傳感器原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)說明書重點(diǎn)

1、大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)XX級(jí)傳感器原理及應(yīng)用課程 設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：光照強(qiáng)度自動(dòng)檢測(cè)顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) 城市路燈控制系統(tǒng)學(xué)號(hào):XX姓名：完成時(shí)間:至總評(píng)成績(jī):XX指導(dǎo)教師簽章：設(shè)計(jì)題目:光照強(qiáng)度自動(dòng)檢測(cè)顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)之城市路燈燈控制系統(tǒng)一、題目的認(rèn)識(shí)理解光電阻作為一種傳感器主要是用來實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能，用于對(duì)光照強(qiáng)度的控制。而 自然光的自動(dòng)檢測(cè)顯示與報(bào)警系統(tǒng)使人們對(duì)工作場(chǎng)所或外部環(huán)境的光照強(qiáng)度的控 制成為可能，尤其在當(dāng)前能源短缺和環(huán)境壓力變大的背景下更有意義。而由國(guó)家 電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)截止2006年我國(guó)火電比列依然超過80%,火電中絕大部分是燃 煤發(fā) 電。而煤炭燃燒必然帶來二氧化碳的大量排放，同時(shí)也加大了環(huán)境承載能

2、力。所以建設(shè)環(huán)境友好型能源節(jié)約型的城市和國(guó)家是勢(shì)在必行的舉措，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)可 持續(xù)發(fā)展。二、設(shè)計(jì)任務(wù)要求：設(shè)計(jì)題目：自然光光照強(qiáng)度自動(dòng)檢測(cè)顯示（報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)之城市路燈控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)光照強(qiáng)度自動(dòng)檢測(cè)、顯示、（報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)外界三種不同條件下 光強(qiáng)的分檔指示和報(bào)警（弱、適宜、強(qiáng)備注:報(bào)警功能選作。1、方案的設(shè)計(jì)1根據(jù)題目選定光照強(qiáng)度自動(dòng)檢測(cè)所用的光電傳感器類型；2自己設(shè)計(jì)至少三種以上不同光照條件，測(cè)定不同光照條件下光電傳 感器的輸 出；3傳感器測(cè)量電路采用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的比較器完成，完成至少三種以上不同光照條件下顯示報(bào)警系統(tǒng)方案的論證和設(shè)計(jì)；4完成自然光光照強(qiáng)度自動(dòng)檢測(cè)顯示報(bào)警系統(tǒng)電

3、路方框圖、電路原理圖的設(shè)計(jì)；5完成自然光光照強(qiáng)度自動(dòng)檢測(cè)顯示報(bào)警系統(tǒng)中核心芯片的選型、系統(tǒng)中各個(gè)參數(shù)的計(jì)算（備注:1.含各種元件參數(shù)的計(jì)算過程或依據(jù) 2.選定最接近計(jì)算結(jié)果的元 件規(guī)格；6設(shè)計(jì)結(jié)束后，進(jìn)行仿真調(diào)試。2、仿真調(diào)試方案1利用Multisim或Pspice等軟件仿真，得出主要信號(hào)輸入輸出點(diǎn)的波 形,根據(jù)仿 真結(jié)果驗(yàn)證設(shè)計(jì)功能的可行性、參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性 ；2給出系統(tǒng)整機(jī)電路圖（利用PROTEL軟件做出原理圖SCH文件。3、完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。三、設(shè)計(jì)所需基礎(chǔ)知識(shí)及工具1、基礎(chǔ)知識(shí)電路理論中電阻電路的分析、模擬電子線路中運(yùn)算放大器、比較器、功率放大器等知識(shí)，數(shù)字電子線路中開關(guān)特性及數(shù)字信號(hào)

