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:
Offcorr=-0.0000006×T 3+0.0001×T 2-0.0039×T-0.0522式中,Offcorr 为偏移量偏差,T 为所测得的当前温度,单位摄氏度。
计算所得的Offcorr 可用于SCA100T 的偏移量校准,具体公式如
下:OFFSETcomp=Offset-Offcorr
式中,OFFSETcomp 为偏移量校准量Offset 为0°偏移量。补偿后的偏移量温度特征曲线如图3
:
图1Offset 温度偏差图
图2
图3offest 温度补偿图
2传感系统的软件设计
2.1
主监控程序框图
2.2spi
驱动程序框图
3小结
本系统可应用双轴平台调平,倾斜测量,垂直方向的各种角度的测量;测量仪器(水平仪、经纬仪、测距仪等的水平校准;高度测量仪器(如测高计等的倾斜度测量;用于倾斜保护(如起重机、升降台的角度测量;用于电梯、打桩机的垂直对准等称重机的倾斜补偿。
SCA100T 角度传感器在角度测量系统中的设计
周姣
蒋求生
(湘潭职业技术学院信息工程系,湖南湘潭411102
190
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?
基于霍尔式传感器的电子秤-课程设计
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课程设计报告 设计题目基于霍尔式传感器的电子秤 指导老师 摘要 科学技术的发展对称重技术提出了更高的要求，尤其是微处理技术和传感技术的巨大进步，大大加速了这个进程。目前，电子秤在商业销售中的使用已相当普遍，但在市场上仍广泛使用的电子秤有很大局限性。这些电子秤体积大、成本高，又不便随身携带，而目前市场上流行的便携秤又大都采用杆式秤或以弹簧压缩、拉伸变形来实现计量的弹簧秤等，其计量误差大，又容易损坏。杆式秤和弹簧秤等计量器械将逐渐被淘汰。因此，一种能够在未来更方便、更准确的普及型电子秤的发展受到人们的重视，设计一种重量轻、计量准确、读数直观的民用电子秤迫在眉睫。 本设计过程充分利用传感器的有关知识，利用霍尔传感器设计的简单电子秤很大程度上满足了此应用需求，并从简单电子秤的基本构造进一步了解大型电子秤的构造原理。 关键词：CSY传感器实验仪；电子秤；霍尔式传感器；差动放大器
目录 第一章绪论 (1) 1.1 电子秤概述 (1) 1.1.1 电子秤的发展 (1) 1.2 电子秤的组成 (2) 1.2.1 电子秤的基本结构 (2) 1.2.2 电子秤的基本工作原理 (2) 第二章电子秤设计的目的意义及设计任务与要求 (4) 2.1 电子秤设计目的 (4) 2.2 此课程在教学计划中的地位和作用 (4) 2.3 电子秤设计任务与要求 (4) 2.3.1 设计任务 (4) 2.3.2 设计要求 (4) 第三章电子秤总体设计方案 (5) 3.1 电子秤设计思想 (5) 3.2各电路单元或部件选择 (6) 3.2.1 直流稳压电源的选择 (6) 3.2.2 电桥平衡网络的选择 (6) 3.2.3 称重传感器的选择 (6) 3.2.4 差动放大器的选择 (9) 3.2.5 F/V表的选择 (9) 3.3 最终方案的确定 (10) 第四章硬件设计 (11) 4.1 硬件设计概要 (11) 4.1.1 硬件电路设计原理说明及电路图 (11)
河北科技大学 课程设计报告 学生姓名：齐文华学号：12L0751265 专业班级：电子信息工程L126班 课程名称：传感器原理及应用 学年学期：2 014 —2 015 学年第一学期 指导教师：陈书旺 2 0 1 4 年12月
课程设计成绩评定表
目录 一、引言----------------------4 二、设计电路及原理------------4 三、元件清单------------------5 四、相关元器件的说明和介绍----6 五、课设步骤------------------11 六、实物图--------------------11 七、发现问题并解决问题--------13 八、心得与体会----------------13 九、参考文献------------------14
