傳感器設(shè)計(jì)研究

1、大慶石油學(xué)院課程設(shè)計(jì)課 程傳感器課程設(shè)計(jì) 題 目觸摸式報(bào)警器 院 系 電氣信息工程學(xué)院測控系專業(yè)班級(jí)測控 06-1 學(xué)生姓名劉潔 學(xué)生學(xué)號(hào)060601240105指導(dǎo)教師曹廣華 宋金波 2009 年 7 月 3 日大慶石油學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程傳感器課程設(shè)計(jì)題目觸摸式報(bào)警器專業(yè)測控技術(shù)與儀器姓名劉潔學(xué)號(hào) 060601240105一、主要內(nèi)容：1、電路設(shè)計(jì)：觸摸式報(bào)警器電路，聲光控節(jié)能燈電路，紅外傳感器應(yīng)用電路，霍爾元件應(yīng)用電路，光纖傳感器應(yīng)用電路，溫度檢測應(yīng)用電路，壓電傳感器應(yīng)用電路，電容、電阻、電感、氣體檢測、激光、超聲波、生物等傳感器應(yīng)用電路，其他傳感器應(yīng)用電路。其中觸摸式報(bào)警器電路、聲光

2、控節(jié)能燈電路為必選電路，其余幾項(xiàng)中任選 10 項(xiàng)，共完成 12 項(xiàng)傳感器應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)。2、對所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行答辯。二、基本要求：課程設(shè)計(jì)共對 12 項(xiàng)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)；每一項(xiàng)要求說明所用傳感器的基本工作原理、畫出應(yīng)用電路電路圖、寫明電路工作原理、注明元器件選取參數(shù)、進(jìn)行方案比較。三、主要參考資料：1 黃賢武，鄭筱霞.傳感器原理與應(yīng)用M.電子科技大學(xué)出版社,2004.2 楊洋.圖解趣味電子制作電子電路設(shè)計(jì)與制作M.科學(xué)出版社,2005,8.完成期限2009.6.292009.7.3指導(dǎo)教師曹廣華宋金波專業(yè)負(fù)責(zé)人 2009 年6 月20 日目 錄1、觸摸式報(bào)警器設(shè)計(jì)12、聲光控節(jié)能燈電路設(shè)計(jì)23、自

3、動(dòng)洗手器電路設(shè)計(jì)34、接觸燃燒式氣敏傳感器設(shè)計(jì)55、表面粗糙度測量儀設(shè)計(jì)66、藍(lán)寶石光纖瞬態(tài)高溫傳感器設(shè)計(jì)87、甲醛氣體檢測儀設(shè)計(jì)98、NE555 構(gòu)成的超聲波液位指示電路設(shè)計(jì)109、電阻應(yīng)變式力傳感器制作的數(shù)顯電子秤電路圖設(shè)計(jì)1110、水開報(bào)警器設(shè)計(jì)1311、總結(jié)15參考文獻(xiàn)16圖（1）觸摸式報(bào)警器電路圖1.3、電路工作原理見上面的原理圖，三極管 BG1 和 BG2 等組成模擬開關(guān)電路，平時(shí)兩管處于截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)有人觸及金屬板 A 時(shí)，兩管就迅速導(dǎo)通。三極管 BG3 和 BG4 等組成互補(bǔ)音頻振蕩器，在 BG1 和 BG2 管截止時(shí)，振蕩器停振。BG1 及 BG2 管一旦導(dǎo)通，振蕩器立即起振，

4、揚(yáng)聲器中馬上發(fā)出持續(xù)不斷的報(bào)警聲。按鈕開關(guān) SW 為報(bào)警解除開關(guān)，當(dāng) SW 按下后，三極管 BG1 和 BG2 截止，振蕩器也停止振蕩.1.4、元器件選取參數(shù)表 1 觸摸式報(bào)警器元件參數(shù)表編號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量R1電阻1M1R2電阻82K1R3電阻1K1C1電解電容47u1C2瓷片電容0.039uF1BG1,BG4三極管90152BG2,BG3三極管90142SW開關(guān)小型開關(guān)1Speaker揚(yáng)聲器81A金屬片自制11.5、方案比較優(yōu)點(diǎn)：利用聲波發(fā)射及接收原理，在屏幕上有 X、Y 軸向發(fā)射器及接收它們實(shí)現(xiàn)電信號(hào)與聲波之間的轉(zhuǎn)換，當(dāng)人體觸摸屏幕的時(shí)候，通過該點(diǎn)的波信號(hào)被阻擋，其波形形成一個(gè)衰減，控制器通

