2.3.1酒精传感器的介绍 酒精传感器MQ-3 的基本原理可简述为将探测到的酒精浓度转换成有用电信号的器件，并根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息[11]。MQ-3 型气敏传感器由陶瓷管和二氧化硅敏感层、测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢的腔体内，加热器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件。 气敏传感器的外观和相应的结构形式如图2.4 所示，它是由微型氧化铝陶瓷管、氧化锌敏感层，测量引脚电极和温度加热器组成[12]。敏感元件固定在塑料或不绣钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。封装好的气敏元件有六个管脚输出，其中四个用于信号的取出，二个用于提供加热的电流。 图2.4 酒精传感器的外观和相应的结构形式 图中①、②、③分别表示MQ-3 乙醇传感器的引脚排列图、引脚功能图、使用接线图。其中H-H 表示加热极（5V），A-A、B-B 传感器表示敏感元件的两个极，图③中框图中“V”为传感器的工作电压，同时也是加热的电压。 在工作时，气敏传感器的加热电压选取交流或直流5V 均可。当其被受热后，加温室环境
中的可燃气体浓度迅速增大，传感器的内阻阻值将会迅速降低，利用该特性并结合电路分析中的分压原理，分析便得知Vout 的值将逐渐增大，当超过预设定的阈值时，可产生相应的操作[13]。经过处理后检测信号由电阻值转变成电压值，就可用于后续电路进行A/D 转换和处理。 传感器的标准回路有两部分组成。其一为加热回路，其二为信号输出回路，它可以准确反映传感器表面的电阻值变化。传感器表面电阻Rs 的变化，是通过与其串联的负载电阻R L 上的有效电压信号U RL输出获得的。二者之间的关系表述为： R S/R L= (V－U RL )/U RL……………………………(2-1) 其中，V 为回路电压，电压为10V，负载电阻R L可调为0.5—200KΩ。负载电阻R L 可调，加热电压一般为5V。 传感器阻值变化率与酒精浓度、外界温度的关系慎密，为了使测量的酒精浓度最高误差最小，需要找到合适的温度，一般在测量前需将传感器预热5 分钟。预热后半导体颗粒表面的吸附可导致材料载流子浓度发生相应变化，从而改变电导率，使传感器输出电压信号发生改变来相应反映浓度变化[14]。 半导体方式的MQ-3 酒精传感器具有灵敏度高、电路简单、使用方便、所需费用低、稳定性好以及寿命长等优点，可以把气体信号转换为电压信号输出，因此得到广泛应用。MQ-3 酒精传感器可用于机动车驾驶员呼气中酒精浓度的检测，以及其它严禁酒后操作的现场环境探测，也可用于其它场所的乙醇蒸气勘测工作等。MQ-3 酒精传感器的实物中包含有6 只针状管脚，其中4 个管脚（两个A 和两个B）用于信号读取，两个H 脚用于提供加热电流。
半导体薄片置于磁感应强度为 B 的磁场中，磁场方向垂直于薄片，如图所示。当有电流 I 流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势 EH ，这种现象称为霍尔效应，该电动势称为霍尔电势，上述半导体薄片称为霍尔元件。 原理简述如下：激励电流 I 从 a 、 b 端流入，磁场 B 由正上方作用于薄片，这时电子 e 的运动方向与电流方向相反，将受到洛仑兹力 FL 的作用，向内侧偏移，该侧形成电子的堆积，从而在薄片的 c 、 d 方向产生电场 E 。电子积累得越多， FE 也越大，在半导体薄片 c 、 d 方向的端面之间建立的电动势 EH 就是霍尔电势。 由图可以看出，流入激励电流端的电流 I 越大、作用在薄片上的磁场强度B 越强，霍尔电势也就越高。磁场方向相反，霍尔电势的方向也随之改变，因此霍尔传感器能用于测量静态磁场或交变磁场。 半导体薄片置于磁感应强度为 B 的磁场中，磁场方向垂直于薄片，如图所示。当有电流 I 流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势 EH ，这种现象称为霍尔效应，该电动势称为霍尔电势，上述半导体薄片称为霍尔元件。 原理简述如下：激励电流 I 从 a 、 b 端流入，磁场 B 由正上方作用于薄片，这时电子 e 的运动方向与电流方向相反，将受到洛仑兹力 FL 的作用，向内侧偏移，该侧形成电子的堆积，从而在薄片的 c 、 d 方向产生电场 E 。电子积累得越多， FE 也越大，在半导体薄片 c 、 d 方向的端面之间建立的电动势 EH 就是霍尔电势。 由图可以看出，流入激励电流端的电流 I 越大、作用在薄片上的磁场强度B 越强，霍尔电势也就越高。磁场方向相反，霍尔电势的方向也随之改变，因此霍尔传感器能用于测量静态磁场或交变磁场。
声音传感器的学习 一、产品特点： 1 可以检测周围环境的声音强度,使用注意：此传感器只能识别声音的有无（根据震动原理）不能识别声音的大小或者特定频率的声音 2灵敏度可调（图中蓝色数字电位器调节） 3工作电压3.3V-5V 5输出形式数字开关量输出（0和1高低电平） 6设有固定螺栓孔，方便安装 7小板PCB尺寸：3.2cm * 1.7cm 二、模块接线说明 1 VCC 外接3.3V-5V电压（可以直接与5v单片机和3.3v单片机相连） 2 GND 外接GND 3 OUT 小板开关量输出接口（0和1） 三、使用说明 1声音模块对环境声音强度最敏感，一般用来检测周围环境的声音强度。 2 模块在环境声音强度达不到设定阈值时，OUT输出高电平，当外界环境声音强度超过设定阈值时，模块OUT输出低电平； 3 小板数字量输出OUT可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测环境的声音； 4 小板数字量输出OUT可以直接相应驱动继电器模块，由此可以组成一个声控开关；
