传感器应用技术任务书

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电路的等效输入电阻 Ri=2R1,等效输出电阻 Ro 很小,这可以用理想运放模型得到解释。
4. 应变片实训电路工作原理
下图,如图 6 为整个传感器电路图,TL431 提供 2.5V 的基准电压,为运放的两级提供 了稳定的基准。应变片在没有发生形变时候两端的电阻约为 350R-360R,在该电路的运放的 第一级与其他三个 360R 的电阻形成一个电阻桥,接在一级运放的两端形成差分输入,这样 电路具有反应灵敏,测量精确,能对传感器的变化做出快速响应。当应变片发生形变,其阻 值变化,电阻桥的电势发生微弱的变化,这种变化随着应变片的形变量变化而变化,运放则 把这微小的的变化进行放大,根据上面差分放大电路的理论,得知信号通过一级放大幅值还 是比较小,不能满足需要,所以还要进行二级放大。该电路的二级放大原理与一级相同,电 位器可调节基准输入信号的大小,使之能在运放的线性范围放大,所以经过两级运放之后的 信号就变的比较明显。二极管是防止电源反接,对电路起到了保护作用,若选用硅管需要将 电源电压提高 0.7V 左右,即 5.7V 供电,锗管则可直接用 5.3V 供电即可。
1. 红外发射电路
0 1 0 R1 c 2 i i e 0 D 5 1 0 8Q 32 DD 0 0 5 1 1 0 0 R1 8Q D 0DEL N G b i K 4 1 R5 K 4 1 R5 7 CFu7.4 5 路 CFu10.0 i V 4 D C 电 N G 射 F u 0 0 1 发 V21+ 321 5 3redaeHP 21 21 3 2redaeHP 2 2redaeHP 入 V21+ 输 频 音 ecV QEI 0 0 5 0 1 1 0 1 R 8Q D N G V21+ QCI K ebV 1 4 5 QBIR
21 4 2redaeHP F u 0 9 0 01C 3 6 0 C1 7 R1 D 4 N G 5 F F 3 1 u u C1 U 0 3 K 8 0 R1 C1 D N 8 G 路 7 683ML - 1 + 4 6 D 3 电 2 N 4 G 5 0 R1 收 D 1 N G 2 6 3 6 M 3redaeHP CFU22.0 E 接 R 2 M R1 D N G V21+ 1 1 C 1 2 2redaeHP D F u 0 0 1 N 2 G C F u 1 V21+
检测及安装
安装
红外通信电路调试情况
周三 红外通信电路参数测试
红外通信电路参数测 红外通信电路参数测试与
针对学生调试过程中出现的问 试
记录
题进行讲解
应 变 片 传 感 器 的 元 件 应变片传感器元件检测
红外通信电路验收
检测
应变片传感器电路介绍及原理
周四 周五
分析 应变片传感器电路元件检测 应变片传感器电路安装 应变片传感器电路调试方法讲 解 应变片传感器电路安装与调试 应变片传感器电路参数测试 针对学生调试过程中出现的问 题进行讲解 应变片传感器电路验收
采用电阻应变片作为敏感元件制造生产的能把各种力学量转换为电量的传感器叫测力 传感器。例拉力、压力、压强、扭拒、加速度等传感器。
2. 基准电压 TL431 是可控精密稳压源。它的输出电压用两个电阻就可以任意的设置到从 Verf(2.5V) 到 36V 范围内的任何值。该器件的典型动态阻抗为 0.2Ω,在很多应用中用它代替稳压二极 管,例如,数字电压表,运放电路,可调压电源,开关电源等。下图分别为 TL431 的 TO-92 封装图(图 3)和 2.5V 基准电路(图 4):
考勤评价:旷课 1 天及以上本周考勤分为 0 分,迟到、早退 1 次各扣 0.5 分,
请假 1 天扣 2 分,请假两天本周考勤分为 0 分,请假需假条。
四、参考资料
1.《电子技术基础》康华光主编,高等教育出版社。
2.《电子技术实训教程》肖鹏旭主编,东南大学出版社。
3.《电子产品组装、调试、设计与制作实训》刘南平 石军编著,北京师范大学出版社。 五、教学内容、进度
2. 红外接收电路
图 2 红外接收电路 LM386 是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品。 为使外围元件最少,电压增益内置为 20。但在 1 脚和 8 脚之间增加一只外接电阻和电容, 便可将电压增益调为任意值,直至 200。输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源 电压的一半,在 6V 电源电压下,它的静态功耗仅为 24mW,使得 LM386 特别适用于电池供 电的场合。
