差动变面积式电容位移传感器的设计 摘 要:介绍了一种用于差动电容式小位移传感器的信号检测电路。该电路由相敏检波电路、移相电路以及低通滤波器三部分组成,采用相敏检波原理,能很好地实现1mm 以内的位移测量,并能够很好地判断出位移的方向。该电路结构简单、便于调试、使用方便、成本低。采用该检测电路对差动电容小位移转换电桥的输出信号进行处理,实验结果表明:此方法具有较好的稳定性和抗干扰性,线性度达0.492%,灵敏度达2.3PF/mm 。
一、引言
在科学研究和工业生产中,电容式传感器已经成为非常重要的一种测试装置,在位移、压力、物质成分、物位、加速度等参量测试中都有着广泛的应用。电容式传感器具有结构简单、非接触测量、灵敏度高、动态响应特性好、稳定性好等优点。电容式传感器的输出信号与被测量的变化有着直接的关系,而且,通常都非常微弱,因此,如何将微小电容变化测量出来,传感器后续的检测电路就显得非常重要。目前,已有不少学者提出了一些解决方法,如,谐振法、振荡法、开关电容法、AC 电桥法、运算放大器检测法等。本文将介绍一种基于相敏检波技术的差动电容式小位移传感器的检测电路。该方法简单易行,其最大的优点在于可以判断电容式位移传感器的位移方向。这在位移测量中是十分重要的。
二、理论设计方案及论证
1、 参数要求：
1)测量范围（mm ）：0~±1mm
2)线性度（%Fs ）：0.5
3)分辨率（μm ）：0.01
4)灵敏度（PF/mm ）:2.3
2、方案讨论
电容式传感器由集敏感元件和转换元件为一体的电容量可变的电容器和测量电路组成，其变量间的转换关系如图所示。
1）传感器电容变换元件类型的选择：
（1）测量范围小，如位移1μm 至10mm ，且当线性范围也小时，常采用差动结构。
（2）圆柱式电容，常用于测量大位移，其线性范围也较大。
2）测量电路的选择：
测量电路种类很多，常用的有电桥电路，调频电路，脉冲调宽电路，运算放大器式电路和二极管双T 型交流电桥电路等。测量电路主要依据选定的电容变换器的种类、用途、灵敏度、精度及输出形式等技术要求
来确定。
3、变面积式电容位移传感器的工作原理： 常用圆柱式电容器测量大位移，其电容计算式为：r
R ln x 2C πε=
式中，x 为内外电极重叠部分长度；R 、r 分别为外电极内径与内电极外径。 当改变重叠长度x 时，可使电容C 改变。也就是说，如果被检测参数（位移）的变化引起电容的变化，就可利用电容量的改变实现参数测量。
三、传感器结构设计及理论分析
(1)圆柱线位移型电容式传感器
本设计采用圆柱线位移型电容式传感器，如图（1）所示，当动极板沿轴向移
动x 时，)1(0)1(ln 2ln )(2x l x C l x r
R l r R x l C -=-=-=πεπε （1） l
x C C 0Cx -0C ==? (2) 灵敏度为：
r
R l C C ln 20x K πε==?=
(3) 由式（3）表明，圆柱线位移型电容式传感器的灵敏度是常数。
为了提高灵敏度和减小非线性，以及克服某些外界条件如电源电压、环境温度变化的影响，常采用差动变面积式电容位移传感器，如图（2）所示。左右两个圆筒为固定的，中间圆筒为可左右活动的。未开始测量时将活动圆筒调整在中间位置，两边电容相等。当被测量使活动圆筒左右移动一个x 时，由活动圆筒与两个固定所形成的两个圆柱式电容的重叠部分长度一个减小，一个增大，差动电容器总电容变化为 C ?=C1-C2=r
R x r R x l r R x l ln 22ln )(2ln )(2πεπεπε?=--+ （4） 差动变面积式电容位移传感器的灵敏度为
l C r
R x C 02ln 22x K'=?=?=πε （5）
由此可见，圆柱线位移型电容式传感器做成差动式结构后，灵敏度提高了一倍。与此同时，差动式电容传感器还能减小静电引力给测量带来的影响，并有效地改善由于环境影响所造成的误差。
（2）差动变面积式电容位移传感器
图1为差动电容式位移传感系统示意图,包含转换电桥和检测电路两部分。C1,C2为差动电容,与变压器的副边组成转换电桥,用于提取位移信号。交流驱动信号Ui=uisinωt驱动此电桥。差动电容由三片圆形薄铜片制成,每片直径为63mm,厚度为0.14mm,起始状态下相邻2片之间的距离为1.5mm,中间为动片,由螺旋测微器的滑动杆带动,螺旋测微器的分辨率为0.01mm。当无位移输入时,即动片距相对两极板的距离相等(均为d),此时,电容C1和C2相等。当动片移动Δd(Δd< 可见电桥的输出与差动电容动片位移呈线性关系。 四、差动变面积式电容位移传感器的参数计算 五、测量电路设计 1 检测电路 1.1 相敏检波电路 将转换电桥输出信号与同频的单位参考信号相乘,再通过滤波即可将高频载波信号滤除。在一个周期内,对载波信号取平均值为: (2)可见相敏检波电路具有抑制高次谐波的能力。相敏检波的鉴相特性如图2所示,输入信号与参考信号同频,但相位差为 φ,这时的输出电压为: 即输出信号随相位差φ而变化,在输入信号与参考信号同相或者反向时,输出电压最大。 图2 相敏检波电路的鉴相特性 相敏检波电路如图3所示,图中,Ui与Uc同频,经过 移相器后,使Ui与Uc同相,调节可变电阻Rt可使电桥达 到平衡。选择R1=R2=510kΩ,C1=C2=47pF。当差动电容动片处于中间位置时,U1=U2=0,此时,若Uc处于正半周,二极管D1,D2导通,D3,D4截止,输出端电压: 其中,r为二极管的正向电阻。若Uc处于负半周,二极管D3,D4导通,D1,D2截止,输出端电压: 调节可变电阻Rt,可使Uce=0。若动片左Δd,则由式(1)转换电桥输出电压为: 调节移相器,使Uc与Ui同相,由于Uc远远大于Ui,所 以,在Uc正半周时,二极管D1,D2仍导通,D3,D4截止,D1回路内的总电动势变为Uc+1/2Uo1,D2回路内的总电动势 为Uc-1/2Uo1，,负载电阻为RL时,有 由于R1=R2,R′1=R′2,所以,由式(6)、式(7)可得 当Uc负半周时,二极管D3,D4导通,D1,D2截止,D3回路内的总电动势变为Uc- 1 /2Uo1,D4回路内的总电动势 为Uc+ 1 /2Uo1，负载电阻RL时,输出端为： 由式(8)、式(9)可见,当动片左移时,输出端电压始终为正。若动片右移Δd,则由式(1)得转换电桥输出电压为： 在Uc正半周时,由式(8)、式(10)可得,此时,输出端电压： 当Uc负半周时,输出端为： 由式(11)、式(12)可见,当动片右移时,输出端电压始终为负。所以,该方法不仅能测量动片变化量的大小,并且,能够很好地判断动片移动的方向。 图3 检测电路 相敏检波后的输出信号Uce为含有直流分量的周期信号,其包含高次谐波,故需进行低通滤波。