四、示例代码 /* 读取一个模拟输入引脚，结果从0到255 使用结果集的脉宽调制（PWM）输出引脚。 也打印串行监视器的结果 LED的连接从数字引脚9到地面 */ //这些常量不会改变。它们被用来命名使用的引脚 const int analogInPin = A0; // 模拟输入引脚，该电位器连接到... const int analogOutPin = 9; // 模拟输出引脚，该引脚连接到... int sensorValue = 0; // 从器件读取值 int outputValue = 0; // 值输出到脉宽调制（模拟输出） void setup() { // 初始化串行通信在9600个基点： Serial.begin(9600); } void loop() { //读模拟值： sensorValue = analogRead(analogInPin); //将其映射到模拟输出的范围： outputValue = map(sensorValue, 0, 1023, 0, 255); // 改变模拟值： analogWrite(analogOutPin, outputValue); // 打印结果到串行监视器： Serial.print("sensor = " ); Serial.print(sensorValue); Serial.print("\t output = "); Serial.println(outputValue); //在下一个循环前等待10毫秒，模拟/数字转换器解决 // after the last reading: delay(10); }
声音传感器 1 简介 声音传感器又可称之为声敏传感器，它是一种在气体液体或固体 中传播的机械振动转换成电信号的器件或装置。它采用接触或非接触的方式检测信号。声敏传感器的种类很多，按测量原理可分为压电、电致伸缩效应、电磁感应、静电效应和磁致伸缩等等。本次作业我想就电容式声敏传感器中的一种也就是电容式驻极体话筒做个简单的介绍。 2 组成该传感器是内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。驻极体 话筒主要由两部分组成——声电转换部分和阻抗部分。声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当驻极体膜片遇到声波振动时，引起电容两端的电场发生变化，从而产生了随声波变化而变化的交变电压。驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小。因而它的输出阻抗值很高，约几十兆欧以上。这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的。所以在话筒内接入一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。场效应管的特点是输入阻抗极高、噪声系数低。普通场效应管有源极(S)、栅极(G)和漏 极(D)三个极。这里使用的是在内部源极和栅极间再复合一只二极管 的专用场效应管。接二极管的目的是在场效应管受强信号冲击时起保护作用。场效应管的栅极接金属极板。这样，驻极体话筒的输出线便有两根。即源极S, —般用蓝色塑线，漏极D,—般用红色塑料线和连接金属外壳的编织屏蔽线。
内肺龙弊壳 (b)电JA 3原理 该传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。这一电压随后被转化成0-5V的电压，经过A/D转换被数据采集器接受，并传送给计算机。 4型号及其技术指标 BR-ZSI声音传感器是一款工业标准输出（4?20mA ）的积分噪声监测仪，符合GB3785、GB/T17181等噪声监测标准，BR-ZSI 声音传感器针对噪声测试需求而设计，支持现场噪声分贝值实时显示，兼容用户的监控系统，对噪声进行定点全天侯监测，可设置报警极限对环境噪声超标报警，该监测仪精度高、通用性强、性价比高成为其显著的特点。 BR-ZSI声音传感器的技术参数： 测量范围：30?12OdB（A） 频率范围：20Hz?8kHz 频率计权：A （计权） 时间计权：F （快） 输出接口：4~20mA∕RS232灵敏度：
酒精传感器开题报告 篇一：酒精检测系统开题报告 大学毕业设计（论文）开题报告 题目：基于单片机的酒精检测系统设计专业：电子信息工程指导教师：学院：信息学院学号： XX0 班级： XX08030302 姓名： 一、课题任务与目的 随着生活节奏的加快，城市机动车保有量越来越大，越来越多的人们选择开成出行，在此过程中，会有一些人出现酒后驾车的行为。酒后驾车十分危险，不仅对司机本人的生命安全造成极大威胁，一旦发生事故，对他人生命安全也是极大威胁。从理论上说，要判断是否是酒后驾驶，最准确的方法应该是检查驾驶人员血液中的酒精含量。血液中的酒精含量可以通过检查血液、呼气、唾液和小便得到。在违章处理或者公路交通例行检查中，最简单可行的方法是利用酒精测试系统检测驾驶人员呼气中的酒精浓度。本课题要求设计酒精检测系统，通过该系统检测司机口腔内酒精浓度，提示司机不要酒后驾车。 本次毕业设计的任务是完成单片机的酒精检测系统设计，通过查阅酒精浓度检测的相关资料，根据所需模块进行进一步分析确定所需模块的芯片。以测量浓度为目的做出完整合理的设计。利用酒精检测传感器检测司机口腔内的酒精
