传感器原理及应用课程设计说明书(I)

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1、附录一：天津商业大学自动化专业2007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学号：20072713姓名：张耕溥完成时间：至总评成绩：指导教师签章：设计题目：光照强度自动检测显示系统设计一、题目的认识理解在现代社会中，光强的自动检测对人们的生活越来越重要也带来了很多便利，因为人类用肉眼不能直接具体的观察出光照的强度，使一些对光照强度要求很高的项目变得困难与麻烦，而通过指示灯来间接反映光照的强度的方法不仅直观而且方便准确，节省了大量的物力，人力和财力。所以能设计出一套能够通过指示灯来判断光照强弱的电

2、路是锻炼我们大学生能够独立完成实验项目的一大挑战与机会。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

3、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Workbench或Pspice等软件仿真，得出主要信号输入输出点的波形，根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性；2）给出系统整机电路图（利用PROTEL软件做出原理图SCH文件和PCB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

4、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：Workbench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、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）我的设计思路是用一个12V电源做供压源，再用三个1K的电阻对它分压，并将分得的压降接到放大器的正输入端。同时将滑动变阻器（光敏电阻）

5、并连到12V电压上，并且在两个放大器的负输入端分别接入一个与光敏电阻分压的固定电阻，这样放大器的两个正输入端自上而下分别分得的压降为9，6，。他们分别与负输入端的电压进行比较，如果正输入端电压大于负输入端电压则输出高电平反之则输出低电平。当强光照时，光敏电阻阻值很小，则负输入端分压电阻分得的压降很大，所以负输入端的电压大于正输入端电压，输出低电平所以LED1和LED3都不亮，而反向接的LED2点亮。当光照适宜时，光敏电阻阻值适中，调整到使其分压电阻的压降大于6V而小于9V，则第一个放大器的正输入端压降大于负输入端压降输出高电平

6、而第二个放大器的正输入端压降小于负输入端压降输出低电平。则与第一个放大器相接的LED3亮，反向的LED2以及LED1暗。当黑暗是，光敏电阻阻值很大，负输入端分压电阻压降很小远远小于两个放大器的正输入端，所以两个放大器输出的都是高电平。则LED1和LED3亮而反向接的LED2暗。为了能够在黑暗时报警，在两个放大器输出端各引出一端进行逻辑与运算，只有当两端都输出高电平时报警器才为高电平工作。即黑暗时报警功能的实现。光照发生变化光敏电阻阻值改变分压电阻压降改变放大器正输入端小于负输入端正输入端大于负输入端高电平正负输入端低电平进行比

7、较一、电路中各元器件选型和参数计算电阻的参数计算，因为我在光照时测得光敏电阻的阻值为1.8K，在普通情况下测得阻值为17.5K以及在黑暗中测得的阻值为238K。根据我上述的实验原理可确定分压电阻的阻值范围，计算方法如下:12x/(2+x)>9,解得x>6,6<12x/(20+x)<9,解得20

8、PA70dBNO18光敏电阻参数：光敏电阻器种类：1）按制作材料分类：多晶和单晶光敏电阻器，还可分为硫化镉（CdS）、硒化镉(CdSe)、硫化铅(PbS)、硒化铅(PbSe)、锑化铟(InSb)光敏电阻器等。光敏电阻器的主要参数1）亮电阻（kΩ）：指光敏电阻器受到光照射时的电