5、過分析接收到的衰減信號(hào)而確認(rèn)被觸摸的位置,它的表面沒有涂層,所以透光率高，基材采用鋼化玻璃，保證了它的使用壽命。缺點(diǎn)：但受其反應(yīng)原理的限制，表面聲波觸摸屏表面必須保持清潔使用時(shí)會(huì)受塵埃的影響。2、聲光控節(jié)能燈電路設(shè)計(jì)2.1、傳感器基本工作原理根據(jù)光敏電阻在強(qiáng)光和弱光下的阻值大小不同，從而改變脈沖震蕩器的頻率，進(jìn)而改變調(diào)光速度2.2、應(yīng)用電路電路圖 I圖（2）聲光控節(jié)能燈電路圖2.3、電路工作原理光控自動(dòng)調(diào)光燈電路原理圖如圖所示。脈沖振蕩器中光敏電阻器 RL 的作用是通過光敏電阻器阻值的變化，改變脈沖振蕩器的振蕩頻率。當(dāng)光線較弱時(shí)，光敏電阻器 RL 電阻值較大，脈沖振蕩器的振蕩頻率較低，調(diào)光速度

6、也慢； 當(dāng)光線變強(qiáng)時(shí)，光敏電阻器 RL 的電阻值變小，脈沖振蕩器的振蕩頻率變高，調(diào)光速度變快。2.4、元器件選取參數(shù)ICl 選用 NE555、A555 或 SL555 等時(shí)基集成電路；IC2 選用十進(jìn)計(jì)數(shù) 分頻器。其他元器件均無特殊要求，可按圖所標(biāo)型號(hào)及參數(shù)進(jìn)行選用.2.5、方案比較IC2 的輸出控制端只使用了 5 個(gè)端，即 Q0Q4。而且將輸出端通過電位器RP2 直接去觸發(fā)單向晶閘管。這樣安排的目的是使在較亮的環(huán)境光線下開燈， 能很快使燈光達(dá)到最亮。另一方面又在 RP2 的前端增設(shè)了一只高容量的電容器C4，這樣就增加了在環(huán)境較暗條件下開燈時(shí)的延時(shí)時(shí)間。這樣的設(shè)計(jì)作到了 2 種不同環(huán)境下開燈的

7、兼顧。3、自動(dòng)洗手器電路設(shè)計(jì)3.1、傳感器基本工作原理熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器。 不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱電偶，其內(nèi)部的熱電元由高 熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成， 其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產(chǎn)生的干擾 該傳感器在工藝上將兩個(gè)特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動(dòng)平衡電路方式，因而能 以非接觸式檢測出物體放出的紅外線能量變化 并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場效應(yīng)管的目的在于完成阻抗變換。3.2、應(yīng)用電路電路圖圖（3）自動(dòng)洗手器原理圖3.3、電路工作原理電路中

8、，電源電路由電容器 cl、C2、電阻器 Rl、穩(wěn)壓二極管 vs 和整流二極管 VD1 組成；紅外檢測控制電路由電阻器 R2 一 R7、電容器 C3 一 C5、二極管VD2、晶體管 vi、V2、熱釋電紅外傳感器集成電路 ici 和時(shí)基集成電路 IC2 組成；控制執(zhí)行電路由光禍合器 VLC 和電磁閥 YV 組成。交流 220V 電壓經(jīng) cl 降壓、vs 穩(wěn)壓、VDI 整流及 C2 濾波后，為紅外檢測控制電路提供 6V 直流電壓平時(shí)，vi 和 V2 處于截止?fàn)顟B(tài)，IC2 和 VLC 不工作，其內(nèi)部的光控晶閘管處于截止?fàn)顟B(tài)， YV 處于斷電狀態(tài)。當(dāng)人體接近 icl 時(shí)，ici 的輸出端（OUT)將輸出

