传感器与测控电路设计说明书

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传感器与测试技术课程设计指导书

传感器与测试技术课程设计指导书

传感器与测试技术课程设计指导书(机械设计制造及其自动化专业) 制(修)订人:审核人:机械工程学院2019 年 2 月前言本课程设计使学生加深传感器与测试技术基本知识和理论的理解和运用。

本课程设计以设计性和综合性实验为主,目的是使学生熟悉工业自动检测技术的基本理论和基本方法,对被测对象和参量的特性有较深入的理解,掌握基本的测量分析方法,对传感器的基本理论、系统结构和设计方法有一定的了解。

在加强基础知识理解的前提下,着重培养学生的动手能力和自主创新能力。

目录一、课程设计的性质与目的二、课程设计的时间分配三、课程设计的地点选择四、课程设计的内容安排与要求五、注意事项六、课程设计报告要求七、成绩评定标准(参照模板制定)八、指导书制(修)订人、审核人及制(修)订时间一、课程设计的性质与目的本课程设计使学生加深对传感器及测试技术基本知识和理论的理解和运用。

本课程设计以设计性和综合性实验为主,其目的在于:(1)熟悉工业自动检测技术的基本理论和基本方法,对被测对象和参量的特性有较深入的理解(2)掌握基本的测量分析方法(3)对传感器的基本理论、系统结构和设计方法有一定的了解(4)进一步培养学生的动手能力和自主创新能力二、课程设计的时间分配布置任务1天。

收集资料,自学相关软件3天实验、讨论4天数据处理,填写实验报告2天共计10天。

三、课程设计的地点选择图书馆、工程测试实验室四、课程设计的内容安排与要求·利用综合实验仪设计一热电偶温度计:1、用温度源产生标准温度参量;2、通过测量热电偶的电压测量温度;3、采用计算修正法进行冷端补偿;4、采用Matlab进行数据处理;5、验证5、填写实验报告学生在完成上述全部工作后,应当填写实验报告,要求语言简练,文字通顺。

内容及步骤:1、设计一个K型热电偶的信号采集及放大电路,以获得K型热电偶电压输出的信号。

2、将K 型热电偶靠近热源,调节W1 电位器,使运放输出电压满足放大要求,输出电压随温度有明显的变化。

传感器,测控电路课程设计说明书

传感器,测控电路课程设计说明书

湖南科技大学课程设计课程设计名称:《传感器/测控电路》课程设计学生姓名:李暑洲学院:机电工程学院专业及班级:10级测控技术与仪器3班学号:1003030310指导教师:余以道﹑杨书仪目录一. 前言 (1)二. 课程设计的任务与要求 (1)三. 课程设计的目的 (2)四. 课程设计的主要内容 (2)1 . 课程设计方案的确定 (2)2 . 三节式螺管型差动位移电感传感器的基本原理 (4)3 . 传感器结构设计与计算 (5)4 . 测控电路设计与计算 (6)5 . 误差分析 (8)五. 总结与分析 (9)六. 附图 (10)1 . 传感器结构图 (10)2 . 电路图 (11)七. 参考文献 (12)一. 前言传感器(英文名称:transducer/sensor)是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达到最好的质量。

因此可以说,没有众多的优良的传感器,现代化生产也就失去了基础。

一些传感器的发展,往往是一些边缘学科开发的先驱。

传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。

可以毫不夸张地说,从茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器。

由此可见,传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用,是十分明显的。

世界各国都十分重视这一领域的发展。

作为当代理工科而且学习过传感器,测控电路知识的大学生,学习如何设计一个简单实用的传感器并掌握其设计思想是非常有必要的。

二. 课程设计的任务与要求传感器/测控电路课程设计分为两部分,一是传感器的设计,包括根据被测量选择传感器类型,根据转换原理选择传感器性能与结构参数,根据传感器输出电量设计后续电路;二是测控电路的设计,包括将敏感元件测量的物理量转换成电信号,根据功能设计放大电路,滤波电路,调制解调电路,限幅电路等,提取有用信号,剔除无用信号,经过A/D转换,运算处理得到被测信号的各种所需参数!课程设计的基本要求:1,学生需认真阅读课程设计任务书,熟悉有关设计资料及参考资料,熟悉有关各种设计规范的有关内容,认真完成任务书规定的设计内容;2,学生均应在教师指导下,按时完成规定的内容和工作量;3,课程设计的计算说明书和设计图纸:要求设计说明书计算准确,文字通顺,编排规范。

《测试与传感器应用》课程设计指导书

《测试与传感器应用》课程设计指导书

测试与传感器应用课程设计任务书一、设计内容:设计设计一个结构型压力传感器(敏感元件为电阻应变片,贴在弹性体上,感知流体输送管道压力)。

二、具体内容安排:1.设计传感器结构,画出传感器装配图。

2.设计测量转换电路和信号放大电路。

3.用LCD或LED实时显示压力。

4.传感器具备远程数据传送能力,传送方式可以是4∽20mA电流,RS422,RS485或CAN,设计数据远程传送接口。

5.完成必要理论计算。

6.设计软件,画出程序框图,并编制程序部分。

7.编写设计计算说明书,提供系统硬件电路图、元器件清单和程序清单。

三、具体参数:(一)指标量程: 0~150(MPa)综合精度: 1.0%FS输出信号: 4~20mA(二线制)、0~5V、1~5V、0~10V(三线制)供电电压: 24DCV(9~36DCV)(二)完成的文件材料▲传感器装配图1张(A2或A3幅面);▲电路图1张(A1或A2幅面);▲撰写设计说明书1份。