4、等知識(shí)，傳感器技 術(shù)中的光電傳感 器原理及應(yīng)用、測(cè)量電路等部分知識(shí)。2、設(shè)計(jì)工具電子電路EDA仿真軟件：Multisim或Pspice電子線路設(shè)計(jì)軟件：Protel99SE。四、方案設(shè)計(jì)及其論證（包含課題的功能與指標(biāo)分析、電路的結(jié)構(gòu)組成方框 圖、各部分單元電路間關(guān)系、單元電路方案設(shè)計(jì)考慮方案設(shè)計(jì)及論證（1）社會(huì)調(diào)查以及總體功能概述由于一個(gè)中空城市衣約有15000余把爵燈*而火域市則多達(dá)30000余蓋路燈. 而邯議賂燈的呼均功辜為250瓦以大城市計(jì)算如果所有的胳燈全（#亮潮來， 邯小時(shí)嚶泊耗7200余度電.如果毎尺亮10個(gè)小時(shí)一年按照365 K讓孤 挪么 整個(gè)城甫內(nèi)全年所有路燈的耗電ft|/r：

5、262K（XMMi； 度按5 Efft就處13140000朮.而由于口前許參城市的幣燈控制依然是人為控制、由于人的 囲事，提洲開燈勢(shì)臨會(huì)適成能源的浪費(fèi)，晚幵燈fj會(huì)洽人們的那疔帯耒不便以 及不必姿的燮理事故.因此我們利用口然光光強(qiáng)自型檢貉打控制系統(tǒng)來真現(xiàn)材 城市烙燈的憲時(shí)控h此外.帝 哪分北方城市和絶大部分南方城市恨容！W有 憲然地大霧發(fā)牛一.常常56雄許孝嚴(yán)鞭的乞通爭(zhēng)故.畫于尤”我們利川訓(xùn)度傳廉 器檢測(cè)濕熾變代在適晉的悄況檢響警報(bào)并1L點(diǎn)堯高壓捎燈*（再指標(biāo)分析經(jīng)過#種瑋境條件下反復(fù)絨計(jì)利測(cè)標(biāo)的魴舉區(qū)示我心所選用的比戟電陽冷）t 照flEtS于陰天畫內(nèi)i50lwO光Aft的最低光照的時(shí)候的電

6、阻大約為135K（謖. 篡不f 5%）.于Jft同時(shí)泉址內(nèi)的M他益件也選用的溫漂較低，溫度范舊廣的器 杵.因此餐齊種天氣情況及溫侵情況下均使用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)城巾7S燈的實(shí)時(shí)控 制山于選用以削尺室內(nèi)最低Jt照為枷界光將強(qiáng)皿+ 5嚅躬i吳墾不僅不會(huì)ifi成能 源的漱費(fèi)，址不會(huì)給市民的出汀帶來不便 5此同時(shí).取們便用心川沿上禹|WM啊0呻誥右禺近睥hll；科銳和匕丄耳恬仙出朋*鶯 陌一MvtMfttlPhViIMFw NJtlHh電囲的愷構(gòu)mu収猊揖理方護(hù)團(tuán) 制單嗥購方護(hù)10鑰4功身片圖*虞n謝櫛耳*羸貳AJ |_K| .It燈事鼻、 -H*lt ZNV 4!情具嚴(yán)囲越掲國(guó)五、電路中各元器件選型和參數(shù)計(jì)

7、算(5) 各分立單元電路的關(guān)系我們通過利用電阻網(wǎng)絡(luò)與運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)對(duì)自然光照強(qiáng)度以及濕度的合理控制 I對(duì)于光敏電阻我們通過電阻網(wǎng)絡(luò)的合理配I:匕得到的電壓與光敏電阻所在電璇 的變動(dòng)電壓比利用運(yùn)算放大器進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)對(duì)光照強(qiáng)度的實(shí)時(shí)控制中利用運(yùn)增 放大器的輸出進(jìn)而控制繼電器的閉合與斷開，而繼電器的閉合就可以式交流電捋 接通*路燈開啟照明。II對(duì)于濕度傳感器我們通過電阻網(wǎng)絡(luò)的合理配比得到的電壓與濕度傳感器傳叵 的電壓利用運(yùn)算放大器進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)對(duì)突然大霧的監(jiān)控，利用運(yùn)算放大器的輸 出進(jìn)而控制繼電器的閉合與斷開，而繼電器的閉合將會(huì)使警報(bào)拉響，同時(shí)高壓鈉 燈點(diǎn)疣，提示所有車輛減速慢行。(6) 單元電路

