传感器实训报告

项目一  酒精测试电路的设计与制作

一、实习目的

1.复习常用气敏传感器的结构原理,掌握MQ-3气敏传感器的性能特点和使用场合;

2.掌握酒精测试电路的原理、各部分电路的工作状态;

3.掌握元器件的检测,按照电路图进行合理布线和焊接;

4.掌握酒精测试电路装配,正确使用仪器设备进行检测和调试。

二、实习内容

1.电路原理

用酒精气体敏感元件作为探头,由一块集成电路对信号进行放大,并驱动一排发光二极管按信号电压高低依次显示。

该电路用干电池供电,并经三端稳压器W7805稳压,输出稳定的5V电压作为气敏传感器MQ3和集成电路LM3914的共同电源,同时,也作为10个共阳极发光二极管的电源。

气敏传感器的输出信号送至LM3914的输入端5脚,通过比较放大,驱动发光二极管依次发光。10个发光二极管按LM3914的引脚(10~18、1)次序排成一条,对输入电压作线性10级显示。输入灵敏度可以通过电位器RP调节,即对“地”电阻调小时灵敏度下降;反之,灵敏度增加。LM3914的6和7脚互为短接,且串联电阻R1接地。改变R1阻值可以调整发光二极管的显示亮度,当阻值增加时亮度减弱,反之更亮。LM3914的 2、4、8脚均接地,3、9脚接正电源5V。在W7805输入与输出端的电容C1、C2防止杂波干扰,使W7805输出的直流电压保持平稳。

发光二极管集成驱动器LM3914内部的缓冲放大器最大限度地提高了该集成电路的输入电阻,5脚电压输入信号进过缓冲器同时送到10个电压比较器的反相输入端。10个电压比较器的同相输入端分别接到10个等值电阻串联回路的10个分压端。因为与串联回路详解的内部参考电压为1.2V,所谓相邻分压端之前的电压差为0.12V。为了驱动LED1发光,集成电路LM3914的1脚输出应为低电平,因此要求电压比较器反相端的输入电压大于0.12V。同理,要使LED2发光,方向段输入电压应大于等于0.24V;要使LED10发光,反相输入电压应大于等于1.2V。

LM3914的9脚为点、条方式选择端,当9脚与11脚相接时为点状显示;当9脚与3脚相接则为条状显示。

电路原理图见后。

2.元器件介绍

(1)MQ-3气敏传感器

品牌:MQ 型号:MQ-3 种类:气敏 材料:混合物 材料物理性质:磁性材料 材料晶体结构:单晶 制作工艺:集成 输出信号:模拟型 防护等级:标准 线性度:标准(%F.S.) 迟滞:标准(%F.S.) 重复性:标准(%F.S.) 灵敏度:标准 漂移:标准 分辨率:标准。

特点 :
* 对乙醇蒸汽有很高的灵敏度和良好的选择性
* 快速的响应恢复特性
* 长期的寿命和可靠的稳定性
* 简单的驱动回路

应用 :用于机动车驾驶人员及其他严禁酒后作业人员的现场检测;也用于其他场所乙醇蒸汽的检测。
探测范围:10~ 1000ppm酒精
特征气体:125ppm酒精
灵敏度:R in air/Rin typical gas≥5
敏感体电阻:1~ 20KΩ in air空气中
响应时间: ≤10s(70% Response)
恢复时间: ≤30s(70% Response)
加热电阻:31Ω±3Ω
加热电流: ≤180mA
加热电压:5.0V±0.2V
加热功率: ≤900mW
测量电压:≤24V
工作条件 环境温度:-20℃~+55℃
湿度:≤95%RH
环境含氧量:21%
贮存条件 温度: -20℃~+70℃
湿度:≤70%RH



(2)LM3914芯片

lm3914是双列18脚封装;电源电压>=3~20V;输出电流可调=2~30mA;基准电压可调=1.2~12V;分压器电阻=10kΩ;静态电流=6mA;分压器精度=0.5%,放大增益=3~8dB。参考电压源输出约1.2V,即在7脚和8脚之间维持一个1.2V的基准电压Vref,该基准可以直接给内部分压器使用,这样当Vin(5脚)输入一个0~1.2V电压时,LM3914内部含有10个相同的电压比较器可以点亮0~10个发光二极管。

(3)W7805

7805 系列为 3 端正稳压电路,TO-220 封装,能提供多

种固定的输出电压,应用范围广。内含过流、过热和过载保

护电路。带散热片时,输出电流可达 1A。虽然是固定稳压电

路,但使用外接元件,可获得不同的电压和电流。

1—输入,INPUT

2—地,GND

3—输出,OUTPUT

TO-220

█ 主要特点

? 输出电流可达 1A

? 输出电压有:5V

? 过热保护

? 短路保护

? 输出晶体管 SOA 保护

(4)发光二极管

发光二极管简称为LED。由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯,或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光。它是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能;常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成,也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后,从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子,在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合,产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同,释放出的能量越多,则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡,使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R可用下式计算:R=(E-UF)/IF式中E为电源电压,UF为LED的正向压降,IF为LED的一般工作电流。

