传感器课程设计实验报告

河北科技大学 课程设计报告

姓名： 学号： 专业班级： 课程名称： 指导教师： 学年学期： 年 月 课程设计成绩评定表 学生姓名 学 号 成绩 专业班级 起止时间 2011.11.25—2011.12.6

设计题目 追逐光源的小车

指 导 教 师 评 语 指导教师：

年 月 日 目录 一、 设计目的…………………………………………1 二、 摘要………………………………………………1 三、 正文………………………………………………1 1. 设计题目……………………………………………1 2. 电路原理图…………………………………………1 3. 电路原理说明………………………………………2 4. 电路组成说明………………………………………2 5. 元器件明细表………………………………………4 6. 制作加工元器件……………………………………5 7. 焊接电路……………………………………………6 8. 调整与测试…………………………………………7 9. 实物图………………………………………………7 四、 心得体会…………………………………………8 五、 参考资料…………………………………………13 一、课程设计目的 1.通过解决相关实际问题，以巩固、加深对常用传感器的认识和相关知识的理解，提高综合运用课程知识的能力。 2.熟悉相关电子元器件和电路特性，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图等，提高自主创新能力。 3.通过实际电路方案的分析比较，设计计算，元件选择，焊接安装，调试等环节，初步掌握简单传感器电路的分析方法和工程设计方法。 4.掌握常用仪器设备的正确使用方法，学会简单传感器控制电路的实验调试和整机指标测试方法，提高独立动手能力。能在教师指导下，完成课题任务。 5.培养严肃认真的工作作风和严谨科学态度。通过课程设计实践，获得初步的应用经验，为以后从事生产和科研工作打下的基础。 6.培养根据课题需要选学参考书籍、查阅手册图表和文献资料的自学能力。通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题。 7.了解与课程有关的电子电路以及元器件技术规范，按课程设计任务书的要求编写设计说明书。提高自己的动手能力，培养严肃、认真的工作作风和科学态度。 二、概述 本实验在电路中使用了2个光敏元器件来做小车的视觉传感器。根据光敏二极管见光导通的特性，它们用来感受光的强弱变化。同时用晶体三极管来对光敏传感器的输出信号做出反应，利用晶体三极管的输出电流来驱动电动机，使小车转向有光源的方向。 关键字： 视觉传感器 光敏传感器 追光电路 可调电阻器 光敏元件 光敏二极管 三、正文 1.设计题目：追逐光源的小车 2.电路原理图 如图1所示，追光小车是利用两个光敏传感器（光敏二极管）受光照射时，使其电阻变小，电路导通，让反方向电机转动。

3.电路原理说明 小车电路原理很简单，它使用分别位于小车左右两边的2个光电二极管PT-L和PT-R作为视觉传感器来感受外界光线。同时利用晶体三极管的开关功能对视觉传感器的感受做出反应，接通或者断开相对侧的电动机以使小车产生相应动作——向光源转动或停止。 4.电路组成说明 1).视觉传感器 它有左右两套相同的电路，PT-L是安装在左边的光电管，他的信号通过VT1去驱动安装在右侧的电动机M-R。可以把光电二极管看作是随光照强弱而改变电阻的可变电阻器。当光电二极管没有受到光照时，它的阻值很大，所以后续电路不能正常工作；相反，当光电二极管受到足够强度的光照时，它的阻值变小，使晶体三极管导通，产生电流，从而使电动机转动，改变小车方向。 2).电动机驱动电路

+3V 左边 右

边 PT-L

左边

R2 100

LED1

VT2 8050

R1 100

VT1 8050

RP1 10k

VT38050

RP2 10k

PT-R右边

R4 100

LED2

VT4 8050

R3 100

M-L M-R

图1 实验设计电路图 小车左右两边分别装有一个电动机与晶体三极管的集电极相连，作为小车的驱动装置。位于左边的光电二极管PT-L受到光照，它的阻值变小，故有电流流过光电二极管PT-L和电阻R1，注入左边晶体管驱动电路，使晶体管驱动电路导通，电流流过右边电动机M-R，使其转动，所以小车会向左边转弯，转向它左边光源；同样，如果光源在小车右边，则光电二极管PT-R导通，电流注入右边晶体管驱动电路，是电流流过左边电动机M-L，使其转动，所以小车向右转，朝向位于右边的光源。 无论小车往那边转，当它转为正对光源时，左、右两边的光电二极管都感受到光线，使2个晶体三极管驱动电路全都导通，从而使左右两边的电动机一起转动，是小车对光源前进。 3).发光指示电路 发光二极管LED1、LED2只是作为指示作用，它们分别与电阻器R2、R4相串联，再分别并联到2个电动机的接线两端。当那一侧的电动机转动时，与这一侧电动机并联的发光二极管就会发光，从而指示出那一侧的光电二极管受到了光照。 4).复合晶体管驱动电路 如果每一侧只用一个晶体三极管作为放大电路，小车可能要有相当强的光照才会有反应。这是因为在光线较弱时，晶体管的基极没有足够的电流流过，因此晶体管不能饱和导通，所以集电极与发射极没有足够大的电流流过，因此连接在集电极回路中的电动机不能转动。 所以本实验中用2个晶体三极管按照图2所示方式连接起来，将两个晶体三极管VT1和VT2“复合”为1个晶体三极管，即达林顿连接。在用达林顿方式连接的复合三极管的放大系数比单个晶体管的放大系数大了很多，是两个晶体管放大系数的乘积。 如果光线没有照射到光敏二极管PT-L或者PT-R，晶体管VT1和VT3因为无基极偏压而截止，所以晶体管VT2和VT4也都截止电动机M-L和M-R中无电流通过，因此左右两个电动机都不转动，小车停止转

