基于MLX90316的磁性角度传感器设计
曹平军;于晓东;窦珂;姜浩
【期刊名称】《电子世界》
【年(卷),期】2013(000)018
【摘要】为实现恶劣环境下角度值的测量，分析了各类角度传感器的优缺点，设计一款基于MLX90316的非接触式、低成本、高分辨率，高抗干扰的磁性角度传感器。整个系统中重点分析了信号采集模块的实现原理和影响测量精度的机械结构，通过微处理器实现角度值的解算，在此基础上编写软件算法。实验证明所设计的角度传感器的精度能达到0.5°。
【总页数】2页(135-136)
【关键词】角度传感器;非接触式;MLX90316
【作者】曹平军;于晓东;窦珂;姜浩
【作者单位】中国船舶重工集团公司第七一〇研究所;中国船舶重工集团公司第七一〇研究所;中国船舶重工集团公司第七一〇研究所;中国船舶重工集团公司第七一〇研究所
【正文语种】中文
【中图分类】
【相关文献】
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传感器的应用实例 学习目标： １、知道传感器应用的一般模式. ２、理解电子秤的原理----力传感器的应用. ３、理解话筒的原理----声传感器的应用. ４、理解电熨斗的原理----温度传感器的应用. 5、会设计简单的有关传感器应用的控制电路. 自主学习： 一、力传感器的应用-----电子秤 1.电子秤理有＿＿＿＿＿＿片、电压放大器、模数转换器微处理器和数字显示器等器件.电阻应变片受到力的作用时,它的＿＿＿＿会发生变化,把应变片放在合适的电路中,他能够把物体＿＿＿＿这个力学量转换为＿＿＿＿这个电学量,因而电子秤是＿＿＿＿的应用. 2.工作原理:如图6-2-1所示,弹簧钢制成的梁形元件右端固定,在梁的上下表面各贴一个应变片,在梁的自由端施力F,则梁发生弯曲,上表面拉伸,下表面压缩, 上表面应变片的 电阻＿＿＿,下表面应变片的电阻变小.F越大, 弯曲形变＿＿＿, 应变片的阻值变化就越大. 如果让应变片中通过的电流保持恒定,那末上面应变片两端的电压 变大, 下面应变片两端的电压变小. 传感器把这两个电压的差值输 出.外力越大, 输出的电压差值也就, ＿＿＿ 6-2-1 二、声传感器的应用----话筒 1、话筒是一种常用的＿＿＿＿,其作用是把＿＿＿＿转换成＿＿＿＿. 话筒分为＿＿＿＿,＿＿＿＿,＿＿＿＿等几种. 2、电容式话筒:原理:是绝缘支架,薄金属膜和固定电极形成一个电容器,被直流电源充电.当声波使膜片振动时,电容发生变化,电路中形成变化的电流,于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压. 3.驻极体话筒:它的特点是＿＿＿＿,＿＿＿＿,＿＿＿＿,＿＿＿＿.其工作原理同电容式话筒,只是其内部感受声波的是＿＿＿＿. 三、温度传感器的应用-----电熨斗 1.在电熨斗中,装有双金属片温度传感器,其作用是＿＿＿＿,当温度发生变化时, 双金属片的＿＿＿＿不同,从而能控制电路的通断 2.电熨斗的自动控温原理: 常温下,上、下触点是接触的,但温度过高时,由于双金属片受热膨胀系数不同,上部金属膨胀＿＿＿＿,下部金属膨胀＿＿＿,则双金属片向下弯曲,使触点分离,从而切断电源,停止加热.温度降低后, 双金属片恢复原状,重新接通电源,从而保持温度不变. 典型例题： 例1 用如图6-2-2所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度.该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个有力敏电阻组成的压力传感器.用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0㎏的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b 上其压力大小可以直接从传感器的液晶显示屏上读出.现将装置沿运动方向固定在汽车上, 传感器b在前,a在后.汽车静止时, 传感器a、b的 示数均为10N（取g=10m／s2） 若传感器a示数为14N，b的示数为6.0N,求此时 汽车的加速度和方向?