R3,C3构成一阶低通滤波电路,其截止频率fH应远小于Uce(t)信号的频率,以使各次谐波信号能被有效滤除,得到平滑的直流分量Uo。 1.2 移相电路 为使参考信号和被测信号的相位相同以得到最大输出值,需加入移相器对相位进行调整。如图4所示,移相器由两级运算放大器构成,其中,运算放大器A1与移相网络R4,R5,C4,Rp1,R6构成微分电路,令R4=R5,当输入信号频率为0(直流)时,C4相当于开路,U′o=Uin,相移为0°;当输入信号频率很高时,C4相当于短路,电路成为反相器,相移为180°,所以,调节Rp1可实现超前0°~180°相移。A2,R7,R8,R9,Rp2,C5实现滞后移相,R7=R8,当输入信号频率为0(直流)时,C5相当于开路,Uout=-U′o,相移为-180°;当输入信号频率很高时,C5相当于短路,Uout=U′o,相移为0°,所以,调节Rp2可实现滞后0°~180°相移。 图4 移相电路 3滤波器 3实验与结果 正弦激励信号频率为15kHz,幅值为20V,差动电容的动片分别向左右2个方向移 动0.15mm,测量3组数据,取3组数据的平均值并采用Matlab软件对其进行最小二乘法拟合,可得到拟合方程y=0.6291x+0.0001,拟合曲线如图5所示。 图5 实验结果曲线 传感器的量程为-1~+1mm，灵敏度为K= PF/mm。 线性度为eL=±(ΔUout)max/YFS×100%=±0.492%FS,式中(ΔUout)max为输出平均值与拟合直线的最大偏差;YFS为理论满量程输出值。 燕山大学 课程设计说明书题目：电容式纸张厚度传感器的设计 学院（系）：电气工程学院 年级专业： 09级仪表一班 学号： 学生姓名： 指导教师：童凯 教师职称：副教授 燕山大学课程设计（论文）任务书 院（系）：基层教学单位： 学号0901******** 学生姓名陈志浦专业（班级）09仪表一班设计题目电容式纸张厚度传感器的设计 设计技术参数1测量范围0-2mm；2输出电压0-10V；3极板间距4mm； 4灵敏度； 5精度。 设计要求1学习掌握电容传感器的相关知识；2设计电容厚度传感器的极板； 3设计电容传感器的转换电路； 4电容厚度传感器的硬件调试； 5撰写报告、完成答辩。 工作量第18-19周（完成资料查阅、方案设计、电路仿真、硬件调试、测试及误差分析等内容） 工作计划设计时间共10天。 第1-2天资料查阅（图书馆及网络）；理论工作原理学习。第3-4天设计方案制定。 第5-6天电路仿真，各器件选型。 第7-8天传感器硬件调试。 第9-10天撰写报告，完成答辩。 参 考 资 料 张玉龙等。传感器电路设计手册。中国计量出版社。1989年 指导教师签字基层教学单位主任签字 说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语： 工作态度认真 较认真 不认真 理论分析 正确完善 较为合理 一般 较差 方法设计 完善 合理 一般 较差 成绩： 指导教师： 2011年6月25 日答辩小组评语： 原理 清晰 基本掌握 了解 不清楚 设计结论 正确 基本正确 不正确 成绩： 评阅人： 2011年6月25 日课程设计总成绩： 答辩小组成员签字： 赵彦涛、程淑红、林洪斌 2011年6月25 日 泡沫液位传感器课程设计 摘要：泡沫是一种特殊的两相流形态，其力学、热学、光学等多种性能均与单相气体或液体有很大区别，由于泡沫的形成机理多样、性质变化复杂，至今尚无完善的研究理论体系，泡沫的液位测量在国内外也是一个空白，本文主要设计了一种液位控制器，它以8051作为控制器，通过8051单片机和模数转换器等硬件系统和软件设计方法，实现具有液位检测报警和控制双重功能，并对液位值进行显示，一种基于传热原理的测量泡沫液位的传感器，介绍了传感器的构造和原理，以及测量误差和动态响应的计算分析。 关键词：泡沫；液位检测；传感器；两相流； Abstract：The foam is a special phase com pared w ith liqu id and gas．It ha s m any dif f erent cha r acters in m ech anics，therm oties，photology and soon，For different methods to generate fo amsand its special mechanism，even today there have not created a perfect theory system to deal with foam mediums．Foam level meas urement is also nearly to be all unreachable field by now．A kind of foam level sensor based on thermoties theory has be endeveloped，Introduces its structure 、principle 、analyses error and dynam icresponse of sensor． Key Words ： Foam ；Level Detecting ；Sensor；8051Single chip microcomputer； 基于CCD图像传感器驱动电路的设计 摘要：本文以TCD1501C型CCD图像传感器为例。介绍了其性能参数及外围驱动电路的设计，驱动时序参数可以通过VHDL程序灵活设置。该电路已成功开发并应用于某型非接触式位置测量产品中。 关键词：CCD 驱动时序放大器 1引言 电荷耦合器件(CCD)是20世纪60年代末期出现的新型半导体器件。目前随着CCD器件性能不断提高。CCD驱动器有两种：一种是在脉冲作用下CCD器件输出模拟信号，经后端增益调整电路进行电压或功率放大再送给用户：另一种是在此基础上还包含将其模拟量按一定的输出格式进行数字化的部分，然后将数字信息传输给用户，通常的线阵CCD摄像机就指后者，外加机械扫描装置即可成像[1]。所以根据不同应用领域和技术指标要求。选择不同型号的线阵CCD器件，设计方便灵活的驱动电路与之匹配是CCD应用中的关键技术之一。 2CCD工作原理 CCD是以电荷作为信号，而不同于其他大多数器件是以电流或者电压为信号，其基本功能是信号电荷的产生、存储、传输和检测。当光入射到CCD的光敏面时，CCD首先完成光电转换，即产生与入射光辐射量成线性关系的光电荷。CCD的工作原理是被摄物体反射光线到CCD器件上，CCD根据光的强弱积聚相应的电荷，产生与光电荷量成正比的弱电压信号，经过滤波、放大处理，通过驱动电路输出一个能表示敏感物体光强弱的电信号或标准的视频信号。