傳感器課程設(shè)計(jì)報告格式

青島農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院傳感器課程設(shè)計(jì)報告設(shè)計(jì)題目人體感應(yīng)開關(guān)學(xué)生專業(yè)班級學(xué)生姓名（學(xué)號）指導(dǎo)教師完成時間2010年12月3日實(shí)習(xí)（設(shè)計(jì)）地點(diǎn)理信學(xué)院硬件實(shí)驗(yàn)室2010年12一、課程設(shè)計(jì)目的和任務(wù)本次課程設(shè)計(jì)的目的：1.通過傳感器的課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加深對課本理論知識的理解，掌握各類傳感器的工作原理，培養(yǎng)獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，提高實(shí)踐技能。2.根據(jù)某一類傳感器的特性，提出具體應(yīng)用。3.設(shè)計(jì)原理電路，進(jìn)行印制電路板的設(shè)計(jì)；通過計(jì)算參數(shù)，選擇合適的元器件，在電路板上搭建電路，焊接元器件，并調(diào)試通過。4.通過設(shè)計(jì)電路，以及對傳感器知識的應(yīng)用，設(shè)計(jì)電路，能對人體進(jìn)行某種感應(yīng)，進(jìn)而控制電路完成某項(xiàng)功能。本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)：實(shí)現(xiàn)人體感應(yīng)開關(guān)，進(jìn)行電路圖設(shè)計(jì)和工作原理的分析，將元器件焊接到電路板，進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)施，調(diào)試電路，并分析調(diào)試過程出現(xiàn)的問題，解決問題，最終完成任務(wù)。二、分析與設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)分析人體感應(yīng)開關(guān)實(shí)驗(yàn)套件主要有進(jìn)口的LP8072雙排16腳集成塊和單向可控硅組成，它體積小，外形美觀，制作容易，節(jié)省能源，是提高我們學(xué)習(xí)電子技術(shù)興趣的良好教材。LP8072C（兼容：CS9803,WT8072）是一款熱釋電紅外控制電路。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動式的熱釋電紅外開關(guān)。大量應(yīng)用于：人體感應(yīng)照明控制、人體感應(yīng)開關(guān),人體感應(yīng)控制器,馬達(dá)和電磁控制、防盜報警等領(lǐng)域。這里L(fēng)P8072是由四個獨(dú)立的與非門構(gòu)成，可控硅T選用的是1A單向可控硅，它的測量方法：用R*1檔，將紅表筆接可控硅的負(fù)極，黑表筆接正極，這時表針無讀數(shù)，然后用黑表筆觸一下控制極K，這時表針有讀數(shù)，黑表筆馬上離開這時表針仍有讀數(shù)說明可控硅是完好的，光敏電阻選用的是625型，有光照時電阻在20K以下，無光時電阻值大于100M、說明元件是完好的。二極管采用普通的整流管二極管IN4007。設(shè)計(jì)方案論證一切溫度高于絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量。人體感應(yīng)開關(guān)就是利用人能輻射特定波長紅外線的基本原理構(gòu)成的。在觸發(fā)人體感應(yīng)開關(guān)開關(guān)時不需要人發(fā)出任何聲音，而是人走過時身體向外界散發(fā)紅外熱量最終控制燈具的開啟，當(dāng)人離開后，經(jīng)過一定時間的延遲，自動熄滅。能夠?qū)崿F(xiàn)“人到燈亮，人走燈滅”的效果。該開關(guān)的工作過程是在人體輻射的紅外線被熱釋電紅外傳感器頭Y1攝取后，即有微弱電信號輸入到LP8072的相應(yīng)引腳由內(nèi)部放大器進(jìn)行放大，放大后的信號經(jīng)檢測計(jì)時后控制輸出驅(qū)動單向可控硅，同時外接光敏電阻，白天抑制輸出。