一、引言 1.课程设计的目的 1）使学生掌握传感器的使用方法和设计要点的基本技能，加深学生对“传感器原理及检测技术”理论知识的理解，为从事仪器系统开发与设计打下基础。 2）锻炼学生自主独立完成课程设计的能力，培养学生积极动手创新的精神。3）通过课程设计提高我们动手实践能力，为我们以后更好的学习传感器和其他的相关知识奠定基础，使我们更好地适应现代社会的需求。 2.设计思路来源 随着科学技术的发展，许多高端技术已经实现了自动检测与控制。同时传感器的应用也逐渐增多，遍及人们生活的各个方面，给人们的生产和生活带来极大的方便。 本设计选用光敏传感器，对特殊场合的光照强度进行检测与报警。主要应用于农业大棚、城市照明等对光照强度有要求的场合。本设计用发光二极管作为警示灯，当光照强度不满足要求时就会发光起到警示的作用。 二、实际电路及原理 1.电路图
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；
《传感器应用技术》课程设计 题目 压电式力传感器的结构与应用 姓 名 学 号 院（系） 电子电气工程学院 班 级 P10 电信二班 指导教师 职 称 教授 二O 一二年 七 月 一日
摘要 此次压电式力传感器设计主要阐述了压电式力传感器的具体设计过程。 设计过程主要包括设计格式、设计要求及设计过程中有关压电式力传感器的设计，还有在整个设计过程中的有关计算、与传感器相连的测试电路。 本压电式传感器采用压缩型单项里传感器结构，利用纵向压电效应进行工作，在设计中压电材料采用石英晶体。由于安装中需施加预紧力，以保证该传感器的线性度良好，故留出一定的过载量，本设计中重点考虑了各部分的面积、刚度等参数，未讨论预紧力的选用范围，可能还存在一些其他因素，如安装误差等可以影响设计传感器的性能，属于正常范围内，使用中可忽略。
目录 摘要 (1) 第一章传感器的结构设计 (2) 第二章传感器的参数计算 (3) 第三章测量电路 (6) 总结 (7) 参考文献 (8)
传感器的结构如下图 图一 1、顶盖 2、敏感元件 3、导电片 4、基座 5、外壁 6、预紧螺钉 该传感器由顶盖、敏感元件、导电片、基座、外壁、预紧螺钉和输出插座组成。通过预紧螺钉加预紧力，将顶盖、基座和外壁焊接为一体，输出插座可与同轴低噪声电缆连接。
1、压电晶体（石英）的几何尺寸 石英片在机械强度上必须满足公式 δ F S ≥ 式中： S 为石英晶片的受力面积 F 为传感器待测力的最大力 δ为石英晶体的许用应力，为17.5 2/kg mm 本设计中传感器的额定负载为400 kg ，由于包括预紧力，并留出一定的过载量，取最大负载量为700 kg ，因而S ≥ 40 2mm 。 设计中取晶片的长为10 mm ，宽为6 mm ，受力面积60 2mm 。 2、石英片的晶片电容值 d S r 00 εε= C 这里取每片石英片的厚度为1.2mm ，石英的r ε=4.5，每片石英片的电容 0C =1.99pF 为了提高传感器的灵敏度，取两片石英片并联方式，所以总的电容大小为3.98pF 。 3、传感器刚度参数计算 设在外力F 的作用下，传感器的变形为x δ，12()x F k k δ=+ 式中：1k 为敏感部分的组合刚度 2k 为辅助部分组合刚度 图二 在晶片数一定时， 112 k k k +决定了传感器的精度，因此， 在结构设计中应确保
地 下 室 火 灾 报 警 器 学院：信息工程学院 班级：13普本测控 学号： 姓名：
目录 摘要 (1) 一、绪论 (2) 1.1 课题描述 (2) 1.2 方案设计 (2) 1.3 方案比较： (2) 1.4 基本工作原理及框图 (3) 二、相关芯片、传感器及硬件电路设计 (4) 2.1 STC89C52RC芯片 (4) 2.2 DS18B20 温度传感器 (5) 2.3 LCD1602字符型液晶 (6) 2.4 光敏电阻 (7) 三、系统软件设计[2] (9) 3.1温度传感器控制程序 (9) 3.2 液晶屏控制程序 (13) 3.3主程序“main.c” (15) 四、总结 (21) 五、参考文献 (22)
