全国大学生电子设计竞赛常用传感器及其应用

电子竞赛常用传感器及应用蔡文郁[e-mail]历年国赛题举例2003-简易智能电动车2003-液体点滴速度监控装置2005-悬挂运动控制系统2007-电动车跷跷板自动控制系统2009-声音导引系统2011-基于自由摆的平板控制系统2013-手写绘图板2013-手写绘图板实际项目实际项目传感器技术传感器技术是测量技术、半导体技术、计算机计算、信息处理技术、微电子学、光学、声学、精密机械、仿生学和材料科学等众多学科相互交叉的综合性和高新技术密集型前沿技术之一，是现代新技术革命和信息社会的重要基础，是自动监测和自动控制技术不可缺少的重要组成部分。电子竞赛功能性试题成败的一个先决条件！最可能用到的位置开关——光电管、干簧管、霍尔片、接近开关测转速———光电码盘、干簧管、霍尔片测距————红外测距、超声波测距温度————热电偶、温敏电阻、金属热电阻（铂、铜）、集成电路芯片压力————压力应变片、弹簧-电位器声响————声响传感器、麦克风MIC图像————图像传感器、光敏二极管倾角————倾角传感器、加速度计针对应用：最可能用到的光电传感器磁电传感器超声波传感器温度传感器压力传感器倾角传感器、加速度传感器声响传感器图像传感器传感器类型：光电传感器光电开关光电编码器红外测距激光测距光电传感器光电开关光电开关主要利用被检测物对光束的遮挡或反射检测物体有无。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。光电传感器光电开关光电传感器光电编码器光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。光电传感器红外测距-机器人碰撞（低速）1.测量射程范围：10to80cm2.最大允许角度：40o3.电源电压：4.5to5.5V4.平均功耗：35mA5.峰值功耗：约200mA6.更新频率/周期：25Hz/40ms7.模拟输出噪声：200mV8.测量距离与输出模拟电压关系：2.4V~0.4V模拟信号对应10cm~80cm，输出与距离成反比非线性关系。光电传感器激光测距-距离较远光电传感器光敏器件：光电效应光敏电阻光敏二极管光敏三极管达林顿光敏管光电传感器光敏电阻（CdS、PbS）光谱宽、体积小光敏二极管（Si、Ge）频率特性最好光敏三极管灵敏度最高，线性度最好达林顿光敏管驱动能力最强磁电传感器干簧管霍尔传感器差动变压器磁电传感器干簧管磁电传感器霍尔传感器磁电传感器磁电传感器Honeywell的CS系列、SS系列：线性型、单磁极、双磁极、锁定型、双输出AHUGTL霍尔传感器开关型锁定型磁电传感器单磁极双磁极VV霍尔传感器——单片机检测磁电传感器霍尔传感器——驱动负载磁电传感器磁电传感器差动变压器磁电传感器差动变压器磁电传感器差动变压器超声波传感器－－原理避碰测距压电效应超声波传感器：利用压电元件实现发射或接收超声波信号。超声波传感器－－选型起振电路发送与接收的错时安装问题超声波传感器－－发射电路－－555振荡器超声波传感器－－发射电路－－单片机信号驱动超声波传感器－－接收电路－－运放电路超声波传感器－－接收电路－－模块温度传感器－－原理热电偶金属热电阻（Pt10、Pt100、Cu50、Cu100）热敏电阻（PTC、NTC）半导体集成温度传感器AD590、LM、DS、TD、MTS温度传感器－－选型热电偶测温范围最大金属热电阻精度最高半导体热敏电阻灵敏度最高AD590、LM35、DS18B20温度传感器－－电路－－热电偶温度传感器－－电路－－金属热电阻温度传感器－－电路－－温敏电阻温度传感器－－电路－－集成芯片详见AD590.pdfDS18B20.pdfLM35.pdf压力传感器－－原理压力应变片Motorola——MPX系列Honeywell——PC系列康宇——KY系列新大云SSLLRR压力传感器－－原理压力传感器－－原理压力应变片1234V＋－压力传感器－－电路压电传感器压电效应-某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上便产生符号相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢复到不带电状态。压电传感器倾角传感器SPI输出倾角传感器模拟量输出加速度传感器ADXL系列ADIS系列测倾角测速度变化感知瞬间冲击或外部动作飞思卡尔MMA7455三轴数字加速度传感器模块ADXL345数字三轴加速度传感器加速度传感器声响传感简介前端简单：话筒、麦克、咪头后端复杂：放大电路、驱动电路、模式识别声响传感简介声开关型——声控灯声响传感简介声开关型——声控继电器123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:5-Sep-2009SheetofFile:d:\MyDocuments\声导小车\Sheet3.DDBDrawnBy:MIC5032233251846LM386VCC+10uF+10uF0.05u101.8K6.6K104LM56787651234103+22uF103VCCVoutVCC声响传感简介声开关型——利用“频率继电器”LM567红外传感器红外辐射俗称红外线，它是一种人眼看不见的光线。但实际上它和其它任何光线一样，也是一种客观存在的物质。任何物体，只要它的温度高于绝对零度，就有红外线向周围空间辐射。红外夜视仪及红外低温测温仪图像传感器简介CCD灵敏度（感光度）高，结构复杂，成本高，功耗高NEC、TI、滨松等CMOS灵敏度（感光度）低，结构简单，成本低，功耗低OmniVision（OV系列）、Micron、superpix图像传感器简介图像传感器简介用光敏管阵列实现低分辨率的灰度图像采集。32*32点阵传感器选型方法（1）根据任务需求选择传感器功能种类。（2）根据任务指标选择传感器技术种类。（3）根据性能指标选择合适指标传感器。传感器应用方法（4）根据任务需求选择合适的传感器类型及型号。（5）根据传感器数据接口判断是否需要电路调理部分。（6）根据传感器数据方式处理得到最终数据。