浓度，并通过显示器显示检测数值与当前时间。通过键盘设定酒精浓度报警数值，当检测的酒精浓度数值超过正常范围时发出报警信号，并且能够语音报出检测数值。 二、调研资料情况 通过调研单片机方面的资料，认识到使用单片机来检测酒精气体有以下优点：数据采集系统以单片机为控制核心，外围电路带有LED显示以及键盘响应电路，无需要其他计算机，用户就可以与之进行交互工作，完成数据采集、存储、计算、分析等。)系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点。软件系统采用汇编语言，在兼顾实时性处理的同时也很方便地进行数据处理。测量精度高、响应时间快，能检测到ppm级的酒精气体浓度。 单片机还在工商、金融、科研、教育、国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。在我国推广使用单片机，具有特别重要的意义。它将有助于我国各行各业的技术改造和产品的更新换代。随着具有高速运算与数据处理能力的16位单片机的出现，单片机也开始渗透到数据处理的领域。 在国外单片机发展比较早，所以应用也比较广泛，主要在家庭装较贵重地方，银行，保险柜等应用比较多，在国内这方面发展也比较快，不管自己开发或是引进都有，在重要地方应用也比较多，现在越来越普及到平常化，未来的发展也会越来越被大众采用，单片机是工业控制领域内最理想
第八章霍尔传感器 课题：霍尔传感器的原理及应用课时安排：2 课次编号：12 教材分析 难点：开关型霍尔集成电路的特性 重点：霍尔传感器的应用 教学目的和要求1、了解霍尔传感器的工作原理； 2、了解霍尔集成电路的分类； 3、掌握线性型和开关型霍尔集成电路的特性； 4、掌握霍尔传感器的应用。 采用教学方法和实施步骤：讲授、课堂互动、分析教具：各种霍尔元 件、霍尔传感器 各教学环节和内容 演示1： 将小型蜂鸣器的负极接到霍尔接近开关的OC门输出 端，正极接V cc端。在没有磁铁靠近时，OC门截止，蜂鸣 器不响。 当磁铁靠近到一定距离（例如3mm）时，OC门导通， 蜂鸣器响。将磁铁逐渐远离霍尔接近开关到一定距离（例 如5mm）时，OC门再次截止，蜂鸣器停响。 演示2： 将一根导线穿过10A霍尔电流传感器的铁芯，通入0.1~1A电流，观察霍尔IC的输出电压的变化，基本与输入电流成正比。 从以上演示，引入第一节霍尔效应、霍尔元件的工作原理。 第一节霍尔元件的工作原理及特性 一、工作原理 金属或半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势E H，这种现象称为霍尔效应（Hall Effect），该电动势称为霍尔电动势（Hall EMF），上述半导体薄片称为霍尔元件（Hall Element）。用霍尔元件做成的传感器称为霍尔传感器（Hall Transducer）。
图8-1霍尔元件示意图 a）霍尔效应原理图b）薄膜型霍尔元件结构示意图c）图形符号d）外形霍尔属于四端元件： 其中一对（即a、b端）称为激励电流端，另外一对（即c、d端）称为霍尔电动势输出端，c、d端一般应处于侧面的中点。 由实验可知，流入激励电流端的电流I越大、作用在薄片上的磁场强度B越强，霍尔电动势也就越高。霍尔电动势E H可用下式表示 E H=K H IB（8-1）式中K H——霍尔元件的灵敏度。 若磁感应强度B不垂直于霍尔元件，而是与其法线成某一角度θ时，实际上作用于霍尔元件上的有效磁感应强度是其法线方向（与薄片垂直的方向）的分量，即B cosθ，这时的霍尔电动势为 E H=K H IB cosθ（8-2） 从式（8-2）可知，霍尔电动势与输入电流I、磁感应强度B成正比，且当B的方向改变时，霍尔电动势的方向也随之改变。如果所施加的磁场为交变磁场，则霍尔电动势为同频率的交变电动势。 目前常用的霍尔元件材料是N型硅，霍尔元件的壳体可用塑料、环氧树脂等制造。 二、主要特性参数 （1）输入电阻R i恒流源作为激励源的原因：霍尔元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻。它的数值从几十欧到几百欧，视不同型号的元件而定。温度升高，输入电阻变小，从而使输入电流I ab变大，最终引起霍尔电动势变大。使用恒流源可以稳定霍尔原件的激励电流。 （2）最大激励电流I m激励电流增大，霍尔元件的功耗增大，元件的温度升高，从而引起霍尔电动势的温漂增大，因此每种型号的元件均规定了相应的最大激励电流，它的数值从几毫安至十几毫安。 提问：霍尔原件的最大激励电流I m为宜。 A．0mA B．±0.1 mA C．±10mA D．100mA （4）最大磁感应强度B m磁感应强度超过B m时，霍尔电动势的非线性误差将明显增大，B m的数值一般小于零点几特斯拉。 提问：为保证测量精度，图8-3中的线性霍尔IC的磁感应强度不宜超过为宜。 A．0T B．±0.10T C．±0.15T D．±100Gs
信息工程学院实验报告 课程名称：传感器原理及应用 实验项目名称：实验四声音传感器实验实验时间：2016.10.21 班级：姓名：学号： 一、实验目的 1. 学习CC2530 单片机GPIO 的使用。 2. 学习声音传感器的使用 二、实验原理 1. CC2530 节点与三轴加速度传感器的硬件接口成绩： 指导老师(签名)：
(1). 声音传感器模块(MIC)引脚 GND：外接GND DO：数字量输出接口(0 和1) +5V：外接5V 电源 (2). 传感器模块与CC2530 模块之间的连接 传感器模块CC2530 模块 GND GND DO P1_4 +5V VDD(5V) 2. GPIO (1). 简介 CC2530单片机具有21个数字输入/输出引脚，可以配置为通用数字I/O或外设I/O信号，配置为连接到ADC、定时器或USART外设。这些I/O口的用途可以通过一系列寄存器配置，由用户软件加以实现。 I/O端口具备如下特性： ●21个数字I/O引脚 ●可以配置为通用I/O或外部设备I/O ●输入口具备上拉或下拉能力 ●具有外部中断能力。 这21个I/O引脚都可以用作于外部中断源输入口。因此如果需要外部设备可以产生中断。外部中断功能也可以从睡眠模式唤醒设备。 (2). 寄存器简介 本次实验中主要涉及到GPIO的寄存器如下：