地下室火灾报警器 摘要 本设计是用于地下室的火灾报警，利用火灾发生时产生的剧烈光强，还有高温，进行感光感温报警。同时如果地下室存放的是一些温度敏感的物品，也可以通过设置进行温度过高/过低报警。用到的传感器主要有温度传感器DS18B20和光电传感器光敏电阻。 关键词：DS18B20,光敏电阻，STC89C52，LCD1602
一、绪论 1.1 课题描述 地下室常作为人们的杂物间使用，或者充当饭店的酒窖功能，里面经常摆放着很多易燃物品，由于地下室经常潮湿和经常飘散的灰尘会使普通的烟雾报警器误报[1]。所以设计此种地下室火灾报警器。 1.2 方案设计 方案一：火灾发生的时候会有光亮，会使昏暗的地下室光强出现变化，故采用光敏电阻设计此报警器； 方案二：火灾发生的时候会产生大量热量，会使阴冷的地下室温度变化，故采用温度传感器设计此报警器； 方案三：由于火灾发生时产生光和热，同时采用光敏电阻和温度传感器级联设计此报警器。 1.3 方案比较： 方案一只采用光敏电阻，电路设计比较简单，但是如果地下室入口没有密封好，或者地下室开有透光窗，外界光强变化时，容易出现报警器误报； 方案二采用温度传感器设计，电路上和方案三相当，但是如果地下室密封性好，地下室的一些容易发酵的酒水或者其他粮食蔬菜之类的发酵产生的大量热量，也会使报警器出现误报； 方案三综合光强变化和温度变化，电路设计上只比方案二多一个光敏传感器，但是却同时具备了光强和温度传感。如果地下室密封性好，温度升高的时候并没有光照变化，避免误报；如果地下室密封性不好或者开有透光窗，光强变化的时候，发酵产生的热量及时的散出地下室，报警器也不会误报。只有火灾时候瞬间产生高温不会及时散去，而且有大量光照，报警器才会工作。 综合以上方案，故采用方案三。
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。
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
燕山大学 课程设计说明书 题目：电子秤的设计 学院（系）：电气工程学院 年级专业： 12级 学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 燕山大学《传感器原理与设计》课程设计任务书 院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系
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。 2014年 12月 12日 摘要 称重技术是日常生活不可获缺的技术，随着科学技术的发展，称重技术和称重装置也获得了广泛的发展。基于电阻应变传感器的电子称以其制作简单、成本低、量程大、精度高等优点，得到了广泛的应用和发展。 电阻应变式传感器是以电阻应变效应为基本原理的电阻式传感器。它由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、扭矩、位移等多种物理量。
本文介绍了一种基于电阻应变式的称重传感器的电子秤的设计，其中包括惠斯通全桥电路的设计和搭建、OP07组成的放大电路的设计、AD7705组成的模数转换电路以及转换后数字采集和显示的实现。详细叙述了该称重传感器的参数设计，并验证其可行性。 关键字：传感器、电阻应变、差动电桥、放大电路、AD转换
目录 第1章概论 0 1.1 调研的意义 0 1.1.1 课题背景 0 1.1.2 调研意义 0 1.2 研究现状 (1) 1.2.1 国内外电子称的研究现状和发展趋势 (1) 1.2.2 典型电子称产品举例 (2) 1.3 为电子称设计进行的准备 (2) 第2章电子称的具体设计方案 (3) 2.1 敏感元件的介绍 (3) 2.1.1 电阻应变片的工作原理 (3) 2.1.2 弹性元件 (5)
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。
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；