四、进度安排:▲6月16日、17日、18日:阅读文献材料、拟出智能压力传感器设计方案;▲6月19、20、21、22、23日:完成传感器装配图绘制,确定所有参数;▲6月24日至6月26日:完成传感器电路图;▲6月27日至6月28日:完成设计计算说明书五、参考文献:[1]强锡富主编,传感器,机械工业出版社[2]唐贤远,传感器原理及应用,成都电子科技大学出版社[3]严钟豪等,非电量电测技术,机械工作出版社[4]陈桂生,微弱信号检测,中央广播电视大学出版社[5]雷丽文等,微机原理与接口技术,电子工业出版社[6]周泽存等,检测技术,机械工业出版社[7]张国雄金篆芷.测控电路.机械工业出版,2000[8]张国雄、沈生培.精密仪器电路.机械工业出版,1988[9]李新民.单片微型计算机原理及应用.北京航空航天大学出版社具体步骤:一.机械结构设计1.应变片的贴片布局综合考虑传感器灵敏度、温度误差、方便性等。

2.应变片的选型根据应变的材料确定应变片,选取最具代表性的材料,安排好应变片的阻值。

传感器测控电路课程设计

传感器测控电路课程设计

湖南科技大学课程设计课程设计名称:《传感器/测控电路》课程设计学生姓名:学院:专业及班级:学号:指导老师:课程设计任务书课程设计名称传感器/测控电路课程设计课程设计题目磁电感应式转速传感器学生姓名年级专业学号指导教师单位课程设计起止日期2015年6月8日--2015年6月19日设计内容设计磁电感应式转速传感器,说明基本工作原理,绘制传感器结构设计图、装配图和零件图。

设计目的1、了解传感器设计的一般方法、步骤;2、掌握磁电感应式传感器的结构、工作原理和使用方法;3、加深学生对传感器原理理论知识的理解;4、通过自己动手设计,加深对传感器的理解,以及提高自己的动手、收集资料、解决问题的能力,为从事仪器系统的开发与设计打下基础。

设计要求基本要求:1、工作在常温、常压、静态、环境良好;2、精度:0.1%FS3、分辨率:按参考文献上常用传感器类比;4、测量范围:按参考文献上常用传感器类比;5、传感器及其辅助结构设计(装配图1张,零件图1张)6、电路设计(硬件电路及分析,电路图1张)7、可以不同班级的两人以上选同一题,但结构、测量范围、测量方式、测量电路等最多一项相同。

8、学生可以根据自己的兴趣及爱好,自选课题,但其设计方案必须征得指导教师同意。

转速传感器按照工作原理的不同可以分为:磁电式、光电式、离心式、电涡流式和霍尔式等。

其中磁电感应式转速传感器是一种机-电能量转换型传感器,不需供电电源、电路简单、性能稳定、输出信号强,因此,在实际工程中具有广泛的应用。

本文介绍了磁电感应式转速传感器的工作原理,对其基本结构进行了设计和计算,绘制了相应的结构设计图、装配图和零件图,同时设计出了后续信号处理电路,为单片机的后续信号处理提供信号源。

关键字:转速传感器;磁电式;工作原理;基本结构;信号处理电路第一章绪论 (2)1.1课程设计的意义 (2)1.2课程设计的题目及要求 (2)1.3课程设计的目的 (2)第二章磁电式测转速基本工作原理 (3)第三章设计方案的确定与方案原理 (4)3.1 设计方案的确定 (4)3.2 变磁通式磁电感应式转速传感器 (4)第四章传感器结构设计与计算 (6)4.1 主要技术参数 (6)4.2 传感器主要元件的工程设计计算 (6)4.3 传感器转配图 (9)第五章测控电路的设计 (11)5.1 正弦波产生电路 (11)5.2 放大电路 (12)5.3 相敏检波电路 (13)5.4 滤波电路 (14)第六章总结与分析 (15)参考文献 (16)附录 (17)第一章绪论1.1课程设计的意义传感器是摄取信息的关键器件,是现代信息系统和各种装备不可缺少的信息采集手段。

《传感器-测控电路》课程设计--烟雾报警器的设计

《传感器-测控电路》课程设计--烟雾报警器的设计

湖南科技大学2007年《传感器-测控电路》课程设计学校:湖南科技大学学院:机电工程学院专业:测控技术与仪器班级:名称:烟雾报警器指导教师:设计者:学号:设计周期:两星期设计时间:设计学分:2分设计基本要求:1、熟悉相应的传感器及测控电路;2、在指导教师的指导下,独立完成相关的设计工作;3、学会使用AutoCAD及Protel软件,设计相应的传感器与测控电路;《传感器-测控电路》课程设计目录1.设计题目及要求2.基本原理简述3.总体设计方案的确定4.传感器结构设计及计算5.测控电路设计及计算6.精度误差分析7.说明书编写8.参考文献9.附录烟雾报警器的设计(湖南省湘潭市湖南科技大学代军411201)摘要:随着国家GDP经济的高速发展、国家能源形式的需要以及人民对安全与环境保护的日益重视,烟雾报警器也日益受到厂矿、企业、高校、家庭的青睐,同时由于简易烟雾传感器物美价廉、灵敏度较高、适应性强、工作稳定性好,因此烟雾传感器必将越来越普及。

关键词:稳压电源气体传感器集成电路驱动电路Abstract: With the development of the economy of China ,the need of national resources,the instruments are playing an important part in the people’sdaily life.Because of its low price and high quality, more and moreinstruments are widely being used.1.课程设计要求1.1.利用气体传感器设计一个烟雾报警器,要求有检测、报警输出。

1.2在一定的空间范围内,如果出现超过设定浓度的烟雾时,烟雾报警器便发出报警信号,报警信号灯显示出现非正常烟雾,同时,自动启动烟雾排风机,开始排出烟雾。

2.基本原理简述2.1 半导体气敏传感器的性质利用半导体材料吸附气体后引起其性质变化特性而制成的器件称为气体传感器。

《传感器与测试技术》实验指导书

《传感器与测试技术》实验指导书

《传感器与测试技术》 实验指导书工程与技术系二O一三年二月CSY-2000型传感器与检测技术实验台说 明 书CSY2000型传感器与检测技术实验台是本公司为适应不同类别、不同层次的专业需要,在2000系列传感器与检测技术实验台的基础上,增加了一些光电传感器而最新推出的模块化的新产品。