9、高電平，使vi 和 V2 飽和導(dǎo)通，IC2 通電工作，其 3 腳輸出高電平，使 VLC 內(nèi)部的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，光控晶閘管導(dǎo)通，YV 通電開始放水。與此同時(shí)，C4 通過 R5 緩慢放電，使 IC2 的 2 腳和 6 腳電壓不斷上升。當(dāng)定時(shí)時(shí)間結(jié)束(IC2 的 6 腳電壓升至 4V 以上）時(shí)，IC2 內(nèi)電路翻轉(zhuǎn)，3 腳輸出低電平，使 VLC 內(nèi)電路截止，YV 斷電停止工作。若在定時(shí)時(shí)間未結(jié)束時(shí)，而人體離開 Ici 一定距離時(shí)，則 icl 的輸出端變?yōu)榈碗娖?，?vt 和 V2 截止，ici 和 YV 斷電停止工作。3.4、元器件選取參數(shù)cl 選用耐壓值為 400V 以上的 CBB 電容器；C2 一

10、 C4 均選用耐壓值為 16V 的鋁電解電容器。VDI 選用 I N4007 型硅整流二極管；VD RI 一 R7 選用 1/4W 金屬膜電阻器或碳膜電阻器。2 選用 1 N4148 型硅開關(guān)二極管。vs 選用 lw、6.2V 的硅穩(wěn)壓二極管，例如 1 N4735 等型號(hào)。vi 選用 S9013 或 3 DG6 型硅 NPN 晶體管；V2 選用 S8550 或 3DG8550 型硅 PNP 晶體管。ici 選用 SD02 或 P228、LN-206 等型號(hào)的熱釋電紅外傳感器集成電路； IC2 選用 NE555 型時(shí)基集成電路。VLC 選用 MOC3041 型光藕合器。3.5、方案比較優(yōu)點(diǎn)：本身

11、不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價(jià)格低廉 缺點(diǎn)：容易受各種熱源、光源干擾。人體紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收。環(huán)境溫度與人體溫度接近時(shí)，探測和靈敏度明顯下降，有時(shí)造成短時(shí)失靈。4、接觸燃燒式氣敏傳感器設(shè)計(jì)4.1、傳感器基本工作原理氣敏傳感器是用來檢測氣體濃度和成分的傳感器，它對于環(huán)境保護(hù)和安全監(jiān)督方面起著極重要的作用半導(dǎo)體氣敏傳感器是利用待測氣體與半導(dǎo)體(主要是金屬氧化物)表面接觸時(shí)，產(chǎn)生的電導(dǎo)率等物性變化來檢測氣體。按照半導(dǎo)體與氣體相互作用時(shí)產(chǎn)生的變化只限于半導(dǎo)體表面或深入到半導(dǎo)體內(nèi)部，可分為表面控制型和體控制型。第一類，半導(dǎo)體表面吸附的氣體與半導(dǎo)體間發(fā)生電子授受，結(jié)果使半導(dǎo)

12、體的電導(dǎo)率等物性發(fā)生變化，但內(nèi)部化學(xué)組成不變；第二類， 半導(dǎo)體與氣體的反應(yīng)，使半導(dǎo)體內(nèi)部組成(晶格缺陷濃度)發(fā)生變化，而使電導(dǎo)率改變。按照半導(dǎo)體變化的物理特性，又可分電阻型和非電阻型兩類。電阻型半導(dǎo)體氣敏元件是利用敏感材料接觸氣體時(shí)，其阻值變化來檢測氣體的成分或濃度；非電阻型半導(dǎo)體氣敏元件是利用其他參數(shù)，如二極管伏安特性和場效應(yīng)晶體管的閾值電壓變化來檢測被測氣體4.2、應(yīng)用電路電路圖圖（4）接觸燃燒式氣敏傳感器結(jié)構(gòu)及電路圖4.3、電路工作原理典型的接觸式燃燒式氣敏傳感器結(jié)構(gòu)與電路原理圖如圖 2 所示。氧化催化劑中埋設(shè)有白金等金屬線，工作時(shí)金屬圈中通電流使溫度保持在 300600， 當(dāng)可燃?xì)怏w接

