出的是,热释电效应产生的表面电荷不是永存的,只要它出现,很快便被空气中的各离子所结合。因此,用热释电效应制成的红外线传感器往往需要在元件的前面加机械式的周期遮光装置,以使此表面电荷周期出现才能实现测量;或者只有当测移动物体时才可不用周期遮光装置。因此红外线探测器在探测静止物体(包括人体)时需要加周期遮光装置;只有检测运动的人体时才无周期遮光装置。
2、实验原理图
该自动防盗报警系统包括热释电红外探测电路、光控电路、报警驱动电路和发射、接收电路。自动报警器在白天处于封锁状态;夜晚自动进入工作状态,只要有人进入热释电红外传感器探测的区域,扬声器就发出报警声。
其组成功能框图如下图所示。
报警
驱动
电路
光控
电路
热释电红外探测器探测电路
报警
电路
该自动报警电路主要由热释电红外传感器探测电路、光控电路(RG、RP2、R4)、报警驱动电路(四声语音集成块IC2等)等组成。白天,受光控传感器RG的控制,VT1处于导通状态,封锁了声控电路;夜晚自动进入工作状态。调节RP1可改变报警声时间的长短。拆除RG及VT1、VT2,并在IC1的④脚与地间加接一只47μF的电容进行开机复位,则自动报警系统就会进入全天候监控状态。
五、实验过程
1、选题
实验小组最初的设计目的是想运用所学的传感器知识制作一个了“温度报警器”,但是该电路比较简单,根据老师的指导,我们准备进行改进和扩展,定为“数字温度报警器”,就是对报警的温度给予定性的表述。然而,在实验的过程中发现缺少较多元器件。最后,我们查阅资料,依然选择了报警器,只是这个课题是基于热释电红外传感器的自动报警器。
2、设计电路
在复习了该类传感器的工作原理、工作特性等基础知识后,我们又查阅了传感器应用电路制作知识以及相关的硕士学位论文,初步确定了实验的电路构成,并经过分析最终设计出了“热释电红外传感器自动报警器”电路。
3、实验器材和实验元器件的准备
设计好电路后最重要的一项工作就是要确定各个元器件的型号和规格。经过分析和计算,我们选定热释电红外传感器的红外传感头为双敏感元传感器P228,芯片为IC:NE5585,扬声器为四声片IC:9561;此外,在实验室准备了其他的实验器材和元器件。
4、在面板上搭接电路
在面板上搭接电路时应注意,搭接人员应先分析熟悉电路,如果不熟悉的人进行搭接会走很多弯路。我们搭接时基本上是先把电路分为四个版块红外探测部分、光控电路部分、驱动电路部分和报警电路部分,按照这四个部分的顺序依次搭接。搭接好后再换一个同学进行检测,主要是先检查电路搭接是否准确无误,然后就是用万用表检测各个原件是否导通完好。经过这么几个步骤,实验电路就基本上在面板上搭好了。
5、仿真调试
前面几个步骤都顺利完成后,我们就进行仿真调试。然而,此时才发现调试结果却并没有达到预期效果,报警器只是轻微鸣了一下。经过分析发现电路和元器件并没有问题,而是在面板上的元器件因为振动等原因接触不好,特别是部分电阻,有时压根就没有连接上。于是,我们采取把面板撑起,让元器件引脚悬空的措施,经过调试达到了预期效果。
6、焊接电路板
焊接电路板看似简单,实际操作起来才发现很困难。刚开始焊接时一点都不熟悉,手也发抖,导致各个引脚的焊锡过大,经常使部分电阻短路,更困难的是造成虚焊,因为很难检查。经过焊接、检查、焊接、再检测,终于把电路板焊接好,再进行试验,能完成任务,达到目的。
7、整理实验器材
实验结束,收拾整理实验的器材,归还器材管理人员。
8、验收
最后,将做成的产品交给老师检查、验收。
六、讨论
该自动报警器因具有检测范围宽、探测距离远、可靠性高、隐蔽性好等优点,所以改装后,基于红外探测技术的自动报警器还可用于军事等方面,如部队的弹药库等,此外,军用红外技术的飞速发展和广泛应用,表明红外技术的地位己从以往的战术地位向战略地位发展,对未来战争将有重大的影响。在民用方面,光电防盗报警系统的应用就更广泛了。美国用于飞机货舱防火的热监视系统就是基于这个道理,现在飞机货舱配置的火灾探测系统并不符合目前联邦航空管理局的要求,其中有一条技术规定,即在火灾发生后一分钟内将其探测出来。联邦航空管理局关于适航性的新规定要求改进由波音公司和麦克道耐尔道格拉斯公司生产的所有客货飞机上的火灾探测系统。人们研制了一种符合联邦航空管理局新规定的热监视/火灾探测系统。它基于同菲涅尔扫描光学系统祸合起来的红外探测技术,并且使用双重的计其他方面:如银行、库房和家庭。随着住宅智能化系统设计的不断扩大和深入,安防系统工程的实施越来越普及。住宅用光电防盗报警系统可以利用电话的免提功能或号码记忆功能,直接报警给监控中心,而监控中心一旦接到报警信号,可查出住户姓名、地址、单元楼层,很快作出反应。
七、体会
课程设计是实培养学生综合运用所学知识,发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。回顾起此次课程设计,我感慨颇多。我们在设计过程中,的确出现过一些问题,比如说课题的临时更改,电阻不合适,电容缺少等,在解决这些问题时往往很费脑筋。这些事情说起来比较容易,但真是到了实验时就不是那么简单了,有时电路焊得很密,想拆下来电阻都很难,更别说是在换上新电阻了。
总之,从选题到定稿,从理论到实践,在整个过程里,可以说困难比想象的要难得多,但是确实也学到了很多的的东西。通过此次课程设计,我学到了关于传感器和电路设计方面的许多知识,学到了如何查阅科技论文,和很好的利用科技知识。当然,因为合作不够协调的原因,此次课程设计也留下了很大的遗憾,没能最终设计一个完整的产品出来,很是可惜。这也为今后的学习和工作得到了教训和启示!最后感谢老师的指导和组员的帮助!
八、参考文献
《传感器应用电路300例》 孙余凯 吴鸣山 项绮明 编著
电子工业出版社
《传感器应用电路集萃》 卿太全 梁 渊 郭明琼 编著
中国电力出版社
《单片机原理与应用》 杨恢先 黄辉先 等编著
国防科技大学出版社
张华.新型光电防盗报警系统的研制.
万方数据库.长春理工大学硕士学位论文.
曾宏博. 一种热释电红外探测器专用控制芯片的设计.