CSY-2000型传感器与检测技术实验台,主要用于各大专院校、中专及职业技术院校开设的“自动检测技术” “传感器原理与技术” “工业自动化控制” “非电量电测技术”等课程的教学实验。

它是采用最新推出的模块化结构的产品。

实验台上采用的大部分传感器虽然是教学传感器(透明结构便于教学),但其结构与线路是工业应用的基础。

希望通过实验帮助广大学生加强对书本知识的理解,并在实验的进行过程中通过信号的拾取、转换、分析、掌握作为一个科技工作者应具有的基本的操作技能与动手能力。

一、 实验台的组成CSY-2000型传感器与检测技术实验台由主机箱、温度源、转动源、振动源、传感器、相应的实验模板、数据采集卡及处理软件、实验桌等组成。

1、主机箱:提供高稳定的±15V、±5V、+5V、±2V~±10V(步进可调)、+2V~+24V (连续可调)直流稳压电源;直流恒流源0.6mA~20mA可调;音频信号源(音频振荡器)1KHz~10KHz(连续可调);低频信号源(低频振荡器)1Hz~30Hz(连续可调);气压源0~20KPa (可调);智能调节仪(器);计算机通信口;主控箱面板上装有电压、电流、频率转速、气压、光照度数显表;漏电保护开关等。

其中,直流稳压电源、音频振荡器、低频振荡器都具有过载切断保护功能,在排除接线错误后重新开机一下才能恢复正常工作。

2、振动源:振动台振动频率1Hz~30Hz可调(谐振频率9Hz左右)。

3、转动源:手动控制0~2400转/分;自动控制300~2200转/分。

4、温度源:常温~200℃。

传感器与测控电路设计说明书

传感器与测控电路设计说明书

传感器与测控电路课程设计说明书设计题目电感式(螺管型)位移传感器的设计学校湖南科技大学学院机电工程学院班级 07级测控一班学号 0703030116设计人李广指导教师余以道杨书仪完成日期 2010 年 6 月 22 日目录一、设计题目与要求 (2)二、基本原理简述 (2)三、设计总体方案拟定 (7)四、传感器的结构设计 (8)五、结构设计CAD图 (12)六、测控电路的设计与计算 (12)七、电路框图及电路CAD图 (14)八、精度误差分析 (14)九、参考文献 (16)一、设计题目与要求1、设计题目:电感式(螺管型)位移传感器的设计2、设计要求:采用差动变压器原理设计一个测量位移的传感器,并设计一测控电路对传感器的输出量进行处理,使信号能输入到A/D 转换器,进行一系列的测量与控制。

二、基本原理简述电感式传感器是利用被测量的变化引起线圈自感或互感系数的变化,从而导致线圈电感量改变这一物理现象来实现测量的。

因此根据转换原理,电感式传感器可以分为自感式和互感式两大类。

自感式电感传感器可分为变间隙型、变面积型和螺管型三种类型。

一、 螺管型自感传感器有单线圈和差动式两种结构形式。

单线圈螺管型传感器的主要元件为一只螺管线圈和一根圆柱形铁芯。

传感器工作时,因铁芯在线圈中伸入长度的变化,引起螺管线圈自感值的变化。

当用恒流源激励时,则线圈的输出电压与铁芯的位移量有关。

铁芯在开始插入(x =0)或几乎离开线圈时的灵敏度,比铁芯插入线圈的1/2长度时的灵敏度小得多。

这说明只有在线圈中段才有可能获得较高的灵敏度,并且有较好的线性特性。

1、工作原理设线圈长度为l 、线圈的平均半径为r 、线圈的匝数为N 、衔铁进入线圈的长度la 、衔铁的半径为ra 、铁心的有效磁导率为µm ,则线圈的电感量L 与衔铁进入线圈的长度la 的关系可表示为[]22222)1(4a a m r l lr lN L -+=μπ 由公式可知,当传感器结构参数确定后,B 、N 0、l 都是定值,因此感应电动势e与线圈相对磁场的运动速度v成正比。

传感器与测控电路课程实习报告基于湿度传感器的测量电路设计

传感器与测控电路课程实习报告基于湿度传感器的测量电路设计

扬州大学能源与动力工程学院课程设计报告题目:基于湿度传感器的测量电路设计课程:传感器与测控电路课程实习专业:测控技术与仪器班级:测控0802姓名:学号:指导老师:总目录第一部分:任务书第二部分:课程设计报告第三部分:设计电路图第四部分:实习报告第一部分任务书《传感器与测控电路课程实习》课程设计任务书课题:基于湿度传感器的测量电路设计一个电子产品的设计、制作过程所涉及的知识面很广;加上电子技术的发展异常迅速,新的电子器件的功能在不断提升,新的设计方法不断发展,新的工艺手段层出不穷,它们对传统的设计、制作方法提出了新的挑战。

但对于初次涉足电子产品的设计、制作来说,了解并实践一下传感器选择与测控电路的设计、制作的基本过程是很有必要的。

由于所涉及的知识面很广,相应的具体内容请参考本文中提示的《传感器原理及应用》,《测控电路》,《模拟电子技术基础实验与课程设计》,《电子技术实验》等书的有关章节。

一、基于湿度传感器的测量电路设计简介应用IH3605型温度传感器与集成运放设计测量湿度的电路,测量相对湿度(RH)的范围为0%~l00%,电路输出电压为0~10V。