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；
磁阻式传感器KMZ41的特点： 内部包含有两个有磁阻构成的、位置成正交的、独立的电桥（Wheatstone Bridge）。其内部结构如下图所示： 将KMZ41置于有X轴、Y轴构成的平面上，当旋转磁场强度变化时，KMZ41就会产生两路正弦输出的信号，两信号的相位差就代表芯片轴向与磁场方向的夹角a，输出信号波形如下图所示： 图1 图2 图1为KMZ41产生的两路正弦输出信号；图2为芯片轴向与磁场方向的夹角。UZZ9001的内部结构与工作原理： UZZ9001的芯片内部包括A/D转换器1和A/D转换器2、滤波器、算法逻辑、SPI接口、时钟振荡器、；逻辑控制及复位等。UZZ9001Y与KMZ41连接，能够将磁阻式传感器KMZ41输出的两个有相位差的正弦信号转换成数字信号输出，与微控制器配套构成一个角度测量系统。 *
角度传感器部分设计： 方案一 由UZZ9000和KMZ41构成的角度检测电路： UZZ9000为线性电压输出式角度传感器调理器电路，输出电压与被测角度信号成正比；测量角度的范围是0~180°，且在0~100°范围内；测量误差小于±0.45°分辨力达0.1°；测量范围和输出零点均可调节；电源电压范围为+4.5~+5.5V；电源电流为10mA；工作温度范围是-40~+150℃。 由UZZ9000和KMZ41构成的电压输出式角度检测电路如图所示。改变R2和R3的比值，可以调节传感器1的偏移量；改变R4和R5的阻值，可以调节传感器2的偏移量；改变R6和R7的比值，可以调节零点偏移；改变R8和R9的比值；可以调节测量角度范围。电阻R2~R9可以采用电位器代替。电路输出电压送至数字电压表或者微控制器系统，即可显示出被测角度值。该电路可广泛用于发动机凸轮/曲轴速度及位置检测、节流阀控制、转向操作控制、汽车中的ABS系统等领域。 注：1.设置角度范围。在UZZ9000的引脚端13加上不同的外部电压可以选择0~30到0~180共16个不同的角度范围。
TLE5012B英飞凌Infineon 360°角度传感器GMR巨磁阻 Infineon TLE5012B GMR-Based Angle Sensors 英飞凌TLE5012B 基于GMR 的角度传感器是一款360°角度传感器，可检测磁场的方向。这是通过使用单片式集成巨磁阻（iGMR）元件测量正弦和余弦角分量来实现的。可对原始信号（正弦和余弦）在内部进行数字处理以计算磁场（磁铁）的角方向。TLE5012B 是经过预校准的传感器。校准参数存储在激光引信中。启动时引信值被写入双稳态多谐振荡器触发电路中，在其中这些值可由具体应用的参数进行修改。数据通信通过一个兼容SPI 的双向同步串行通信接口(SSC)实现。传感器配置存储在寄存器中，可由SSC 接口进行访问。 特点 巨磁阻（GMR）原理 集成磁场感应用于角度测量 360°角度测量，有转数表和角速度测量 两个单独的高精度单位SD-ADC 绝对角度值在输出端的15 位表示( 0.01°的分辨率) 正弦/余弦值在接口上的16 位表示 使用周期和温度范围内最大为1.0°的角度误差，并有激活自校准功能 达8Mbit/s 的双向SSC 接口 有诊断功能和状态信息，支持安全完整性等级（SIL） 接口：SSC、PWM、增量接口(IIF), 霍尔开关模式(HSM), 短PWM 码(SPC, 基于SAE
J2716 中规定的SENT 协议) 输出引脚可配置（编程或预配置）为推挽或开漏 SSC 或SPC 接口为开漏配置时，可以实现一条线上多个传感器的总线模式工作0.25μm CMOS 技术 汽车级：-40°C 到+ 150°C（结温） ESD > 4kV (HBM) 符合RoHS（无铅封装） 不含卤素 应用：电换向电机，旋转开关，转向角测量，通用角测量 方框图Block Diagram
目录 摘要 (2) 1绪论 (3) 引言 (3) 电容式液位测量技术的发展 (4) 电容式液位测量现状 (4) 电容式液位测量存在的问题 (5) 电容式液位传感器的发展趋势 (5) 2本设计的电容式液位测量方法 (6) 测量原理及实现思路 (6) 液体的物理参数对液位测量的影响 (8) 极板设计 (9) 液位测量系统的基本构成 (11) 3硬件设计 (12) 电源电路设计 (12) 电容测量电路设计 (13)
放大调零电路设计 (14) A/D转换电路设计 (16) 4误差分析 (17) 电容测量误差对精度的影响 (17) 影响液位测量的主要因素 (18) 5总结 (19) 参考文献 (20) 摘要 在工业自动化生产过程中，为了实现安全快速有效优质的生产，经常需要对液位进行精确测量，继而进行自动调节、智能控制使生产结果更趋完善。 通常进行液位测量的方法有二十多种，分为直接法和间接法。直接液位测量法是以直观的方法检测液位的变化情况，如玻璃管或玻璃板法。然而随着工业自动化规模的不断扩大，因其方法原始、就地指示、精度低等逐渐被间接测量方法取代。目前国内外工业生产中普遍采用间接的液位测量方法，如浮子式、液压式、电容法、超声波法、磁致伸缩式、光纤等。其中电容式液位测量价格低廉、结构简单，是间接测量方法中最常用的方法之一。