VT1 VT1 B

E

C

图2 “达林顿”复合三极管 动。 如果光线照射到光敏管，使它阻值变小，故有电流流过它注入晶体管VT1的基极，即使光线比较弱，致使电流流过晶体管VT1基极的电流较小，经过VT1放大后，就有比较大的电流注入VT2的基极，使VT2可以充分导通，所以电流流过晶体管VT2和电动机，使电动机转动，从而带动小车转动。 5).其他电路组成说明 可调电阻器RP1和RP2分别用来调整左、右两边电路的灵敏度。它是复合晶体三极管基极下偏置电阻器，将它的阻值调高，可以使灵敏度增加，若调低阻值，则降低灵敏度。 与光电二极管串联的电阻器是限制电流用的，当外界光线非常强烈时，光电二极管的阻值可能变得非常小，这支串联的电阻器可以避免太大的电流注入晶体三极管的基极。 5.元器件明细表 名称 型号规格 数量 备注 光电管 PT5208 2 光电二极管（光敏二极管） 发光二极管 直径3mm或5mm 2 红、绿、黄均可 电阻器 100Ω（棕黑黑黑棕） 2 四色环电阻器为棕黑棕金 可调电阻器 10kΩ（103） 2 也可用50kΩ（503） 晶体三极管 8050(NPN型) 4 非灵敏可用2个 电池盒 1 可容纳两节5号电池 电池 #5 2 电动机 131型 2 可用其他类型电动机 通用电路板 61mm*71mm 1 23孔*27孔 导线 少量可省略 回形针 2 可用粗铁丝代替 热收缩管 直径约5mm 14mm 可用黑塑料胶带或黑纸代替 塑料管 内径约1mm 20mm 可用电线外皮代替 螺丝钉 M3*8mm 2 螺丝钉直径3mm，长度8mm；两者

可省略 螺丝帽 M3 2

其他 适量 黏合剂等 表1 元器件和零配件列表 6.制作加工元器件 1).制作遮光套 因为光电二极管的感光灵敏度较高，容易受到外界环境的光线影响，所以要给它加上一个遮光套，使其只能收到前方的光源，从而既提高了抗干扰力，有增强了它的方向性。 遮光套可以用热收缩管来将其套住，再用电烙铁加热使其固定。或者如图3所示，用黑塑料胶带缠在光电管上。 将发光二极管及光电二极管的引脚弯折成如图4所示形状备用。

2).制作电路板底盘 取表1中要求电路板，按图5所示制作小车底盘。 在电路板左右两边锯出4条直线，然后将锯出的2小块电路板掰掉，形成用来嵌装电动机的两个缺口。 将用于固定电池盒的两只安装空的直径扩大到3mm左右，一边穿过螺丝钉来固定电池盒。或者可以不用螺丝钉固定电池盒，改用黏合剂，将电池盒粘在电路板上。 3).制作电动机固定支架

图3 图4 图4 电动机支架可用回形针制作。将回形针掰开后，弯曲成如图6所示形状，再把它焊接在电动机外壳上。

4).制作驱动轮 电动机是利用电动机的轴作为前轮直接驱动的。因此，应在两个电动机的轴上分别套上一段内径1毫米左右的电线外皮，来作为防滑轮。或者可以用水笔芯上的橡胶帽套在电动机的轴上。 7.焊接电路 1).按图7所示，将各元器件插入电路板，焊好。注意光电二极管要反接，其中较短的一条引脚在电路板上的位置要靠近发光二极管。 2).注意不要把元器件的引脚剪掉，将引脚按图8所示，弯折，焊接，由于焊点较密集，应注意不能焊连。这样做可以省去用导线的麻烦，电路也不会显得太乱。

3).在固定电动机时，要注意不要大力，应为回形针的焊接不太牢固，需要注意不要掰掉。 4).将电池盒用螺丝钉或黏合剂固定在电路板上。

图5 图6

图7 图8