要求测量电路具有调零功能和温度补偿功能。

使用环境温度为0℃~85℃。

二、基于湿度传感器的测量电路设计的工作原理:IH3605型湿度传感器本课题中测量电路组成框图如下所示:测量电路由湿度传感器,差动放大器,同相加法放大器等主电路组成;为了实现温度补偿功能,选择铂电阻温度传感器采集环境温度,通过转换电桥和差动放大,输入同相加法器实现加法运算,补偿环境温度对湿度传感器的影响,其中转换电桥工作电压由差动放大器输出电压通过电压跟随器提供。

三、设计目的1.掌握传感器选择的一般设计方法;2.掌握模拟IC器件的应用;3.掌握测量电路的设计方法;4.培养综合应用所学知识来指导实践的能力。

四、设计要求及技术指标1.设计、组装、调试;2.湿度测量范围:0%~100%RH;3.使用环境温度范围:0~85℃;4.输出电压:0~10V;5.非线性误差:±0.5%。

传感器与测控技术试验指导书

传感器与测控技术试验指导书

实验一 金属箔式应变片性能一单臂电桥一、实验目的:了解金属箔式应变片,单臂单桥的工作原理和工作情况。

二、实验原理:本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的电源的原理和工作情况。

应变片是最常用的测力传感元件。

当用应变片测试时,应变片要牢固地粘贴在测试体表面,当测件受力发生形变,应变片的敏感栅随同变形,其电阻也随之发生相应的变化,通过测量电路,转换成电信号输出显示。

电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种,当电桥平衡时,桥路对臂电阻乘积相等,电桥输出为零,在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中,R1=R2=R3=R4=R ,电阻的相对变化率分别为ΔR1/R1、ΔR2/R2、ΔR3/R3、ΔR4/R4,当使用一个应变片时,;当二个应变片组成差动状态工作,则有 ;用四个应变片组成二对差动工作时,。

由此可知,单臂、半桥、全桥电路的输出电压及灵敏度依次增大。

三、所需单元及部件:直流稳压电源、电桥、差动放大器、双孔悬臂梁称重传感器、砝码、一片应变片、F/V 表、主电源。

四、旋钮初始位置:直流稳压电源打到±2V 档,F/V 表打到2V 档,差动放大增益最大。

五、实验步骤:1、了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置,观察梁上的应变片,应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。

上下二片梁的外表各贴二片受力应变片。

2、将差动放大器调零:用连线将差动放大器的正(+)、负(-)、地短接。

将差动放大器的输出端与F/V 表的输入插口Vi 相连;开启主电源;调节差动放大器的增益到最大位置,然后调整差动放大器的调零旋钮使F/V 表显示为零,关闭主电源。

3、根据图1接线。

R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻;R4=Rx 为应变片。

将稳压电源的切换开关置±4V 档,F/V 表置20V 档。

开启主电源,调节电桥平衡网络中的W1,使F/V 表显示为零,等待数分钟后将F/V 表置2V 档,再调电桥W1(慢慢地调),使F/V 表显示为零。

《传感器与测控技术》制作光控开关电路实验报告

《传感器与测控技术》制作光控开关电路实验报告

《传感器与测控技术》制作光控开关电路实验报告
实验原理及内容:
光控开关的电路原理图如图2-28所示,当光照度较强时,Q1处于截止状态,Q2也处于截止状态,LED1和蜂鸣器均不响应;当光照强度较弱或天黑时,光敏电阻R1的阻值变大,Q1基极电位升高,Q1导通,Q1发射极输出高电平,LED1点亮,并且Q2导通,蜂鸣器鸣叫。

元件清单:光敏电阻R1 (5528)1个,电阻R2(10千欧)1个,电阻R3(5.1千欧)1个,电阻R4(200欧)1个,三极管Q1 Q2(S8050)2个,发光二极管LED1(红色)1个,蜂鸣器Beep(5V)1个,电阻RP1(104)1个。

实验步骤及数据记录:
上电之前检查电路是否短路,准确无误后上电测试,测量Q1基极电压是否处于1V左右,如果不是,调节滑动变阻器RP1,直至1V左右为止;用手遮挡光
敏电阻,观察LED1和蜂鸣器的状态。

成品图片:
实验总结:
通过这次实验,我学到了光控开关的原理图和光敏电阻的特性,巩固了模电的知识,学会了如何调试光控开关的电路。

温度传感器设计说明书

温度传感器设计说明书

温度传感器设计说明书本文旨在设计一款温度传感器,能够精准测量环境温度并输出对应的信号。

设计思路:本款温度传感器采用热电偶原理进行测量,由于热电偶是一种基于热电效应的温度传感器,它通过测量不同温度下的两个不同金属导体之间的温差电势,来计算出温度的大小。

因此,本款温度传感器需要采用两个不同金属导体(常用的有铜-铁、铜-镍、铁-镍等)作为热电偶电极,对它们进行加热或冷却,然后测量它们之间的电势差即可计算出温度值。

组件介绍:1.热电偶电极:选用两个不同金属导体进行组合。

2.温度计:将热电偶电势转化为温度值。

3.放大器:对温度计输出信号进行放大和滤波处理,增加信噪比。

4.数据处理器:将处理好的信号输出给控制器,实现温度测量与控制功能。

设计流程:1.选择合适的热电偶电极材料,制作电极;2.将热电偶电极进行加热或冷却,测量电势差;3.将测量到的电势差转化为温度值;4.将温度值输出给放大器进行放大和滤波处理;5.输出处理好的信号给数据处理器,实现温度测量与控制。

设计要点:1.选用合适的金属导体作为热电偶电极,不同金属导体具有不同的热电系数,因此需要根据实际需求进行选材。

2.温度计的选择和特性设计直接影响测量的精度和稳定度,温度计的响应时间也需考虑到实际需求。

3.放大器的特性设计决定了测量信号的可靠性和测量范围,应选择合适的放大器进行配置。

4.数据处理器的设计决定了测量信号的精度和实时性,需要根据实际需求进行考虑。

设计结果:本款温度传感器能够精准测量环境温度,并输出对应的信号,可应用于工业控制、科研实验、生活电器等领域。

传感器具有高精度、稳定性好、响应时间短、可靠性高等特点,能满足各种温度测量需求。

测控电路课程设计任务书(10级)