13、觸傳感器表面時(shí)會(huì)發(fā)生燃燒，所產(chǎn)生的熱量使金屬絲進(jìn)一步溫度升高，致使電阻值增大，導(dǎo)致電橋失衡產(chǎn)生輸出。不同種類不同濃度的可燃?xì)怏w燃燒產(chǎn)生的熱量不同，對應(yīng)不同的電路輸出。4.4、元器件選取參接觸燃燒式氣體傳感器的檢測元件一般為鉑金屬絲（也可表面涂鉑、鈀等稀有金屬催化層），使用時(shí)對鉑絲通以電流，保持 300400的高溫， 此時(shí)若與可燃性氣體接觸，可燃性氣體就會(huì)在稀有金屬催化層上燃燒，因此鉑絲的溫度會(huì)上升，鉑絲的電阻值也上升；通過測量鉑絲的電阻值變化的大小，就知道可燃性氣體的濃度4.5、方案比較優(yōu)點(diǎn)：對氣體選擇性好，線性好，受溫度、濕度影響下，響應(yīng)快。缺點(diǎn)：對低濃度的可燃性氣體的氣體敏感度低，敏感元件

14、受到催化劑的侵害后其特性銳減，金屬絲易斷。5、表面粗糙度測量儀設(shè)計(jì)5.1、傳感器基本工作原理由鐵心和線圈構(gòu)成的將直線或角位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈電感量變化的傳感 器，又稱電感式位移傳感器。這種傳感器的線圈匝數(shù)和材料導(dǎo)磁系數(shù)都是一定 的，其電感量的變化是由于位移輸入量導(dǎo)致線圈磁路的幾何尺寸變化而引起的。當(dāng)把線圈接入測量電路并接通激勵(lì)電源時(shí)，就可獲得正比于位移輸入量的電壓 或電流輸出螺管插鐵型電感傳感器它由螺管線圈和與被測物體相連的柱型銜鐵構(gòu)成。其工作原理基于線圈磁力線泄漏路徑上磁阻的變化。銜鐵隨被測物體 移動(dòng)時(shí)改變了線圈的電感量。這種傳感器的量程大，靈敏度低，結(jié)構(gòu)簡單，便 于制作5.2、應(yīng)用電路電路

15、圖圖（5） 傳統(tǒng)表面粗糙度測量儀工作原理框圖5.3、電路工作原理傳感器的線圈與測量線路是直接接入平衡電橋的，線圈電感量的變化使電橋失 去平衡，于是就輸出一個(gè)和觸針上下的位移量成正比的信號(hào)，經(jīng)電子裝置將這 一微弱電量的變化放大、相敏檢波后，獲得能表示觸針位移量大小和方向的信 號(hào)。所以，在測量之前，必須調(diào)整指零表，使其處于零位。噪聲濾波的目的在 于剔除一些干擾信號(hào)，如電氣元件的噪聲所引起的虛假信號(hào)。大量的測試表明， 高于 400Hz 的信號(hào)即不是被測表面粗糙度所引的信號(hào)，必須從總信號(hào)中加以剔除。經(jīng)過噪聲濾波和波度濾波以后，剩下來的就是與被測表面粗糙度成比例的 信號(hào)，再經(jīng)平均表放大器后，所輸出的電流

16、 I 與被測表面輪廓各點(diǎn)偏離中線的高度 y 的絕對值成正比，然后經(jīng)積分器完成的積計(jì)算，得出 Ra 值，由指零表顯示出來。5.4、元器件選取參數(shù)這種儀器適用于測定 0.02-10m 的 Ra 值，其中有少數(shù)型號(hào)的儀器還可測定更小的參數(shù)值，儀器配有各種附件，以適應(yīng)平面、內(nèi)外圓柱面、圓錐面、球面、曲面、以及小孔、溝槽等形狀的工件表面測量。測量迅速方便，測值精度高。測量范圍較小，Ra 值的范圍一般為 0.02-10m 左右。5.5、方案比較傳統(tǒng)表面粗糙度測量儀存在以下幾個(gè)方面的不足： 測量參數(shù)較少，一般僅能測出 Ra、Rz、Ry 等少量參數(shù)； 測量精度較低，測量范圍較小，Ra 值的范圍一般為 0.02