3. MIC 声音传感器 (1). 概述 声音传感器的作用相当于一个话筒（麦克风）。它用来接收声波，显示声音的振动图象。但不能对噪声的强度进行测量。 该传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。这一电压随后被转化成0-5V 的电压，经过比较器转换数字信号后，被数据采集器接受，并传送给计算机。 传感器特点： ●具有信号输出指示。 ●输出有效信号为低电平。 ●当有声音时输出低电平，信号灯亮。 应用范围： ●可以用于声控灯，配合光敏传感器做声光报警，以及声音控制，声音检测的场合。 (2). 使用方法 本实验利用CC2530 的GPIO 读取声音传感器模块的检测结果输出端，当检测到一定的声音时，此输出端为低电平；未检测到一定的声音时，此输出端为高电平。因此在实际应用中可以根据这种情况判断是否有声音在传感器附近产生。 4.程序流程
。 2.3.1酒精传感器的介绍 酒精传感器MQ-3的基本原理可简述为将探测到的酒精浓度转换成有用电信号的器件，并根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息[11]。 MQ-3型气敏传感器由陶瓷管和二氧化硅敏感层、测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或 不锈钢的腔体内，加热器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件。 气敏传感器的外观和相应的结构形式如图 2.4 所示，它是由微型氧化铝陶瓷管、氧化锌敏 感层，测量引脚电极和温度加热器组成[12] 。敏感元件固定在塑料或不绣钢制成的腔体内， 加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。封装好的气敏元件有六个管脚输出，其中四个用于信号的取出，二个用于提供加热的电流。 图 2.4酒精传感器的外观和相应的结构形式 图中①、②、③分别表示MQ-3乙醇传感器的引脚排列图、引脚功能图、使用接线图。其 中 H-H表示加热极（5V），A-A、B-B传感器表示敏感元件的两个极，图③中框图中“ V”为传感器的工作电压，同时也是加热的电压。 在工作时，气敏传感器的加热电压选取交流或直流5V均可。当其被受热后，加温室环境
中的可燃气体度迅速增大，感器的内阻阻将会迅速降低，利用特性并合路分析 中的分原理，分析便得知Vout的将逐增大，当超定的，可生相 的操作[13]。理后信号由阻成，就可用于后路行A/D 和理。 感器的准回路有两部分成。其一加回路，其二信号出回路，它可以准确反映感器表面的阻化。感器表面阻Rs 的化，是通与其串的阻R L 上的有效信号U RL出得的。二者之的关系表述： R S/R L= (V － U RL )/U RL???????????(2-1) 其中， V 回路，10V ，阻R L可0.5 — 200K Ω。阻R L 可，加一般5V 。 感器阻化率与酒精度、外界温度的关系慎密，了使量的酒精度最高差最小， 需要找到合适的温度，一般在量前需将感器 5 分。后半体粒表面的吸 附可致材料流子度生相化，从而改率，使感器出信号生改 来相反映度化[14] 。 半体方式的MQ-3酒精感器具有灵敏度高、路、使用方便、所需用低、定 性好以及寿命等点，可以把气体信号信号出，因此得到广泛用。MQ-3酒精感器可用于机呼气中酒精度的，以及其它禁酒后操作的境 探，也可用于其它所的乙醇蒸气勘工作等。MQ-3酒精感器的物中包含有 6 只状管脚，其中 4 个管脚（两个 A 和两个B）用于信号取，两个H 脚用于提供加 流。
什么是霍尔效应及霍尔传感器原理图(图) 半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁场中，磁场方向垂直于薄片，如图所示。当有电流I 流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势EH ，这种现象称为霍尔效应，该电动势称为霍尔电势，上述半导体薄片称为霍尔元件。 原理简述如下：激励电流I 从a 、b 端流入，磁场B 由正上方作用于薄片，这时电子 e 的运动方向与电流方向相反，将受到洛仑兹力FL 的作用，向内侧偏移，该侧形成电子的堆积，从而在薄片的 c 、d 方向产生电场E 。电子积累得越多，FE 也越大，在半导体薄片c 、d 方向的端面之间建立的电动势EH 就是霍尔电势。
由图可以看出，流入激励电流端的电流I 越大、作用在薄片上的磁场强度 B 越强，霍尔电势也就越高。磁场方向相反，霍尔电势的方向也随之改变，因此霍尔传感器能用于测量静态磁场或交变磁场。
