光敏传感器实训报告

 学校：  福建信息职业技术学院

 系别：  机电                        

 班级：  机电10**班                          

 姓名：   李**

 学号： ****

指导老师：   

目录

一：任务书

二：正文

 《一》：实验目的

 《二》：实验内容

 《三》：实验仪器

 《四》：实验原理

 《五》：实验步骤

三 ：调试与结论

《一》：调试步骤

《二》：调试中的错误分析及解决

《三》：结论

四：实习小结

一：        任务书

按电路图将以下元件焊接到万能板上:

   1、M0C3021（一片） ； 2、6脚IC座（1片）；3、光敏电阻（1个）； 4、9013（2个）；5、1000UF/25V（1个）；6、3P电源端子（2个）；7、二极管IN4007（4个）；8、圆孔排针（3孔）；9、2MΩ可调电阻器（1个）；10、12V/0.5W稳压二极管（1个）；11、导线（1米）；12、BT136（1片）；13、万能板（1块）；14、固定柱（4个）；15、电阻68KΩ/5W(1个) ， 22 KΩ(1个) ， 2.2 KΩ（1个），10 KΩ（1个）

焊接要求：

1、         电路板上无跳线，原件贴板；

2、         元件排版合理美观；

3、         焊接路线整齐，表面光滑美观；

4、         强电之间电路间隔需不少于4MM；

  （附电路图）

                

       

 二：              正文

《一》：实验目的

1、 

2、学习掌握光敏电阻工作原理

3、学习掌握光敏电阻的基本特性及应用

4、掌握对电烙铁的应用级提高焊接技术

5、掌握原理图和接线电路的实际转换

《二》：实验内容

1、光敏电阻的暗电阻，亮电阻的测试；

2、其他元器件的测试；

3、调试电路；

《三》：实验仪器

1：光敏电阻实习元件（见任务书中的元件清单）

2：电烙铁及相应的陪套电工工具

3：万用表一台

《四》：实验原理               

                      光敏电阻的工作原理和结构

    在黑暗的环境下，它的阻值很高；当受到光照并且光辐射能量足够大时，光导材料禁带中的电子受到能量大于其禁带宽度ΔEg 的光子激发，由价带越过禁带而跃迁到导带，使其导带的电子和价带的空穴增加，电阻率变小。当光照射到光电导体上时，若光电导体为本征半导体材料，而且光辐射能量又足够强，光导材料价带上的电子将激发到导带上去，从而使导带的电子和价带的空穴增加，致使光导体的电导率变大。为实现能级的跃迁，入射光的能量必须大于光导体材料的禁带宽度Eg，即

式中ν和λ—入射光的频率和波长。
      一种光电导体，存在一个照射光的波长限λC，只有波长小于λC的光照射在光电导体上，才能产生电子在能级间的跃迁，从而使光电导体电导率增加。
        光敏电阻的结构如图所示。管芯是一块安装在绝缘衬底上带有两个欧姆接触电极的光电导体。光导体吸收光子而产生的光电效应，只限于光照的表面薄层，虽然产生的载流子也有少数扩散到内部去，但扩散深度有
限，因此光电导体一般都做成薄层。为了获得高的灵敏度，光敏电阻的电极一般采用硫状图案，结构见下图2：

            MOC3021的工作原理及参数

moc3021是摩托罗拉生产的可控硅输出的光电耦合器；常用做大功率可控硅的光点隔离触发器，且是即时触发的；还有moc3041、moc3061、moc3081等，是过零触发的。

基本参数：

　　moc3021，采用DIP 封装方式。 　　通道数:1 　　隔离电压:7500V 　　输出类型:三端双向可控驱动 　　输入电流:60mA 　　输出电压:400V 　　封装类型:DIP 　　针脚数:6 　　光电耦合器类型:SCR/三端双向可控硅开关输出 　　封装类型:DIP-6 　　工作温度范围:-40°C to +85°C 　　电流, 有效值 最大:100mA 　　触发电流, If 最大:15mA 　　输出电压 最大:400V 　　阈值电流, If on:15mA 　　阻断电压:400V

 MOC3021原理图

《五》：实验步骤

1、检查各元件的好坏情况，熟悉元件的结构及接线方式；

2、按原理图先在万能板上计划元件的分布及布线，做到板上无跳线，强电间的路线间隔大于4MM；

3、用电烙铁将元件按照焊接习惯焊接（先将小元件焊接等焊接要求和习惯焊接，在焊接中注意元件的接口顺序。）

4、焊接完毕后先用万用表测试个线路的电阻，检查是否有虚焊或线路短接等

5、检查无误后就接上弱电进行电路的调试；

 三：       调试与结论

《一》：调试步骤：在上弱电前，光敏电阻和MOC3021没接入电路，将发光二极管接入6脚IC座的1、2脚，调节学生实验用电变压器使其输出电压为12V，在稳压二极管的正极接入电源正极，在稳压二极管的正极接入电源负极，上电后若灯有亮则将光敏电阻接入圆孔排针的1、3口，灯不亮（或亮着）此时调节可变电阻器使灯从灭到亮（或从亮到灭），用手遮住光敏电阻如果灯有亮，说明该电路在弱电中可以使用。