本设计采用一种与介质无关的电容式液位测量方法，解决了传统电容测量与被测介质有关的技术难题。它可以应用于动态液位测量，尤其是在被测液体本身介质常数和液位，随时间和环境等因素容易发生变化的场合，如车用燃油油位的计量，从而向当今高精度、数字化、集成化、智能化的科学技术全面发展更迈进了一步，对满足石油化工等液位检测领域的迫切需求具有重大的理论和应用价值，前景十分广阔。 消除电容式液位测量方法中介质介电常数的因素是关键，设计符合测量方法的电容极板，通过电容电压转换电路处理为直流电压信号，由数据采集卡采集后送入单片机或计算机，最终实现算法的设计。其中电容极板设计时需注意消除和减小边缘效应和寄生电容的影响，同时要保证平板电容良好的绝缘性能和抗外界干扰性。 最后在整体设计和理论分析的基础之上，从硬件各部分进行具体的设计，包括硬件电路和各环节的信号量匹配等。通过理论计算和数据分析，验证了此液位仪具有良好的性能，达到了要求的技术指标，同时指出了需要改进和完善的地方。 1绪论
2010年05期（下 ）角度传感器简单应用系统 叶贞贞 （合肥学院电子信息与电气工程系 安徽 合肥 230061） 【摘要】本设计以C8051F005单片机为控制核心，用单轴倾角传感器SCA60C 检测平衡板倾斜角度，通过对步进电机的控制达到了控制平衡板旋转角度的目的。 【关键词】角度传感器；C8051F005单片机；角度预置；步进电机；显示联动 0.引言 传感器在现代信息技术中有着举足轻重的地位，传感器为系统提供进行处理和决策所必需的原始信息，很大程度上影响和决定着系统的性能，本设计采用以单片机为控制单元，用单轴倾角传感器检测平衡板倾斜角度，采取步进电机控制平衡板角度自动旋转目的。 1.硬件电路设计 角度传感器硬件连接图如图1所示，当步进电机带动平衡板倾斜到使角度传感器SCA60C 处于水平位置时，Vo 端输出+0.5V 的模拟电压。传感器SCA60C 仅可精确检测到0~90度的角度范围，当平衡板转到使角度传感器与水平面成90度的角度时，此时Vo 端输出+5V 的模拟电压。在0~90度的倾角范围内，Vo 端输出的是正比于倾角大小的+0.5~+5V 的模拟电压信号，当平衡板转动到使角度传感器与水平面间的角度从90度到180度的范围变化时，输出端Vo 输出的是从+5V 依次变化到+0.5V 的模拟电压信号[1][2]，因此通过测定传感器SCA60C 输出端Vo 电压的大小即可确定平衡板与水平面的夹角。 图1角度传感器硬件连接图 图2步进电机驱动电路原理图 步进电机驱动电路的设计本系统中，我们选择4相5线步进电机，其驱动电路主要由L297+L298组成，该驱动电路集驱动与保护于一体。L297是脉冲分配器，只要步进电机A 、B 、C 、D 四项依次连接到J1的1、2、3、4各点，且将剩下的一条线接地，L297就会自动的将输入到端口CW/CCW 的脉冲分配给步进电机的各个相序，此时步进电机便可转动[3][4]。控制电机时只需单片机通过I/O 口向L297的cw/ccw 和clock 端发送控制信号即可控制它的转速和正反转。驱动电路原理如图2。 本系统主要由主控制器模块、角度检测模块、A/D 转换模块、键盘模块和显示器模块等部分组成，系统连接图如图3所示： 图3系统框图 图4程序流程图（下转第8页 ） 作者简介：叶贞贞（1987.1—），女，汉族，安徽安庆人，就读于合肥学院06级电子信息与电气工程系电子信息工程专业。 ◇高教论述◇
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开发了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： 1引言 泡沫是气一液联合构造的特殊形态，也是一种具有重要研究价值的边界形态。在自然界和工业生产过程中，普遍存在着大量的泡沫和泡沫性物质。在有些领域它们对人类的生产和生活起着积极的推动作用，比如泡沫浮选、啤酒制造和消防；然而有时候泡沫的形成却起着相反的作用，比如造纸过程和放射性废水浓缩过程，能否有效地监测和控制泡沫，直接关系着产品质量和生产效率。目前，生产和科研领域急需用于泡沫测量的仪表。 通过对泡沫的深入调研，开发r一种基于传热原理的测量泡沫液位的传感器ll J，介绍其构造和原理，并进行了测量误差和动态特性的计算分析。 2泡沫概述 2．1泡沫的定义 随着现代科学技术的发展，对于泡沫的研究越来越受到各行业的重视，然而“泡沫”至今仍无统一的定义，人们也经常将它与其他状态的物质相混淆。英语中“泡沫”称为“foam”，常用的“bubble"是指“气泡”，而不是“泡沫”。现在比较通用的一种泡沫界定方法如下(如图1)： 图 1 泡沫与气泡、气泡分散体示意图 (1)气泡：浮于气体中的单个液膜包裹气体物，如娱乐中吹的肥皂泡； (2)泡沫：气多液少的“气／液”粗分散体，如污水处理产生的泡沫； (3)气泡分散体：液多气少的“气／液”粗分散体，如液体中的气泡。 2．2 泡沫的形成和稳定条件 泡沫形成的基本要素为：气液接触，含助泡剂，并且发泡速度高于破泡速度。 液体表面形成的泡沫如果不能够保持稳定，不会对外界产生明显的影响，影响泡沫稳定的主要因素是Marangoni效应，又叫作“自我痊愈效应”；表面粘度；液膜表面电荷；以及熵性双层互斥作用。 2．2泡沫的研究 目前泡沫的研究主要在两个方面：一是对于泡沫稳定性的研究，其重点在于增加泡沫流体的稳定性和消泡；二是对液体中气泡的动力学性质研究，主要研究方向有：在界面上气泡的生成理论、生长速率、动力学、脱离理论和数值模拟以及气泡传热传质的研究。泡沫的研究手段主要有： (1)声学技术：主要包括声学共振、脉冲探测，声纳复合频率反射方法，声学方法在海洋泡沫研究中使用较多；