问题题目太笼统让人无法回答。电阻、电容及电感的测量不需要传感器,因它本身就是电参数,只有那些非电参量测量并且变成电参量时才需要传感器。一般来说,传感器是把非电参量变成电参量的转换装置。

电阻传感器设计:电阻式传感器应用电路设计.doc

东北石油大学
课 程 设 计
课 程
课 程 传感器课程设计
题 目 电阻式传感器应用电路设计
院 系 电气信息工程学院
专业班级
学生姓名
学生学号
指导教师

2012年6 月 25
任务书
课程 传感器课程设计
题目 电阻式传感器应用电路设计
专业 姓名 学号
主要内容:
本设计是基于电阻式传感器的应用电路设计,其主要包括三个环节即:敏感环节(金属应变片全桥电路)、放大环节(放大器)、转换处理环节(A/D转换和单片机处理)。金属应变片感受外界力的作用,将非物理参量转换为电参量,然后经后续电路放大、A/D转换和单片机处理显示。
基本要求:
1、设计一个电阻式传感器的应用电路,并对本设计进行测试、评估。
2、说明所用传感器的基本工作原理、画出应用电路电路图、写明电路工作原理、注明元器件选取参数、进行方案比较。
主要参考资料:
[1] 刘国钧,陈绍业,王凤翥.图书馆目录[M].北京:高等教育出版社,1957.15-18
[2] 刘润华,刘立山.模拟电子技术[J].自动化仪表.2005.6:21-23.
[3] 黄贤武,郑筱霞.传感器及其应用[M].北京:高等教育出版社.2004.3:22-28
[4] 张刚毅.单片机原理及应用[M].北京:高等教育出版社.2006.8:295-297
完成期限 2012.6.25—2012.6.29
指导教师
专业负责人
2012年 6
传感器课程设计
摘 要
在一些工程实践中,我们不免对力进行测量,在众多测力传感器中,电阻式传感器以其体积小、灵敏度高、频率响应范围大等众多优点得到了广泛的应用。
本设计选用应变式电阻传感器。应变式电阻组成全桥差动电桥,当电阻受到力的作用时,电阻会发生形变导致阻值发生变化,从而使电桥失去平衡产生一个输出值,输出值经放大器放大后,经A/D转换送入单片机,然后由单片机分析处理显示。
本设计中经过多次测试,证实该系统能长时间稳定工作,完全满足设计要求指标。
关键词:应变式电阻;放大器;单片机;A/D转换

目 录
TOC \o "1-2" \u 一、设计要求 PAGEREF _Toc \h 1
1、功能与用途 PAGEREF _Toc \h 1
2、课题意义及产品发展现状 PAGEREF _Toc \h 1
二、方案设计 PAGEREF _Toc \h 1
1、方案说明 PAGEREF _Toc \h 1
2、方案论证 PAGEREF _Toc \h 2
三、电阻应变片式传感器工作原理 PAGEREF _Toc \h 2
四、电路的工作原理 PAGEREF _Toc \h 3
五、单元电路设计、参数计算和器件选择 PAGEREF _Toc \h 4
1、单元电路设计 PAGEREF _Toc \h 4
2、参数计算 PAGEREF _Toc \h 6
3、器件选择 PAGEREF _Toc \h 6
六、总结 PAGEREF _Toc \h 7
参考文献 PAGEREF _Toc \h 8
传感器课程设计
PAGE 8
电阻式传感器应用电路设计
一 、设计要求
1、功能与用途
把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。它主要包括电阻应变式传感器、电位器式传感器(见位移传感器)和锰铜压阻传感器等。电阻式应变式传感器与相应的测量电路组成的测力测量仪表是冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等部门进行自动称重、过程检测和实现生产过程自动化不可缺少的工具之一。
2、课题意义及产品发展现状
随着人们对测量要求的提高,传统的机械测力方式已不能满足人们的要求,电阻式传感器以其体积小、灵敏度高、频率响

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