17、-10m 左右； 測量方式不靈活，例如：定長度的選取，濾波器的選擇等；測量結(jié)果的輸出不直觀。為了克服傳統(tǒng)表面粗糙度測量儀的不足，應(yīng)該采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對其進(jìn)行改 進(jìn)：從相敏整流輸出的模擬信號(hào)，經(jīng)過放大及電平轉(zhuǎn)換之后進(jìn)入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 計(jì)算機(jī)自動(dòng)地將其采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波和計(jì)算，得到測量結(jié)果，測量結(jié)果 及輪廓圖形在顯示器顯示或打印輸出。6、藍(lán)寶石光纖瞬態(tài)高溫傳感器設(shè)計(jì)6.1、傳感器基本工作原理該系統(tǒng)由藍(lán)寶石黑體溫度傳感器、ST 連接器、錐形石英光纖、耦合器、濾光片、光纖和光電探測器組成。利用溫度傳感器傳輸信號(hào)。6.2、應(yīng)用電路電路圖圖（6）溫藍(lán)寶石瞬態(tài)高溫傳感器原理圖6.3、電路工作原理當(dāng)藍(lán)寶石黑

18、體溫度傳感器靠近某高溫輻射源時(shí)，熱容很小的黑體溫度傳感器迅速達(dá)到熱平衡，由黑體輻射理論可知，其開始向藍(lán)寶石光纖輻射熱信號(hào)。熱量輻射信號(hào)經(jīng)過錐形光纖和普通光纖長距離傳輸后接到光電探測器。藍(lán)寶石黑體溫度傳感器與錐形光纖通過 ST 連接器相連，而帶通濾光片的耦合器則將錐形光纖同普通石英光纖連接并進(jìn)行濾光。這里，采用錐形光纖的目的是為了提高藍(lán)寶石黑體溫度傳感器輸出信號(hào)的傳輸效率。我們選用帶有尾纖和 ST 接頭的硅混合集成 FET-PIN 光電接收器件作為光電探測器6.4、元器件選取參數(shù)光譜響應(yīng)范圍 0.5mm1.1mm；暗電流小于 400mV；響應(yīng)度大于 2500mV/m; 脈沖相應(yīng)時(shí)間小于 3.5m

19、s；高可靠性 ST 接頭，牢固的同軸封裝。光電探測器的輸出信號(hào)可接示波器或數(shù)據(jù)采集裝置。6.5、方案比較優(yōu)點(diǎn)：適用 1000以上至 1800。在常溫環(huán)境下熱電動(dòng)勢非常小，不需補(bǔ)償導(dǎo)線耐氧化、耐腐濁性良好。耐熱性與機(jī)械強(qiáng)度較 R 型優(yōu)良。缺點(diǎn)：在中低溫域之熱電動(dòng)勢極小，600以下測定溫度不準(zhǔn)確。熱電動(dòng)勢值小,熱電動(dòng)勢之直線性不佳，價(jià)格高昂。7、甲醛氣體檢測儀設(shè)計(jì)7.1、傳感器基本工作原理我們所使用的電化學(xué)傳感器屬于恒電位電解式傳感器。定電位電解式傳感器是目前測毒類現(xiàn)場最廣泛使用的一種技術(shù)，在此方面國外技術(shù)領(lǐng)先，因此此類傳感器大都依賴進(jìn)口。前置放大器與傳感器電極的連接，在電極之間施加了一定的電位，

20、使傳感器處于工作狀態(tài)。氣體與的電解質(zhì)內(nèi)的工作電極發(fā)生氧化或還原反應(yīng)，在對電極發(fā)生還原或氧化反應(yīng)，電極的平衡電位發(fā)生變化，變化值與氣體濃度成正比。7.2、應(yīng)用電路電路圖圖（7）甲醛氣體檢測儀等效電路圖7.3、電路工作原理控制電位電解型傳感器的基本原理是通過外電路控制一定電位使被測物質(zhì)在工作電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的電流與被測物的濃度成正比。對十電流型傳感器，最好是選擇極限擴(kuò)散平臺(tái)內(nèi)電位作為控制電位。極反映速率受分析物質(zhì)從外部進(jìn)入傳感器室的介質(zhì)所限制。此時(shí)，進(jìn)入傳感器室的電活性物質(zhì)在電極表面 100%發(fā)生了電化學(xué)反應(yīng)，該傳感器同時(shí)也可作為庫侖計(jì)。如果擴(kuò)散過程的速率比電極表面發(fā)生電化學(xué)的反應(yīng)