电气工程学院 传感器课程设计报告 班级：电132 姓名：袁吉收 学号：1312021047 设计题目：智能家居监控系统设计设计时间：2015.12.22~12.28 评定成绩： 评定教师：
摘要 本文设计的智能家居系统以AT89C51单片机为核心控制单元，实时获取DS18B20温度传感器、TGS813气敏传感器、UD-02感烟传感器数据.并通过LCD1602来显示当前的状态。 关键字：AT89c51、DS18B20、TGS813、UD-02、LCD1602
目录 一、题目要求 1.1 题目介绍 1.2 模块分解 二、方案设计 2.1 方案介绍 三、硬件设计 3.1硬件原理图 四、软件设计 4.1时序图 五、设计总结 六、参考文献 附件：程序代码
一、题目要求 1.1智能家居监控系统设计 以提高家居生活的安全性、舒适度、人性化为目的，设计智能家居监控系统。利用所学的传感器与检测技术知识，实现家居温度、煤气泄漏、外人闯入、火灾（烟雾）的检测（以上检测项目必做。在此基础上增加检测项目并具有可行性，加分。除环境监测项目外，也可增加人体信号检测等。）。各检测节点可通过无线方式连接到主机，检测到危险信号后，主机可采用声光报警或远程报警。 要求（1）用Protel 画出设计原理图； 智能化家居中的 传感器 活动物体 传感器 烟雾传感器 二氧化碳 传感器 温度传感器 火焰传感器 总 线 终端 控制对象
（2）采用Quaters II、Maxplus II、multisim（EWB）、pspice、Proteus中的一种或几种软件，完成系统电路图部分或全部仿真，在设计说明书中体现仿真结果； （3）写设计说明书； 1.2模块分解 1. 温度检测：采用DS18B20温度传感器。 2. 煤气泄漏检测：气敏传感器TGS813来检测空气中的可燃性气体。 3. 烟雾检测：UD-02离子感烟传感器检测空气中烟雾。 二、方案设计 2.1方案设计及选择 在实际设计中我们要考虑的因素有很多，比如成本最低、性价比最高、性能最优、功能最强、界面最友好等等。而本次课设我采用了性价比最高的方案（首先能实现基本功能）。选用了DS18B20、TGS813、UD-02、LCD1602模块实现本次设计。 基于AT89c51的智能家居系统设计 智能家居是人们的一种居住环境，其以住宅为平台安装有智能家居
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
基于电子应变式传感器电子称的制作设计（论文） 基于电子应变式传感器 电子称制作 姓名： 指导教师： 专业名称： 所在系部： 2011年5月
摘 要 电 阻应 变式 传感 器具 有测 量范 围 广、 精度 高、 误差小和线性特性等优点，且能在恶劣环境下工作，在力、压力和重要测试中 有非常广泛应用，力传感器具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长 等优异特点。所以电阻应变式力传感器制作数显电子称具有准确度高易于 制作，简单实用、成本低廉、体积小巧、携带方便等特点。 本文从数显电子称要求分析入手，将整个系统分成四个部分，分析和讨论了各个部分电路原理、控制策略、实现方法。详细讨论了系统各种 工况及信号传递情况，并得到了系统各个部分在不同工况工作状态。数显
电子秤根据弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面电阻应变片（转换元件）也随同变形，电阻应变片变形后，它阻值将发生变化（增大或减小），再经相应测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流），将电信号通过数码显示器显示出来，从而完成了将外力变换为电信号过程。 关键词：灵敏度、电阻应变式传感器 引言 电子秤是日常生活中常用带子衡器，广泛应用于超市。大中型商场。物流配送中心。电子秤在结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理传统机械式称重工具。相比传统机械式称量工具，电子秤具有称量精度高、装机体