（以下是）霍尔电流传感器工作原理 1、直放式（开环）电流传感器（CS系列） 当原边电流I P流过一根长导线时，在导线周围将产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，产生的磁场聚集在磁环内，通过磁环气隙中霍尔元件进行测量并放大输出，其输出电压V S精确的反映原边电流I P。一般的额定输出标定为4V。 2、磁平衡式（闭环）电流传感器（CSM系列） 磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器，即原边电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈电流所产生的磁场进行补偿，其补偿电流Is精确的反映原边电流Ip，从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。 具体工作过程为：当主回路有一电流通过时，在导线上产生的磁场被磁环聚集并感应到霍尔器件上，所产生的信号输出用于驱动功率管并使其导通，从而获得一个补偿电流Is。这一电流再通过多匝绕组产生磁场，
酒精传感器得介绍 酒精传感器 MQ-3 得基本原理可简述为将探测到得酒精浓度转换成有用电信号得器件,并根据这些电信号得强弱就可以获得与待测气体在环境中得存在情况有关得信息[11]。MQ-3 型气敏传感器由陶瓷管与二氧化硅敏感层、测量电极与加热器构成得敏感元件固定在塑料或不锈钢得腔体内,加热器为气敏元件得工作提供了必要得工作条件。 气敏传感器得外观与相应得结构形式如图 2、4 所示,它就是由微型氧化铝陶瓷管、氧化锌敏感层,测量引脚电极与温度加热器组成[12]。敏感元件固定在塑料或不绣钢制成得腔体内,加热器为气敏元件提供了必要得工作条件。封装好得气敏元件有六个管脚输出,其中四个用于信号得取出,二个用于提供加热得电流。 图2、4 酒精传感器得外观与相应得结构形式 图中①、②、③分别表示 MQ-3 乙醇传感器得引脚排列图、引脚功能图、使用接线图。其中 H-H 表示加热极(5V),A-A、B-B 传感器表示敏感元件得两个极,图③中框图中“V”为传感器得工作电压,同时也就是加热得电压。 在工作时,气敏传感器得加热电压选取交流或直流 5V 均可。当其被受热后,加温室环境中得可燃气体浓度迅速增大,传感器得内阻阻值将会迅速降低,利用该特性并结合电路分析中得分压原理,分析便得知 Vout 得值将逐渐增大,当超过预设定得阈值时,可产生相应得操作[13]。经过处理后检测信号由电阻值转变成
电压值,就可用于后续电路进行 A/D 转换与处理。 传感器得标准回路有两部分组成。其一为加热回路,其二为信号输出回路,它可以准确反映传感器表面得电阻值变化。传感器表面电阻 Rs 得变化,就是通过与其串联得负载电阻 R L 上得有效电压信号 U RL 输出获得得。二者之间得关系表述为: R S /R L = (V－U RL )/U RL ……………………………(2-1) 其中,V 为回路电压,电压为 10V,负载电阻 R L 可调为 0、5—200KΩ。负载电阻 R L 可调,加热电压一般为 5V。 传感器阻值变化率与酒精浓度、外界温度得关系慎密,为了使测量得酒精浓度最高误差最小,需要找到合适得温度,一般在测量前需将传感器预热 5 分钟。预热后半导体颗粒表面得吸附可导致材料载流子浓度发生相应变化,从而改变电导率,使传感器输出电压信号发生改变来相应反映浓度变化[14]。 半导体方式得 MQ-3 酒精传感器具有灵敏度高、电路简单、使用方便、所需费用低、稳定性好以及寿命长等优点,可以把气体信号转换为电压信号输出,因此得到广泛应用。MQ-3 酒精传感器可用于机动车驾驶员呼气中酒精浓度得检测,以及其它严禁酒后操作得现场环境探测,也可用于其它场所得乙醇蒸气勘测工作等。MQ-3 酒精传感器得实物中包含有 6 只针状管脚,其中 4 个管脚(两个 A 与两个 B)用于信号读取,两个 H 脚用于提供加热电流。 MQ-3 灵敏度 市面上用得最广得酒精传感器就是 MQ-3 乙醇传感器。 MQ-3 乙醇气体传感器得突出技术特点为: ★对乙醇蒸汽具有较高得灵敏度与优秀得选择性; ★响应时间短并且恢复时间短得特性; ★长期得使用寿命与可靠检测得稳定性; ★驱动电路简单;MQ-3 型气敏传感器技术指标如下: ★使用气体:酒精(乙醇); ★探测范围:10-1000*10-6 ; ★灵敏度:air/Rin typical gas5; ★特征气体:100*10-6; ★敏感体电阻:400-4000k?(空气中); ★响应时间:10s(70% Response); ★恢复时间:30s(70% Response); ★加热电阻:31?±3?; ★加热电流:180mA; ★加热电压:5V±0、2V; ★加热功率:900mW; ★工作条件:环境温度:-10~65 摄氏度湿度:95%RH; ★贮存条件:温度-20~70 摄氏度,湿度:70%RH;
1、直放式(开环)电流传感器(CS系列) 当原边电流IP流过一根长导线时，在导线周围将产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，产生的磁场聚集在磁环内，通过磁环气隙中霍尔元件进行测量并放大输出，其输出电压VS精确的反映原边电流IP。一般的额定输出标定为4V。 2、磁平衡式(闭环)电流传感器(CSM系列) 磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器，即原边电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈电流所产生的磁场进行补偿，其补偿电流Is精确的反映原边电流Ip，从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。 具体工作过程为：当主回路有一电流通过时，在导线上产生的磁场被磁环聚集并感应到霍尔器件上，所产生的信号输出用于驱动功率管并使其导通，从而获得一个补偿电流Is。这一电流再通过多匝绕组产生磁场，该磁场与被测电流产生的磁场正好相反，因而补偿了原来的磁场，使霍尔器件的输出逐渐减小。当与Ip与匝数相乘所产生的磁场相等时，Is不再增加，