321 1 3redaeHP 2 D D N CCV G T f U 9185N1 5 u O C1 CCV D N G 1 K 00 D853MLA1U 6 67 FFV 11R3R4 D 1 N CCV G 48 3 23 5 PLI134LT 3 0 C1 1 3 f u D 6 0 K 5 C1 2 0 R2 FFV 2 K R1 D D N N G G 7 D853MLB1U D K 2 N 0 8 7 CCV G R4 48 1 0DELD 65 1 K R1 K 7 0 R1 5 CCV 4 0 C1 D N G 2 C 4 00 0 3 66 1 01R3R3 D N G 0 19 6 f CR3 u 0 D 1 FFV N CCV G 4 片 R 变 应
R1 R3 R4 R1
R1 1 R4 / R3 R1
(3)
在上式中,如果选择 R2/R1=R4/R3 的关系,输出电压可简化为:vo vo R2 / R1 (4) vi2 vi1
由(4)式可得输出电压 vo 与两输入电压之差( vi2 vi1 )成比例关系,即实现求差功能,
比例系数为电压增益 Avd ,即 Avd vo R2 ; vi2 vi1 R1
实 训 任 务 书
项目:
班级: 姓名: 学号: 实训时间:
传感器应用技术
2014 年 10 月
一、课程性质 必修,学时:30
二、教学目的
通过实训了解传感器的应用,掌握应变片和红外传输电路的特点,并通过练 习安装调试传感器电路,使学生能够独立完成要求电路的调试及参数测量。
三、教学形式与要求
教学形式:课堂教学采用多媒体课件、黑板讲授、现场讲解、实训操作、讨论等多种形式。
相关知识及电路
能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用信号输出的器件或装置被称为传感器, 通常由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件:直接感受或者响应被测量的部分,有时也将敏感元件称为传感器; 转换元件:将敏感元件感受或者响应被测量部分的量转换成适用于传输或测量的电信部分。 一般传感器感应到的信号分微弱,几 nV 到几 mV 不等,而且还存在各种信号干扰,所以无 法直接运用。所以必须要经过高倍的放大,有些还需要做好屏蔽滤波等才能被仪器检测,本周 实训任务的主要目的就是制作调试该部分,完成信号转换放大功能。 应用:航空、航天技术、工业生产中、日常生活中、安全防盗、农业、制造业、服务 业、测量技术、自动控制等领域都有广泛的应用。
v v v v v v v i1
p
R3 R4 R1 R2 为 i1=i4,即
p
o
i2
(1)及 i2=i3,即
n
n
(2)
v 又 因 为 vn vp , 由 式 ( 1 ) 解 得 p , 然 后 带 入 公 式 ( 2 ), 可 得
vo ( R1 R2) R4 v12 R2 vi1 = (1 R2)( R4 / R3 )vi2 R2 vi1
1. 应变片原理及运用 电阻应变片的工作原理是基于应变效应制作的,即导体或半导体材料在外界力的作
用下产生机械变形时,其电阻值相应的发生变化,这种现象称为“应变效应”。将应变片贴 在被测定物上,使其随着被测定物的应变一起伸缩,这样里面的金属箔材就随着应变伸长或 应变缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。应变片就是应用这个原理, 通过测量电阻的变化而对应变进行测定。一般应变片的敏感栅使用的是铜铬合金,其电阻变 化率为常数,与应变成正比例关系。
图 1(a) 红外发射电路
图 1(b) 红外发射电路直流通路
图 1(c) 红外发射电路交流通路
图 1(b)和图 1(c)分别是图 1(a)的直流通路和交流通路。 图 1(a)中端子 P3 接音频信号输入,静态时(Vi=0),VBE = Vc7+ = VBEQ ,发射结上仍 有正偏电压,因此发射电路上的红外发射管一直处于工作状态。加上音频信号 Vi 后,由于 C7 对交流相当于短路,所以仍有 Vc7+ = VBEQ ,而 VBE = Vc7+ +Vi = VBEQ + Vi ,即电压 VBE 等于 VBEQ 上叠加一个交流分量 Vi ,这样发射管会随着音频信号 Vi 的变化而发生变 化,从而可以实现传输信号的功能。