《二》：调试中的错误分析及解决

    第一次在通电时发光二极管不亮，用万用表检查是否有短路或虚焊，检查二极管是否接反。发现有一路虚焊。

    第二次，不管怎样调节可变电阻灯都不亮，用万用表测试电路，发现可变电阻有一脚没焊接。

《三》：结论

     光敏电阻，在无光照时光敏电阻阻值大，通过电阻的电流减小，通过灯的电流增加；在有光照时光敏电阻阻值小，通过电阻的电流大，则通过灯的电流减小。该电路运用光敏电阻的原理使灯在无光下发光，有光时熄灯。根据光敏电阻工作原理而应用于照相机，太阳能庭院灯，草坪灯，验钞机，石英钟，音乐杯，礼品盒，迷你小夜灯，光声控开关，路灯自动开关以及各种光控玩具，光控灯饰，灯具等光自动开关控制领域。  

  四：               实习小结

   通过一周对传感器的实训，使我得到了不少的收获,一方面加深了我对课本理论知识的认识,另一方面也提高了实验操作能力。以下是我在本次实训中的体会和经验。

这次实训难易程度比收音机的实训会简单些，但是也是有它不一样的地方。本次实训电路板元件排放需要自己去设计，若有差错将会产生布线麻烦，上次只需按照电路板上的标号把元器件焊接上就行了，这次是自己布线，一个好的布线可以减少电路的焊接。焊接工艺将在此表现出来，焊的不好的就像狗啃似的，应了那：“横看成岭侧成峰”，诗句。在焊接过程中电烙铁不能与元件接触过久，以防元件烧坏或击穿，在放置元件应注意他们的引脚功能和电阻阻值的不同，特别是二极管的正负极，经过长时间的小心焊接终于把元件都接通了，遗憾的是焊接完模样后，还真像老师说的像狗啃似的，对于我的焊接技术还的多多加强。

焊接完后用万用表测试电路以防有虚焊和短路等，在弱电的调试中需要有让耐心去调节变阻器，发现问题需要及时差出原因和做出解决方法，当自己找不出问题所在时还得请同学帮忙检查比较容易，而且在调试时还得边做好相应的笔记总结经验。通220V电源要注意电源正负极，如果电路有误还会导致元件爆炸，这让我心惊胆战啊！新怕爆了就完了，还好最后没事灯顺利的在无光下亮了。此时的一笑就是成功的喜悦，虽然焊接工艺不好，分数低了。

     通过此次实训使我对光敏电阻的认识及对传感器的进一步了解，在电路板的设计和电烙铁的焊接使我明白要完成一件事单单有耐心是不够的还得要有方法和技巧。

                       

 

第二篇：传感器专业实习报告

专业认识报告

一：振动传感器的原理及结构

在高度发展的现代工业中，现代测试技术向数字化、信息化方向发展已成必然发展趋势，而测试系统的最前端是传感器，它是整个测试系统的灵魂，被世界各国列为尖端技术，特别是近几年快速发展的IC技术和计算机技术，为传感器的发展提供了良好和可靠的科学技术基础。使传感器的发展日新月益，且数字化、多作用和智能化是现代传感器发展的重要特征。

·         工程振动测试方法

　　在工程振动测试领域中，测试手段和方法多种多样，但是按各种参数的测量方法及测量过程的物理性质来分，可以分成三类。

　　1、机械式测量方法

　　将工程振动的参量转换成机械信号，再经机械系统放大后，进行测量、记录，常用的仪器有杠杆式测振仪和盖格尔测振仪，它能测量的频率较低，精度也较差。但在现场测试时较为简单方便。

　　2、光学式测量方法

　　将工程振动的参量转换为光学信号，经光学系统放大后显示和记录。如读数显微镜和激光测振仪等。

　　3、电测方法

　　将工程振动的参量转换成电信号，经电子线路放大后显示和记录。电测法的要点在于先将机械振动量转换为电量（电动势、电荷、及其它电量），然后再对电量进行测量，从而得到所要测量的机械量。这是目前应用得最广泛的测量方法。

　　上述三种测量方法的物理性质虽然各不相同，但是，组成的测量系统基本相同，它们都包含拾振、测量放大线路和显示记录三个环节。

　　1、拾振环节。把被测的机械振动量转换为机械的、光学的或电的信号，完成这项转换工作的器件叫传感器。

　　2、测量线路。测量线路的种类甚多，它们都是针对各种传感器的变换原理而设计的。比如，专配压电式传感器的测量线路有电压放大器、电荷放大器等；此外，还有积分线路、微分线路、滤波线路、归一化装置等等。

　　3、信号分析及显示、记录环节。从测量线路输出的电压信号，可按测量的要求输入给信号分析仪或输送给显示仪器（如电子电压表、示波器、相位计等）、记录设备（如光线示波器、磁带记录仪、X―Y 记录仪等）等。也可在必要时记录在磁带上，然后再输入到信号分析仪进行各种分析处理，从而得到最终结果。