角度传感器简单应用系统 时间：2011-04-24 09:42:20 作者：秩名 论文导读：传感器在现代信息技术中有着举足轻重的地位，传感器为系统提供进行处理和决策所必需的原始信息，很大程度上影响和决定着系统的性能，本设计采用以单片机为控制单元，用单轴倾角传感器检测平衡板倾斜角度，采取步进电机控制平衡板角度自动旋转目的。 本设计以C8051F00单片机为控制核心，通过把单轴倾角传感器SCA60（水平的固定 在平衡板上，达到了实时检测平衡板倾斜角度的目的，并通过对步进电机驱动电路的控制实现了平衡板的转动。 关键词：角度传感器，C8051F00单片机，角度预置，步进电机，显示联动 0.引言： 传感器在现代信息技术中有着举足轻重的地位，传感器为系统提供进行处理和决策所必需的原始信息，很大程度上影响和决定着系统的性能，本设计采用以单片机为控制单元，用单轴倾角传感器检测平衡板倾斜角度，采取步进电机控制平衡板角度自动旋转目的。 1.硬件电路设计 角度传感器硬件连接图如图1所示，当步进电机带动平衡板倾斜到使角度传感器SCA60C处于水平位置时，V端输出+0.5V的模拟电压。传感器SCA60（仅可精确检测到0~90度的角度范围，当平衡板转到使角度传感器与水平面成90度的角度时，此时Vo端输出+5V的模拟电压。在0?90度的倾角范围内，Vo端输出的是正比于倾角大小的+0.5?+5V的模拟电压信号，当平衡板转动到使角度传感器与水平面间的角度从90度到180度的范围变化时，输出端Vo输出的是从+5V依次变化到+0.5V的模拟电压信号[1][2]，因此通过测定传感器SCA60C输出端Vo电压的大小即可确定平衡板与水平面的夹角。 步进电机驱动电路的设计本系统中，我们选择4相5线步进电机，其驱动电路主要由L297+L298组成，该驱动电路集驱动与保护于一体。L297是脉冲分配器，只要步进电机A B、C D四项依次连接到J1的1、2、3、4各点，且将剩下的一条线接地，L297就会自动的将输入到端口CW/CC的脉冲分配给步进电机的各个相序，此时步进电机便可转动[3][4]。控制电机时只需单片机通过I/O 口向L297的cw/ccw和clock端发送控制信号即可控制它的转速和正反转。驱动电路原理如下图2。论文参考。论文参考。 图1角度传感器硬件连接图图2步进电机驱动电路原理图 本系统主要由主控制器模块、角度检测模块、A/D转换模块、键盘模块和显示器模块等部分组成，系统连接图如图 3
传感器课程设计说明书 电容式导电液体液位传感器Capacitive conductive liquid level sensor 学院名称：机械工程学院 专业班级： 学生： 学生学号： 指导教师： 指导教师职称：教授 2012年 1 月
电容式导电液体液位传感器 专业班级：**** 学生：**** 指导老师：**** 职称：**** 摘要在工业自动化生产过程中，为了实现安全快速有效优质的生产，经常需要对液位进行测量，继而进行自动调节、智能控制使生产结果更趋完善。 通常进行液位测量的方法有二十多种，分为直接法和间接法。直接液位测量法是以直观的方法检测液位的变化情况，如玻璃管或玻璃板法。然而随着工业自动化规模的不断扩大，因其方法原始、就地指示、精度低等逐渐被间接测量方法取代。目前国外工业生产中普遍采用间接的液位测量方法，如浮子式、液压式、电容法、超声波法、磁致伸缩式、光纤等。其中电容式液位测量价格低廉、结构简单，是间接测量方法中最常用的方法之一。 本设计采用一种简单方便的电容式液位测量方法，电容式传感器是将被测非电量的变化转化为电容变化量的一种传感器,它具有结构简单、分辨力高、可实现非接触测量，并能在高温、辐射和强烈震动等恶劣条件下工作等优点，是很有发展前途的一种传感器。 本电容式液位测量设计方式是用等径的长直圆筒容器，液位的高低正比于导电液体与测杆中导电金属铜之间电容的大小，通过测量电路的转换，就可以很方便地测量出液面的位置。 此课程设计的目的是为了熟练掌握电容传感器的基本知识和各种测量电路的原理运用；基本掌握测量液位方法的基本思路和方法；能够利用所学的基本知识和技能，解决简单的传感器测量问题；培养综合利用传感器进行测量设计的能力。 关键词：液位测量电容式传感器测量电路电容传感器测量
ZK-CG-A说明书 版本号：V10 产品类别：磁性角度传感器 概述：ZK-CG-A是一种基于霍尔效应的磁性角度传感器，应用时需要配套磁铁，定位精度小于0.1度，A/B正交脉冲输出4096个/圈。
目录 第一章功能 (3) 第二章原理 (3) 第三章应用 (4) 第四章正交信号编码原理 (5) 第五章应用STM32F10X单片机正交接口应用 (6)