基于上述将一维光学信息转变为电信息输出的原理，线阵CCD可以实现图像传感和尺寸测量的功能。 3驱动电路的实现 图像传感器TCD1501C的主要技术指标如下：像敏单元数为5 000；像元尺寸为7μm×7μm；像元中心距为7μm；像元总长为35mm；光谱响应范围为400nm-1000nm．光谱响应峰值波长为550nm，灵敏度为10.4V／lx.s～15.6V／lx.s。使CCD芯片正常工作的驱动电路主要有两大功能：一是产生CCD工作所需的多路时序脉冲；二是对CCD输出的原始模拟信号进行处理，包括增益放大、差分信号到单端信号的转换[2]。最后驱动器输出用户所需的模拟或视频信息。 3.1 基于VHDL的驱动时序设计 本部分的设计是基于Xilinx公司的CPLD XC9572一PC44-10，在ISE6.1环境下开发实现的。CCD器件需要复杂的三相或四相交叠驱动脉冲，多数面阵CCD 都是三相或四相驱动，多数线阵CCD都是二相驱动。CCD为容性负载，工作频 1. 控制要求 某设备要实现一个报警控制功能, 当报警信号成立(BJ=ON) 时, 一方面蜂鸣器鸣叫, 另一方面, 警灯闪烁, 闪烁方式为: 亮2s, 灭1s, 警灯闪烁10 次后, 自动停止报警。 2. 设计步骤 (1) 功能模块划分。从控制要求分析可知, 报警的条件是报警信号(BJ) 成立, 而当报警信号成立后, 要实现三个功能, 即: ①蜂鸣器鸣叫功能: 当BJ=ON 时, 立即进行鸣叫( 长音) 。 ②警灯闪烁功能: 当BJ=ON 时, 立即闪烁, 亮2s, 灭1s 。 ③自动停止报警功能: 警灯闪烁10 次后自动停止报警。 进一步分析可知, 功能模块之间还具有相互联系, 即蜂鸣器和警灯是在BJ=ON 时同时开始工作的; 在警灯闪烁10 次后, 蜂鸣器和警灯同时停止工作。 (2) 功能及端口定义。主要完成PLC 资源的分配及I/O 口接线图。 ① PLC 资源分配。 3. 功能模块梯形图程序设计 功能模块梯形图程序设计, 就是设计各个功能的单独控制程序( 程序段), 这些程序在设计时, 往往采用典型的控制程序再加以一定的修改来获得。 (1) 蜂鸣器鸣叫功能程序设计: 由分析可知, 该程序是一个典型的启停控制电路, 根据经验, 可直接画出其梯形图, 如图7 所示。停止信号先空着, 在程序组合时再进行处理。 2.警灯闪烁功能程序设计: 由分析可知, 该控制程序其实就是一个振荡电路, 可用两个定时器来实现。警灯闪烁与蜂鸣器是同时开始工作的, 所以可用蜂鸣器的驱动输出线圈Y001 作为警灯闪烁开始的信号, 这样可省掉一个警灯闪烁自锁电路( 读者可自行分析), 设计后的梯形图如图8 所示。 (3) 自动停止报警功能程序设计: 由控制要求可知, 当警灯闪烁10 次后实现自动停止报警, 因此, 可用一个计数器对警灯的驱动输出线圈Y002 进行计数, 当计到10 次时, 实现自动停止报警功能。当一次报警结束后, 需要对计数器进行复位, 在此可用报警信号来实现( 即在报警前先对计数器进行复位), 为了防止报警信号的闭合时间超过警灯闪烁的周期而使警灯闪烁次数超过10 次( 读者可自行分析原因), 需对报警信号进行一定的处理后才可用于计数器的复位, 设计后的梯形图如图9 所示； 哈尔滨远东理工学院传感器课程设计小型称重系统设计 姓名： 专业：电子信息工程 学号： 指导教师： 机器人学院 二0一七年六月二十五日 目录 第1章绪论............................................... 错误!未定义书签。 选题背景............................................... 错误!未定义书签。 目的和意义............................................. 错误!未定义书签。第2章设计方案及其论述..................................... 错误!未定义书签。 模型建立及电路原理..................................... 错误!未定义书签。 电路图 (4) 第3章数据图表及分析 (6) 数据图表 (6) 数据分析 (7) 结论 (8) 第1章绪论 选题背景 称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人民的生活紧密相连。电子称重器是电子称重器中的一种，称重器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，称重器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。因此，称重技术的研究和称重器工业的发展各国都非常重视。工业生产中，称重传感器已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域，可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。本实验是利用金属箔式应变片设计一个小型称重装置。硬件部分是在Multisim中仿真设计，使用电压变化进行模拟测量物体重量从而达到实验效果。 目的和意义 1）掌握金属箔式应变片的应变效应，单臂、全桥电桥工作原理和性能。 2）学会建立仿真模型。 3）比较单臂双臂与全桥电桥的不同性能、了解其特点。 4）学会使用全桥电路。 5）了解物体重量与电压的关系效应。 6）了解电路原理。 一：填空题（每空1分） 1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元件， 测量电路三个部分组成。 2.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用直线栅式应变计 和箔式应变计结构。 3.根据热敏电阻的三种类型，其中临界温度系数型最适合开关型温度传感器。 4.灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为：传 感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比，用公式表示k（x）=Δy/Δx 。 5.线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一 种度量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最小二乘法线性度。 6.根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大类。 7.