测控电路课程设计任务书(10级)

学院(系):机械学院测控系课程名称:测控电路指导教师(签名):
学院(系):机械学院测控系课程名称:测控电路指导教师(签名):
学院(系):机械学院测控系课程名称:测控电路指导教师(签名):
学院(系):机械学院测控系课程名称:测控电路指导教师(签名):
内蒙古工业大学课程设计任务书
学院(系):机械学院测控系课程名称:测控电路指导教师(签名):
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传感器测控电路课程设计

传感器测控电路课程设计

传感器测控电路课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解传感器的定义、分类和工作原理,掌握常见传感器如温度传感器、光敏传感器、压力传感器的应用。

2. 学会分析测控电路的基本组成、功能及工作原理,理解传感器与测控电路的连接方式和信号处理方法。

3. 掌握传感器测控电路的设计步骤和注意事项,能够根据实际需求选择合适的传感器和电路。

技能目标:1. 培养学生运用传感器进行数据采集、处理和分析的能力,提高实际操作技能。

2. 能够运用所学知识,设计简单的传感器测控电路,解决实际问题。

3. 培养学生的团队协作能力,提高沟通和交流技巧。

情感态度价值观目标:1. 培养学生对传感器和测控技术产生兴趣,激发学生的求知欲和创新精神。

2. 增强学生的环保意识,认识到传感器技术在节能减排、环境保护等方面的作用。

3. 培养学生的责任心和使命感,使其认识到传感器技术在国家发展和社会进步中的重要地位。

课程性质:本课程为实践性较强的课程,旨在让学生通过理论学习和实际操作,掌握传感器测控电路的设计和应用。

学生特点:学生具备一定的电子技术基础和动手能力,对传感器和测控技术有一定了解,但缺乏实际设计和操作经验。

教学要求:注重理论与实践相结合,以学生为主体,充分调动学生的积极性,培养其独立思考和解决问题的能力。

同时,关注学生的个体差异,因材施教,确保每位学生都能达到课程目标。

通过课程学习,使学生能够将所学知识应用于实际生活和工作中。

二、教学内容1. 传感器基本概念:介绍传感器的定义、分类和工作原理,分析各类传感器的特点及应用场景。

相关教材章节:第一章 传感器概述。

2. 常见传感器及其特性:详细讲解温度传感器、光敏传感器、压力传感器等常见传感器的工作原理、性能参数及应用案例。

相关教材章节:第二章 常见传感器及其特性。

3. 测控电路基本原理:分析测控电路的组成、功能及工作原理,探讨传感器与测控电路的连接方式和信号处理方法。

相关教材章节:第三章 测控电路基本原理。

测控电路课程设计指导书2012——学生用

测控电路课程设计指导书2012——学生用

《测控电路课程设计》任务书一、课程设计的内容及基本要求课程设计均采用INTEL MCS-51系列单片机兼容的微处理器,具体型号自由选择。

不得采用其他型号的CPU。

题目1:数据采集显示系统的设计量程要求:测量范围4-20mA,选择合适型号的传感器(类型不限);功能:定点和巡检;报警设定;打印功能;组态参数的设置并保存;硬件时钟;六位LED显示(或其他显示方式);RS485通讯接口;其它新功能。

精度:0.5%FS题目2:小信号测量及显示电路设计量程要求:测量范围0-50mV。

功能:选择合适的测量放大电路,具有报警功能,设定报警值;打印功能;组态参数的设置并保存;硬件时钟。

六位LED显示(或其他显示方式);4-20mA输出;RS485通讯接口;其它新功能。

精度:0.5%FS题目3:电子微波炉设计功能:加热,解冻功能,报警提示电路;具有键盘作为输入参数设备;时钟显示功能;至少四位LED显示(或其他显示方式),显示信息自己定义;其它新功能。

题目4:自动门控制系统的电路设计功能:选择合适的传感器,能够检测人员的到来,实现自动开关门,具有定时功能,防夹功能,具有手动功能;报警功能;联网功能;其他新功能。

电机可选直流或交流电机。

二、设计的具体要求:1.对所选题目进行资料查询,做出合理的硬件设计2.绘制程序流程图。

3.做出精度分析(误差合成)。

4.课程设计报告书格式(缺一不可):封面:目录正文:第一部分:概述第二部分:方案选择第三部分:具体设计方案的实现及关键元器件介绍第四部分:软件设计(流程图)第五部分:仪器的工作原理(操作手册)第六部分:结论、收获及建议第七部分:元器件清单第八部分:详细参考文献。

传感器检测技术实验指导书(测控)

传感器检测技术实验指导书(测控)

实验一应变片实验:单臂、半桥、全桥比较实验目的:了解金属箔式应变片,电桥的工作原理和工作情况,验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。

所需单元和部件:直流稳压电源、主、副电源、双平行梁、应变片、螺旋测微头、电桥、电桥平衡网络、差动放大器、F/V表。

有关旋钮的初始位置:直流稳压电源打到±4V档,F/V表打到20V档,差动放大器增益打到最大(最右边)。

主副电源开关顺序:开电源时,先主电源再副电源;关电源时,先副电源再主电源。

注意:接线操作时,电源处于关闭状态。

实验步骤:1、差动放大器调零(4根线)用连线将差动放大器的正(+)、负(-)、地短接;将差动放大器的输出端与F/V表的输入插口Vi 相连;将差动放大器的地和F/V表的地相连;开启主、副电源;调节差动放大器的增益到最大位置,然后调整差动放大器的调零旋钮使F/V表显示为零,关闭主、副电源。