这时的霍尔器件起到指示零磁通的作用，此时可以通过Is来测试Ip。当Ip变化时，平衡受到破坏，霍尔器件有信号输出，即重复上述过程重新达到平衡。被测电流的任何变化都会破坏这一平衡。一旦磁场失去平衡，霍尔器件就有信号输出。经功率放大后，立即就有相应的电流流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿。从磁场失衡到再次平衡，所需的时间理论上不到1μs，这是一个动态平衡的过程。因此，从宏观上看，次级的补偿电流安匝数在任何时间都与初级被测电流的安匝数相等。 3、霍尔电压(闭环)传感器(VSM系列) 霍尔电压传感器的工作原理与闭环式电流传感器相似，也是以磁平衡方式工作的。原边电压VP通过限流电阻Ri产生电流，流过原边线圈产生磁场，聚集在磁环内，通过磁环气隙中霍尔元件输出信号控制的补偿电流IS流过副边线圈产生的磁场进行补偿，其补偿电流IS精确的反映原边电压VP。 4、交流电流传感器(A-CS系列) 交流电流传感器主要测量交流信号灯电流。是将霍尔感应出的交流信号经过AC-DC及其他转换，变为0～4V、0～20mA(或4～20mA)的标准直流信号输出供各种系统使用。
2.1 酒精浓度检测仪整体结构设计 单片机酒精浓度测试仪用MQK2酒精传感器采集气体信号，并通过数模转换器将模拟信号转换成数字信号送至单片机，单片机对数字信号进行分析处理，并将所得的结果显示出来，可以通过键盘设置不同环境下酒精浓度的不同阀值，如果所检测出的酒精浓度超过了所设定的阀值，那么单片机就能控制蜂鸣器发出声音报警。键盘采用3个独立键盘进行数据输入设定；显示部分用5个数码管显示当前数据，数码管分别用2个74HC573锁存器控制段选和位选。本文设计的酒精浓度检测仪主要是以酒精传感器和单片机为平台设计而成的，其硬件系统功能框图如图一所示。 图一硬件系统功能框图 酒精浓度检测仪主要是用来检测酒精浓度的，它主要由酒精传感器、模数转换器、单片机、LCD 显示、以及声音报警构成。 酒精传感器将检测到的酒精浓度转化为电信号，然后将电信号传送给模数转换器，经过模数转换器转换后，把转换后得到的数字信号传给单片机，单片机对所输入的数字信号进行分析处理，最后将分析处理的结果通过显示器显示出来。如果所检测到的空气中的酒精浓度超过了所设定的阀值，那么单片机将会控制蜂鸣器发出声音报警，用来提示危害。 2.2 MQR2酒精传感器 MQR2酒精传感器是气敏传感器，其具有很高的灵敏度、良好的选择性、长期的使用寿命和可靠的稳定性。传感器的标准回路有两部分组成：其一为加热回路；其二为信号输出回路，它可以准确反映传感器表面电阻的变化。酒精浓度同输出电压的近似关系如图二所示。 图二酒精浓度同输出电压的近似关系 2.3 传感器信号采集电路 电路的前端部分MQK2传感器按照常规设计即可，如图三所示，MQK3外接+5V 电压时，可将电阻丝加热至270℃～300℃.电路将MQK2的阻值变化转换成输出电压的变化,从而可以通过A/D 转换成数字信号供单片机处理。 P2.5 单 片 P0 机 蜂鸣器报 显示模 A/D 模块 酒精传感器
霍尔传感器工作原理及其应用 | [<<][>>]一、霍尔齿轮传感器 差动霍尔电路制成的霍尔齿轮传感器，如图1所示,新一代的霍尔齿轮转速传感器，广泛用于新一代的汽车智能发动机，作为点火定时用的速度传感器，用于ABS（汽车防抱死制动系统）作为车速传感器等。 在ABS中，速度传感器是十分重要的部件。ABS的工作原理示意图如图2所示。图中，1是车速齿轮传感器；2是压力调节器；3是控制器。在制动过程中，控制器3不断接收来自车速齿轮传感器1和车轮转速相对应的脉冲信号并进行处理，得到车辆的滑移率和减速信号，按其控制逻辑及时准确地向制动压力调节器2发出指令，调节器及时准确地作出响应，使制动气室执行充气、保持或放气指令，调节制动器的制动压力，以防止车轮抱死，达到抗侧滑、甩尾，提高制动安全及制动过程中的可驾驭性。在这个系统中，霍尔传感器作为车轮转速传感器，是制动过程中的实时速度采集器，是ABS中的关键部件之一。 在汽车的新一代智能发动机中，用霍尔齿轮传感器来检测曲轴位置和活塞在汽缸中的运动速度，以提供更准确的点火时间，其作用是别的速度传感器难以代替的，它具有如下许多新的优点。 （1）相位精度高，可满足0.4°曲轴角的要求，不需采用相位补偿。 （2）可满足0.05度曲轴角的熄火检测要求。 （3）输出为矩形波，幅度与车辆转速无关。在电子控制单元中作进一步的传感器信号调整时，会降低成本。 用齿轮传感器，除可检测转速外，还可测出角度、角速度、流量、流速、旋转方向等等。
图1霍尔速度传感器的内部结构 1.车轮速度传感器 2.压力调节器 3.电子控制器 图2 ABS气制动系统的工作原理示意图 二、旋转传感器 按图3所示的各种方法设置磁体，将它们和霍尔开关电路组合起来可以构成各种旋转传感器。霍尔电路通电后，磁体每经过霍尔电路一次，便输出一个电压脉冲。
信息工程学院实验报告 课程名称： 传感器原理及应用 实验项目名称： 实验四 声音传感器实验 实验时间： 班级： 姓名： 学号： 一、实 验 目 的 1. 学习 CC2530 单片机 GPIO 的使用。 2. 学习声音传感器的使用 二、实 验 原 理 1. CC2530 节点与三轴加速度传感器的硬件接口
(1). 声音传感器模块(MIC)引脚 GND：外接GND DO：数字量输出接口(0 和1) +5V：外接5V 电源 (2). 传感器模块与CC2530 模块之间的连接 2. GPIO (1). 简介 CC2530单片机具有21个数字输入/输出引脚，可以配置为通用数字I/O或外设I/O信号，配置为连接到ADC、定时器或USART外设。这些I/O口的用途可以通过一系列寄存器配置，由用户软件加以实现。 I/O端口具备如下特性： ●21个数字I/O引脚 ●可以配置为通用I/O或外部设备I/O ●输入口具备上拉或下拉能力 ●具有外部中断能力。 这21个I/O引脚都可以用作于外部中断源输入口。因此如果需要外部设备可以产生中断。外部中断功能也可以从睡眠模式唤醒设备。 (2). 寄存器简介 本次实验中主要涉及到GPIO的寄存器如下：