第一章功能 ZK-CG-A是为转台等需要做位置反馈的设备而设计的增量式角度传感器，可以安装在步进电机、伺服电机、直流无刷电机机座后端做半闭环用，也可以用在电机机械负载最后机械输出轴上做位置环全闭环。 本角度传感器应用非常简单，供电电源范围很宽，输出是正交的A/B脉冲。 ●支持3.3V和5V供电，最小电源电压是3V，最大电源电压是5.5V。 ●正交脉冲输出电压是供电电压，可以直接和单片机连接，脉冲个数是4096个/圈， A/B为正交输出，相位相差90°，可以利用相位差准确判断角度旋转方向。 第二章原理 ZK-CG-A是基于霍尔效应设计的，将8个磁敏电阻按照严谨的正交角度安装封装在了SO-8的塑料封装内部（图1），8个电阻组成了双H桥，双H桥在旋转磁场作用下产生两路正弦电流（图2），两路15位的ADC对两路正/余弦电流做差分AD采样，将AD结果送入小型逻辑处理器转换为正交的脉冲输出（图3）。 图1
图2 图3 第三章应用 ZK-CG-A V10版本PCB直径为37.592mm，有4个安装孔（图4），用于固定及安装外壳。出厂时会配套金属外壳，可以承受一定的撞击。图5是安装在电机上的应用。 ZK-CG-A A/B脉冲输出最大频率是1MHz，最大转速14000转/分钟，最大脉冲信号延迟50us。 引脚定义如下表： 引脚功能 VDD 3.3V或者5V GND0V IFA A向输出 IFB B向输出 其它引脚功能保留
基于51单片机实现的液位控制器设计 0 引言随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中，为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。经过综合分析选择了由单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目，通过训练充分激发学生分析问题、解决问题和综合应用所学知识的潜能。另外，液位控制在高层小区水塔水位控制，污水处理设备和有毒，腐蚀性液体液位控制中也被广泛应用。通过对模型的设计可很好的延伸到具体应用案例中。 1 系统设计方案比较说明对于液位进行控制的方式有很多，而应用较多的主要有2 种，一种是简单的机械式控制装置控制，一种是复杂的控制器控制方式。两种方式的实现如下：(1)简单的机械式控制方式。其常用形式有浮标式、电极式等，这种控制形式的优点是结构简单，成本低廉。存在问题是精度不高，不能进行数值显示，另外很容易引起误动作，且只能单独控制，与计算机进行通信较难实现。(2)复杂控制器控制方式。这种控制方式是通过安装在水泵出口管道上的压力传感器，把出口压力变成标准工业电信号的模拟信号，经过前置放大、多路切换、A／D 变换成数字信号传送到单片机，经单片机运算和给定参量的比较，进行PID 运算，得出调节参量；经由D／A 变换给调压／变频调速装置输入给定端，控制其输出电压变化，来调节电机转速，以达到控制水箱液位的目的。针对上述2 种控制方式，以及设计需达到的性能要求，这里选择第二种控制方式，同时考虑到成本需要把PID 控制去掉。最终形成的方案是，利用单片机为控制核心，设计一个对供水箱水位进行监控的系统。根据监控对象的特征，要求实时检测水箱的液位高度，并与开始预设定值做比较，由单片机控制固态继电器的开断进行液位的调整，最终达到液位的预设定值。检测值若高于上限设定值时，要求报警，断开继电器，控制水泵停止上水；检测值若低于
磁敏传感器 姓名：专业班级：学号： 摘要 磁敏传感器是利用半导体材料中的自由电子或空穴随磁场改变其运动方向这一特性而制成的传感器件。磁敏传感器一般被用来检测磁场的存在、变化、方向以及磁场强弱，以及可引起的磁场变化物理量。目前的传感器的品种很多，例如霍尔器件，磁敏二极管、三极管，半导体型磁敏电阻器件，以及AMR、GMR磁敏传感器，GMI（巨磁阻抗）传感器等。一．国外现状 1．国外磁传感器的常见种类 就市场占有情况来看，国外磁敏传感器主要品种依然是霍尔元件、磁阻元件。近期的巨磁阻元件也有良好的发展空间。 2．外磁传感器的代表厂商： 霍尔元件：日本旭化成；日本东芝；美国Honeywell公司；美国Allogro公司。 磁阻器件：日本SONY公司；荷兰PHILIPS公司。 3．国外磁传感器的应用情况 磁敏传感器应用的最大特点是无接触测量。 霍尔元件： 磁场测量，做高斯计（特斯拉计）的检测探头。 电流检测，做电流传感器/变送器的一次元件。 直流无刷电机，用于检测转子位置并提供激励信号。 集成开关型霍尔器件的转速/转数测量。 强磁体薄膜磁阻器件： 位移传感器，主要有磁尺的线性长距离位移测量。 角位移传感器，主要用语转动角度测量，广泛应用于汽车制造业。 脉冲发讯传感器，主要用于流量检测和转速/转数测量。 半导体磁阻器件： 主要是InSb磁阻器件。 微弱磁场检测，主要用于伪钞识别。 脉冲测量，主要用于转速/转数测量。 国内现状 国内磁传感器的常见种类及其特点 目前国内磁敏传感器经过三十余年的发展，就基础器件的研究与开发情况，除巨磁阻期间存有差距以外，常用其他磁敏传感器如霍尔元件，磁阻元件等已经与国外同类产品的水平相当。市场上应用的国产磁敏传感器件的种类也与国外产品相当，依然是霍尔元件、磁阻元件。 国内磁传感器件代表厂商 霍尔元件：中科院半导体所，沈阳仪表科学研究院，南京中旭微电子公司。 磁阻器件：沈阳仪表科学研究院（汇博思宾尼斯公司） 国内磁传感器的应用情况 电流传感器：国内包括沈阳仪表科学研究院（思宾尼斯公司）、西南自动化所等二、三十家大小不同的企业在生产和销售电流传感器/变送器，其市场竞争已经白热化。该领域是国内磁敏传感器应用最早、最普及、最成熟的领域。
