傳感器課程設(shè)計報告(共14頁)

1、 河北科技(kj)大學(xué)課程設(shè)計報告(bogo)學(xué)生(xu sheng)姓名： 齊文華 學(xué) 號：12L0751265 專業(yè)班級： 電子信息工程 L126班 課程名稱： 傳感器原理及應(yīng)用 學(xué)年學(xué)期： 2 014 2 015 學(xué)年第 一學(xué)期 指導(dǎo)教師： 陳書旺 2 0 1 4 年12月課程設(shè)計成績(chngj)評定表學(xué)生姓名齊文華學(xué) 號12L0751265成績專業(yè)班級電信L126起止時間20142015設(shè)計題目光控開關(guān)電路指導(dǎo)教師評語指導(dǎo)教師： 年 月 日目 錄引言(ynyn)4設(shè)計(shj)電路及原理4元件(yunjin)清單5相關(guān)元器件的說明和介紹6課設(shè)步驟11實物圖11發(fā)現(xiàn)問題并解決問題13心

2、得與體會13參考文獻(xiàn)14引言(ynyn)1.課程設(shè)計的目的(md)1）使學(xué)生(xu sheng)掌握傳感器的使用方法和設(shè)計要點的基本技能，加深學(xué)生對“傳感器原理及檢測技術(shù)”理論知識的理解，為從事儀器系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計打下基礎(chǔ)。2）鍛煉學(xué)生自主獨立完成課程設(shè)計的能力，培養(yǎng)學(xué)生積極動手創(chuàng)新的精神。3）通過課程設(shè)計提高我們動手實踐能力，為我們以后更好的學(xué)習(xí)傳感器和其他的相關(guān)知識奠定基礎(chǔ)，使我們更好地適應(yīng)現(xiàn)代社會的需求。2.設(shè)計思路來源隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多高端技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了自動檢測與控制。同時傳感器的應(yīng)用也逐漸增多，遍及人們生活的各個方面，給人們的生產(chǎn)和生活帶來極大的方便。本設(shè)計選用光敏傳感器，對特殊

3、場合的光照強(qiáng)度進(jìn)行檢測與報警。主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)大棚、城市照明等對光照強(qiáng)度有要求的場合。本設(shè)計用發(fā)光二極管作為警示燈，當(dāng)光照強(qiáng)度不滿足要求時就會發(fā)光起到警示的作用。實際電路及原理1.電路圖 2.電路(dinl)原理如圖所示，光敏電阻R1和可調(diào)電阻RP組成串聯(lián)電路，當(dāng)光線變暗時光敏電阻阻值升高(shn o)，RP兩端電壓下降，使VT1晶體管C、E之間阻值變大，導(dǎo)致VT2、Ub升高C、E之間電阻迅速減小，發(fā)光二極管導(dǎo)通。反之不亮。電子光控開關(guān)，將發(fā)光二極管該接繼電器，可控制各種電器設(shè)備，可作為機(jī)器人光控探頭。通電后，調(diào)節(jié)RP可改變控制要求。三、元件(yunjin)清單VT1 90141個VT2 901

4、41個光敏電阻R11個滑動變阻器RP 10K1個電阻R2 4.7k1個發(fā)光二極管VD1個四、相關(guān)(xinggun)元器件的說明(shumng)和介紹1、光敏電阻(un mn din z)（1）介紹及應(yīng)用光敏電阻又稱阿光導(dǎo)管，常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下，其組阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下漂移運動，電子奔向電源正極，空穴奔向電源負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。光敏電阻屬半導(dǎo)體光敏器件，除具靈敏度高，反應(yīng)速度快，光譜特性及R值一致性好等特點外，在高溫，多濕惡劣條件下，還能保持

5、高度的穩(wěn)定性和可靠性，可廣泛應(yīng)用于照相機(jī)，太陽能庭院燈，草坪燈，驗鈔機(jī)，石英鐘，音樂杯，禮品盒，迷你小夜燈，光聲控開關(guān)，路燈自動開關(guān)以及各種光控玩具，光控?zé)麸?，燈具等光自動開關(guān)控制領(lǐng)域。（2）光敏電阻的分類根據(jù)(gnj)光敏電阻(un mn din z)的光譜特性，可分為(fn wi)三種光敏電阻器：紫外光敏電阻器：對紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測紫外線。紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、天文探測、非接觸測量、人體病變探測、紅外光譜，紅外通信等國防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中?？梢姽夤饷綦娮杵鳎喊ㄎ?、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘

6、、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動開關(guān)門戶，航標(biāo)燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機(jī)械上的自動保護(hù)裝置和“位置檢測器”，極薄零件的厚度檢測器，照相機(jī)自動曝光裝置，光電計數(shù)器，煙霧報警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。（本設(shè)計采用的就是）（3）主要參數(shù)特性1）光電流、亮電阻光敏電阻器在一定的外加電壓下，當(dāng)有光照射時，流過的電流稱為光電流，外加電壓與光電流之比稱為亮電阻，常用“100LX”表示。2）暗電流、暗電阻光敏電阻在一定的外加電壓下，當(dāng)沒有光照射的時候，流過的電流(dinli)稱為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“0LX”表示