3. MIC 声音传感器 (1). 概述 声音传感器的作用相当于一个话筒（麦克风）。它用来接收声波，显示声音的振动图象。但不能对噪声的强度进行测量。 该传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。这一电压随后被转化成0-5V 的电压，经过比较器转换数字信号后，被数据采集器接受，并传送给计算机。 传感器特点： ●具有信号输出指示。 ●输出有效信号为低电平。 ●当有声音时输出低电平，信号灯亮。 应用范围： ●可以用于声控灯，配合光敏传感器做声光报警，以及声音控制，声音检测的场合。 (2). 使用方法 本实验利用CC2530 的GPIO 读取声音传感器模块的检测结果输出端，当检测到一定的声音时，此输出端为低电平；未检测到一定的声音时，此输出端为高电平。因此在实际应用中可以根据这种情况判断是否有声音在传感器附近产生。 4.程序流程
《工程测试技术基础》 论文题目：霍尔传感器的工作原理及实际应用班级： 姓名： 学号： 指导教师：
霍尔传感器的工作原理及实际运用 谭振超 摘要：霍尔器件是一种磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达μm 级）。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达－55℃～150℃。 关键词：霍尔器件；霍尔效应；检测；补偿； 1霍尔传感器的工作原理 按照霍尔器件的功能可将它们分为:霍尔线性器件和霍尔开关器件。前者输出模拟量，后者输出数字量。按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。 霍尔线性电路, 它由霍尔元件、差分放大器和射极跟随器组成。其输出电压和加在霍尔元件上的磁感强度B 成比例，它的功能框图和输出特性示于图2 和图3。 图 2 霍尔线性电路的功能框图
图 3 霍尔线性电路UGN3501 的磁电转换特性曲线差动霍尔电路(双霍尔电路)，它的霍尔电压发生器由一对相距2.5mm 的霍尔元件组成，其功能框图见图6。 图 6 差动霍尔电路的工作原理图 使用时在电路背面放置一块永久磁体，当用铁磁材料制成的齿轮从电路附近转过时，一对霍尔片上产生的霍尔电压相位相反，经差分放大后，使器件灵敏度大为提高。用这种电路制成的汽车齿轮传感器具有极优的性能。 霍尔开关电路又称霍尔数字电路，由稳压器、霍尔片、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成。由霍尔效应原理可知, 当霍尔片处于磁场中, 并在垂直于磁场的方向上通以电流时, 霍尔片上与电流和磁场垂直的方向上将会有霍尔电势差V H= K B I输出. 当通过霍尔片的电流恒定不变时, 改变磁场的大小, 可以改变霍尔电势差V H.开关型霍尔传感器由稳压器A、硅霍尔片B、差分放大器C、
传感器课程设计报告书 课题名称 简易酒精浓度超标测试装置 姓 名 石浩淼 学 号 20096655 院、系、部 电气工程系 专 业 电气工程及其自动化 指导教师 马丽 2013年 1 月 5 日 ※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※ ※※ ※※※※※ ※※ 2009级传感器 课程设计
一、设计目的 目前全世界绝大多数国家都采用呼气酒精测试仪对驾驶人员进行现场检测，以确定被测量者体内酒精含量的多少，以确保驾驶员的生命财产安全。酒精浓度监测仪是一种以气敏传感器和单片机为主，监测空气酒精浓度，并具有声光报警功能的空气酒精浓度监测仪。其可监测出空气环境中酒精浓度值，并根据不同的环境设定不同的阈值，对超过的阈值进行声光报警来提示危害。此外，空气酒精浓度监测仪还能监测某一特定环境的酒精浓度如酒精生产车间可避免发生起火、爆炸及工业场地酒精中毒等恶性事故，确保环境安全。本研究设计的酒精浓度测试仪是一款实用性强、安全可靠的气体乙醇浓度检测工具，采用高精度MQ-2乙醇气体传感器对空气中的乙醇浓度进行检测。 二、课程设计要求 2.1设计要求 2. 1.1 本课题主要完成的设计部分 (1) 信号采集及处理电路 由气敏传感器及附属电路组成，传感器将空气中的酒精浓度变化转换为其本身阻值的变化，从而利于后面的电路处理。 (2) 声光报警电路 在酒精浓度超标时，电路产生相应的红色警告信号，同时驱动扬声器产生音频信号。电路应以不同的灯光提示，表明酒精浓度未超标。 三、硬件电路设计 3.1 基本原理 3.1.1 基本原理框图 图1 基本框图 3.1.2 工作原理 （1）直流电源由4节1.5V干电池供电
霍尔传感器工作原理及其应用 | 一、霍尔齿轮传感器 差动霍尔电路制成的霍尔齿轮传感器，如图1所示,新一代的霍尔齿轮转速传感器，广泛用于新一代的汽车智能发动机，作为点火定时用的速度传感器，用于ABS（汽车防抱死制动系统）作为车速传感器等。 在ABS中，速度传感器是十分重要的部件。ABS的工作原理示意图如图2所示。图中，1是车速齿轮传感器；2是压力调节器；3是控制器。在制动过程中，控制器3不断接收来自车速齿轮传感器1和车轮转速相对应的脉冲信号并进行处理，得到车辆的滑移率和减速信号，按其控制逻辑及时准确地向制动压力调节器2发出指令，调节器及时准确地作出响应，使制动气室执行充气、保持或放气指令，调节制动器的制动压力，以防止车轮抱死，达到抗侧滑、甩尾，提高制动安全及制动过程中的可驾驭性。在这个系统中，霍尔传感器作为车轮转速传感器，是制动过程中的实时速度采集器，是ABS中的关键部件之一。 在汽车的新一代智能发动机中，用霍尔齿轮传感器来检测曲轴位置和活塞在汽缸中的运动速度，以提供更准确的点火时间，其作用是别的速度传感器难以代替的，它具有如下许多新的优点。 （1）相位精度高，可满足0.4°曲轴角的要求，不需采用相位补偿。 （2）可满足0.05度曲轴角的熄火检测要求。 （3）输出为矩形波，幅度与车辆转速无关。在电子控制单元中作进一步的传感器信号调整时，会降低成本。 用齿轮传感器，除可检测转速外，还可测出角度、角速度、流量、流速、旋转方向等等。
图1霍尔速度传感器的内部结构 1.车轮速度传感器 2.压力调节器 3.电子控制器 图2 ABS气制动系统的工作原理示意图 二、旋转传感器 按图3所示的各种方法设置磁体，将它们和霍尔开关电路组合起来可以构成各种旋转传感器。霍尔电路通电后，磁体每经过霍尔电路一次，便输出一个电压脉冲。
MQ-3 Semiconductor Sensor for Alcohol Sensitive material of MQ-3 gas sensor is SnO 2, which with lower conductivity in clean air. When the target alcohol gas exist, The sensor’s conductivity is more higher along with the gas concentration rising. Please use simple electrocircuit, Convert change of conductivity to correspond output signal of gas concentration. MQ-3 gas sensor has high sensitity to Alcohol, and has good resistance to disturb of gasoline, smoke and vapor. The sensor could be used to detect alcohol with different concentration, it is with low cost and suitable for different application. Character Configuration * Good sensitivity to alcohol gas * Long life and low cost * Simple drive circuit Application * Vehicel alcohol detector * Portable alcohol detector Technical Data Basic test loop The above is basic test circuit of the sensor. The sensor need to be put 2 voltage, heater voltage （VH ） and test voltage （VC ）. VH used to supply certified working temperature to the sensor, while VC used to detect voltage (VRL) on load resistance （RL ）whom is in series with sensor. The sensor has light polarity, Vc need DC power. VC and VH could use same power circuit with precondition to assure performance of sensor. In order to make the sensor with better performance, suitable RL value is needed: Power of Sensitivity body(Ps): Ps=Vc 2×Rs/(Rs+RL)2 Model No. MQ-3 Sensor Type Semiconductor Standard Encapsulation Bakelite (Black Bakelite) Detection Gas Alcohol gas Concentration 0.04-4mg/l alcohol Loop Voltage V c ≤24V DC Heater Voltage V H 5.0V±0.2V AC or DC Circuit Load Resistance R L Adjustable Heater Resistance R H 31?±3?（Room Tem.） Heater consumption P H ≤900mW Sensing Resistance R s 2K ?-20K ?(in 0.4mg/l alcohol ) Sensitivity S Rs(in air)/Rs(0.4mg/L Alcohol)≥5 Character Slope α ≤0.6(R 300ppm /R 100ppm Alcohol)Tem. Humidity 20℃±2℃；65%±5%RH Standard test circuit Vc:5.0V±0.1V ； V H : 5.0V±0.1V Condition Preheat time Over 48 hours Vc V H GND R L V RL