§X6.2传感器的应用实例(一) 班级姓名学号 学习目标： １、知道传感器应用的一般模式. ２、理解电子秤的原理----力传感器的应用. ３、理解话筒的原理----声传感器的应用. ４、理解电熨斗的原理----温度传感器的应用. 5、会设计简单的有关传感器应用的控制电路. 自主学习： 一、力传感器的应用-----电子秤 1.电子秤理有＿＿＿＿＿＿片、电压放大器、模数转换器微处理器和数字显示器等器件.电阻应变片受到力的作用时 ,它的＿＿＿＿会发生变化,把应变片放在合适的电路中,他能够把物体＿＿＿＿这个力学量转换为＿＿＿＿这个电学量,因而电子秤是＿＿＿＿的应用. 2.工作原理:如图6-2-1所示,弹簧钢制成的梁形元件右端固定,在梁的上下表面各贴一个应变片,在梁的自由端施力F,则梁发生弯曲,上表面拉伸,下表面压缩, 上表面应变片的电阻＿＿＿,下表面应变片的电阻变小.F越大, 弯曲形变＿＿＿, 应变片的阻值变化就越大.如果让应变片中通过的电流保持恒定,那 末上面应变片两端的电压变大, 下面应变片两端的电压变小. 传感器 把这两个电压的差值输出.外力越大, 输出的电压差值也就, ＿＿＿ 二、声传感器的应用----话筒 1、话筒是一种常用的＿＿＿＿,其作用是把＿＿＿＿转换成＿＿＿＿. 话筒分为＿＿＿＿,＿＿＿＿,＿＿＿＿等几种. 2、电容式话筒:原理:是绝缘支架,薄金属膜和固定电极形成一个电容器,被直流电源充电.当声波使膜片振动时,电容发生变化,电路中形成变化的电流 ,于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压. 3.驻极体话筒:它的特点是＿＿＿＿,＿＿＿＿,＿＿＿＿,＿＿＿＿.其工作原理同电容式话筒,只是其内部感受声波的是＿＿＿＿. 三、温度传感器的应用-----电熨斗 1.在电熨斗中,装有双金属片温度传感器,其作用是＿＿＿＿,当温度发生变化时, 双金属片的＿＿＿＿不同,从而能控制电路的通断 2.电熨斗的自动控温原理: 常温下,上、下触点是接触的,但温度过高时,由于双金属片受热膨胀系数不同,上部金属膨胀＿＿＿＿,下部金属膨胀＿＿＿,则双金属片向下弯曲,使触点分离,从而切断电源,停止加热.温度降低后, 双金属片恢复原状,重新接通电源,从而保持温度不变.
东北石油大学 课程设计 2014年7 月15日
任务书 课程传感器课程设计 题目液位传感器应用电路设计 专业测控11-1 姓名学号 主要内容： 本文主要是针对封闭式液体的液位的测量，在考虑各种液位测量方式后，决定要超声波作为主要手段，采用脉冲回波测量法。综合运用传感器的基本原理绘出装配草图，选择合适的传感器，设计控制电路。绘出硬件电路图，对参数进行计算，确认元器件的工作电流、电压、频率和功耗等参数能满足电路指标的要求，完成对液位的测量。 基本要求： 1．掌握相关传感器原理及应用； 2．设计液位测量电路； 3．完成对液位的测量。 主要参考资料： [1]黄贤武，郑筱霞.传感器原理与应用[M].成都：电子科技大学出版社,2004. [2]杨洋.电子制作—电子电路设计与制作[M].北京：科学出版社,2005.8. [3]刘国钧，陈绍业，王凤翥.图书馆目录[M].北京：高等教育出版社,1957.8. [4]施文康，余晓芬.检测技术[M].北京：机械工业出版社,2010. 完成期限2014.7.11—2014.7.15 指导教师 专业负责人 2014年7 月10 日
摘要 超声波液位测量是一种非接触式的测量方式,它是利用超声波在同种介质中传播速度相对恒定以及碰到障碍物能反射的原理研制而成的，与其它方法相比(如电磁的或光学的方法),它不受光线、被测对象颜色的影响，对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。因此，研究超声波在高精度测距系统中的应用具有重要的现实意义。本设计列举了光纤测液位，差压法测液位和超声波测液位，通过方案的比较，决定采用超声波测液位法。分析设计出超声波测液位的电路图，在发射装置中，超声波发射单元包括振荡电路和驱动电路，振荡电路是由2块555集成电路组成，IC1（555）组成超声波脉冲信号发生器。超声波接受单元包括：模拟放大、滤波电路、电平转换电路。最后通过实物的调试，参数计算，功能符合设计要求，能达到预期的目的。 关键词：液位测量；仪表；非接触；超声波
Magnetic Pattern Recognition Sensor Based on TMR Technology Version V1.6 基于TMR技术的磁性识别传感器V1.6版本 Key Features主要特征 1.Tunneling Magneto-Resistance (TMR) technology. 隧穿磁电阻（TMR）技术。 https://www.doczj.com/doc/6318360124.html,patible with Murata & Nikkonshi Products. 兼容村田＆尼科希产品。 3.Customized products are available per request. 定制产品可每次请求。 4.Ultra-High sensitivity comparing with InSb & GMR products. 