電子設(shè)計(jì)大賽校內(nèi)培訓(xùn)傳感器

電子設(shè)計(jì)大賽校內(nèi)培訓(xùn)傳感器第1頁(yè)/共36頁(yè)目錄

傳感器的功能光/聲/磁/溫/角度等典型傳感器簡(jiǎn)介傳感器與控制端之間的接口往屆競(jìng)賽題分析第2頁(yè)/共36頁(yè)傳感器的功能

傳感器是智能感知的“觸角”工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開(kāi)發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其廣泛的領(lǐng)域。傳感網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)技術(shù)之一按照傳感器的用途分類(lèi)：位移、壓力、振動(dòng)、溫度傳感器根據(jù)傳感器輸出信號(hào)：模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)根據(jù)傳感器使用電源與否：有源傳感器和無(wú)源傳感器第3頁(yè)/共36頁(yè)傳感器的功能按照物理原理分類(lèi)：★電參量式傳感器：電阻式、電感式、電容式等；★磁電式傳感器：磁電感應(yīng)式、霍爾式、磁柵式等；★壓電式傳感器：聲波傳感器、超聲波傳感器；★光電式傳感器：一般光電式、光柵式、激光式、光電碼盤(pán)式、光導(dǎo)纖維式、紅外式、攝像式等；★氣電式傳感器：電位器式、應(yīng)變式；★熱電式傳感器：熱電偶、熱電阻；★波式傳感器：超聲波式、微波式等；★射線式傳感器：熱輻射式、γ射線式；★半導(dǎo)體式傳感器：霍耳器件、熱敏電阻；★其他原理的傳感器：差動(dòng)變壓器、振弦式等。有些傳感器的工作原理具有兩種以上原理的復(fù)合形式,如不少半導(dǎo)體式傳感器，也可看成電參量式傳感器。第4頁(yè)/共36頁(yè)傳感器的功能控制類(lèi)電賽題目：感知+控制

對(duì)競(jìng)賽而言，傳感器可分為基本功能傳感器和傳感器模塊；主要來(lái)源：新街口華龍電子商城，淘寶全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽自2007年起，出現(xiàn)控制類(lèi)競(jìng)賽題目，近3屆都出現(xiàn)了小車(chē)為平臺(tái)的競(jìng)賽題目，涉及到傳感器、電機(jī)控制、控制算法（PID）等綜合性知識(shí)。但繼續(xù)出現(xiàn)小車(chē)為平臺(tái)可能性較小。此外，還有各級(jí)的機(jī)器人大賽、智能小車(chē)競(jìng)賽

“穩(wěn)定”是第一要素！在此基本功能上上考慮高性能拓展。第5頁(yè)/共36頁(yè)DS18b20溫度傳感器測(cè)溫范圍－55℃～+125℃，固有測(cè)溫分辨率0.5℃工作電源:3~5V/DC測(cè)量結(jié)果以9~12位數(shù)字量方式串行傳送DS18B20在出廠時(shí)以配置為12位，讀取溫度時(shí)共讀取16位，所以把后11位的2進(jìn)制轉(zhuǎn)化為10進(jìn)制后在乘以0.0625便為所測(cè)的溫度，還需要判斷正負(fù)。前5個(gè)數(shù)字為符號(hào)位，當(dāng)前5位為1時(shí)，讀取的溫度為負(fù)數(shù)；當(dāng)前5位為0時(shí)，讀取的溫度為正數(shù)。5元14元第6頁(yè)/共36頁(yè)濕敏電阻模塊HR202可以檢測(cè)周?chē)h(huán)境的濕度靈敏度可調(diào)（圖中藍(lán)色數(shù)字電位器調(diào)節(jié)）工作電壓3.3V-5V

輸出形式:a模擬量電壓輸出

b數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸出（0和1）

9.5元第7頁(yè)/共36頁(yè)光敏電阻傳感器可以檢測(cè)周?chē)h(huán)境亮度輸出模擬量

可以設(shè)定某個(gè)亮度值輸出數(shù)字量

靈敏度可調(diào)，性能穩(wěn)定

工作電壓5V數(shù)字量模擬量雙輸出8元第8頁(yè)/共36頁(yè)