特点: 电压LED使用低压电源,供电电压在6-24V之间,根据产品不同而异,所以它是一个比使用高压电源更安全的电源,特别适用于公共场所。 效能:消耗能量较同光效的白炽灯减少80% 适用性:体积很小,每个单元LED小片是3-5mm的正方形,所以可以制备成各种形状的器件,并且适合于易变的环境。稳定性:10万小时,光衰为初始的50% 响应时间:其白炽灯的响应时间为毫秒级,LED灯的响应时间为纳秒级。 对环境污染:无有害金属汞 。颜色:发光二极管方便地通过化学修饰方法,调整材料的能带结构和禁带宽度,实现红黄绿蓝橙多色发光。红光管工作电压较小,颜色不同的红、橙、黄、绿、蓝的发光二极管的工作电压依次升高。 价格:LED的价格现在越来越平民化,因LED省电的特性,也许不久的将来,人们都会的把白炽灯换成LED灯。现在,我国部分城市公路、学校、厂区等场所已换装万LED路灯、节能灯等。

3.电路制作与调试

(1)电路的制作:介绍制作过程,该过程中要注意的问题:

制作过程:检测元器件 →电路板上排版→元器件定位焊接→根据原理图进行线路连接焊接→检查线路是否正确→调试电路→正常输出   

该注意的问题有: 在检测元器件时发现损坏的要及时拿出跟换,在排版时尽量避免跳线合理布局。在焊接元器件的时候避免接错线、虚焊、漏焊和短路焊接等常见问题。在调试路时 注意不能把芯片插反按照要求调试出输出。

(2)电路的调试:介绍调试过程,该过程中出现的问题以及如何解决

介绍调试过程:接通电源→用一个5v电源代替传感器电源测试电路是否正常→上酒精传感器→放到酒精上方观察二极管发亮情况直至全部灯发亮。该过程中出现的问题。有个别的1. 有个别的二极管不亮。解决方法,看是否有虚焊或检测二极管是否烧坏

2.全部都不亮。解决方法,检测芯片是否烧坏,如果有损坏立即跟换,电路是否正常。

3.在5v测试时正常但接通酒精传感器后却不亮。检测酒精传感器是否正常,检测酒精浓度是否足够。按照传感器的使用要求,先通电将传感器预热。然后使用乙醇液体作为酒精气体的散发源,先使用50%的乙醇水溶液,再根据具体情况调节乙醇含量,最终得到200ppm的酒精调试系统。

项目二  热释电红外控制电路的设计与制作

一、实习目的

1.掌握D203B热释电红外传感器的性能特点和使用场合,掌握热释电红外控制芯片LP8072C的功能;

2.掌握热释电红外电路的原理、各部分电路的工作状态;

3.掌握元器件的检测,按照电路图进行合理布线和焊接;

4.掌握电路装配,正确使用仪器设备进行检测和调试。

二、实习内容

1.D203B热释电红外传感器

灵敏元面积 2.0×1.0mm2

基片材料 硅

基片厚度 0.5mm

工作波长 7-14μm                                             

平均透过率 >75%

输出信号 >2.5V

(420°k黑体1Hz调制频率0.3-3.0Hz 带宽72.5db增益)

噪声 <200mV

文本框:  (mVp-p) (25℃)

平衡度 <20%

工作电压 2.2-15V

工作电流 8.5-24μA

(VD=10V,Rs=47kΩ,25℃)

源极电压 0.4-1.1V

(VD=10V,Rs=47kΩ,25℃)

工作温度 -20℃- +70℃

保存温度 -35℃- +80℃

视场 139°×126°

说明 该传感器采用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外辐射,采用双灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰,提高了传感器的工作稳定性。

使用 1、上述特性指标是在源极电阻R2=47KΩ条件下测定的,用户使用传感器时,可根据自己的需要调整R2的大小。

2、注意灵敏元的位置及视场大小,以便得到最佳光学设计。

3、所有电压信号的测量都是采用峰一峰值定标。平衡度B中的EA和EB分别表示两个灵敏元的电压输出信号的峰一峰值。

4、使用传感时,管脚的弯曲或焊接部位应离开管脚基部4mm以上。

5、使用传感器前,应先参考说明书,尤其要防止接错管脚。

2.控制芯片LP8072C

LP8072C是一款热释电红外控制电路。它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。大量应用于:人体感应照明控制、人体感应开关,人体感应控制器,马达和电磁控制、防盗报警等领域。

基本功能:

工作电压为 4.0V~5.5V(DC),工作电流小于 700uA;

外接振荡电阻、电容;

外接有硫化镉(CDS)传感器,白天抑制输出;

输出可驱动继电器或可控硅;

内置两级运放,增益可调;

控制时间可调;

内置稳压输出 3.1V 直接驱动 PIR;

集成过零检测,交流电源同步触发,降低电源污染;