和锑化铟和GMR等产品相比拥有超高灵敏度。 5.Excellent CMRR performance due to differential design. 采用差分设计，拥有出色的CMRR性能。 Part Numbering部件编号 ①Product ID产品编号 ②Type类型 ③Characteristics特性 ④Individual Specification Code个别规格代号 * "(Part Number)" shows only an example which might be different from actual part number. “（型号）”仅是一个例子，可能与实际不同。 * Any other definitions than "Product ID" might have different digit number from actual part number.任何其他定义的产品编号可能与实际产品的数字位数不同。
2009年6月(上 [摘要]基于SCA100T 的角度传感器具有长期稳定性好,温度特性优良,抗冲击能力强等特征,首先简要分析SCA100T 的主要特点及 其结构,介绍一种用AT89S52开发的基于SCA100T 的角度传感器的系统设计,紧接着详细阐述系统的软件设计思路。[关键词]单片机;角度传感器;SCA100T 在很多情况下,人们想确定物体相对于重力场是处于垂直还是水平位置。在很多国家,对起重机是有规定的,要求对其进行某种形式的倾斜监控,特别是对于运输人的设备。离轨车辆需要倾斜度信息以避免发生事故,或是某些重要部件保持一定的角度。一些车辆,如自倾斜火车,利用倾斜来补偿离心加速度,倾角仪用来帮助使重力垂直于地面。光学仪器,如平面激光仪,经常需要处于水平或垂直位置。在许多情况下,需要测量两个相互垂直方向的倾斜度。 1角度测量系统的硬件设计1.1系统构成 本系统以AT89S52单片机为控制中心,通过SPI 接口读取SCA100T 传感器所感应的角度信息,经过计算在液晶显示上显示测量值,操作按键用于控制测量仪工作在自检校准状态、相对角度测量状态、绝对角度测量状态。 1.2角度输出计算1. 2.1电压至角度转换 Q 模拟电压输出可以通过下面公式被转换成角度: α=arcsin (V out -offset Sensitivity 式中:Offset 为倾斜度为0度时设备的输出值,Sensititivity 是设备的输出灵敏度,对于SCA100T-D01为70mV/c ,SCA100T-D02为35mV/c ,VD out 是SCA100T 的测量输出。
1.2.2数字输出至角度转换 加速度测量数据用11位数字字节格式保存在RDAX 和RDAY 寄存器中,数据范围为0~2047.在0°(水平放置时其额定的输出为(100000000二进制,即1024。不同测量数字转换为角度可用如下公式表示: α=arcsin (D out [LSB]-D out @0℃[LSB]Sens [LSB/g] 式中:D out 为数据输出( RDAX 或RDAY D out @0℃时输出值,一般为1024,α测量角度值Sens 设备灵敏度(SCA100T-D01:1638,SCA100T-D02:819 1.3温度补偿1.3.1温度测量 SCA100T 内部温度传感器可用来做内部偏移补偿,温度传感器可以通过SPI 接口访问,温度数据是8-bit 字( 0...255。转换函数如下:T realt =Counts-197-1.083 式中:Counters 是测量数据,Treal 是实际温 度。转换函数是线性的,而且它的灵敏度高于-1.082counts/C+-10%,绝对精度在+-15C 。 1.3.2SCA100T 角度测量的温度校准 SCA100T 器件的偏移量(0°时输出量和灵敏度会随温度的变化而改变,具体请见图1、图2所示。 为了达到最佳的精确度,温度测量值和典型的温度依赖性曲线,可用于sca100t 偏移和灵敏度温度补偿。三次方程曲线偏移补偿是:
河南城建学院 《安全检测与监控》课程设计 班级 0232131 学号 023213128 姓名李保林 专业安全工程 课程名称安全检测与监控 指导教师祁林王曦 市政与环境工程学院 2014年12月26日
第一部分：方案论证 (1) 1.1设计原理 (1) 第二部分：单元电路设计 (2) 2.1传感器设计 (2) 2.1.1传感器原理 (2) 2.1.2传感器的组成 (2) 2.1.3 测量原理 (3) 2.2将电容转化成电信号部分 (4) 2.3 电信号放大电路设计 (4) 2.4 A/D转换器设计 (5) 2.5 控制电路的设计 (7) 2.6 显示电路设计 (8) 2.7 软件系统的设计 (10) 第三部分：元器件清单 (14)
第一部分：方案论证 1.1设计原理 本设计采用筒式电容传感器采集液位的高度。主要利用其两电极的覆盖面积随被测液体液位的变化而变化，从而引起对应电容量变化的关系进行液位测量。由于从传感器得出的电压一般在0~30mv之间，太小不易测量，所以要通过放大电路进行放大。从放大电路出来的是模拟量，因此送入ADC0809转换成数字量，ADC0809连接于单片机，把信号送入单片机。通过单片机控制水泵的运转。显示电路连接于单片机用于显示水位的高度。该显示接口用一片MC14499和单片机连接以驱动数码管。 1.2．系统框图 被测物理量：主要是指非电的物理量，在这里为水位。