7、。3）靈敏度靈敏度是指光敏電阻(un mn din z)不受光照射時的電阻值（暗電阻）與受光照射時的電阻值（亮電阻）的相對(xingdu)變化值4）光照特性光照特性指光敏電阻輸出的電信號隨光照度而變化的特性。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出，隨著的光照強(qiáng)度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。若進(jìn)一步增大光照強(qiáng)度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。在大多數(shù)情況下，該特性為非線性。5）伏安特性曲線。伏安特性曲線用來描述光敏電阻的外加電壓與光電流的關(guān)系，對于光敏器件來說，其光電流隨外加電壓的增大而增大。6）溫度系數(shù)光敏電阻的光電效應(yīng)受溫度影響較大，部分光敏電阻在低溫下的光電靈敏較高，而在高溫下的靈

8、敏度則較低。7）額定功率額定功率是指光敏電阻用于某種線路中所允許消耗的功率，當(dāng)溫度升高時，其消耗的功率就降低。（四）工作原理光敏電阻(un mn din z)原理圖光敏電阻的工作(gngzu)原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)(un din xio yng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子空

9、穴對將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到一定波長的光線照射時，電流就會隨光強(qiáng)的增大而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也加交流電壓。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。發(fā)光二極管發(fā)光二極管（LED）是一種由磷化鎵（GaP）等半導(dǎo)體材料制成的、能直接將電能轉(zhuǎn)變成光能的發(fā)光顯示器件。當(dāng)期內(nèi)部有一定電流通過時，發(fā)就會發(fā)光。它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)換成光能。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空

10、穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料(cilio)中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時釋放出的能量多少不同，釋放的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。它的基本結(jié)構(gòu)是一塊(y kui)電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。放光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個過渡層，成為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)(dush

11、)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而八點能直接轉(zhuǎn)換成光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時（及兩端加上正向電壓）電流從LED陽極流向陰極時，半導(dǎo)體晶體就會發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流強(qiáng)度有關(guān)。3、三極管三極管，全稱贏為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型晶體管，是一種電流(dinli)控制電流的半導(dǎo)體器件。其作用是把微弱信號放大成幅值較大的電信號，也用作無觸點開關(guān)。三極管在我們?nèi)粘Ｉ钪蟹浅３Ｓ茫?0三極管在電子制作中也是一個不可缺少的重要部分。9014則為NPN型45V

12、、100mA，功率為450mW，頻率為150MHz，放大倍數(shù)為20-90。五、課設(shè)步驟(bzhu)1.確定課題設(shè)計(shj)電路并計算出算需元件的大小。2.采購元器件。3.焊接電路。除電池外，全部元器件都可焊裝在印刷電路板上。安裝順序為R2、R1，再裝RP可調(diào)電阻、兩只三極管和發(fā)光管。通電后，調(diào)節(jié)RP可改變控制要求。4.檢查實際所焊電路并調(diào)試。（1）觀察電路是否有虛焊點或是短路的地方，并檢查實際所焊電路是否與電路圖一致并調(diào)試錯誤。（2）檢查發(fā)光二極管是否損壞：將萬用表置于測二極管的檔位，將紅黑表筆分別接在發(fā)光二極管的兩端，查看發(fā)光二極管是否發(fā)光，若有一次測量發(fā)光則說明二級管正常。（3）檢查光敏

13、電阻是否正常。將萬用表置于測電阻的檔位，分別測量在有光照和無光照時光敏電阻的電阻。若電阻為0或是無窮大，則說明次光敏電阻損壞。六、實物圖正面圖反面(fnmin)圖七、發(fā)現(xiàn)(fxin)問題并解決問題電路焊接完畢之后接上電源會發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管會有一個逐漸由亮變暗或是由暗變亮的中間過程。只是由于滑動變阻器RP引起的，所以要解決這個(zh ge)問題，就需要把RP換成比較器。心得(xnd)與體會課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會，從事工作前的必不可少的一個經(jīng)歷。這次課程設(shè)計鍛煉我的動手能力，增強(qiáng)了思考問題，解決問題的能力，遇到困難時學(xué)會了換個角度來思考問題。而且這次課程設(shè)計，鞏固與擴(kuò)充了傳感器應(yīng)用設(shè)計等課程的所學(xué)內(nèi)容，提高了計算能力，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。最重要的是使我懂得了做一件事情需要如何去把握，怎么樣能做到最好，增強(qiáng)了統(tǒng)籌全局的能力。做事要方方面面都考慮周全，這樣才能不犯錯誤，少犯錯誤。這次設(shè)計(shj)過程中也體現(xiàn)出了自己單獨設(shè)計、綜合運用(ynyng)知識能力(nngl)的不足，需要多查閱資料和課本。不過總的來說這次課設(shè)還是很開心的，畢竟這是自己親手做出來的東西。而且現(xiàn)在的我已經(jīng)大三了，很快就面臨著畢業(yè)，所以在剩下的時間里我要更加的努力學(xué)習(xí)，鍛煉自己各個方面的能力，讓自己充實的過好每一天，這樣將來