詳細(xì)設(shè)計(jì)人體感應(yīng)開關(guān)主要由人體感應(yīng)器、光敏電阻及具有延時功能的可控硅觸發(fā)電路等構(gòu)成，集成電路內(nèi)含熱釋電紅外傳感器、二級運(yùn)算放大器、比較器、延時定時器、過零檢測、驅(qū)動電路等構(gòu)成。(1)人體感應(yīng)開關(guān)可感應(yīng)到人體的走近及遠(yuǎn)離，當(dāng)有人進(jìn)入監(jiān)視區(qū)時，人體射出的7~9納米紅外線，被紅外傳感器接收，紅外傳感器檢測人體的移動引起紅外熱能之變化并將它轉(zhuǎn)換為電壓量，通過二級選頻放大比較輸入到控制電路中，由控制電路輸出過零脈沖觸發(fā)可控硅導(dǎo)通。在白天或光線較亮?xí)r，光敏元件呈高阻狀態(tài)，導(dǎo)通權(quán)交給輸入端即紅外傳感控制器的輸出端，此時如果有人進(jìn)入監(jiān)視區(qū)，觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，電燈通電發(fā)亮；當(dāng)人體走出監(jiān)視區(qū)時，觸發(fā)可控硅的信號延時到設(shè)定的時間后關(guān)斷可控硅，電燈熄滅，做到自動關(guān)閉。(2)熱釋電紅外線傳感控制器熱釋電紅外線傳感控制器能檢測人或某些動物發(fā)射的紅外線并轉(zhuǎn)換成。電信號輸出人體輻射的紅外線中心波長為7~10納米，而探測元件的波長靈敏度在0.2-20納米范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為7~10納米，正好適合人體紅外輻射的探測，而對其他波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。(3)放大電路放大電路的作用是把產(chǎn)生的微弱信號放大到一定的倍數(shù)以使控制電路更精確的控制。(4)控制電路可控硅過零觸發(fā)是對可控硅過零的通斷控制。當(dāng)有人進(jìn)入檢測區(qū)時，產(chǎn)生的微弱電壓使可控硅導(dǎo)通，交流電源與負(fù)載接通，輸出若干個周波電壓以后，可控硅被關(guān)斷，停止交流電壓輸出；經(jīng)過一定周波數(shù)后，再使可控硅導(dǎo)通，如此重復(fù)進(jìn)行。通過改變導(dǎo)通時間對固定重復(fù)周期的比值，從而改變輸出電壓有效值的大小。當(dāng)沒有人體進(jìn)入檢測區(qū)，則沒有電壓使可控硅導(dǎo)通，則燈不亮。原理圖及元器件清單等原理圖如下：元器件清單：元件型號數(shù)量位號元件型號數(shù)量集成電路LP8072C1只V1電解電容器100μF/25V1只單向可控硅1A601只Q1電解電容器220μF/16V1只二極管1N40071只D1電解電容器470μF/16V1只人體感應(yīng)器1只Y1瓷片電容器1011只光敏電阻625A1只RG瓷片電容器1021只穩(wěn)壓二極管7.5V1只Z1瓷片電容器1032只電阻器4.7歐1/2W1只R1絳綸電容器1041只電阻器360歐1/4W1只R3絳綸電容器2241只電阻器2.2K1/4W1只R8絳綸電容器224J250VAC1只電阻器5.6K1/4W1只R12線路板1塊電阻器28K1/4W1只R6螺絲BM3*54個電阻器47K1/4W1只R10螺絲PT3*54個電阻器220K1/4W1只R9螺絲BM3*252個電阻器470K1/4W2只R5R11銅接線柱2個電阻器1M1/4W2只R2R7塑料1套電解電容器0.22μF/50V1只C5燈頭1套電解電容器22μF/25V1只C6導(dǎo)線2條電解電容器47μF/25V1只C9裝配圖1份系統(tǒng)實(shí)施在拿到實(shí)驗(yàn)套件后，對照材料清單清點(diǎn)一遍，并用萬用表粗略地測量一下各元件的參數(shù)，先檢查元件有沒有出錯，在電路板上按先放電阻，再放二極管及其它元件，最后放電容器、光敏電阻的順序依次焊接，另外要特別注意元件的正負(fù)極，如果正負(fù)極按反設(shè)計(jì)肯定會失敗。還要注意人體感應(yīng)器要焊接得高一些。224J250VAC滌綸電容器由于比較大焊接時要稍微低一點(diǎn)，以免整個電路板裝不進(jìn)塑料殼里。