紅外復(fù)眼

由若干個(gè)紅外感光單元構(gòu)成的、能夠同時(shí)多方位測(cè)量紅外光強(qiáng)弱的電子部件。能夠只占用一個(gè)端口，就可以實(shí)現(xiàn)方便、快捷地讀取多個(gè)方向的火焰（紅外光）強(qiáng)度，并且自動(dòng)運(yùn)算出最大值方向，最小值方向等等第9頁(yè)/共36頁(yè)霍爾元件霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是美國(guó)物理學(xué)家霍爾（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體的垂直于磁場(chǎng)和電流方向的兩個(gè)端面之間會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差，這一現(xiàn)象便是霍爾效應(yīng)。這個(gè)電勢(shì)差也被叫做霍爾電勢(shì)差。第10頁(yè)/共36頁(yè)E3F-DS30C4光電開(kāi)關(guān)光電開(kāi)關(guān)（光電傳感器）是光電接近開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無(wú)的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測(cè)。光電開(kāi)關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。安防系統(tǒng)中常見(jiàn)的光電開(kāi)關(guān)煙霧報(bào)警器，工業(yè)中經(jīng)常用它來(lái)記數(shù)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)次數(shù)。漫反射式有效檢測(cè)距離：30cm

20元左右第11頁(yè)/共36頁(yè)反射式光傳感器TCRT5000光電耦合器(簡(jiǎn)稱(chēng)光耦)，是一種把發(fā)光元件和光敏元件封裝在同一殼體內(nèi)，中間通過(guò)電→光→電的轉(zhuǎn)換來(lái)傳輸電信號(hào)的半導(dǎo)體光電子器件。光電耦合器可根據(jù)不同要求，由不同種類(lèi)的發(fā)光元件和光敏元件組合成許多系列的光電耦合器。目前應(yīng)用最廣的是發(fā)光二極管和光敏三極管組合成的光電耦合器2元左右第12頁(yè)/共36頁(yè)灰度測(cè)量模塊（紅外反射式）

不同的物體對(duì)紅外線的反射率不同，黑色最低，白色最高；它通過(guò)發(fā)射紅外線并測(cè)量紅外線被反射的強(qiáng)度來(lái)輸出反映物體顏色的電壓信號(hào)，有效距離3-30毫米1VCC電源線5V2GND地線0V3Vo輸出信號(hào)線0-3.3V4發(fā)射接收對(duì)管10元左右第13頁(yè)/共36頁(yè)灰度測(cè)量模塊第14頁(yè)/共36頁(yè)超聲測(cè)距傳感器

超聲測(cè)距的工作原理是通過(guò)記錄發(fā)送與接收反射的波形間的時(shí)間差計(jì)算距離值。信號(hào)經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換發(fā)送后碰到障礙物發(fā)射回來(lái)，發(fā)射的波形被捕捉后經(jīng)放大電路放大輸入單片機(jī)，單片機(jī)連續(xù)捕捉兩個(gè)信號(hào)后會(huì)計(jì)算信號(hào)頻率與距離。如頻率為發(fā)送頻率，則計(jì)算的距離被保存，經(jīng)I2C總線發(fā)送給上位機(jī)。5~150cm精度1cm第15頁(yè)/共36頁(yè)紅外距離感應(yīng)模塊

發(fā)射紅外線并測(cè)量紅外線被反射的強(qiáng)度來(lái)輸出反映和物體距離的電壓信號(hào)，有效距離10～80厘米。

模擬量輸出，輸出電壓和探測(cè)距離成比例

第16頁(yè)/共36頁(yè)WDD35D-1精密導(dǎo)電塑料電位器獨(dú)立線性精度:±0.5%、±0.1%;理論電氣轉(zhuǎn)角:345°±2°;工作溫度范圍:-55℃-125℃;機(jī)械轉(zhuǎn)角:360°(連續(xù));第17頁(yè)/共36頁(yè)ENC-03M（陀螺儀傳感器）模塊板載ENC-03M低成本單周機(jī)械陀螺儀傳感器，用于檢測(cè)角速度。模擬信號(hào)輸出，關(guān)鍵電阻均采用1%精度電阻，且使用磁珠對(duì)地進(jìn)行抗干擾處理。支持2.7V-5.25V寬電壓輸入機(jī)械臂，智能車(chē)，飛機(jī)模型