2、按照下图接成单臂电桥测试电路(11根线)图中Rx为应变片,从4个箭头竖直方向的应变片中任意选一个,r及W1为电桥平衡网络。

3、电桥调平衡把螺旋测微头放置双平行梁悬臂端中心磁柱正上方,两者距离大约5mm,注意不能吸合,双平行梁处于水平位置。

选择适当的差动放大器增益(建议最大),F/V表档位选择20V,调旋钮W1使F/V表读数为零,再把F/V表档位选择2V,调旋钮W1,使F/V表读数为零。

旋动旋钮W1时不要碰接线以避免线路接触不良。

4、测量读数向下旋转螺旋测微头(顺时针),使其下端慢慢接触双平行梁悬臂端中心磁柱,随着测微头下端的不断下降,双平行梁悬臂端会被吸住,使梁发生向上弯曲变形,导致F/V表读数不为零(读数的正负取决于接入电路中的应变片的箭头方向,即应变片在梁上贴的位置),继续向下旋转螺旋测微头使F/V读数恢复为零,记住螺旋测微头的刻度位置,旋转测微头,每旋转一周使梁自由端向下移动0.5mm,读一个F/V表读数(旋转时最好不要旋过再向回旋,读数时读绝对值,并注意单位),共读5个数据填入下表。

《传感器与检测技术》课程设计指导书

《传感器与检测技术》课程设计指导书

课程设计任务书及指导书一.设计题目《压力测量仪的设计》二.设计目的(1)使同学们掌握金属箔式应变片组成的称重传感器的正确使用方法;了解压力测量仪的工作原理及其在电子天平中的应用。

(2)通过设计、安装、调试电路等实践环节,提高学生的动手能力,提高分析问题、解决问题的能力。

三.设计任务(1)学生根据设计要求完成设计与测试。

(2)在完成设计后书写课程设计报告。

四.时间安排2012年11月26日至2012年12月14日五.设计内容压力测量仪由以下五个部分组成:传感器、传感器专用电源、信号放大系统、模数转换系统及显示器等组成。

其原理框图如图1所示:图1 压力测量仪组成框图(1) 传感器测量电路称重传感器的测量电路通常使用电桥测量电路,它将应变电阻值的变化转换为电压的变化,这就是可用的输出信号。

电桥电路由四个电阻组成,如图2所示:桥臂电阻R1,R2,R3和R4,其中两对角点AC接电源电压U SL=E(+10V),另两个对角点BD为桥路的输出U SC,桥臂电阻为应变电阻。

R1R4=R2R3时,电桥平衡,则测量对角线上的输出U SC为零。

当传感器受到外界物体重量影响时,电桥的桥臂阻值发生变化,电桥失去平衡,则测量对角线上有输出,U SC≠0。

图2 传感器电桥测量电路(2) 放大系统压力测量仪的放大系统是把传感器输出的微弱信号进行放大,放大的信号应能满足模数转换的要求。

该系统使用的模数转换是3位半A/D转换,所以放大器的输出应为0V ~ 1.999V。

为了准确测量,放大系统设计时应保证输入级是高阻,输出级是低阻,系统应具有很高的抑制共模干扰的能力。

(3) 模数转换及显示系统传感器的输出信号放大后,通过模数转换器把模拟量转换成数字量,该数字量由显示器显示。

显示器可以选用数码管或液晶显示器(4) 传感器供电电源有恒压源与恒流源对于恒压源供电:参考图2,设四个桥臂的初始电阻相等且均为R,当有重力作用时,两个桥臂电阻增加△R,而另外两个桥臂的电阻减少,减小量也为△R。

传感器测控技术课程设计(DOC)

传感器测控技术课程设计(DOC)

传感器与测控电路课程设计设计课题:光电烟雾浓度传感器课程设计目录一、设计题目与要求 (2)二、基本原理简述 (2)三、设计总体方案拟定 (8)四、传感器的结构设计及计算 (8)五、测控电路设计与计算 (9)六、精度误差分析 (11)七、抗干扰措施 (11)八、参考文献 (12)九、附录 (13)一、设计题目与要求设计课题:利用光电效应原理设计一个光电烟雾浓度传感器。

它主要由光源(LED红外发射二极管)、光电元件(红外接收光敏二极管)、微处理芯片、报警蜂鸣器及迷宫般的型腔密室组成。

它是利用光散射原理对外界环境的烟雾浓度进行探测,并及时发出报警信号。

传感器根据周围环境浓度自动检测,当周围环境浓度较弱,光敏二极管基本会接收不到信号,所以不报警,但浓度增大到一定程度时,光敏二极管接收到散射的红外管,使其压降减小,单片机输出报警信号。

基本要求:1、工作在常温、常压、静态、环境良好;2、精度:0.1%FS;3、分辨率:符合 ul217 号标准,测试值每英尺 3.2% 微弱灰烟探测器有反应。

4、报警音量: 10 英尺处为 85 分贝5、工作电压: 220VAC 静态电流:≤10μA(uA)报警电流:≤12mA(mA)6、探测角度:360 探测距离:20平方(m)7、测量范围:按参考文献上常用传感器类比;8、保护面积:报警器安装高度6米以下,保护面积为60平方米外型尺寸:Φ102X40mm9、适用范围:工厂仓库,车间,办公室,家庭。

10、发射管:峰值波长960nm红外发光管接收管:峰值响应波长940nm的光敏二极管。

11、传感器及其辅助结构设计(传感器结构简图1张);12、电路设计(控制流程图1张;硬件电路及分析,系统电路图1张)。

二、基本原理简述1、光传感器检测光的传感器称为光传感器,通常是指将光信号转换为电信号的一种传感器。

用光电传感器进行非电量的测量时,只需将非电量信号转化成为光信号即可。

由于光传感器都具有结构简单、非接触性、可靠性高、反应快等优点,在军用及民用中极为广泛,因此,其种类繁多,常用的光传感器包括:光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、红外线传感器、光电耦合器件、电荷耦合器件、颜色传感器、光纤传感器、紫外线和放射线传感器等多种。