21、速率快，那么反應(yīng)電流則受電極動(dòng)力學(xué)控制。7.4、元器件選擇這種情況下，反應(yīng)電流的表達(dá)式如下所示:K 代表標(biāo)準(zhǔn)速率常數(shù)，n、m 代表反應(yīng)級(jí)數(shù)，、 分別代表介質(zhì)系數(shù)和電極反應(yīng)的過電勢。理論上，如果反應(yīng)物向電極表面的傳導(dǎo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于其它步驟， 那么極限電流應(yīng)是與電極電位無關(guān)。相反，如果電催化反應(yīng)速率是所有步驟中 最慢的，則極限電流應(yīng)與被分析物質(zhì)所有擴(kuò)散過程等參數(shù)無關(guān)。7.5、方案比較優(yōu)點(diǎn)：單一有毒氣體檢測儀是一種最新設(shè)計(jì)的可以分別靈活配置十多種不同氣體傳感器的單一氣體檢測儀器. 該儀器操作簡單,持久耐用,反映靈敏,氣體濃度,并在儀器顯示屏上顯示氣體濃度值。缺點(diǎn)：斷電時(shí)不能進(jìn)行自我保護(hù)，沒有完善的自我診斷

22、功能。8、NE555 構(gòu)成的超聲波液位指示電路設(shè)計(jì)8.1、傳感器基本工作原理超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對液體、固體的 穿透本領(lǐng)很大,超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng) .8.2、應(yīng)用電路電路圖圖（8）超聲波液位指示電路圖8.3、電路工作原理超聲波發(fā)射電路由 555、R1、W1、C1 和超聲波發(fā)射頭 UCM40T 組成。超聲波接收電路由與發(fā)射頭相匹配的接收頭 UCM4

23、0R、級(jí)聯(lián)放大器 BG1 和 BG2、檢測電路組成。當(dāng)液面接近接收頭時(shí)，電壓表偏轉(zhuǎn)角增大，且液面離得越近，對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角越大。由于超聲波具有不受被測液體的濃度和導(dǎo)電性能影響的特性，因 此本電路要比一般的接觸式液位顯示電路要優(yōu)越，精度會(huì)更高。8.4、元器件選擇主要技術(shù)指標(biāo)：檢測距離： 1、2、3、5 米盲區(qū) 0.25 米超聲波工作頻率 75KHZ 重復(fù)精度： 0.5%輸出速度：5 次/秒波束角（-6DB）：15工作電壓：12-15VDC（紋波200mVp-p）工作電流：100MA 輸出： 數(shù)字信號(hào)：RS232 / RS485 工作溫度： -30-70(帶溫度補(bǔ)嘗)防護(hù)等級(jí)（前端）：IP65 材質(zhì)：

24、 不銹鋼（外殼）8.5、方案比較優(yōu)點(diǎn)：采用超聲波回波測距原理，運(yùn)用精確的時(shí)差測量技術(shù)，檢測傳感器與目標(biāo)物之間的距離，采用本廠開發(fā)的小角度，小盲區(qū)超聲波傳感器，具有測量準(zhǔn)確，無接觸，防水，防腐蝕，低成本等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)于液位，物位檢測，特有的液位，料位檢測方式，可保證在液面有泡沫或大的晃動(dòng)。缺點(diǎn)：不易檢測到回波的情況下有穩(wěn)定的輸出。9、電阻應(yīng)變式力傳感器制作的數(shù)顯電子秤電路圖設(shè)計(jì)9.1、傳感器基本工作原理電阻應(yīng)變片是一種將被測件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔

25、狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí)，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D 轉(zhuǎn)換和 CPU）顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)9.2、應(yīng)用電路電路圖圖（9）數(shù)顯電子秤電路圖9.3、電路工作原理數(shù)顯電子秤電路原理如圖所示，其主要部分為電阻應(yīng)變式傳感器 R1 及IC2、IC3 組成的測量放大電路，和 IC1 及外圍元件組成的數(shù)顯面板表。傳感器 R1 采用 E350ZAA 箔式電