积小、应用范围广、易于操作使用等优点，在外形布局、工作原理、结构和材料上都是全新计量衡器。电子秤设计首先是通过压力传感器采集到被测物体重量并将其转换成电压信号。输出电压信号通常很小，需要通过前端信号处理电路进行准确线性放大。放大后模拟电压信号A/D转换电路转换成数字量被送到主控电路单片机中，在经过单片机控制译码显示器，从而显示出被测物理重量。 目前市场上使用称重工具，或者是结构复杂，或者运行不可靠，且成本高，精度稳定性不好，调正时间长，易易损件多，维修困难，装机容量大，能源消耗大，生产成本高。而且目前市场上电子秤产品整体水平不高，部分小型企业产品质量差且技术力量薄弱，设备不全，缺乏产品开发能力，产品质量在低水平徘徊。因此，有针对性地开发一套有实用价值电子秤系统，从技术上克服上述诸多缺点，改善电子城系统在应用中不足。 目录 摘要 (3) 引言 (4)
传感器课程设计半导体吸收式光纤温度传感器
2010年12月30日 目录 序言 (3) 方案设计及论证 (4) 部件图纸 (6) 心得体会 (6)
主要参考文献 (7) 序言 1、简介 光纤温度传感器采用一种和光纤折射率相匹配的高分子温敏材料涂覆在二根熔接在一起的光纤外面，使光能由一根光纤输入该反射面出另一根光纤输出，由于这种新型温敏材料受温度影响，折射率发生变化，因此输出的光功率与温度呈函数关系。其物理本质是利用光纤中传输的光波的特征参量，如振幅、相位、偏振态、波长和模式等，对外界环境因素，如温度，压力，辐射等具有敏感特性。它属于非接触式测温。 2、特点
光纤传感器是一种新型传感器，它用光信号传感和传递被测量，具有动态范围大，频响宽，不受电磁干扰等优点。由于光纤可被拉至距测量点几十米以外，能使信号处理的电子线路远离干扰源，固而可较少受到空间电磁干扰。另外光纤传感器均为可控有源传感器，这使得在硬件和软件设计中可采用一些特殊手段来完成某些较复杂的功能。 3、现状 随着工业自动化程度的提高及连续生产规模的扩大, 对温度参数测量的快速性提出了更高的要求。目前, 普遍采用的热电偶很难实现对温度快速、准确地测量。这种接触式测量也难以保证温度场的原有特征, 易引起误差。在较高温度的测量中, 价格昂贵的金属热电偶必须接触被测高温物体, 所以损坏快, 增加了成本。光纤温度检测技术是近些年发展起来的一项新技术，由于光纤本身具有电绝缘性好、不受电磁干扰、无火花、能在易燃易爆的环境中使用等优点而越来越受到人们的重视，各种光纤温度传感器发展极为迅速。目前研究的光纤温度传感器主要利用相位调制、热辐射探测、荧光衰变、半导体吸收、光纤光栅等原理。其中半导体吸收式光纤温度传感器作为一种强度调制的传光型光纤传感器，除了具有光纤传感器的一般优点之外，还具有成本低、结构简单、可靠性高等优点，非常适合于输电设备和石油以及井下等现场的温度监测，近年来获得了广泛的研究 原理分析 1、本征吸收原理 当一定波长的光通过半导体材料时，主要引起的吸收是本征吸收，即电子从价带激发到导带引起的吸收。对直接跃迁型材料，能够引起这种吸收的光子能量hv必须大于或等于材料的禁带宽度Eg，即 式中，h为普朗克常数：v是频率。从式(1)可看出，本征吸收光谱在低频方向必然存在一个频率界限vg，当频率低于vg时不可能产生本征吸收。一定的频率vg对应一个特定的波长，λg=c／vg，称为本征吸收波长。 2、半导体测温原理 λ，半导体材料对信号光的透过率随温度变化，但对参考光的透过率不变。设信号光的透过率为()T 参考光的透过率为rλ。光纤定向耦合器的分光比为α，光纤传输损耗和探头与光纤的联接损耗为β。令
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