应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿 法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 8.应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。 9.传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。 10.国家标准GB 7665--87对传感器下的定义是：能够感受规定的被测量并按照 一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 11.传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感器 =输出量的变化值/输入量的变化12.传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：k (x) 值=△y/△x 13.应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有：有一定的粘贴强度；能准确传递应变； 蠕变小；机械滞后小；耐疲劳性好；具有足够的稳定性能；对弹性元件和应变计不产生化学腐蚀作用；有适当的储存期；应有较大的温度适用范围。14.根据传感器感知外界信息所依据的基本校园，可以将传感器分成三大类： 物理传感器，化学传感器，生物传感器。 光电传感器的设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 光电传感器的设计 题目：光电传感器的设计 院（系）：信息工程学院 专业：光电信息科学与工程 姓名：褚飞亚 学号： 20 指导教师：张洋洋 2016年6月27号 摘要 随着信息技术的迅猛发展，传感器的应用技术也在飞速发展，新的应用技术呈现出爆炸式的发展。传感器作为作为测控系统中对象信息的入口，作为捕获信息的主要工具，在现代化事业中的重要性已被人们所认识。光电传感器的应用技术为信息科学的一个分支，俗称“电眼”。它是将传统光学技术与现代微电子技术以及计算机技术机密结合的纽带，是获取光信息或借助光提取其他信息的重要手段。现如今汽车成为大多数人必不可少的东西。经常开车的朋友们，应该都有过这样的苦恼每次开车到了单位或者小区大门口都要等门卫来开门或者等其按动电动门的开关,既费时间又费人力,如果巧妙地利用光电传感器就可以实现光控大门。所以借此次课程设计来设计一个光控大门，即把光敏电阻装在大门上并且在汽车灯光能照到的地方,把带动大门的电动机接在干簧管的电路中,那么夜间汽车开到大门前,灯光照射到光敏电阻时,干簧继电器就可以自动接通电动机电路,电动机就能带动大门打开。这样就解决了上述的问题。 目录 1、设计要求...............................................错误!未定义书签。 功能与用途 ............................................................................................. 错误!未定义书签。 指标要求 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 2、光电传感器介绍及工作原理 ...............错误!未定义书签。 、光电传感器 ......................................................................................... 错误!未定义书签。 工作原理 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 3、方案设计...............................................错误!未定义书签。 4、元件选择和电路设计 ...........................错误!未定义书签。 元件选择 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 电路设计 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 5、总结.......................................................错误!未定义书签。参考文献.....................................................错误!未定义书签。 CMOS图像传感器的基本原理及设计考虑 摘要：介绍CMOS图像传感器的基本原理、潜在优点、设计方法以及设计考虑。 关键词：互补型金属－氧化物－半导体图像传感器；无源像素传感器；有源像素传感器 1引言 20世纪70年代，CCD图像传感器和CMOS图像传感器同时起步。CCD图像传感器由于灵敏度高、噪声低，逐步成为图像传感器的主流。但由于工艺上的原因，敏感元件和信号处理电路不能集成在同一芯片上，造成由CCD图像传感器组装的摄像机体积大、功耗大。CMOS图像传感器以其体积小、功耗低在图像传感器市场上独树一帜。但最初市场上的CMOS图像传感器，一直没有摆脱光照灵敏度低和图像分辨率低的缺点，图像质量还无法与CCD图像传感器相比。 如果把CMOS图像传感器的光照灵敏度再提高5倍～10倍，把噪声进一步降低，CMOS 图像传感器的图像质量就可以达到或略微超过CCD图像传感器的水平，同时能保持体积小、重量轻、功耗低、集成度高、价位低等优点，如此，CMOS图像传感器取代CCD图像传感器就会成为事实。 由于CMOS图像传感器的应用，新一代图像系统的开发研制得到了极大的发展，并且随着经济规模的形成，其生产成本也得到降低。现在，CMOS图像传感器的画面质量也能与CCD图像传感器相媲美，这主要归功于图像传感器芯片设计的改进，以及亚微米和深亚微米级设计增加了像素内部的新功能。 实际上，更确切地说，CMOS图像传感器应当是一个图像系统。一个典型的CMOS图像传感器通常包含：一个图像传感器核心（是将离散信号电平多路传输到一个单一的输出，这与CCD图像传感器很相似），所有的时序逻辑、单一时钟及芯片内的可编程功能，比如增益调节、积分时间、窗口和模数转换器。事实上，当一位设计者购买了CMOS图像传感器后，他得到的是一个包括图像阵列逻辑寄存器、存储器、定时脉冲发生器和转换器在内的全部系统。与传统的CCD图像系统相比，把整个图像系统集成在一块芯片上不仅降低了功耗，而且具有重量较轻，占用空间减少以及总体价格更低的优点。 2基本原理 从某一方面来说，CMOS图像传感器在每个像素位置内都有一个放大器，这就使其 《传感器》课程设计题目 一、开始前应解决的问题 1）从有关课程谈起！ 2）统一思想认识，实践的机会，人人把握机遇 3）课程设计是什么？为什么课程设计？如何课程设计？？我们应该怎么做？？？ 二、总体要求 课设题目尽量侧重于传感器检测模块设计！可能有部分题目是偏向系统设计型或理 论研究型，主要是绘制系统原理图、制作传感部分前端电路、实验调试及分析、撰写实验报告等。 三、初拟题目（题目+要求） 1、热电偶温度变送器设计 （1）设计测量温度范围-100~500℃的热电偶传感器 （2）选用合适的热电偶材料，设计测温电路，冷端补偿电路，解决非线性化 等问题 （3）有电路图，选型与有关计算，精度分析等 （4）采用实验室现成的热电偶进行调试 2、多路温度监控系统设计（AD590、LM35D、温敏电阻，至少两路，三人） （1）选用集成温度传感器设计两路室温检测系统 （2）设计检测电路，及其与单片机的接口电路，采集程序设计（3）有电路图，选型与有关计算，精度分析等 3、温湿度监控系统设计 （1）选用集成温度传感器模块设计室内或仓库的温湿度检测系统（2）设计检测电路，及其与单片机的接口电路，采集程序设计（3）有电路图，选型与有关计算，精度分析等 4、电涡流位移传感器设计 （1）设计电涡流传感器探头 （2）设计电涡流传感器振荡电路，滤波、检波等电路 （3）有电路图，选型与必要的相关计算说明，精度分析及有关调试结果等 5、电涡流裂纹检测系统设计 （1）一有明显裂纹的铜板，要求能检测出裂纹的有无。 （2）设计电涡流传感器探头，电涡流传感器振荡电路，滤波、检波等电路。 （3）有电路图，选型与必要的相关计算说明，精度分析及有关调试结果等。 6、钢丝绳无损检测探头设计 （1）一有明显裂纹的钢丝绳，要求检测出裂纹的有无。 （2）设计电涡流传感器探头，电涡流传感器振荡电路，滤波、检波等电路。 目录 摘要 (1) 一课程设计任务和功能要求 (1) 1.1设计应用背景 (1) 1.2设计原理 (1) 1.3系统结构 (2) 二传感器模块设计 (3) 2.1脉冲信号的获得 (3) 2.2霍尔传感器 (3) 2.3光电传感器 (3) 2.4光电编码器 (4) 2.5三套方案的选择与比较 (4) 三.设计总结 (5) 3.1硬件连接 (5) 3.2实验程序及分析 (6) 3.4原理图 (7) 3.5 PCB原理图 (7) 四.设计总结 (8) 五.参考文献 (9) 六.成员及分工情况 (9) 附录 (9) 摘要 测速是工农业生产中经常遇到的问题，学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。要测速，首先要解决是采样的问题。在使用模拟技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。使用单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计数法。只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数，即可获得转速的信息。 关键词：拾取信号光电传感器霍尔传感器光电编码器转速 一课程设计任务和功能要求 任务： 电机转速自动检测 功能要求： 请设计一种电机转速监控装置，能够提供电机转速的电量信息。 1.1设计应用背景 电动机作为风机、水泵、机床等设备的动力，广泛应用于工业、农业、商业、公用设施、制造业等各个领域，在我国，电动机的用电量已经占到社会总用电量的60％以上。我国能源相对缺乏，优质能源严重短缺，同时巨大的能源消耗引起的环境污染已在某种程度上制约了经济的发展，从节约能源，保护环境出发，我国开展了很多节能研究工作电动机作为量大面广的机电产品，降低电动机的损耗、提高电动机的效率已成为节能降耗、降低生产成本、追求经济效益最大化的重要手段，是利国利民的大事。对老式耗能大的电动机必须进行节能改造，因此，研究其节能问题具有非常重要的意义。 1.2设计原理 （1）利用光电开关管做电机转速的信号拾取元件，在电机的转轴上安装一圆盘，在圆盘上挖一小洞，小洞上下分别对应着光发射和光接收开关，圆盘转动一圈即发光电管导通一次，利用此信号作为进行脉冲计数所需。 （2）计数脉冲通过计数电路进行有效的计数，按照设计要求每一秒种都必须对计数器清零一次，因为电路实行秒更新，所以计数器到译码电路之间有锁存 新型CMOS图像传感器原理及设计金属氧化物半导体元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)图像传感器和电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)摄像器件在20年前几乎是同时起步的。CCD是应用在摄影摄像方面的高端技术元件，CMOS则应用于较低影像品质的产品中。 由于CCD器件有光照灵敏度高、噪音低、像素小等优点，所以在过去15年里它一直主宰着图像传感器市场。与之相反，CMOS图像传感器过去存在着像素大，信噪比小，分辨率低这些缺点，一直无法和CCD技术抗衡。但是随着大规模集成电路技术的不断发展，过去CMOS图像传感器制造工艺中不易解决的技术难关现已都能找到相应解决的途径，从而大大改善了CMOS图像传感器的图像质量。 1 CMOS有源像素传感器 近来CMOS图像传感器受到重视首要原因在于过去大大低于CCD的灵敏度问题逐步得到解决。因为与CCD相比，CMOS传感器具有更好的量产性，而且容易实现包括其他逻辑电路在内的SoC(System on Chip)产品，而这在CCD中却很难实现。尤其是CMoS传感器不像CCD那样需要特殊的制造工艺，因此可直接使用面向DRAM等大批量产品的生产设备。这样一来，CMOS 图像传感器就有可能形成完全不同于CCD图像传感器的成本结构。 图1示出了有源像素CMOS图像传感器(ActivePixel Sensor，APS)的功能结构图，其中成像部分为光敏二极管阵列(Photo Diode Array)。 四场效应管(4T)有源像素CMOS图像传感器的每个像素由光敏二极管、复位管T2、转移管T1、源跟随器T3和行选通开关管T4组成，如图2所示。 新课程高考物理传感器复习训练题 1、关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是 A.应变片是由多用半导体材料制成 B.当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小 C.传感器输出的是应变片上的电压 D.