2012年省电子设计大赛校内培训--传感器

2012省电子设计大赛校内培训----传感器篇电子科学与工程学院肖建([e-mail])2012年4月目录传感器的功能光/声/磁/温等典型传感器简介传感器与控制端之间的接口往届竞赛题分析传感器的功能传感器是智能感知的“触角”工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其广泛的领域。传感网络是物联网络的基础技术之一•按照传感器的用途分类：位移、压力、振动、温度传感器•根据传感器输出信号：模拟信号和数字信号•根据传感器使用电源与否：有源传感器和无源传感器传感器的功能按照物理原理分类：★电参量式传感器：电阻式、电感式、电容式等；★磁电式传感器：磁电感应式、霍尔式、磁栅式等；★压电式传感器：声波传感器、超声波传感器；★光电式传感器：一般光电式、光栅式、激光式、光电码盘式、光导纤维式、红外式、摄像式等；★气电式传感器：电位器式、应变式；★热电式传感器：热电偶、热电阻；★波式传感器：超声波式、微波式等；★射线式传感器：热辐射式、γ射线式；★半导体式传感器：霍耳器件、热敏电阻；★其他原理的传感器：差动变压器、振弦式等。有些传感器的工作原理具有两种以上原理的复合形式,如不少半导体式传感器，也可看成电参量式传感器。传感器的功能对竞赛而言，传感器可分为基本功能传感器和传感器模块；主要来源：华龙电子商城，淘宝江苏省电子设计大赛尚未出现控制类比赛类型（今年未知）；全国电子设计大赛自2007年起，出现控制类竞赛题目，近3届都出现了小车为平台的竞赛题目，涉及到传感器、电机控制、控制算法（PID）等综合性知识。此外，还有各级的机器人大赛、智能小车竞赛“稳定”是第一要素！在此基础上考虑功能DS18b20温度传感器测温范围－55℃～+125℃，固有测温分辨率0.5℃工作电源:3~5V/DC测量结果以9~12位数字量方式串行传送DS18B20在出厂时以配置为12位，读取温度时共读取16位，所以把后11位的2进制转化为10进制后在乘以0.0625便为所测的温度，还需要判断正负。前5个数字为符号位，当前5位为1时，读取的温度为负数；当前5位为0时，读取的温度为正数。5元14元湿敏电阻模块HR202可以检测周围环境的湿度灵敏度可调（图中蓝色数字电位器调节）工作电压3.3V-5V输出形式:a模拟量电压输出b数字开关量输出（0和1）9.5元光敏电阻传感器可以检测周围环境亮度输出模拟量可以设定某个亮度值输出数字量灵敏度可调，性能稳定工作电压5V数字量模拟量双输出8元红外复眼由若干个红外感光单元构成的、能够同时多方位测量红外光强弱的电子部件。能够只占用一个端口，就可以实现方便、快捷地读取多个方向的火焰（红外光）强度，并且自动运算出最大值方向，最小值方向等等霍尔元件霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。这个电势差也被叫做霍尔电势差。E3F-DS30C4光电开关光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。安防系统中常见的光电开关烟雾报警器，工业中经常用它来记数机械臂的运动次数。漫反射式有效检测距离：30cm20元左右反射式光传感器TCRT5000光电耦合器(简称光耦)，是一种把发光元件和光敏元件封装在同一壳体内，中间通过电→光→电的转换来传输电信号的半导体光电子器件。光电耦合器可根据不同要求，由不同种类的发光元件和光敏元件组合成许多系列的光电耦合器。目前应用最广的是发光二极管和光敏三极管组合成的光电耦合器2元左右灰度测量模块（红外反射式）不同的物体对红外线的反射率不同，黑色最低，白色最高；它通过发射红外线并测量红外线被反射的强度来输出反映物体颜色的电压信号，有效距离3-30毫米1VCC电源线5V2GND地线0V3Vo输出信号线0-3.3V4发射接收对管10元左右灰度测量模块超声测距传感器超声测距的工作原理是通过记录发送与接收反射的波形间的时间差计算距离值。信号经过电平转换发送后碰到障碍物发射回来，发射的波形被捕捉后经放大电路放大输入单片机，单片机连续捕捉两个信号后会计算信号频率与距离。如频率为发送频率，则计算的距离被保存，经I2C总线发送给上位机。5~150cm精度1cm红外距离感应模块发射红外线并测量红外线被反射的强度来输出反映和物体距离的电压信号，有效距离10～80厘米。模拟量输出，输出电压和探测距离成比例WDD35D-1精密导电塑料电位器独立线性精度:±0.5%、±0.1%;理论电气转角:345°±2°;工作温度范围:-55℃-125℃;机械转角:360°(连续);ENC-03M（陀螺仪传感器）模块板载ENC-03M低成本单周机械陀螺仪传感器，用于检测角速度。模拟信号输出，关键电阻均采用1%精度电阻，且使用磁珠对地进行抗干扰处理。支持2.7V-5.25V宽电压输入机械臂，智能车，飞机模型三轴加速度传感器Freescale公司生产性价比高微型电容式加速度传感器MMA7361芯片典型应用：坠落检测、人类环境学工具、游戏、文本滚动、3维动态拨打、计步器、机器人技术、虚拟现实输入设备、装运/处理监控器、点击静音、设备平衡/监控、轴承磨损监控、地震监控等。电子罗盘仪（磁阻传感器）测量芯片:2块PhilipsKMZ51原装进口磁阻传感器电压:5V电流:20mA分辨率:0.1degree精度:0.1-0.8degrees校准后输出方式：1:时间脉冲1mSto37mS以0.1mS间隔输出方式2:SPI16位接口,0-365SCLspeedupto1MHz保持水平！激光传感器收发一体激光传感器，激光经调制后发射，照射到黑白物体后发射回来，接收部分感应到激光后输出状态信号，用来检测黑白（深颜色和浅颜色）两种颜色(物体)！测试地面或者赛道信息传感器接口IIC总线串口/485IO口ADSPI总线主控板：MSP430、ARMCortex-M3内核的低端芯片、51系列单片机、凌阳单片机等往届竞赛题分析2007年“电动车跷跷板”基本要求在不加配重的情况下，电动车完成以下运动：（1）电动车从起始端A出发，在30秒钟内行驶到中心点C附近；（2）60秒钟之内，电动车在中心点C附近使跷跷板处于平衡状态，保持平衡5秒钟，并给出明显的平衡指示；（3）电动车从（2）中的平衡点出发，30秒钟内行驶到跷跷板末端B处（车头距跷跷板末端B不大于50mm）；（4）电动车在B点停止5秒后，1分钟内倒退回起始端A，完成整个行程；（5）在整个行驶过程中，电动车始终在跷跷板上，并分阶段实时显示电动车行驶所用的时间。发挥部分。。。往届竞赛题分析MCABXOlAlCSlB△xDF2009年“声音引导系统”STC89C51无线发射模块声音接收器A声音接收器Ｂ声音接收器C无线接收模块STC89C51UPD78F1203小车往届竞赛题分析2011年追逐小车往届竞赛题分析跑道宽40cm车宽12cmh图2.1红外测距构造平面图≧6cm地红外测距θ往届竞赛题分析长安大学的优秀作品往届竞赛题分析2011年“基于自由摆的平衡板控制系统”还缺点什么？还缺点什么？多种传感器应用经验多种主控板使用经验失败经历资金+时间投入运气坚持到底！TheEND