传感器：将输入的物理量转换成相应的电信号输出，实现非电量到电量的变换。传感器的精度直接影响到整个系统的性能，所以是系统中一个重要的部件。 放大，整形，滤波：传感器的输出信号一般不适合直接去转换数字量，通常要进行放大，滤波等环节的预处理来完成。 A/D转换器：实现将模拟量转换成数字量，常用的是并行比较型、逐次逼近式、积分式等。在此用到逐次逼近式。 单片机：目前的数据采集系统功能和性能日趋完善，因此主控部分一般都采用单片机。 显示设备：在此用到8段数码管。 控制设备：控制电动机的运行或关闭。 第二部分：单元电路设计 2.1传感器设计 2.1.1传感器原理 电容式液位传感器系统; 它利用被测体的导电率, 通过传感器测量电路将液位高度变化转换成相应的电压脉冲宽度变化, 再由单片机进行测量并转换成相应的液位高度进行显示,该系统对液位深度具有测量、显示与设定功能, 并具有结构简单、成本低廉、性能稳定等优点。 2.1.2传感器的组成
电子式压力式传感器 的设计 学院：通信与电子工程学院 班级：电子**** 学号： 2007****** 姓名： ***** 同组成员： 指导老师： ***** 日期： 2010年05月14日
摘要 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。 我们知道，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压电传感器。 压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。 关键词：压力
目录 摘要............................................................................................................................ I 第1 章绪论 .. (1) 1.1 背景 (1) 1.2 应用实例 (1) 第2章原理分析 (3) 2.1 工作原理 (3) 第3章实现过程 (5) 3.1 电路图设计 (5) 3.2 电路仿真 (6) 心得体会 (8)
第1 章绪论 1.1 背景 压力传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。 早在1954年美国C.S.Smith首先确认了半导体压电效应，1955年C.Herring 指出：这种压电电阻效应是由于应力的作用，引起导体与价电子带能量状态的变化，以及载流子数量与迁移率变化所产生的一种现象。日本从1970年开始研究开发，首先应用在血压计上，之后在过程控制领域及轿车发动机控制部分都获得了广泛的应用。最近几年在家用电器、装配机器人等应用领域普遍采用电子压力传感器作为压力控制、压力监控和判断真空吸附的效果。 图1 电子压力传感器模型 1.2 设计目的 图2是压力传感器在全自动洗衣机中的应用实例。如图所示，利用气室，将在不同水位情况下水压的变化，作为空气压力的变化检测出来，从而可以在设定的水位上自动停止向洗衣机注水。
液位传感器选型应考虑的因素 液位控制的核心在于液位传感器，它决定了液位控制系统的可靠性、稳定性及使用寿命。所以如液位传感器选型是液位控制系统设计的关键。现在的液位传感器型号很多，但其液位检测的基本原理无外乎电极式、UQK/GSK式、光电式、压力式、GKY式等几种。我们先分析其基本原理明白这些传感器使用的特点和局限性。有些固有的缺点，无论怎么做都无法避免。当然传感器的制造工艺和材质也会影响其性能。 一、电极式液位控制传感器 电极式是最早的液位控制方式，其控制原理很简单：因为水是导体，有水的时候两个电极间导电，交流接触器吸合。图1.1为电极式在水中控制原理示意图。但是电极在水中会分解而且会吸附很多杂质。如果不及时清理，电极就会失去作用，这是电极式液位传感器固有的缺陷。电极式液位传感器的制造非常简单，有人将导线外皮拨开，插到水里就可以做成电极式液位控制器。所以电极式液位控制器造价很低，价格便宜，但使用寿命很短。当然，如果采用不锈钢做电极，硬度较强，分解得就会慢一点。如果表面再处理光滑一些,电镀一下，吸附的杂质就会少一些，使用寿命就会长一点。但是无论怎么做，其品质都不可能超过干簧管。 二、UQK液位控制原理 干簧管将电极触点密封在玻璃管内，接近磁铁，触点就会吸合。所以人们在浮球里放一块磁铁和上、下两个干簧管，通过导线将浮球固定于水池中，如图2.1。这就是UQK的液位控制方式。当水池无水的时候，浮球下垂，磁铁在下限干簧管处，故下限干簧管吸合。当水池有水的时候如图2.2，浮球上翻，磁铁在上限干簧管处，故上限干簧管吸合。将干簧管触点串接交流接触器，就可以控制水泵启动，见图2.3。这种方式依靠水的浮力使浮球上下翻转，上限、下限间的距离依据导线的长度来决定。由于要考虑耐流问题，导线不能太细。同时导线使用一段时间后，变得僵化发硬，翻转很不灵活。于是浮子翻转有时高一点，有时低一点，上下限位置很不准确。于是出现了定位准确的GSK方式。