外力越大，输出的电压差值也越大 2、演示位移传感器的工作原理如右图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是 A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化 B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化 C．物体M不动时，电路中没有电流 D．物体M不动时，电压表没有示数 3、唱卡拉OK用的话筒，内有传感器。其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是 A．该传感器是根据电流的磁效应工作的 B．该传感器是根据电磁感应原理工作的 C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变 D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势 4、用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。下列属于这类传感器的是 A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关 C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器 6、下列元件利用了光传感器的是（） A．火灾报警器B．电饭锅 C．测温仪D．加速度计 7、下列说法正确的是（） A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号 B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断 基于4T像素结构的CMOS图像传感器设计 发表时间：2018-07-18T16:50:27.360Z 来源：《科技新时代》2018年5期作者：陈雷 [导读] 文中介绍了基于一种4T像素结构的图像传感器的设计. 广东省深圳市深圳市华海技术有限公司 518051 摘要传统的CMOS图像传感器采用3T像素结构,但由于自身结构的关系,整体性能难以满足较高的要求,4T像素结构应运而生,它比3T像素有更小的噪声,更好的性能;同时要求控制部分更加复杂.文中介绍了基于一种4T像素结构的图像传感器的设计. 关键词3T;4T;APS;图像传感器 CMOS图像传感器是在20世纪60年代末期出现的由IBM和仙童公司开发的双极型和MOS光敏二极管阵列结构⑴.在图像传感器中最常用的光敏器件是反偏PN结光电二极管和P+/N/P埋藏光电二极管(BuriedPhotoDiode)。其中埋藏光电二极管像素比反偏PN结像素有更好的灵敏度,另外由于M1(Tx)的存在,使像素的可控性更好,有效地降低热噪声和暗电流.但4T结构比3T多了一个管子,在同样像素尺寸条件下,填充率比3T像素小.3T像素由于自身结构的关系,暗电流不能得到很好的控制,性能难以满足较高的要求;为满足需要,4T像素结构应运而生,它比3T 像素有更小的噪声,更好的性能;同时要求控制部分更加复杂⑷ 14T像素图像传感器的设计 1.14T像素与读取电路结构设计 T1时刻，完成对光敏二极管和P点连接的寄生电容Cp的复位,光电荷开始聚集； T2时刻，再次完成P点寄生电容的复位,寄生电容Cp存入电压VDD； T3时刻,经过源跟随器对电容CP.电压进行采样，到T4时刻，完成采样。源跟随器增益AP,CP电压存于电容CP；电容CP上电压 Vc1=AP?VDD； T5时刻，光信号积分完成，图像信号产生；M1管打开，光电荷流向寄生电容CP，T6时刻完成电荷转移。寄生电容CP上电压为 Vcp=VDD-Vsignal； T7时刻,对CP上的电压进行采样。到T8时刻,完成采样,CP上的电压存于电容C8;C8上的电压为VC8=AP?(VDD-Vsignal); 由此可知,电容C和电容C上的电压差得到相关的图像信号电压(前文对相关双采样论述详细,这里没有再对噪声信号进行分析,因此各电容电压均为近似值). 1.2系统概述, CMOS图像传感器的集成度高,在同一芯片上集成有模拟信号处理电路和数字信号处理电路。描述了CIS芯片的系统模块.芯片可以通过I.c接口将用户设定保存在控制寄存器中,控制寄存器的值决定了系统的工作状况.时序与控制模块产生控制信号,控制曝光顺序,放大器增益,AD转换启止,数据流时序和数据读取.传感器模拟电路主要包括一个像素矩阵,一个方向上的寻址寄存器,2个Y方向上的寻址寄存器,校正噪声的列放大器PGA(programmable—gainamplifier),一个模拟多路开关,一个ADC模数转换器.数字电路包括时序与控制模块,控制寄存器与I2C 接口模块,色彩校正和色彩补偿模块.从像素列读出的图像信号首先经过可控增益放大器PGA,放大后的信号再由列级A/D转换器转换为数字信号并锁存,再由x寻址寄存器控制逐列读出图像数据.数字图像数据经过色彩校正和色彩补偿模块作消噪和补偿运算,最后数据输出.CMOS图像传感器的像素阵列采用列复用结构,每一列像素由列总线相连,共用—个列读出电路. 像素阵列中,每列像素共享一个列电路.在像素单元中,曝光开始后光电流产生的电子聚积起来.首先像素所在的行被选中,此行的reset产生脉冲信号将P结点电压复位,然后采样信号reset产生脉冲将复位后的col—out电压保存在电容c,然后产生脉冲选通M1管,光电子流向结点P 点的寄生电容,sig的脉冲信号将col_out的电压保存在电容C上,两个缓冲器分别输出Vres和Vaig. CMOS图像传感器的寻址寄存器由一个同步时钟控制,用于指向正被读出或复位的行和列,由x和Y寄存器选定的行和列就可以选定一个需要的像素.工作时有2个Y方向的寻址寄存器,一个指向正在被读出的行,另一个指向正在被复位的行,这2个寻址寄存器在同一时钟频率下逐行移位并扫过整个像平面,图像传感器每行像素的积分时间相同,由2个寻址寄存器脉冲之间的时间延迟来决定.方向的寻址寄存器用来指向正被读出的列,每行数据依次被读出并复位. CMOS图像传感器的大部分控制信号由内部时序控制器产生,如主时钟信号MAIN_CLK,帧有效信号FRAME—VALID,行有效信号LINE—VALID,像素时钟PIXEL—CLK等一些基本控制信号需要由外部控制电路产生,主要有外部时钟信号CLKIN,复位信号RESET. 2R11_HDL设计 这里以时序与控制模块为例,介绍图像传感器电路的RTL设计. 