厚度传感器应用电路设计

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1、东北石油大学课程设计课程传感器课程设计题目厚度传感器应用电路设计院系电气信息工程学院专业班级学生姓名学生学号指导教师2011年7月22日任务书课程传感器课程设计题目厚度传感器应用电路设计专业测控二10-1姓名学号主要内容：本课题的主要内容是:设计一种钞票厚度的识别装置。它采用机械传动辊轴和霍尔传感器组成，根据机械放大原理，将检测到的微弱钞票厚度信号进行放大后，再将电路进行处理，即对高速传送中的钞票的厚度进行识别和进行控制。基本要求：1、本课题要根据所学传感器的原理知识实现钞票厚度的识别装置。2、本课题要实现高速传送中钞票厚度微小变化的精准测量。主要参考资料：[1]何佳兵,王

2、殿春.一种采用霍尔传感器的钞票厚度识别装置[J].机电工程技术,2006(8):164-165.[2]李东进.数字式霍尔集成厚度传感器的设计[J].郑州轻工业学院学报,2002(1):49-51.[3]张锡富.传感器[M].北京:机械工业出版社,2001:202-212.[4]王芳,王峰,高强.厚度传感器接口电路中自动换挡及调零技术[J].微处理机,2005(4):11-12.完成期限2011.7.13—2011.7.22指导教师专业负责人2010年7月12日摘要钞票厚度的识别技术是银行办公机具中钞票计数机、钞票清分机设计中非常重要的识别技术。本课题介绍一种采用机械传动辊轴

3、和霍尔传感器组成的厚度识别装置，它采用机械放大原理，将检测到的微弱钞票厚度信号进行放大后，再将电路进行处理，即对高速传送中的钞票的厚度进行识别和进行控制。关键词：钞票厚度；识别装置；霍尔传感；放大电路目录一、设计要求1二、方案设计11、方案说明12、方案论证2三、传感器工作原理2四、电路的工作原理4五、单元电路设计、参数计算和器件选择41、单元电路设计52、器件选择6六、总结7厚度传感器应用电路设计一、设计要求钞票钞纸厚度的检测和识别，是在钞票计数机和钞票钞清分机中常常用到的非常重要的一种钞票识别技术。由于目前对残损钞票的分类，挑选的需要，特别是自动取款机和伪造钞票的出现，

4、在钞票计数机和钞票清分机等钞票清点机具中，常常需要对被清点钞票中的可疑钞票、残损钞票、变造钞票、粘贴和重叠的钞票进行识别和分选。由于要在快速运动中对钞票的厚度微小变化进行快速精确的识别和处理，则在识别技术上具有特殊性。因此，本课题所提出的对钞票厚度进行识别和控制的装置意在解决上述问题，精准的识别和处理钞票厚度的微小变化。二、方案设计1、方案说明摩擦送钞机构检测辊轴放大支臂磁性检测体霍尔传感器霍尔放大器比较判别器执行机构钞票分类2钞票分类1分选机构压紧弹簧被检测钞票图1钞票厚度检验器原理方案图采用机械传动辊轴和霍尔传感器组成的厚度识别装置的原理方框图如图1所示。其检测过程为：

5、被检测的钞票在摩擦送钞机构的传送下，快速通过检测辊轴，钞票的厚度引起一对检测辊轴之间距离的微小变化，经过放大支臂的放大，使磁性检测体与霍尔传感器之间的距离发生变化，这个变化引起霍尔传感器感应磁场的变化，从而在霍尔传感器的输出端产生一个相对应这个变化的电信号，这个变化的电信号经霍尔放大器放大后，送到由微处理器或硬件电路组成的后序处理电路中进行处理或判别，通过执行机构控制分选机构对快速运动中的清点钞票进行分选，将有问题的钞票分选出来，从而达到对钞票厚度的分选和识别的目的。该厚度识别系统主要由三部分组成：①机械传动辊轴检测；②霍尔传感器厚度检测电路；③信号处理和控制系统。[1]2

6、、方案论证另一种钞票厚度测量仪主要由测厚传感器、信号放大器、低通滤波器、线性化电路、V/F变换器及单片机系统组成。霍尔厚度传感器完成厚度从非电量到电量的转换，此信号经放大后，再由低通抑制高频噪声干扰，转换后的电信号与厚度不成线性关系，需进行线性化处理，处理后的电信号再经过V/F转换后输出频率与厚度成正比的矩形波，最后用单片机系统测出此频率，从而实现钞票厚度的测量。[2]此方案与本课题提出的方案相比电路较为复杂，不易操作，实验起来难度系数较大。因此本课题所提出的方案较优。+5.6三、传感器工作原理输出电压（V）+1.6+2.6+3.6+4.630020010001002003

7、00SN磁通密度（mT）图2霍尔传感器典型磁电转换特性本课题所采用的测量钞票厚度的传感器为霍尔传感器。霍尔传感器是一种新型基于霍尔效应的磁性检测器件，它由一个应用霍尔效应的线性IC集成电路和一个防水外壳组成，用于将磁场信号转换成电信号输出。它具有灵敏度高、响应时间快、可靠性高、工作环境温度范围宽等特点，常常被用在磁场检测、铁类物质检测、位置检测等领域。典型的磁电转换特性如图2所示。它的工作电源一般为DC12V或DC6V，工作电流在10到20mA左右；检测磁场的线性范围为-100～+100mT;灵敏度在3～30mV/