8、方案設(shè)計(jì)考慮(5)務(wù)分立單元電路的關(guān)系我們通過穗用電輒甲H斗運(yùn)貳越大器實(shí)觀對(duì)ri於比剛強(qiáng)度玖從涅疫的合理卉制I對(duì)I比禺迫P覆們期過電沮網(wǎng)諾的件理配比押釗的電|：七幗電口卑電略的性站電爪比利田詰II放大理進(jìn)衍比牧.賓現(xiàn)對(duì)尤関螟復(fù)的賓時(shí)押制刊麻逗口Nt火理的輸出建畫控制攜電的WjASilffiH喇辦電基的閉介就對(duì)以犬交槪電踣按通.聲燈叭：|矍明.II對(duì)于舉度楷嵯稱現(xiàn)們通域電的合理配比補(bǔ)制的電Hi吟黃鷹1U*器傳啊的電“科川莖師也上JSittf了比牧.哦現(xiàn)時(shí)工博人霧前監(jiān)控.利用蔬期放丸目的輸冷進(jìn)和期加li裁的御合與帕開.fib鰹電耕的阿合椅仝性警報(bào)登*ihiJB-jH M(6單元電路方案設(shè)計(jì)零慮，制

9、為堆電辭的燮功需翌 淀齢忸h和電流以我們選川赧人槪.腳膠扎器的電混員曜接地.it町UL保說札片堆還立的情況卜故人辭檢出為塀.咧變電器辻于新幵扶急.ftj乩坪境改龍的時(shí)HL由于放大卅的業(yè)也便魁隠雄樹合此時(shí).2入齬力或心匕缶H號(hào)M抿勢(shì)監(jiān)魁書由F躋勺吐FHf氐畑幀型棒力矍解環(huán)城汩魄的越晌.所tUU應(yīng)斥具育卡卜憐粹用前電Rl till利川不同電陽前盅盛曼偲的杵忤不崗*金甜收41阻融迦廈的丹島商俗斷塔Uh電肌隨甘皚度的刃說血打瞬降低人同一牛龍ftl由薛牛電R1仟H両成一部曲為金議諛電BL 邂分溝羈腿電阻 詁樣就可U14 步fXil配比的f ttfi此外選艸的遼宵逹尢器以 蛆ft電越都址I ft “小、竹

10、隘度程團(tuán)內(nèi)的奉件念 慮劉功壯的問砂屎ttitin用堆杯的時(shí)比壯閑均為人電吐 甜ft蒞同掙功能的|情況卜選艸功it較申的劇卄的配比為R2 (R2+R3=0.9。而在仿真時(shí)模擬濕度傳感器的是一個(gè)可變電阻，可變電阻上方的分壓電阻為R9=100K。而我們欲使當(dāng)濕度電阻大于90%的時(shí)候使x 20.90.9得到電阻值為 運(yùn)算放大器驅(qū)動(dòng)繼電器。由此可得計(jì)算公式1000.9 * xx=1.1M。而實(shí)際的濕度傳感器我們選擇了 Hon eywell公司生產(chǎn)的HIH-3610。該濕 度傳感器具有溫漂小，響應(yīng)時(shí)間小，功耗低，化學(xué)特性穩(wěn)定，輸出線性電壓等優(yōu)良特點(diǎn)。（2）放大器選擇及計(jì)算 為了可以驅(qū)動(dòng)后階電路的繼電器我們