26、阻應(yīng)變片，其常態(tài)阻值為 350O。測量電路將 R1 產(chǎn)生的電阻應(yīng)變量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。IC3 將經(jīng)轉(zhuǎn)換后的弱電壓信號(hào)進(jìn)行放大，作為 AD 轉(zhuǎn)換器的模擬電壓輸入。IC4 提供 l22V 基準(zhǔn)電壓，它同時(shí)經(jīng) R5、R6 及 RP2 分壓后作為 A/D 轉(zhuǎn)換器的參考電壓。3-1/2 位 A/D，轉(zhuǎn)換器ICL7126 的參考電壓輸人正端，由 RP2 中間觸頭引入，負(fù)端則由 RP3 的中間觸頭引入。兩端參考電壓可對傳感器非線性誤差進(jìn)行適量補(bǔ)償。9.4、元器件選擇IC1 選用 ICL7126 集成塊；IC2、IC3 選用高精度低溫標(biāo)精密運(yùn)放 OP-07;IC4 選用 LM38512V 集成塊。傳感器 R

27、I 選用 E350ZAA 箔式電阻應(yīng)變片， 其常態(tài)阻值為 350O，。各電阻元件宜選用精密金屬膜電阻。RPI 選用精密多圈 電位器，RP2、RP3 經(jīng)調(diào)試后可分別用精密金屬膜電阻代替。電容中 C1 選用云母電容或瓷介電容。9.5、方案比較優(yōu)點(diǎn)： 在受到應(yīng)力作用時(shí)，其電阻會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，因此可制做測力傳感器，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)衡器及力、速度等的測量。缺點(diǎn)：直流激勵(lì)電壓不能過大，以免造成應(yīng)變片自熱損壞。由于進(jìn)行位移測量時(shí)，測微頭要從水平位置移動(dòng)到最大位置，又恢復(fù)到零，再從水平位置移動(dòng)到負(fù)的最大位置。因此容易造成零點(diǎn)偏移。10、水開報(bào)警器設(shè)計(jì)10.1、傳感器基本工作原理濕敏傳感器是能夠感受外界濕度變化

28、，并通過器件材料的物理或化學(xué)性質(zhì)變化，將濕度轉(zhuǎn)化成有用信號(hào)的器件。濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時(shí)，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度。濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酪酸醋酸纖維等。當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā) 生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對濕度成正比102、應(yīng)用電路電路圖圖（10）水開報(bào)警器電路圖10.3、電路工作原理電路如下圖所示，三極管 BG2,BG3 及電阻 R2 和電容 C2 等組成一音頻振蕩器，改變電容 C2 的容量，可以改變振蕩器

29、音調(diào)的高低。三極管 BG1 及電阻R1，二極管 D 等組成一電子開關(guān)電路，控制振蕩電路的工作。二極管 D 由插頭引出，作為感溫元件，同時(shí)也相當(dāng)于 BG1 的偏置電阻。在常溫下，二極管 D 處于反偏而截止，使三極管 BG1 也截止。溫度升高時(shí)，D 的反向電阻變小，漏電流增大。當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，三極管 BG1 達(dá)到一定偏壓而導(dǎo)通，電源經(jīng)三極管 BG1 加至音頻振蕩電路，振蕩器起振，揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲。因此，只要設(shè)法將 D 放在水壺壺嘴內(nèi)，調(diào)整電阻 R1 的值，使得壺水在燒開時(shí)，BG1 導(dǎo)通， 電路起振，揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲10.4、元器件選擇三極管 BG1-BG3 選用一般通用的管子即可。二極管 D 可以用 IN4148。安裝時(shí)，將 D 置于一個(gè)長度和粗細(xì)合適，一端封閉的銅管內(nèi)，并注意兩者的絕緣， 管腳通過引線接到插頭上。裝配無誤后，就可以開始調(diào)試了。先將三極管 BG1 的 E,C 極短接，調(diào)整電阻 R2 的值，使音頻振蕩器起振，然后將組裝好的傳感頭（D）插入開水