機電檢測與信號處理 課程設計 基于光敏傳感器設計一個光敏自動開關

1、基于光敏傳感器設計一個光敏自動開關設計說明書班級：機電102小組：第 13 小組陳道斌鄧遠鋒王笑雪張文李富發(fā)周長劍韋斌斌目 錄1、 設計任務1.1 技術要求1.2 設計方案2、實驗設備3、實驗原理1. 光敏傳感器基本原理2. 數(shù)據(jù)采集卡使用方法4、 程序圖5、 設計用途 1 設計任務 1.1 技術要求1.熟悉光敏傳感器基本原理、操作界面的各個按鈕的作用；2.利用labview、數(shù)據(jù)采集卡和光敏傳感器設計一個光敏自動開關裝置，根據(jù)實際光線自動接通或者關閉繼電器。當光線亮度超過或者低于某個閥值時，通過labview控制繼電器實現(xiàn)相應動作，并在labview記錄動作狀態(tài)和驅動外部報警嗡鳴器和閃爍la

2、bview程序界面上指示燈；3熟悉各程序結構及其實現(xiàn)原理；4.編寫設計與實現(xiàn)過程文檔，總結實驗，寫出心得體會，并現(xiàn)場演示和答辯。1.2 設計方案基于光敏傳感器設計一個光敏自動開關設計包括以下三個步驟：1) 按照實際任務的要求，確定光敏傳感器的用途。2) 按照實驗原理想好設計思路，并且完成電路圖及程序，然后在前面板和程序流程圖中實現(xiàn)。3) 完成電路設計，運行程序并且檢查，直至無誤后觀察仿真結果并且分心。2 實驗設備1.usb型數(shù)據(jù)采集卡 1張；2.pc機1臺；3.labview軟件1套；4.光敏傳感器1個；5.繼電器若干；6.發(fā)光二極管1個；7.導線 若干。3 實驗原理 （一）光敏傳感器基本原理

3、光傳感器是利用光敏元件將光信號轉換為電信號的傳感器，它的敏感波長在可見光波長附近，包括紅外線波長和紫外線波長。光傳感器不只局限于對光的探測，它還可以作為探測元件組成其他傳感器，對許多非電量進行檢測，只要將這些非電量轉換為光信號的變化即可。敏傳感器采用防靜電袋封裝。在使用的過程中應該避免在潮濕的環(huán)境中使用，還應該注意表面的損傷和污染程度，應該它們均會影響光電流。光敏傳感器中最簡單的電子器件是光敏電阻，它能感應光線的明暗變化，輸出微弱的電信號，通過簡單電子線路放大處理，可以控制led燈具的自動開關。對于遠程的照明燈具，如街燈、庭院燈、草坪燈等都可經濟而簡單的實現(xiàn)節(jié)能自動控制。光敏電阻又稱光導管，常

4、用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產生的載流子都參與導電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。光敏電阻器是利用半導體的光電導效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器，又稱為光電導探測器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。還有另一種入射光弱，電阻減小，入射光強，電阻增大。它一般用于光的測量、光的控制和光電轉換（將光的變化轉換為電的變化）。本實驗所用光敏傳感模塊如圖1所示，采用靈敏型光敏電阻傳感器，工作電壓為3.3v-

5、5v，通過可調電位器可調節(jié)檢測光線亮度，有3個引腳組成，分別是工作電壓輸入端、接地端和電平信號輸出引腳（do）。該模塊采用比較器輸出，信號干凈，波形好，驅動能力強，超過15ma。實驗所用的光敏傳感模塊對環(huán)境光線最敏感，殼用來檢測周圍環(huán)境的光線的亮度，觸發(fā)單片機或繼電器模塊等；模塊在環(huán)境光線亮度達不到設定閾值時，do端輸出高電平，當外界環(huán)境光線亮度超過設定閾值時，do端輸出低電平； do輸出端可以與單片機直接相連，通過單片機來檢測高低電平，由此來檢測環(huán)境的光線亮度改變；do輸出端可以直接驅動繼電器，由此可以組成一個光控開關。圖1 本實驗所用煙霧度傳感模塊（二）數(shù)據(jù)采集卡使用方法1.創(chuàng)建設備。在l