数据测试与记录 课题总结 实训报告撰写
应变片传感器电路安 装 应变片传感器电路调 试 应变片传感器电路参 数测试
电路调试 记录波形数据
应变片传感器电路元件布 局 应变片传感器电路安装 应变片传感器电路调试情 况 应变片传感器电路波形记 录 应变片传感器参数测试与 记录 数据记录与分析
实训任务
1、理解传感器电路的组成、工作原理、特点及应用。 2、工艺文件的制作。 3、红外通信电路的安装、调试、参数测量与记录 4、应变片传感器电路的安装、调试、参数测量与记录 6、总结与报告
解、课堂练习。
作业形式:依据本课特点,作业形式为实测数据记录与分析、实训报告、思考题等。
考核方式:考勤(30%)+平时成绩(40%)+报告(考试)(30%)。
过程评价:平时作业:资料参阅、表达条理、数据记录、按时完成等。
不做 0 分,雷同 0 分。
回答问题:表达清晰,论述有条理。不回答 0 分。
综合表现:平时投入程度,个人能力等。
图 3 TL431 的 TO-92 封装图 3. 求差放大电路
图 4 2.5V 基准电路
图 5 求差电路
求差放大电路又称差分放大电路。应变片传感器电路实质是两级差分放大电路。单从一 级放大电路来看,如图 5,它的电路结构是反相输入和同相输入相结合的放大电路。在理想 运放条件下,利用虚短和虚断的概念,有(Vp-Vn)→0,ii→0,对节点 n 和 p 的电流方程
图 2 中的红外接收管(REM)在室内正常光的照射下,电阻值为 30K~120K 之间,但 其会随着红外光照的强度发生变化。当红外光接收较强时其阻值将会变小;当红外光接收较 弱时其阻值将会变大。因此当接收到的红外光发生变化时,将会形成一小幅度变化的交流信 号,进入 LM386 的 2 脚输入端,经过信号放大输出到 P4 端。
一、 红外光通信电路 本模块通过运用红外发光管和红外接收模块作为收发器件,用来定向传输语音信号。
由语音信号源提供语音信号,通过三极管功率放大后被红外发射管发射出去,利用红 外接收管接收信号,将接收到的信号经过 LM386 功率放大,最后输送至喇叭。
音频输入
功率放大
红外线发射
音频输出
功率放Hale Waihona Puke Baidu加滤波
红外线接收
时间
教学内容
学生操作内容
考核内容
周一 实训场地管理制度及实训注意 红 外 通 信 电 路 工 艺 文 红外通信电路原理掌握
事项讲解
件编制
工艺文件的制作
红外通信电路介绍
红外通信电路原理分析及参数
计算
红外通信电路工艺文件编制
周二 红外通信电路元件检测
红外通信电路的元件 红外通信电路元件布局与
红外通信电路讲解
图 2 中 R3 和 C3 组合决定 LM386 的放大倍数,所以调节 R3 可改变 LM386 的增益。 LM386 组成的功放电路,很容易产生自激,在输出端接入的 C10 和 R6 就能很好的解决自 激的问题,且 C10 和 R6 的值不易过大。C8 是电路的旁路电容,将信号中的高频信号去除。 另外图中输入端串电容用于信号幅度的控制和对功放模块的隔直流保护;输出端串电容用于 对扬声器的保护,并抑制其工作时产生的感应电动势对功放级的危害。
教学要求:严格按学校学籍管理制度,不得无故迟到、旷课,严格考勤,按时完成作业。
教师任务:讲解基础理论知识、提出要点、组织讨论、指导操作、评阅作业、评价考核。
学生任务:掌握教学内容要求、查阅资料、调研、按期完成作业。
实践教学:根据教学任务书内容选择元件安装调试电路。
学时分配:1/3 学时为教师课堂教学和巡回指导,2/3 学时学生实训操作、分组讨论、讲
二、 应变片传感器 在一般的传感器应用电路中,给仪器提供的电源通常是低压的直流单电源,在这种情况
下,放大器还要得到很高的增益,集成运放是很好的选择。LM358 内部包括有两个独立的、 高增益、内部频率补偿的双运算放大器,适合于电源电压范围很宽的单电源使用,也适用于 双电源工作模式,在推荐的工作条件下,电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感 放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
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