電子系統(tǒng)設計第2章常用傳感器及其在電子系統(tǒng)中的應用（講稿）課件

電子系統(tǒng)設計第2章常用傳感器及其在電子系統(tǒng)中的應用（講稿）ppt課件壓力傳感器壓阻式壓力傳感器利用壓阻效應將壓力信號變換為電阻變化信號的傳感器。利用檢測電路把壓阻式壓力傳感器的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵觯纯杀浑娮酉到y(tǒng)處理。檢測電路通常是采用惠斯通電橋構(gòu)成的。壓力傳感器壓阻式壓力傳感器利用壓阻效應將壓力信號變換為電阻變壓力傳感器惠斯通電橋構(gòu)成的恒壓源電阻測量電路結(jié)論：恒壓源測量電路輸出電壓與溫度相關(guān)，必須進行補償，而恒流源測量電路無需溫度補償，因此采用恒流源激勵是不錯的選擇。可以用恒流源供電?。?！壓力傳感器惠斯通電橋構(gòu)成的恒壓源電阻測量電路結(jié)論：恒壓源測量幾種恒流源參考電路類型1：特征：使用運放，高精度輸出電流：Iout=Vref/Rs類型2：特征：使用并聯(lián)穩(wěn)壓器，簡單且高精度輸出電流：Iout=Vref/Rs檢測電壓：根據(jù)Vref不同（1.25V或2.5V）幾種恒流源參考電路類型1：類型2：幾種恒流源參考電路類型3：特征：使用晶體管，簡單，低精度

輸出電流：Iout=Vbe/Rs檢測電壓：約0.6V類型4：特征：減少類型3的Vbe的溫度變化，低、中等精度，低電壓檢測

輸出電流：Iout=Vref/Rs檢測電壓：0.1V—0.6V幾種恒流源參考電路類型3：類型4：幾種恒流源參考電路類型5：特征：使用JEFT，超低噪聲

輸出電流：由JFET決定檢測電壓：與JFET有關(guān)類型6：特征：消除類型1基極電流誤差

輸出電流：Is=Iout-Ig幾種恒流源參考電路類型5：類型6：壓力傳感器在低成本電子秤中的應用電子秤基本結(jié)構(gòu)壓力傳感器在低成本電子秤中的應用電子秤基本結(jié)構(gòu)電子秤樣機電路A：電阻應變式稱重傳感器B：RC濾波網(wǎng)絡輸入模擬信號范圍為（-AVDD/2，AVDD/2）

SDI提供SPI（串行外設接口）與MCU通信電子秤樣機電路A：電阻應變式稱重傳感器B：RC濾波網(wǎng)電子秤精度計算及分析設傳感器輸出規(guī)格為1.6mV/V（即傳感器滿量程時，電源單位電壓對應的輸出電壓大小）5V電源對應的滿量程差分輸出信號為：8mV。由FS1（電子秤滿量程）=

0.8*FS0（傳感器的滿量程范圍），得傳感器的最大可提供信號為：6.4mV。設定SDI0818內(nèi)部PGA為：128，故SDI0818的最大可用信號為：6.4mV*128=819.2mV。

假設電子秤內(nèi)部精度要做到10000點分度（d），則每個分度大小為：82uV，也就是SDI0818必需能分辨出82uV的信號。

SDI0818參考電壓AVDD為5V，則如果每分度按照82uV來計算的話，則共有約60975個分度值（<2^16），也就是說SDI0816的不動碼要達到16位以上才能實現(xiàn)。SDI0816在PGA=128的情況下，有效位為16位，不動碼也是16位，能實現(xiàn)10000點左右的電子秤。電子秤精度計算及分析設傳感器輸出規(guī)格為1.6mV/V（即傳霍爾傳感器根據(jù)霍爾效應制作的一種磁場傳感器?；魻栃喝绻淹ㄓ须娏鞯膶w放在垂直于它的磁場中，則在導體的兩側(cè)會產(chǎn)生一電勢差，它與電流及磁感應強度成正比，與導體厚度成反比?；魻杺鞲衅鞲鶕?jù)霍爾效應制作的一種磁場傳感器。霍爾傳感器的基本應用電路控制電流（激勵電流）由電源E供給，其大小可由調(diào)節(jié)電阻RP來實現(xiàn)，霍爾片輸出端接負載Rj，Rj可以是一般電阻，也可以是放大器的輸入電阻或指示器的內(nèi)阻。在磁場和控制電流的作用下，負載上就有輸出電壓。在實際使用中，輸入信號可為電流I或磁感應強度B，或者兩者同時作為輸入，則輸出信號可正比于I或B，或兩者之積。霍爾傳感器的基本應用電路控制電流（激勵電流）由電源E霍爾傳感器的典型應用——測量轉(zhuǎn)速在非磁材料的圓盤邊緣上粘貼一塊磁鋼，將圓盤固定在被測轉(zhuǎn)軸上，開關(guān)型霍爾傳感器固定在圓盤外緣附近，圓盤每旋轉(zhuǎn)一周，霍爾傳感器便輸出一個脈沖，用頻率計測量這些脈沖，便可知道轉(zhuǎn)速。設頻率計的頻率為f，粘貼的磁鋼數(shù)為Z，則轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速為n=60f/Z（r/min），若Z=60，則n=f，即轉(zhuǎn)速為頻率計的示值。若粘貼6塊磁鋼，則轉(zhuǎn)速為n=10f，這樣讀數(shù)與計算都比較方便。