6、abview里面，若要與硬件設備打交道，那么就必須通過設備驅動打開設備。數(shù)據(jù)采集卡創(chuàng)建設備是通過調用采集卡驅動提供的dll來實現(xiàn)。labview中調用dll的方法是，進入函數(shù)選板->互聯(lián)接口->庫與可執(zhí)行程序，然后把調用庫函數(shù)節(jié)點拖入程序框圖中，如圖所示圖1所示。此時，在沒有配置任何參數(shù)下，該庫函數(shù)節(jié)點是空的，因此需要對該節(jié)點配置之后方可使用。配制方法是雙擊該庫函數(shù)節(jié)點，彈出如圖2所示對話框。然后，在庫名/路徑右邊點擊瀏覽文件按鈕，找到對應的dll路徑，接著在函數(shù)名下拉框那里選擇函數(shù)名稱。由于有些函數(shù)需要參數(shù)才能運行，因此還要配置函數(shù)參數(shù)。配置函數(shù)參數(shù)方法是選擇庫函數(shù)節(jié)點配置對話框

7、中的參數(shù)標簽，如圖3所示。函數(shù)參數(shù)以及參數(shù)類型可以從庫文檔里面查閱，然后根據(jù)函數(shù)返回值類型、參數(shù)類型及參數(shù)個數(shù)，設置參數(shù)個數(shù)及類型和返回值類型。采集卡創(chuàng)建設備框圖程序如圖4所示，其中該庫函數(shù)節(jié)點根據(jù)輸入的設備id，打開設備，并返回設備句柄（設備在內存中的映射地址），以后所有與設備打交道都是與操作這個句柄。圖1 調用庫函數(shù)節(jié)點圖2庫函數(shù)節(jié)點配置對話框圖3 庫函數(shù)節(jié)點參數(shù)配置圖4 采集卡創(chuàng)建設備框圖程序2.初始化設備。有些設備必須經過初始化之后方可調用，初始化方法是調用設備驅動庫提供的初始化函數(shù)來實現(xiàn)，這與創(chuàng)建設備時調用庫函數(shù)類似，也是將庫函數(shù)節(jié)點拖入程序框圖、選擇庫路徑、選擇函數(shù)、配置函數(shù)返回值

8、類型和配置函數(shù)參數(shù)來實現(xiàn)。初始化過程如圖5、圖6和圖7所示。圖5配置采集卡初始化函數(shù)圖6配置采集卡初始化函數(shù)參數(shù)圖7 采集卡初始化框圖程序3.讀取數(shù)據(jù)。讀取數(shù)據(jù)采集卡數(shù)據(jù)的方法與初始化設備類似，也是通過調用設備驅動所提供的庫函數(shù)來實現(xiàn)。唯獨不同的是，為了連續(xù)進行數(shù)據(jù)分析，需要不斷地讀取采集卡的數(shù)據(jù)。不間斷讀取采集卡數(shù)據(jù)主要有兩種方法，一種是通過輪詢方式進行，亦即通過循環(huán)（while循環(huán)等）方式來實現(xiàn)；另一種是通過事件驅動來實現(xiàn)。循環(huán)讀取數(shù)據(jù)框圖如圖8所示。圖中，傳入循環(huán)框的兩根線，表示從外部傳入的參數(shù)，這里分別是設備句柄和接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)（一個一維數(shù)組）。數(shù)據(jù)在緩沖區(qū)中的存放格式，請查閱數(shù)據(jù)采

9、集說明書中數(shù)據(jù)格式、排放順序及換算關系一節(jié)。在讀取數(shù)據(jù)之后，數(shù)據(jù)將被存儲在緩沖區(qū)中，由于數(shù)據(jù)緩沖區(qū)是一個數(shù)組，因此需要提取數(shù)組中的元素，才能進行數(shù)據(jù)處理。提取數(shù)組方法如圖9所示，該函數(shù)位于函數(shù)選板->編程->數(shù)組->抽取一維數(shù)組中。圖8 循環(huán)讀取數(shù)據(jù)采集卡框圖程序圖9 抽取一維數(shù)組節(jié)點截圖4.關閉設備。在使用設備之后，必須關閉設備，避免內存泄露等副作用。在labview里面，關閉數(shù)據(jù)采集卡與打開設備時類似，也是通過驅動所提供的庫函數(shù)實現(xiàn)，只需在配置庫函數(shù)節(jié)點時選擇usb5935_releasedevice函數(shù)，參數(shù)為設備句柄，如圖10、圖11和圖12所示。圖10 配置釋放數(shù)據(jù)采集卡函數(shù)圖11 配置釋放函數(shù)參數(shù)圖12 釋