广泛应用于照明控制、马达和电磁控制、防盗报警等领域。              

功能描述: 1、PIR 感应信号经内部放大,如果判断有触发,运放输出高电平。这时候计时检测电路开始计时,计满一定内部时钟周期,跳变为高(可避免误触发) 2、CDS 接内部施密特触发器,白天CDS阻值低,施密特反相器输出为低,抑制输出;天暗则相反,施密特反相器输出为高; 3、 过零检测在交流电源过零时产生过零脉冲。在 1、2、3 同时为高时,输出控制器输出一正脉冲,控制外电路; 4、PIR 与 IC 引线越短越好,以免引入噪声干扰; 5、采用阻容降压,应选用正品电路,注意安全,可适当增加保护元器件或电路;

3.电路制作与调试过程

(1)电路的制作:介绍制作过程,该过程中要注意的问题

制作过程:检测元器件 →电路板上排版→元器件焊接定位→根据原理图进行线路连接焊接→检查线路是否正确→调试电路→正常输出

注意的问题:排版时尽量避免跳线合理布局。在焊接元器件的时候避免接错线、虚焊、漏焊和短路焊接等常见问题。在调试路时 注意不能把芯片插反按照要求调试出输出。

(2)电路的调试:介绍调试过程,该过程中出现的问题以及如何解决

一端接通直流12V电源一端接地→盖光敏电阻,热释红外传感器不盖,状态亮→然后拿开光敏电阻上的盖子,状态暗→不盖光敏电阻,热释红外传感器盖,状态暗。→盖光敏电阻,热释红外传感器也盖,状态暗。

可能出现的问题:1.等一直亮着,可能是可调电阻没调到位,调节电阻到合适阻值。如果还是亮就检查电路是否错误。

  最后测量结果:11号脚1.95v、13号脚5.10v、2号脚0.55v、4号脚3.12v9号脚亮0.28v、暗4.5 、 9号脚亮0.28v、暗4.5

实训的感想与心得:

一周的实习很快就过去!实通过一周的训让我有很大的收获不仅让我对理论方面有了更深的了解,还让我的动手能力有了很大的提高。总体感觉很充实,很有意义。通过本次实训,巩固、和加深了我们课堂上所学的理论知识,同时我感觉这次的实践难度比我以往的难度要大,因为这次我们自己安排模版,一切都要求自己动手。不懂发问时老师就为我们讲元器件的原理并让我们自己寻找答案真不行才讲解答案。让我们掌握很多具体知识,对元器件的样子、用途和仪器的使用,都有很大的掌握。

这次实训让我学到了传感器的的实际应用,其中用传感器来检测气体和光照,是我们主要的学习对象,制作了测量酒精和光敏的器件。在测量酒精的实训中复习了气敏传感器的结构原理,与基本的理论知识,掌握MQ-3气敏传感器的性能特点和使用场合;掌握酒精测试电路的原理、各部分电路的工作状态。在电路制作中老师要求按照电路图进行合理的排版焊接,尽量减少跳线,保持线路的整洁和美观。并正确进行检测和调试。第一个项目因为元器件少比较简单所以第一天多点就完成了任务,我们都很高兴!很快第二天下午就又开始了第二个项目的实训,本以为我们也能很快就能完成第二个实训。但事实却没那么简单,老师对我们说第二次实训元器件要比第一次元器件多了很多,同样难度也会上升很多。然后老师为我们讲解了项目二的知识点和一些要注意的地方,就发下了元器件,刚开始我真的不知道这么多元器件要怎么才能合理的安排到线路板上并减少跳线,于是老师要我们先检测各元器件是否正常,并测量出它们的参数记录下来,同时要测量给老师看,保证你是真懂得了才可以。然后我就按电路图上的线路一个一个的吧元器件放在了板子上,这个过程就花了我好长的一段时间。布局完成了再进行元器件的定位和线路的焊接,完成后真的很高兴自己也能做到了解热释电红外控制电路,并成功的制作出来了。不过在调试的时候还是遇到了困难,不过在老师的帮助下还是完成了这次实训。并让我掌握D203B热释电红外传感器的性能特点与掌握热释电红外控制芯片LP8072C的功能。

通过这次实训让我了解到了很多以前不了解的知识,通过实践与理论相结合又加强了自己的的手能力。为以后的学习奠定了更好的基础。最后感谢学校给予我们这次实训机会!同时感谢老师辛勤的教导与在这次实训中热心帮助我的同学,在这向你说声让你们辛苦了,谢谢。

 

第二篇:传感器与检测技术实训报告

传感器与检测技术实训报告

班级 姓名 学号 实训时间

实训项目一 气敏电阻的应用——酒精探测仪

一 实训内容

二 原理及所需器件 1 工作原理

2 电路图

传感器与检测技术实训报告

Led10Led09Led08Led07Led06Led05Led04Led03Led02Led01

3 主要元器件

(1) 对集成电路LM3914的检测

传感器与检测技术实训报告

检测步骤:

(2) 对气敏传感器MQ-3的检测 检测步骤:

三 实训步骤

四 实物图

五 小结(另附页)

实训项目二 温度检测系统的设计与制作

一 实训内容

二 原理及所需器件

1 工作原理

2 电路图

传感器与检测技术实训报告

3 主要元器件

(1) AT89C51

(2) DS18B20

三 实训步骤

四 实物图

五 程序流程图 1 主程序流程图

2 读出温度子程序流程图

六 小结(另附页)

相关推荐