河北科技大学传感器课设

河北科技大学课程设计报告学生姓名：陈超学号：14L0751002专业班级：电信L141课程名称：传感器原理及应用学年学期：2016-2017学年第1学期指导教师：陈书旺2016年12月课程设计成绩评定表学生姓名陈超学号14L0751002成绩专业班级电信L141起止时间2016.12.19~2016.12.23设计题目光控报警指示器指导教师评语指导教师：陈书旺年月日目录一、绪论………………………………………………1二、概述………………………………………………1三、总体设计…………………………………………21.电路原理图…………………………………………22.基本原理……………………………………………23.相关元器件说明……………………………………34.元器件明细表………………………………………65.调整与测试…………………………………………66.反思…………………………………………………77.实物图………………………………………………7四、心得体会…………………………………………8五、参考资料…………………………………………9-1-一、绪论传感器本来就是基于一系列效应制造出来的，目前应用的效应很多，比如压电效应、压阻效应等等，还有一些效应是我们未知的，等着我们去认识。随着计算机、电子技术以及制造加工技术的发展，传感器也进入高速发展时期，这些技术都是开发和设计传感器的基础。高科技含量的传感器是未来产业化的一个方向。传感器的感应元件、传感器保护的基础都是各种材料，随着人们对新材料性能的掌握，将大大促进传感器的发展。近年，广泛应用的材料有陶瓷、光纤、高分子有机材料等。影响传感器的性能因素很多，有系统的，还有检测的。随着检测技术跟精密制造的发展，这方面也将得到大大提高。物联网的横空出世，传感器应用也在不断拓展。近些年，地震灾害、海啸灾害、食品危机不断，对研究人员来说，也是个挑战，开发出各种传感器检测这些现象的发生，及早预警。以前的传感器一般只能检测一种物理量，一个系统光传感器就需要很口。现在，已经出现了多功能和集成化的传感器，比如温湿度和检测各种气体的集成传感器，这也将是以后发展的一个趋势。有些精密仪器或设备，体积本身就小，还需要接上各种传感器进行感知和控制，这也对传感器提出了更高的要求。二、概述这次设计一共采用了两个电阻10K100K,9012三极管，9014三极管和放光二极管以及核心元器件光敏电阻。仿真我用滑动变阻器代替了光敏电阻1.电路原理图-2-2.基本原理电相关元器件说明（1）9014三极管NPN集电极最大耗散功率为：PCM=0.4W（Tamb=25℃）集电极最大允许电流ICM=0.1A集电极基极击穿电压BVCBO=50V集电极发射极击穿电压BVCEO=45V发射极基极击穿电压BVEBO=5V-3-集电极发射极饱和压降VCE(sat)=0.3V(IC=100mA;IB=5mA)基极发射极饱和压降VBE(sat)=1V(IC=100mA;IB=5mA)特征频率fT=150MHzHFE：A=60~150;B=100~300;C=200~600;D=400~10009012三极管PNP集电极-发射极电压-30V集电极-基电压-40V射极-基极电压-5V集电极电流0.5A耗散功率0.625W结温150℃特怔频率最小150MHZ放大倍数：D64-91E78-112F96-135G122-166H144-220I190-300-4-（2）光敏电阻光敏电阻（photocell，注意：光电池室photovoltaiccell）又称光敏电阻器（photoresistororlight-dependentresistor，后者缩写为ldr）或光导管（photoconductor），常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，又称为光电导探测器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。还有另一种入射光弱，电阻减小，入射光强，电阻增大，这里用的是前一种。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。-5-光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极加上电压，其中便有电流通过，受到一定波长的光线照射时，电流就会随光强的增大而变大，从而实现光电转换。（3）发光二极管发光二极管简称LED，它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。LED只能往一个方向导通（通电），叫作正向偏置（正向偏压），当电流流过时，电子与空穴在其内复合而发出单色光，这叫电致发光效应，而光线的波长、颜色跟其所采用的半导体材料种类与掺入的元素杂质有关。具有效率高、寿命长、不易破损、开关速度高、高可靠性等传统光源不及的优点。其工作电压很低（有的仅一点几伏），工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光），抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长，通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。把它的管心做成条状，用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管，每个数码管可显示0～9，10个阿拉伯数字以及A，B，C，D，E，F等部分字母（必须区分大小写）。随着发光二极管高亮度化和多色化的进展，应用领域也不断扩展。从较低光通量的指示灯到显示屏，再从室外显示屏到中等光通量功率信号灯和特殊照明的白光光源，最后发展到右上角的高光通量通用照明光源。2000年是时间的分界线。在2000年已解决所有颜色的信号显示问题和灯饰问题，并已开始低、中光通量的特殊照明应用，而作为通用照明的高光通量白光照明应用，似乎还有待时-6-日，需将光通量进一步大幅度提高方能实现。当然这也是个过程，会随亮度提高和价格下降而逐步实现。3.元器件明细表5.调整与测试名称型号规格数量光敏电阻55371三极管90141发光二极管SM2103633三极管90121电阻10K1100k1-7-在连接元器件的时候需要在电路板上对元器件进行布局，然后根据仿真图的电路走线进行连接，这样可以做到事半功倍的效果，减少后期电路复杂看不清元器件的焊接关系，电源头我采用了USB接口，因为工作电压5V就行，所以使用普通的充电宝就行，在连接的过程中特别注意三极管的发射极集电极和基级，三极管很脆弱，一接反，三极管直接烧毁，所以在连接前先查相关资料，搞清楚实物三极管的引脚图，在调试的过程中，为了使光敏电阻的感光更加灵敏，我接进去一个滑动变阻器，方便调节阻值的大小。使光敏电阻在弱光的照射下，也会引起发光二极管的点亮6.反思根据自己的学习设计出一个简单的传感器控制的电路，虽然难度上不是很大，可也费了不少的心思，万事开头难，迈出第一步，相信以后的道路都会好走的，以后我会更加认真的学习，是自己在专业上有更大的成就7.实物图-8-四、心得体会学习了传感器课程，能自己动手做出一些小的控制电路，是我们最基本应该掌握的，作为一个专业人士，首先我们要搞清楚各个传感器原件的工作原理，来避免元器件的损坏，这是我们学习的第一步，也是最最需要的专业知识。电子产品如今越来越多的融入人们的生活，社会上对此专业人才的需求也势必越来越多，虽然专业道路上有许多坎坷，只要我们肯于实践，相信会迎刃而解。五、参考资料-9-1模拟电子技术基础张凤凌主编中国电力出版社2传感器工作原理及应用实例陈书旺宋立军许云峰北京邮电大学出版社