根据CMOS图像传感器工作的时序要求,控制电路采用自顶向下的设计方法,按照各功能要求划分子模块,其中,时钟分频进程负责接收外部输入的时钟信号CLKIN,产生主控进程所需的时钟信号MAIN—CLK;主控进程在外部输入的RESTART信号下启动,通过外部输入的设定判断拍照时所要求采用的快门工作方式,并向图像传感器输出相应的时序控制信号,以满足不同曝光工作模式下的时序要求;主控进程还负责产生图像传感器标志信号NEW—FRAME,NEW—COLUM,NEW_ROW,GAINC,LINEC,判断传感器所处的工作状态以完成时序控制;当传感器图像数据输出时,时序控制模块输出相应的指示信号,分别为图像数据的时钟信号PIXCLK,帧有效信号FRAME—VALID,行有效信号LINE—VALID以指示后续电路对图像数据进行存储或处理. 控制电路各子模块分别运用Verilog硬件描述语言进行程序设计.其中,主控进程采用有限状态机的设计方法产生和处理图像传感器的工作时序.完成程序设计后,使用UNIX操作平台下的SYNOPSYSVCS仿真工具对程序进行仿真。 为了便于对仿真结果的观察以验证设计的正确性,设定快门模式工作时的读取指针和复位指针之间相差2个像素行,且每行读取40个像素值.从图7给出的仿真结果可知,ay每给一个地址,读取指针完成一个像素数据的读取,与设计的工作时序一致,仿真结果证明了设计的正确性. 3实验结果 芯片使用27MHz外部时钟,输出1280*1024的10位RGB数据,最大帧速率为15帧/秒,提供可控曝光时间从1gs到20s.芯片中模拟电路部分 设计题（20分，每个10分） 1．依据已学知识设计一光纤位移传感器（要求画出框架图，并解释位移与输出信号的关系） 2．依据已学知识设计一种加速度传感器（要求画出结构图并注明所用的敏感元件） 3．用所学知识设计出一种压力传感器，说明他的工作原理？ P103 图4.10 光纤测压传感器或者P151 图6.26 对中套管 光纤 厚的膜片 0.254 mm 膜片管 2 . 7 6 9 3 . 9 3 7 4 . 8 2 6 4．光纤干涉仪有较高的灵敏度，具有非常大的动态范围等优势。利用集成 电路技术和目前的电光技术起来，请画出集成的迈克尔逊(Michelson)干涉仪，并写出具体部件。 激光器光探测器3 dB耦合器 反射的光纤端面 换能器 5．依据已学知识设计一硒蒸发膜湿度传感器（标明电极） 图见书本P187 页 6．用热释电传感器设计一个热释电报警器? 7．CCD图像传感器的工作原理？ 8．依据已学知识设计一容器内液体重量传感器 9．依据已学知识设计一种热释电传感器（要求画出结构图并注明所用的敏感元件） 10． 画出你所认知的一种光电式传感器，要求注明结构 如图是光电管 11． 设计微弯光纤传感器104页 12． 依据已学知识设计一种筒式压力传感器（要求画出结构图并注明所用的敏感元件） 13． 依据已学知识设计一应变式感器（要求画出结构图并注明所用的敏感元件） 补偿片 工作片 应变电阻1和4沉积在杆的凹面处 应变电阻2和3沉积在杆的凸面处 14．依据已学知识，设计一个用差动变压式加速度传感器来测量某测试台平台振动的加速度（只画出原理图） 15．依据所学知识，设计一种实现自相关检测传感器（只画出原理图） 16．依据已学知识设计一种零差法检测的光纤相位传感器（要求只画出框架图） 模拟电子技术课程设计任务书 姓名：院（系）：信息系 专业：班级： 课程设计题目：传感器测量系统的设计 课程设计要求：设计一个放大器系统，当电阻值变化±1%时，放大电路能够产生±6V的输出电压。要求偏差为0时输出为0，偏差为1%时输出为6V，偏差为-1%时输出为-1V，误差不超过±2%。 设计任务总述：对设计题目进行分析，根据设计的要求先确定基准电压源：为测量电桥提供一定精度要求的7.0V基准电压，然后修改电路，进行参数计算.，测量当电阻值变化±1%时，放大电路能够产生±6V的输出电压；要求偏差为0时输出为0，偏差为1%时输出为6V，偏差为-1%时输出为-6V，误差不超过±2%；最后电路仿真实验。 工作计划及安排： 熟悉课题要求，查找相关资料；甄选资料的相关内容，初步确定设计方案；寻找参考电路,修改电路，进行参数计算.调试（仿真），如不成功，返回第2步整理数据; 撰写课程设计报告。 成绩 指导教师签字___________________ 年月日 摘要： 设计一个放大器系统，当电阻值变化±2%时，放大电路能 够产生±8V 的输出电压。要求偏差为0时输出为0，偏差为2%时输出为8V ，偏差为-2%时输出为-8V ，误差不超过±5%。 一、电路结构及原理说明： 该电路由四部分组成：基准电压源电路、测量电桥电路、放大电路、电平转移电路。 电路框图如下所示： 1．基准电压源：为测量电桥提供一定精度要求的7.5V 基准电压，采用5.6V 稳压管与同相比例运算电路结合实现。 2．测量电桥电路：当电桥的所有阻值都相同时，输出电压为零。当有一电阻发生变化时将会有电压输出。此电路可以等效为传感器测量电路，测取的温度变化量并将其转化成电压变化。 3.放大电路： 放大电路用于将测温桥输出的微小电压变化（ΔV ）放大，使其满足性能要求。放大电路采用两个同相电压跟随器（作为输入缓冲器）与两级放大器组成，其中第一级放大器为差动放大器，第二级放大器为可以方便调节的反相比例运算电路。 4.电平转移电路： 二、测量电路和参数计算 基准电压源 测量电桥 放大电路 电平转移电路 传感器 课程论文 课程名称：传感器技术 论文题目：温度的传感器设计 学院：合肥通用职业技术学院 系别：机械工程系 专业：机电一体化机电1301 学号： 11130156 学生姓名：张印 指导教师：邢老师 日期： 2015 年 1 月 4日 传感器的应用、发展前景及其目前的发展趋势 近年来，国内外温度传感器研发领域取得了很大的进步。温度传感器正从结构复杂、功能简单向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代温湿度测控系统创造了有利条件，也将温度测量技术提高到新的水平。国内数字温度仪测量温湿度采用的主要方法有:“温—阻”法,即采用电阻型的温度传感器,利用其阻值随温度的变化测量空气的温度。受传感器灵敏度的限制,这类温湿度仪的精度不是很高,一般条件下还可以满足需要,但是在环境实验设备等对精度要求较高的场合就难以满足要求了。 随着信息产业的发展及工业化的进步,温度不仅仅表现在以上几个方面直接或间接影响着人类基本生活条件, 还表现在对工生物制品、医药卫生、科学研究、国防建设等方面的影响。针对以上情况，研制可靠且实用的温度控制器显得非常重要。常用温度传感器的非线性输出及一致性较差，使温度的测量方法和手段相对较复杂，且给电路的调试带来很大的困难。传统的温度测量多采用模拟小信号传感器，不仅信号调理电路复杂，且温度值的标定过程也极其复杂，并需要使用昂贵的标定仪器设备。因此对于温湿度控制器的设计有着很大的现实生产意义。 