（1）轉(zhuǎn)速測量原理霍爾傳感器的典型應用——測量轉(zhuǎn)速在非磁材料的圓盤邊緣上粘貼一霍爾傳感器的典型應用——測量轉(zhuǎn)速（2）測量轉(zhuǎn)速電路測量轉(zhuǎn)速的裝置UGN3040是集電極開路元件，外接上拉電阻。當磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，霍爾IC的輸出也隨之變化，B點是經(jīng)過三極管反相后的輸出。后續(xù)電路可用計數(shù)器記錄轉(zhuǎn)速。

霍爾傳感器的典型應用——測量轉(zhuǎn)速（2）測量轉(zhuǎn)速電路測量轉(zhuǎn)速的光電傳感器將被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器。按光電元件輸出量性質(zhì)可分為模擬式光電傳感器和脈沖（開關(guān)）式光電傳感器兩類。光電傳感器將被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件光電傳感器常用光敏器件——光敏電阻器一．結(jié)構(gòu)與原理

光敏電阻利用光電導效應制成。當入射光子使電子由價帶躍升到導帶時，導帶中的電阻和價帶中的空穴二者均參與導電，因此電阻顯著減小，稱為光敏電阻。二．光敏電阻有以下優(yōu)點

1.光譜響應相當寬。

2.所測的光強范圍寬，即可對強光響應，也可對弱光響應。

3.無極性之分，使用方便，成本低，壽命長。

4.靈敏度高，工作電流大，可達數(shù)毫安。光電傳感器常用光敏器件——光敏電阻器一．結(jié)構(gòu)與原理光敏電阻的符號和連接電路光敏電阻的符號和連接電路此電路在實際應用中還需改進，如樓道照明增加聲控開關(guān)、路燈控制增加抗干擾附加電路。光敏電阻的應用電路——照明燈自動控制電路此電路在實際應用中還需改進，如樓道照明增加聲控開關(guān)、路燈控制光敏二極管又稱光電二極管，其原理是利用PN結(jié)施加反向電壓時，在光線照射下反向電阻由大變小進行工作的。光敏二極管使用時要反向接入電路中，即正極接電源負極，負極接電源正極。常用光敏器件——光敏二極管光敏二極管又稱光電二極管，其原理是利用PN結(jié)施加反向電壓時，運放A1構(gòu)成光電流/電壓變換器，A2構(gòu)成電壓/電流變換器；該電路可構(gòu)成光控裝置。光敏二極管的應用電路——照度計運放A1構(gòu)成光電流/電壓變換器，A2構(gòu)成電壓/電流變換器；該白天，亮度大于一定程度時，光敏二極管D呈現(xiàn)低阻狀態(tài)≤1KΩ，使三極管V截止，其發(fā)射極無電流輸出，單向可控硅VS因無觸發(fā)電流而阻斷。此時流過燈泡H的電流≤2.2mA,燈泡H不能發(fā)光。電阻R1和穩(wěn)壓二極管DW使三極管V偏壓不超過6.8V，對三極管起保護作用。夜晚，亮度小于一定程度時，光敏二極管D呈現(xiàn)高阻狀態(tài)≥100KΩ，使三極管V正向?qū)?，發(fā)射極約有0.8V的電壓，使可控硅VS觸發(fā)導通，燈泡H發(fā)光。RP是清晨或傍晚實現(xiàn)開關(guān)轉(zhuǎn)換的亮度選擇元件。

光敏二極管的應用電路——光控電子開關(guān)此處光敏二級管的連接還待斟酌白天，亮度大于一定程度時，光敏二極管D呈現(xiàn)低阻狀態(tài)≤1KΩ，常用光敏器件——光敏三極管常用光敏器件——光敏三極管光敏三極管受光面通過電流，使T飽和，74HC4093輸出高電平，圓盤轉(zhuǎn)動輸出脈沖序列，測得脈沖個數(shù)和圓盤每周孔數(shù)，即可算出旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)角。光敏三極管的應用電路——光電測速裝置光敏三極管受光面通過電流，使T飽和，74HC4093輸出高電光電傳感器常用光敏器件——光電耦合器在光電耦合器輸入端加電信號使發(fā)光源發(fā)光，光的強度取決于激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換。

功能：隔離、控制作用接口電路構(gòu)成邏輯電路光電傳感器常用光敏器件——光電耦合器在光電耦合器輸入光耦器件應用電路舉例（1）機械有觸點開關(guān)量輸入接口電路光耦器件應用電路舉例（1）機械有觸點開關(guān)量輸入接口電路光耦器件應用電路舉例（2）電子無觸點開關(guān)量輸入接口電路光耦器件應用電路舉例（2）電子無觸點開關(guān)量輸入接口電路光耦器件應用電路舉例（3）直流繼電器接口電路光耦器件應用電路舉例（3）直流繼電器接口電路光耦器件應用電路舉例（4）交流接觸器接口電路光耦器件應用電路舉例（4）交流接觸器接口電路光耦器件應用電路舉例（5）固態(tài)繼電器接口電路光耦器件應用電路舉例（5）固態(tài)繼電器接口電路光耦器件應用電路舉例（6）交流電源過零檢測器光耦器件應用電路舉例（6）交流電源過零檢測器光電傳感器補充：熱釋電人體紅外傳感器基本原理：利用人體發(fā)