11、選擇的放大 器為L(zhǎng)M207。LM207是通用運(yùn) 算放大器，可以工作在負(fù)25攝氏度至85攝氏度之 間，而且溫漂較小，增益較大。（3）繼電器選擇與計(jì)算 我們選擇了歐姆龍G2R- 2-12V繼電器，該繼電器具有以下三個(gè)特點(diǎn)1級(jí)10A、2級(jí)5A的通用型功率繼 電器線圈接點(diǎn)間耐壓5000V、耐沖擊電壓10000V的安全設(shè)計(jì) 操作線圈有 AV、DC型。線圈功耗為0.36W 0.9W（4）路燈及高壓鈉燈選擇及計(jì)算 我們選 擇了具有有效功率高的路燈作為主燈，雖然初期投資大，但是總體成本降低，而且有利于節(jié)能。每個(gè)路燈大約為100W。另外我們使用了高壓鈉燈作為副 燈。高壓 鈉燈使用時(shí)發(fā)出金白色光，它具有發(fā)光效率高

12、、耗電少、壽命長(zhǎng)、透霧能力強(qiáng)和不誘蟲等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于道路、高速公路、機(jī)場(chǎng)、碼頭、船塢、車站、廣場(chǎng)、街道交匯處、工礦企業(yè)、公園、庭院照明及植物栽培。高壓鈉燈在環(huán)境溫度-40+45 C的條件下，能連續(xù)工作12小時(shí)以上。高壓鈉燈功率為250W。工作 電壓為220V。/ （5）蜂鳴器選擇及參數(shù)計(jì)算我們選擇的蜂鳴器為JN-4333（AC220V）。該蜂鳴器具有工作電壓高（220V），功耗低，靈敏度高，聲強(qiáng) 強(qiáng)度大（最小聲音強(qiáng)度為80db）溫度范圍廣，（-20+60），重量輕的優(yōu)良特 點(diǎn)。（6）保險(xiǎn)絲 我們選擇了通用的錫材料作為保險(xiǎn)絲。六、設(shè)計(jì)總結(jié)（包括對(duì)設(shè)計(jì)的目的和意義的認(rèn)識(shí)、本人完成情況、設(shè)計(jì)中的主

13、要收獲和不足、對(duì)設(shè)計(jì)類課程的建議）。目的和意義：自從工業(yè)革命以后，人類的生活狀況發(fā)生了翻天腹 地的變換，科 技日新月異，但是與此同時(shí)，人類文明對(duì)地球的環(huán)境造成了很大的 破壞，環(huán)境污 染，全球變暖，厄爾尼諾，酸雨現(xiàn)象等接踵而至。而我們所設(shè)計(jì)的 題目的目的是 通過自然光光照強(qiáng)度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的節(jié)約和減少溫室氣體等 有害氣體的排放，最終在路燈系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn) 綠色城市”。本人完成情況：經(jīng)過一周時(shí)間的 努力，基本完成預(yù)定的目標(biāo)。設(shè)計(jì)中的主要收獲和不足：通過一周時(shí)間的集中學(xué)習(xí)，我對(duì)傳感器，電路基礎(chǔ)，數(shù)字電路，模擬電路有了新的認(rèn)識(shí)。從中學(xué)到許多 在課本中沒有學(xué)到的知識(shí)，原 來總以為這些東西太簡(jiǎn)單，不做也無所謂，到該做的時(shí)候可定能做出來，也能做 好，其實(shí)不是這樣的，真正做的時(shí)候發(fā)現(xiàn)不知道如 何下手。通過一周的學(xué)習(xí)最大 的收獲是重新認(rèn)識(shí)了自己，自己不懂的東西太多 了，還有許多地方急需改進(jìn)。書 到用時(shí)方恨少，事非經(jīng)過不知難。希望自己和同 學(xué)們以后不要眼高手低，再走類 似的彎路。建議：課程設(shè)計(jì)是對(duì)同學(xué)們綜合能力 以及活學(xué)活用的能力的考查，同時(shí)也使同 學(xué)們認(rèn)識(shí)到理論與實(shí)際的差異，認(rèn)識(shí)到 自己的實(shí)力到底有多少。所以課程設(shè)計(jì)類 課程應(yīng)該堅(jiān)持搞，而且