随着光学技术在传感器领域的应用，出现了开关式温度测量器、辐射式温度测量器等温度测量器，使得温度测量精度和范围都有较大的提高，其中应用激光技术测温打破了传统的近距测温，可以针对远程温度测量[4-5]。 随着电子技术和自动化的发展，研究开发出数字式集成温度传感器。这种传感器是将温度和数字电路集成在一起，内部包含了温度传感器、A/D转换器、信号处理器、接口电路等，有的还有单片机的中央处理器、随即存取存储器和只读存储器集成在一起，成功的实现了温度传感器的数字化结构。数字式温度传感器的采集精度高、测试的可靠性高、又很强的抗干扰能力，这些都是模拟式温度传感器不能达到的，由于引入了数字式的温度反馈，有效地改善了比较器的失调和零点漂移对温度精度的影响。目前，数字温度传感器已经结合了总线技术、等接口和主机进行通信，这种数字化、集成化的传感器是将温度传感器的一个新的发展方向。 温度传感器的工作原理 热敏电阻温度测量传感器所采用的材料为铂金，该传感器应用了激光调阻和溅射成膜等技术制作形成的。选用铂电阻的原因是因为其电阻值可以随着温度的变化而近似线性的变化，且具有良好的温度重现性和良好的测试稳定性。 本文设计所使用的是铂膜温度传感器，该传感器零度时的阻值为1000Ω，该电阻的变化率为0.3851Ω/℃，在测量中薄膜铂电阻具有体积小，响应快，寿命长，测温范围宽，在氧化介质中性能稳定，线性度及精确度高等优点，很适合在便携式测量仪中使用。 由于热电阻随温度变化而引起电阻的变化值较小，如铂电阻 Pt1000 在零温度时的阻值 R0=1000，因此，在传感器与测量仪器之间的引线过长会引起较大的测量误差，在实际应用时，通常是热电阻与仪器或放大器采用两线或四线制的接线方式。两线制的引线电阻：铂电阻不超过 R0的0.1%，铜电阻不超过 R0的 0.2%。采用四线制可消除连线过长而引起的误差。 CMOS图像传感器的基本原理及设计考虑 1、引言 20世纪70年代，CCD图像传感器和CMOS图像传感器同时起步。CCD图像传感器由于灵敏度高、噪声低，逐步成为图像传感器的主流。但由于工艺上的原因，敏感元件和信号处理电路不能集成在同一芯片上，造成由CCD图像传感器组装的摄像机体积大、功耗大。CMOS图像传感器以其体积小、功耗低在图像传感器市场上独树一帜。但最初市场上的CMOS图像传感器，一直没有摆脱光照灵敏度低和图像分辨率低的缺点，图像质量还无法与CCD图像传感器相比。 如果把CMOS图像传感器的光照灵敏度再提高5倍～10倍，把噪声进一步降低，CMOS图像传感器的图像质量就可以达到或略微超过C CD图像传感器的水平，同时能保持体积小、重量轻、功耗低、集成度高、价位低等优点，如此，CMOS图像传感器取代CCD图像传感器就会成为事实。 由于CMOS图像传感器的应用，新一代图像系统的开发研制得到了极大的发展，并且随着经济规模的形成，其生产成本也得到降低。现在，CMOS图像传感器的画面质量也能与CCD图像传感器相媲美，这 主要归功于图像传感器芯片设计的改进，以及亚微米和深亚微米级设计增加了像素内部的新功能。 实际上，更确切地说，CMOS图像传感器应当是一个图像系统。一个典型的CMOS图像传感器通常包含：一个图像传感器核心（是将离散信号电平多路传输到一个单一的输出，这与CCD图像传感器很相似），所有的时序逻辑、单一时钟及芯片内的可编程功能，比如增益调节、积分时间、窗口和模数转换器。事实上，当一位设计者购买了CM OS图像传感器后，他得到的是一个包括图像阵列逻辑寄存器、存储器、定时脉冲发生器和转换器在内的全部系统。与传统的CCD图像系统相比，把整个图像系统集成在一块芯片上不仅降低了功耗，而且具有重量较轻，占用空间减少以及总体价格更低的优点。 2、基本原理 从某一方面来说，CMOS图像传感器在每个像素位置内都有一个放大器，这就使其能在很低的带宽情况下把离散的电荷信号包转换成电压输出，而且也仅需要在帧速率下进行重置。CMOS图像传感器的优点之一就是它具有低的带宽，并增加了信噪比。由于制造工艺的限制，早先的CMOS图像传感器无法将放大器放在像素位置以内。这种被称为PPS的技术，噪声性能很不理想，而且还引来对CMOS图像传感器的种种干扰。 天津商业大学自动化专业2007级 传感器原理及应用课程 设计说明书 设计题目：光照强度自动检测显示系统设计 城市路灯控制系统 学号：20072737 姓名：李广砥 完成时间：至 总评成绩： 指导教师签章： 设计题目：光照强度自动检测显示系统设计之城市路灯灯控制系统一、题目的认识理解 光电阻作为一种传感器主要是用来实现开关功能，用于对光照强度的控制。而自然光的自动检测显示与报警系统使人们对工作场所或外部环境的光照强度的控制成为可能，尤其在当前能源短缺和环境压力变大的背景下更有意义。而由国家电网统计的数据截止2006年我国火电比列依然超过80%，火电中绝大部分是燃煤发电。而煤炭燃烧必然带来二氧化碳的大量排放，同时也加大了环境承载能力。所以建设环境友好型能源节约型的城市和国家是势在必行的举措，只有这样才能实现可持续发展。 二、设计任务要求： 设计题目：自然光光照强度自动检测显示（报警）系统设计之城市路灯控制系统 主要要求： 设计一个光照强度自动检测、显示、（报警）系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警（弱、适宜、强） 备注：报警功能选作。 1、方案的设计 1）根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型； 2）自己设计至少三种以上不同光照条件，测定不同光照条件下光电传 感器的输出； 3）传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成，完成至少 三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计； 4）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理 图的设计； 5）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系 统中各个参数的计算（备注：1. 含各种元件参数的计算过程或依据 2. 选定最接近计算结果的元件规格）； 6）设计结束后，进行仿真调试。 2、仿真调试方案 1）利用Multisim或Pspice等软件仿真，得出主要信号输入输出点的波 形，根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性；传感器课程设计电容传感器
传感器设计
基于CCD图像传感器驱动电路的设计
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