传感器的机械接收原理

　　振动传感器在测试技术中是关键部件之一，它的作用主要是将机械量接收下来，并转换为和之成比例的电量。由于它也是一种机电转换装置。所以我们有时也称它为换能器、拾振器等。

　　振动传感器并不是直接将原始要测的机械量转变为电量，而是将原始要测的机械量做为振动传感器的输入量，然后由机械接收部分加以接收，形成另一个适合于变换的机械量，最后由机电变换部分再将变换为电量。因此一个传感器的工作性能是由机械接收部分和机电变换部分的工作性能来决定的。

二：振动传感器的应用

·           1、相对式电动传感器

　　电动式传感器基于电磁感应原理，即当运动的导体在固定的磁场里切割磁力线时，导体两端就感生出电动势，因此利用这一原理而生产的传感器称为电动式传感器。

　　相对式电动传感器从机械接收原理来说，是一个位移传感器，由于在机电变换原理中应用的是电磁感应电律，其产生的电动势同被测振动速度成正比，所以它实际上是一个速度传感器。

　　2、电涡流式传感器

　　电涡流传感器是一种相对式非接触式传感器，它是通过传感器端部和被测物体之间的距离变化来测量物体的振动位移或幅值的。电涡流传感器具有频率范围宽（0～10 kHZ），线性工作范围大、灵敏度高以及非接触式测量等优点，主要应用于静位移的测量、振动位移的测量、旋转机械中监测转轴的振动测量。

　　3、电感式传感器

　　依据传感器的相对式机械接收原理，电感式传感器能把被测的机械振动参数的变化转换成为电参量信号的变化。因此，电感传感器有二种形式，一是可变间隙，二是可变导磁面积。

　　4、电容式传感器

　　电容式传感器一般分为两种类型。即可变间隙式和可变公共面积式。可变间隙式可以测量直线振动的位移。可变面积式可以测量扭转振动的角位移。

　　5、惯性式电动传感器

　　惯性式电动传感器由固定部分、可动部分以及支承弹簧部分所组成。为了使传感器工作在位移传感器状态，其可动部分的质量应该足够的大，而支承弹簧的刚度应该足够的小，也就是让传感器具有足够低的固有频率。

　　根据电磁感应定律，感应电动势为：u=Blx&r

　　式中B为磁通密度，l为线圈在磁场内的有效长度， r x&为线圈在磁场中的相对速度。

　　从传感器的结构上来说，惯性式电动传感器是一个位移传感器。然而由于其输出的电信号是由电磁感应产生，根据电磁感应电律，当线圈在磁场中作相对运动时，所感生的电动势和线圈切割磁力线的速度成正比。因此就传感器的输出信号来说，感应电动势是同被测振动速度成正比的，所以它实际上是一个速度传感器。

　　6、压电式加速度传感器

　　压电式加速度传感器的机械接收部分是惯性式加速度机械接收原理，机电部分利用的是压电晶体的正压电效应。其原理是某些晶体（如人工极化陶瓷、压电石英晶体等，不同的压电材料具有不同的压电系数，一般都可以在压电材料性能表中查到。）在一定方向的外力作用下或承受变形时，它的晶体面或极化面上将有电荷产生，这种从机械能（力，变形）到电能（电荷，电场）的变换称为正压电效应。而从电能（电场，电压）到机械能（变形，力）的变换称为逆压电效应。

　　因此利用晶体的压电效应，可以制成测力传感器，在振动测量中，由于压电晶体所受的力是惯性质量块的牵连惯性力，所产生的电荷数和加速度大小成正比，所以压电式传感器是加速度传感器。

　　7、压电式力传感器

　　在振动试验中，除了测量振动，还经常需要测量对试件施加的动态激振力。压电式力传感器具有频率范围宽、动态范围大、体积小和重量轻等优点，因而获得广泛应用。压电式力传感器的工作原理是利用压电晶体的压电效应，即压电式力传感器的输出电荷信号和外力成正比。

　　8、阻抗头

　　阻抗头是一种综合性传感器。它集压电式力传感器和压电式加速度传感器于一体，其作用是在力传递点测量激振力的同时测量该点的运动响应。因此阻抗头由两部分组成，一部分是力传感器，另一部分是加速度传感器，它的优点是，保证测量点的响应就是激振点的响应。使用时将小头（测力端）连向结构，大头（测量加速度）和激振器的施力杆相连。从“力信号输出端”测量激振力的信号，从“加速度信号输出端”测量加速度的响应信号。

　　注意，阻抗头一般只能承受轻载荷，因而只可以用于轻型的结构、机械部件以及材料试样的测量。无论是力传感器还是阻抗头，其信号转换元件都是压电晶体，因而其测量线路均应是电压放大器或电荷放大器。

　　9、电阻应变式传感器

　　电阻式应变式传感器是将被测的机械振动量转换成传感元件电阻的变化量。实现这种机电转换的传感元件有多种形式，其中最常见的是电阻应变式的传感器。

　　电阻应变片的工作原理为：应变片粘贴在某试件上时，试件受力变形，应变片原长变化，从而应变片阻值变化，实验证明，在试件的弹性变化范围内，应变片电阻的相对变化和其长度的相对变化成正比。