第18頁(yè)/共36頁(yè)三軸加速度傳感器

Freescale公司生產(chǎn)性?xún)r(jià)比高微型電容式加速度傳感器MMA7361芯片典型應(yīng)用：墜落檢測(cè)、人類(lèi)環(huán)境學(xué)工具、游戲、文本滾動(dòng)、3維動(dòng)態(tài)撥打、計(jì)步器、機(jī)器人技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)輸入設(shè)備、裝運(yùn)/處理監(jiān)控器、點(diǎn)擊靜音、設(shè)備平衡/監(jiān)控、軸承磨損監(jiān)控、地震監(jiān)控等。第19頁(yè)/共36頁(yè)電子羅盤(pán)儀（磁阻傳感器）測(cè)量芯片:2塊PhilipsKMZ51原裝進(jìn)口磁阻傳感器電壓:5V電流:20mA分辨率:0.1degree精度:0.1-0.8degrees校準(zhǔn)后輸出方式：

1:時(shí)間脈沖1mSto37mS以0.1mS間隔輸出方式

2:SPI16位接口,0-365SCLspeedupto1MHz保持水平！第20頁(yè)/共36頁(yè)激光傳感器收發(fā)一體激光傳感器，激光經(jīng)調(diào)制后發(fā)射，照射到黑白物體后發(fā)射回來(lái)，接收部分感應(yīng)到激光后輸出狀態(tài)信號(hào)，用來(lái)檢測(cè)黑白（深顏色和淺顏色）兩種顏色(物體)！

測(cè)試地面或者賽道信息第21頁(yè)/共36頁(yè)其他

水銀開(kāi)關(guān)

傾角傳感器聲音傳感器第22頁(yè)/共36頁(yè)傳感器接口IIC總線串口/485IO口

ADSPI總線主控板：MSP430、ARMCortex-M3內(nèi)核芯片、51系列單片機(jī)、凌陽(yáng)單片機(jī)等第23頁(yè)/共36頁(yè)往屆競(jìng)賽題分析2007年“電動(dòng)車(chē)蹺蹺板”基本要求

在不加配重的情況下，電動(dòng)車(chē)完成以下運(yùn)動(dòng)：

（1）電動(dòng)車(chē)從起始端A出發(fā)，在30秒鐘內(nèi)行駛到中心點(diǎn)C附近；

（2）60秒鐘之內(nèi)，電動(dòng)車(chē)在中心點(diǎn)C附近使蹺蹺板處于平衡狀態(tài)，保持平衡5秒鐘，并給出明顯的平衡指示；

（3）電動(dòng)車(chē)從（2）中的平衡點(diǎn)出發(fā)，30秒鐘內(nèi)行駛到蹺蹺板末端B處（車(chē)頭距蹺蹺板末端B不大于50mm）；

（4）電動(dòng)車(chē)在B點(diǎn)停止5秒后，1分鐘內(nèi)倒退回起始端A，完成整個(gè)行程；

（5）在整個(gè)行駛過(guò)程中，電動(dòng)車(chē)始終在蹺蹺板上，并分階段實(shí)時(shí)顯示電動(dòng)車(chē)行駛所用的時(shí)間。

發(fā)揮部分。。。第24頁(yè)/共36頁(yè)往屆競(jìng)賽題分析2009年“聲音引導(dǎo)系統(tǒng)”第25頁(yè)/共36頁(yè)往屆競(jìng)賽題分析2011年追逐小車(chē)第26頁(yè)/共36頁(yè)往屆競(jìng)賽題分析跑道寬40cm車(chē)寬12cmh圖2.1紅外測(cè)距構(gòu)造平面圖≧6cm地紅外測(cè)距θ第27頁(yè)/共36頁(yè)往屆競(jìng)賽題分析

長(zhǎng)安大學(xué)的優(yōu)秀作品第28頁(yè)/共36頁(yè)往屆競(jìng)賽題分析2011年“基于自由擺的平衡板控制系統(tǒng)”第29頁(yè)/共36頁(yè)往屆競(jìng)賽題分析2012年省“激光槍自動(dòng)射擊裝置”在圖形點(diǎn)陣顯示器上顯示胸環(huán)靶的相應(yīng)圖形，并閃爍顯示彈著點(diǎn)。自動(dòng)控制激光槍?zhuān)?5秒內(nèi)將激光束光斑從胸環(huán)靶上的指定位置迅速瞄準(zhǔn)擊中靶心（即10環(huán)區(qū)域）?？筛鶕?jù)任意設(shè)定的環(huán)數(shù)，控制激光槍瞄準(zhǔn)擊中胸環(huán)靶上相應(yīng)位置。其他第30頁(yè)/共36頁(yè)往屆競(jìng)賽題分析第31頁(yè)/共36頁(yè)還缺點(diǎn)什么？第32頁(yè)/共36頁(yè)往屆競(jìng)賽題分析

認(rèn)識(shí)自己