应用传感器设计电子秤 环境工程12-1 1230000122 刘绍博 摘要： 本实验的主要内容是通过对霍尔氏传感器的应用，设计出一款电子秤，并通过本实验得到该电子秤与标准电子秤之间的误差度。 关键词： 霍尔氏传感器、电子秤、传感器应用、设计、误差度 引言： 传感器的定义是能感受规定的被测量，并按照一定的规律转化成可用输出信号的器件或装置。传感器起到信息收集、信息数据的转化作用。本实验采用的是霍尔氏传感器，利用霍尔传感器将被测物体的质量转化成电信号，由电信号与质量间的线性关系从而得出被测物体的质量。 实验原理： 设计电子秤的基本原理是：不同质量的被测物，会引起传感器不同的反应，把这种反应通过特定的方法或电路转换为电压。一般情况下是利用它们的线性变化关系，在被测物的质量与电压之间建立起对应关系，测出电流电压值，从而就可以得到被测物的质量。霍尔传感器是有两个产生梯度磁场的环形磁钢和位于梯度磁场中的霍尔元件组成。霍尔元件通过恒定电流时，霍尔电势的大小正比于磁场强度，当霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时，输出的霍尔电压U取决于其在磁场中的位移量，所以测得霍尔电压的大小便可获知霍尔元件的静位移。若将一个圆盘（即称重平台）和霍尔元件相连，就把霍尔元件的静位移和圆盘上的物体的质量对应起来，也就是说把霍尔电压的大小和圆盘上的物体的质量对应起来，据此就可以设计一种电子秤。
由公式可以看出电压U也是关于位移x的函数，不同质量的物体放在传感器的托盘上所引起的位移是不同的，因而可以通过不同位移的所显示的电压值来确定这个位移所代表的质量。
实验内容与步骤： 1)首先将差动放大器调零，用连线将差动放大器在正（+）负（—）、地短接。将差动放大器的输出端与F/V表的输入插口相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮式F/V表显示为零，关闭主、副电源。调好后，增益旋钮可以动，但调零旋钮不可再动。 2)根据图1连线，W1、r为电桥单位的直流电桥平衡网络的一部分。装好测微头与振动台吸合，并使霍尔片置于半圆磁钢上下正中位置。
传感器课程设计
传感器课程设计 学院电气信息学院 专业测控技术与仪器 年级班别 09级测控01 学号 0904010117 学生姓名王龙龙
目录 一、绪论设计内容与设计要求 (6) 1.1设计内容： (6) 1.2设计要求： (6) 二、设计原理及框图 (6) 2.1设计原理： (7) 2.2系统框图： (7) 三、方案选择及论证 (7) 3.1方案一： (7) 3.2方案二： (8) 3.3方案三： (8) 3.4方案论证： (8) 四、电路与最小系统设计 (8) 4.1驱动电路： (8) 4.2显示电路 (9) 4.3稳压电路 (10) 4.4最小系统的设计 (11) 五、红外控制原理及设计 (12)
5.1红外原理 (12) 5.2红外电路设计 (13) 六、控制流程与程序 (14) 6.1程序流程 (14) 6.2控制程序 (14) 参考文献 (43) 摘要： 本次课程设计是利用接近传感器和单片机技术设计制作一个显示电机转速的速度测定系统，尽可能的提高测量误差，用4位LED 数码管显示速度。电机测速系统由红外接收电路、单片机最小系统、数码管显示电路、电机驱动电路以及激光测速电路构成。红外接收电路用来接收用户输出的红外信息，实现测试参数的设置。
关键词：传感器；转速：显示： Abstracts: This course is designed to use proximity sensors and single chip microcomputer design a show the speed of the motor speed determination system, as far as possible to improve the measure error, with four LED digital display speed tube. Motor speed system consists of infrared receiving circuit, single chip minimize system, digital pipe display circuit, motor drive circuit and laser speed circuit to form. Infrared receiving circuit used to receive a user output of infrared information, realizing test parameters Settings. Keywords: sensors; Speed: display: