传感器原理及应用课程设计说明书

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1、大学自动化专业XX级传感器原理及应用课程设计说明书设计题目：光照强度自动检测显示系统设计城市路灯控制系统学号：XX姓名：XX完成时间：至总评成绩：XX指导教师签章：设计题目：光照强度自动检测显示系统设计之城市路灯灯控制系统一、题目的认识理解光电阻作为一种传感器主要是用来实现开关功能，用于对光照强度的控制。而自然光的自动检测显示与报警系统使人们对工作场所或外部环境的光照强度的控制成为可能，尤其在当前能源短缺和环境压力变大的背景下更有意义。而由国家电网统计的数据截止2006年我国火电比列依然超过80%，火

2、电中绝大部分是燃煤发电。而煤炭燃烧必然带来二氧化碳的大量排放，同时也加大了环境承载能力。所以建设环境友好型能源节约型的城市和国家是势在必行的举措，只有这样才能实现可持续发展。二、设计任务要求：设计题目：自然光光照强度自动检测显示（报警）系统设计之城市路灯控制系统主要要求：设计一个光照强度自动检测、显示、（报警）系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警（弱、适宜、强）备注：报警功能选作。1、方案的设计1）根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型；2）自己设计至少三种以上不同光照条件，测

3、定不同光照条件下光电传感器的输出；3）传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成，完成至少三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计；4）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理图的设计；5）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系统中各个参数的计算（备注：1.含各种元件参数的计算过程或依据2.选定最接近计算结果的元件规格）；6）设计结束后，进行仿真调试。2、仿真调试方案1）利用Multisim或Pspice等软件仿真，得出主要信号输入输出点的波形，根

4、据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性；1）给出系统整机电路图（利用PROTEL软件做出原理图SCH文件）。3、完成课程设计报告。一、设计所需基础知识及工具1、基础知识电路理论中电阻电路的分析、模拟电子线路中运算放大器、比较器、功率放大器等知识，数字电子线路中开关特性及数字信号等知识，传感器技术中的光电传感器原理及应用、测量电路等部分知识。2、设计工具电子电路EDA仿真软件：Multisim或Pspice电子线路设计软件：Protel99SE。二、方案设计及其论证（包含课题的功能与指标分析、

5、电路的结构组成方框图、各部分单元电路间关系、单元电路方案设计考虑）方案设计及论证(1)社会调查以及总体功能概述由于一个中型城市大约有15000余盏路灯，而大城市则多达30000余盏路灯，而每盏路灯的平均功率为250瓦,。以大城市计算如果所有的路灯全部亮起来，每小时要消耗7200余度电。如果每天亮10个小时一年按照365天计算，那么整个城市内全年所有路灯的耗电量则在26280000度左右。一度按5毛算，就是13140000元。而由于目前许多城市的路灯控制依然是人为控制，由于人的因素，提前开灯势必会造成能

6、源的浪费，晚开灯有会给人们的出行带来不便以及不必要的交通事故。因此我们利用自然光光强自动检测与控制系统来实现对城市路灯的实时控制。此外，在一部分北方城市和绝大部分南方城市很容易有突然地大雾发生，常常造成许多严重的交通事故。鉴于此，我们利用湿度传感器检测湿度变化，在适当的情况拉响警报并且点亮高压钠灯。(2)指标分析经过各种环境条件下反复统计和测算的结果显示我们所选用的光敏电阻在光照度低于阴天室内（5lux—50lux）光照的最低光照的时候的电阻大约为135K(误差不于5%)。于此同时系统内的其他器件也选

7、用的温漂较低，温度范围广的器件，因此在各种天气情况及温度情况下均使用可以实现对城市路灯的实时控制。由于选用以阴天室内最低光照为临界光照强度，5%的误差不仅不会造成能源的浪费，也不会给市民的出行带来不便。与此同时，我们使用了灵敏度较高的湿度传感器，可以有效检测突然大雾的发生，在比大雾情况最低指标低5%的时候有效预警并点亮高压钠灯。因此可以有效防止因为突然产生的大雾而引发的恶劣交通事故。（3）电路的结构组成以及原理方框图（简单说明方框图）路灯系统报警系统光强自动检测与控制系统继电器系统湿度自动检测与控制系

8、统（4）仿真电路结构图（5）各分立单元电路的关系我们通过利用电阻网络与运算放大器实现对自然光照强度以及湿度的合理控制Ⅰ对于光敏电阻我们通过电阻网络的合理配比得到的电压与光敏电阻所在电路的变动电压比利用运算放大器进行比较，实现对光照强度的实时控制。利用运算放大器的输出进而控制继电器的闭合与断开，而继电器的闭合就可以式交流电路接通，路灯开启照明。Ⅱ对于湿度传感器我们通过电阻网络的合理配比得到的电压与湿度传感器传回的电压利用运算放大器进行比较，实现对突然大雾的