認(rèn)真焊接完后，檢查一遍看有沒有虛焊，擰上螺絲，對電路進(jìn)行調(diào)試。將調(diào)試裝置與電源斷開，再將焊接完電路的輸入輸出端導(dǎo)線頭接入調(diào)試裝置，接通220伏電源，燈泡亮了，過一會燈泡熄滅，用布物將光敏電阻的光擋住，人體感應(yīng)器工作，這時燈亮，說明調(diào)試成功，若不亮說明調(diào)試失敗。在調(diào)試時，我用布物將光敏電阻的光擋住，燈泡不亮。于是我分析了一下原因，可能是人體感應(yīng)器反映遲鈍，或電路有些地方虛焊。如果原因是人體感應(yīng)器反映遲鈍，等一段時間燈泡會亮，結(jié)果燈泡沒亮，那就是第二個原因。于是我又檢查了一遍焊接的電路板，把錫蘸得不好的焊點(diǎn)又焊接了一遍。又檢查了一下導(dǎo)線有沒有接觸不良。檢查完后，再進(jìn)行調(diào)試，結(jié)果調(diào)試成功。四、總結(jié)與體會本次傳感器實(shí)習(xí)的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)人體感應(yīng)開關(guān)。完成此任務(wù)需要進(jìn)行電路原理圖的設(shè)計(jì)、裝入所需要的元件庫、印制電路板的設(shè)計(jì)、放置元器件到印制電路板和焊接工藝。其中電路原理圖的設(shè)計(jì)主要依據(jù)熱釋電紅外傳感器的原理，就是利用人能輻射特定波長紅外線的基本原理。通過此次設(shè)計(jì)，我把所學(xué)的知識應(yīng)用于實(shí)踐，真正感受體會到理論與實(shí)踐相結(jié)合，在實(shí)踐中檢驗(yàn)真理的思想。此次設(shè)計(jì)更加加深了我對熱釋電紅外傳感器的原理的理解。此人體感應(yīng)開關(guān)既新穎方便，又節(jié)約用電，起到“人到燈亮，人走燈滅”的效果。在現(xiàn)實(shí)生活中有廣泛應(yīng)用，這激發(fā)了我對學(xué)習(xí)電子技術(shù)興趣。此次實(shí)習(xí)還用到焊接工藝。在焊接的過程中我不斷糾正自己焊接方面的弱點(diǎn)與不足。例如電烙鐵的握法，電烙鐵是捏在手里的，使用時千萬注意安全，使用時電烙鐵應(yīng)配置烙鐵架，一般應(yīng)放在工作臺的右前方，電烙鐵使用后一定要穩(wěn)妥地放在烙鐵架上，應(yīng)避免導(dǎo)線等被烙鐵燙壞。另外也要控制好焊接的時間，電烙鐵停留的時間太短，焊錫不易完全熔化、接觸好，形成“虛焊”，而焊接時間太長又容易損壞元器件，或使印刷電路板的銅箔翹起。一般一兩秒內(nèi)要焊好一個焊點(diǎn)，若沒完成，寧愿等一會兒再焊一次。焊接時電烙鐵不能移動，應(yīng)該先選好接觸焊點(diǎn)的位置，再用烙鐵頭的搪錫面去接觸焊點(diǎn)。焊接完后要對焊點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量檢查，主要有外觀檢查法，良好的焊點(diǎn)應(yīng)有特殊的光澤和顏色，如果顏色和光澤發(fā)灰發(fā)白，焊點(diǎn)表面不平或呈渣狀和有針孔，就說明焊接質(zhì)量不好。本次實(shí)習(xí)不僅加深了對理論知識的理解，而且培養(yǎng)了自己的動手能力，培養(yǎng)獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，提高實(shí)踐技能。設(shè)計(jì)中自己到圖書館查資料，然后又上網(wǎng)查有關(guān)方面的實(shí)例，結(jié)合自己所學(xué)的理論知識完成了本次任務(wù)，雖然出現(xiàn)過問題，但收獲更多，從失敗中吸取了教訓(xùn)，又從成功中吸取了經(jīng)驗(yàn)。用自己的知識設(shè)計(jì)出可以在日常生活中更好的為人民服務(wù)的產(chǎn)品，是最值得高興的。雖然最終的產(chǎn)品，性能不太好，還有待改進(jìn)，比如，人體傳感器換一個反應(yīng)比較靈敏，延時時間短的，焊接工藝再完善些?？傊?，這次實(shí)習(xí)收獲頗多。參考書目1.劉樹林，《低頻電子線路》，電子工業(yè)出版社，20032.羅四維，《傳感器應(yīng)用電路詳解》，電子工業(yè)出版社，19933.何希才，《傳感器及其應(yīng)用電路》，電