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传感器与测控电路设计说明书传感器与测控电路课程设计说明书设计题目电感式(螺管型)位移传感器的设计学校湖南科技大学学院机电工程学院班级 07级测控一班学号 0703030116设计人李广指导教师余以道杨书仪完成日期 2010 年 6 月 22 日目录一、设计题目与要求 (2)二、基本原理简述 (2)三、设计总体方案拟定 (7)四、传感器的结构设计 (8)五、结构设计CAD图 (12)六、测控电路的设计与计算 (12)七、电路框图及电路CAD图 (14)八、精度误差分析 (14)九、参考文献 (16)一、设计题目与要求1、设计题目:电感式(螺管型)位移传感器的设计2、设计要求:采用差动变压器原理设计一个测量位移的传感器,并设计一测控电路对传感器的输出量进行处理,使信号能输入到A/D转换器,进行一系列的测量与控制。

二、基本原理简述电感式传感器是利用被测量的变化引起线圈自感或互感系数的变化,从而导致线圈电感量改变这一物理现象来实现测量的。

因此根据转换原理,电感式传感器可以分为自感式和互感式两大类。

自感式电感传感器可分为变间隙型、变面积型和螺管型三种类型。

一、螺管型自感传感器有单线圈和差动式两种结构形式。

单线圈螺管型传感器的主要元件为一只螺管线圈和一根圆柱形铁芯。

传感器工作时,因铁芯在线圈中伸入长度的变化,引起螺管线圈自感值的变化。

当用恒流源激励时,则线圈的输出电压与铁芯的位移量有关。

铁芯在开始插入(x=0)或几乎离开线圈时的灵敏度,比铁芯插入线圈的1/2长度时的灵敏度小得多。

这说明只有在线圈中段才有可能获得较高的灵敏度,并且有较好的线性特性。

1、工作原理设线圈长度为l、线圈的平均半径为r、线圈的匝数为N、衔铁进入线圈的长度la、衔铁的半径为ra、铁心的有效磁导率为µm,则线圈的电感量L与衔铁进入线圈的长度la的关系可表示为[]22222)1(4a a m r l lr lN L -+=μπ 由公式可知,当传感器结构参数确定后,B 、N 0、l 都是定值,因此感应电动势e 与线圈相对磁场的运动速度v 成正比。

若被测量与Δl c 成正比,则ΔL 与被测量也成正比。

实际上由于磁场强度分布不均匀,输入量与输出量之间关系非线性的。

为了提高灵敏度与线性度,常采用差动螺管式自感传感器。

图(b)中H=f(x)曲线表明:为了得到较好的线性,铁芯长度取0.6l 时,则铁芯工作在H 曲线的拐弯处,此时H 变化小。

这种差动螺管式自感传感器的测量范围为(5~50)mm,非线性误差在0.5%左右。

综上所述,螺管式自感传感器的特点: ①结构简单,制造装配容易;②由于空气间隙大,磁路的磁阻高,因此灵敏度低,但线性范围大; ③由于磁路大部分为空气,易受外部磁场干扰;④由于磁阻高,为了达到某一自感量,需要的线圈匝数多,因而线圈分布电容大;⑤要求线圈框架尺寸和形状必须稳定,否则影响其线性和稳定性。

差动螺旋管式自感 传感器(a )(b二、 差动变压器(一)结构原理与等效电路分气隙型和差动变压器两种。

目前多采用螺管型差动变压器。

其基本元件有衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈框架等。

初级线圈作为差动变压器激励用,相当于变压器的原边,而次级线圈由结构尺寸和参数相同的两个线圈反相串接而成,相当于变压器的副边。

螺管形差动变压器根据初、次级排列不同有二节式、三节式、四节式和五节式等形式。

在理想情况下(忽略线圈寄生电容及衔铁损耗),差动变压器的等效电路如下图。

ω—激励电压的角频率;e 1初级线圈激励电压L 1,R 1初级线圈电感和电阻12 3(b ) 螺管型M 1,M 1分别为初级与次级线圈1,2间的互感 L 21,L 22两个次级线圈的电感 R 21,R 22两个次级线圈的电阻初级线圈的复数电流值为由于I l 的存在,在次级线圈中产生磁通 R m1及R m2分别为磁通通过初级线圈及两个次级线圈的磁阻,N 1为初级线圈匝数。

在次级线圈中感应出电压e 21和e 22,其值分别为N 2为次级线圈匝数。

因此空载输出电压 其幅数1111L j R I ω+11121m R I N &=φ21122m R I N &=φ⎪⎭⎪⎬⎫-=-=12221121I M j e I M j e &&ωω11212121m R N N I N M ⋅==φ21212222m R N N I N M ⋅==φ()1111122212L j R e M M j e e e ωω+--=-=输出阻抗 或在实际使用中,常采用两个相同的传感线圈共用一个衔铁,构成差动式电感传感器,这样可以提高传感器的灵敏度,减小测量误差。

图4.1.5是变间隙型、变面积型及螺管型三种类型的差动式电感传感器。

差动式电感传感器的结构要求两个导磁体的几何尺寸及材料完全相同,两个线圈的电气参数和几何尺寸完全相同。

差动式结构除了可以改善线性、提高灵敏度外,对温度变化、电源频率变化等影响,也可以进行补偿,从而减少了外界影响造成的误差。

三、设计总体方案拟定1、传感器的总体设计图1为螺管型电感式传感器的结构图。

螺管型电感传感器的衔铁随被测对象移动,线圈磁力线路径上的磁阻发生变化,线圈电感量也因此而变化。

线圈电感量的大小与衔铁插入线圈的深度有关。

()()21211212L R e M M e ωω+-=()()22212221L L j R R Z +++=ω&()()2222122221L L R R Z ωω+++=a)b)c )图4.1.5 差动式电感传感器a) 变间隙型 b) 变面积型 c) 螺管型1-线圈 2-铁芯 3-衔铁 4-导杆如下图(三)所示,设计一个电感式(螺管型)传感器,主要要达到的技术规格为: 测量范围±20mm;基本误差0.5%;直线性±3%;输出讯号:±10V;传感器工作环境温度-20℃~+70℃ ,相对湿度5%RH ~90RH %;灵敏度0.45v/mm;传感器供电电源为DC15V,外形尺寸φ38×200。

