传感器~物体检测电路的制作

目录

1 课程设计任务书 (1)

2 设计思路及电路原理图 (5)

2.1 555振荡电路驱动超声波传感器 (5)

2.2 用LM393制作接收电路 (5)

2.3 用LM2907N进行信号处理 (6)

3 元件列表及主要元件介绍 (11)

3.1 元件列表 (11)

3.2 主要元件介绍 (11)

3.2.1 超声波原理 (11)

3.2.2 NE555元件介绍 (12)

3.2.3 LM393元件介绍 (13)

3.2.4 LM2907N元件介绍 (15)

4 电路调试 (18)

4.1 调试结果 (18)

4.1.1 没有检测到物体时发光二极管点亮 (18)

4.1.2 检测到物体时发光二极管熄灭 (18)

4．2 电压波形 (19)

5 体会 (23)

6 参考文献 (25)

1 课程设计任务书

《传感器原理与检测技术》课程设计任务书

题目：物体检测电路的制作

一、课程设计任务

超声波传感器是利用超声波作为信息传递媒介的传感器，本课题是利用超声波传感器来检测物体的存在。电路由三部分组成：以555振荡电路作为超声波传感器的驱动电路，以LM393芯片作为超声波传感器的接受电路,以LM2907N芯片把传感器接受到的频率信号转化成电压信号并是发光二极管发光。

二、课程设计目的

通过本次课程设计使学生掌握：1）了解超声波传感器的结构和工作原理；2）利用超声波传感器监测物体的存在；3）掌握电子电路实际调试技巧。从而提高学生系统的设计和调试能力。

三、课程设计要求

1、当有物体存在时，发光二极管熄灭；

2、当没有物体存在时，发光二极管发光。

四、课程设计内容

1、发射电路、接受电路、转化电路的设计；

2、电路的调试；

3、电路原理图中元件清单。

五、课程设计报告要求

报告中提供如下内容：

1、目录

2、正文

（1）课程设计任务书；

（2）总体设计方案；

（3）原理图（可手画也可用protel软件）；

（4）调试、运行及其结果；

3、收获、体会

4、参考文献

六、课程设计进度安排

七、课程设计考核办法

本课程设计满分为100分，从课程设计平时表现、课程设计报告及课程设计答辩三个方面进行评分，其所占比例分别为20%、40%、40%。

2 设计思路及电路原理图

设计时采用直接型检测方式物体，将发射器与接收器相向配置，当能够直接接收到对面发射来的超声波时，或者说接收器有信号电压输出时，就表示没有物体在阻挡超声波的传输。反过来，当没有信号电压输出时，就有物体挡住了超声波的传输。

电路由三部分组成：以555振荡电路作为超声波传感器的驱动电路，以LM393芯片作为超声波传感器的接收电路,以LM2907N芯片把传感器接受到的频率信号转化成电压信号并是发光二极管发光。设计电路见图电路原理图。

2.1 555振荡电路驱动超声波传感器

如图，发射用超声波传感器的驱动电路是使用时基电路555的他激型震荡驱动电路，555振荡电路在他激型驱动电路中，具有可以自由选择振荡频率的优点，但会带来了频率不够稳定的缺点。可以将频率预设为40KHZ，然后用频率调整电位计将接收用超声波传感器的输出电压调整到最大。

图555振荡电路

2.2 用LM393制作接收电路

使用比较放大器LM393进行放大。比较器和运算器一样不进行相位补偿，因此也可以像运算放大器那样告诉运行。但是，如果把它作为放大器使用，就容易产生自激振荡。另外，为了避免噪声，可以通过正反馈的方式给它一个很小的滞后电压，

图 LM393比较放大电路图

2.3 用LM2907N 进行信号处理

LM393的输出端接在了转速计用的集成电路LM2907N 上。由于在LM2907N 的内部有F-V （频率-电压）转换电路和比较电路，所以就变成了频率输入。这么一来，LM393的矩形波输出就变得非常方便了。

在LM393的输出电路为低电平时，LM2907N 的输入就不足。这时，在LM2907N 的弟11号引脚VIN-上就只有约为0.6V 的二极管正向电压的压降作为偏置电压，这正好与LM393的电压振幅相吻合。

LM2907N 的F-V 转换电压VOUT 为:

VOUT=Vcc Fin C4 R1

该电压与集成电路LM2907N 内部的电压比较器进行比较后输出。

设计电路图如下：

当Fin=49KHZ时，输出满刻度电压（12V）。那么，如果在比较器的第10脚OP-输入比较电压Vcc/2=6V，在20KHZ以上时，比较器就会导通，发光二极管发光。也就是说，通常，在没有物体遮挡超声波的情况下，接收用的超声波传感器MA40A3R中就会有40KHZ的频率输入。

在物体遮挡发光二极管的情况下，接收用的超声波传感器MA40A3R中就没有信号的输入，LM2907N内部的电压比较器电路就会切断，发光二极管也就不会发光。

如果希望发光二极管的指示颠倒过来，也就是希望检测到物体时发光，而在正常状况下，即没有检测到东西时，发光二极管不发光，那么可以将比较器输入端的正负调换过来（OP-与OP+调换过来）

图LM2907N工作电路图

综合以上分析，总电路设计原理图如下：

C3为滤波电容器，Fin>=1/2RC4时，发光二极管发光，Fin=20KHZ时，RC4=25uf。如果，C4=500PF,R=51K

D2向Vin提供0.6V的偏压