此传感器的工作原理:它由一只螺管线圈和一根圆柱形铁芯组成. 当铁芯在线圈中移动时,使螺管线圈电感值发生变化,当用恒流源激励时,则线圈的输出电压与铁芯的位移量有关.2、测控电路的总体设计通过对传感器的输出量进行低通和高通滤波后,去除干扰信号,取得频率在10Hz —500Hz 的工作要求频率的电量值,即为相对应的v 值,再通过积分电路,⎰-=dt U RCU i 10, 对Ui 进行积分,得到相应位移对应的电压量,再输入到采样保持电路中。

四、传感器的结构设计及计算1、轮廓设计图l rx2r a2 图三 螺管型电感传感器1-线圈 2-衔铁做成细长形,其外径一般应选用φ38以便于装卡在标准台架上使用。

2、导向及回转支承选择选用片簧式片簧式:片簧导轨消除了间隙,基本没有摩擦(只存在分子摩擦)。

因此,重复性误差,回程误差,灵敏阈都很小,精度很高。

缺点测力变化大,径向受力敏感,行程小(受片簧变形范围限制)。

由于要装片簧,传感器体积大。

片簧热处理质量要好,装配要求高,不能卡住。

由于以上所列情况,一般只用于高精度、静态、小量程的传感器中。

3、热平衡计算在设计高精度传感器时,由于外界温度变化而引起的温漂以及由于线圈温升引起的零漂,都应控制在一定范围内,为此,应考虑热平衡计算。

传感器产生温漂和零漂的实质是,当温度变化时,由于有关零件的线膨胀系数不同,将使线圈和磁芯产生附加的相对位移。

因此,要通过计算,选择合理的材料,使各部分的伸长率接近相等,从而使磁芯和线圈间的相对位移达到最小。

如图3-31所示,传感器装夹在支架上工作。

当温度变化时,外壳部分和铁心套筒部分的伸长,应与磁芯的部分、磁芯轴、测杆的部分的伸长相等,即式中~各零件的线膨胀系数。

另外,设计支架时也要考虑立柱高度的伸长应与尺寸传递机构伸长的总和相等,即式中~各零件的线膨胀系数。

考虑到磁芯轴必须用绝磁材料,线膨胀系数与其它零件的相差较大,不易达到,为此,可以合理地选用装置中某些构件的材料,使。

4.线圈设计1.设线圈窗口面积为,导线直径为,则线圈匝数为(3-66)式中——窗口充填系数。

值与绕制工艺有关,一般取为~。

电感值与窗口面积和导线直径的关系为(3-67)式中——磁路磁阻。

在不考虑涡流损耗和磁滞损耗的情况下,线圈品质因数为(3-68)式中——电源角频率,,为电源频率;——铜损电阻,;——导线材料电阻率;——线圈平均匝长。

将与的表达式代入(3-68)式可得(3-69)由式(3-67)、(3-69)可以看出,为了获得适当大的电感值与较高的品质因数,应考虑:①将窗口面积取大些;②窗口设计成细长形,减小值;③导线应选择较细的高强度漆包线。

一般选用线径为~。

为使导线强度可靠起见,制造时将线圈绕好后用胶粘结于骨架内。

电感线圈的骨架应采用热膨胀系数小,防潮性好、有一定强度、易加工的材料。

一般用陶瓷、尼龙、聚乙烯、聚砜、聚碳酸脂、有机玻璃等。

大量程传感器可采用酚醛纸管作骨架,或采用不锈钢管,以保证足够的机械强度。

5.铁心材料的选择铁心材料选择的主要依据是要具有较高的导磁系数,较高的饱和磁感应强度和较小的磁滞损耗,剩磁和矫顽磁力都要小。

另外,还要求电阻率大,居里点温度高,磁性能稳定,便于加工等。

常用导磁材料有铁氧体、铁镍合金、硅钢片和纯铁。

它们的相对磁导率大致相应为600、1400、60000、7500、3500~7000。

饱和磁感应强度大致相应为0.18~0.45、0.8~、0.8~2.0、和2.0T。

硅钢片和纯铁的磁滞损耗大,只能用于较低的供电频率。

供电频率在1~10KHz范围内,常用铁镍合金。

铁氧体的电阻率高,高频损耗小,因而供电频率在以上时,一般用铁氧体,但铁氧体加工较困难。

镍锌铁氧体的居里点温度为~,锰锌铁氧体的居里点温度只有左右。

五、绘制相应的结构设计CAD图见附CAD图六、测控电路的设计与计算1、电路方框图2、采用 变压器式电桥变压器式电桥如图4.1.6b 所示,它的平衡臂为变压器的两个二次侧绕组,当负载阻抗无穷大时输出电压为:由于是双臂工作形式当衔铁下移时,Z1=Z-△Z ,Z2=Z+△Z ,则有:同理,当衔铁上移时,则有: 由以上两式可见,输出电压反映了传感器线圈阻抗的变化,由于是交流信号,还要经过适当电路处理才能判别衔铁位移的大小及方向。

ZZU U R Z Z Z Z R R Z U R R R U Z Z Z U ∆=⨯++-⨯=+-+=22)()(2..21211.211.2110.LLU U ∆≈2.0.ZZ U U ∆-=2.0.图五是一个采用了带相敏整流的交流电桥。

差动电感式传感器的两个线圈作为交流电桥相邻的两个工作臂,指示仪表是中心为零刻度的直流电压表或数字电压表。

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