傳感器技術(shù)實驗報告

1、大連理工大學(xué)本科實驗報告課程名稱： 傳感器技術(shù)實驗 學(xué)院（系）： 電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)：集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)班 級： 電集1001 學(xué) 號： 201081086 學(xué)生姓名： 陳朝吉 2012年 11 月 24 日 實驗項目列表序號實驗項目名稱學(xué)時成 績指導(dǎo)教師預(yù)習(xí)操作結(jié)果1紅外防盜報警器2熱敏電阻的溫度測試3霍爾傳感器測試4熱釋電紅外傳感器燈控系統(tǒng)56789101112131415161718總計學(xué)分：大連理工大學(xué)實驗預(yù)習(xí)報告學(xué)院（系）：電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 專業(yè)：集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng) 班級： 電集1001 姓 名： 陳朝吉 學(xué)號： 201081086 組： 實驗時間： 2012年11

2、月13日 實驗室： 創(chuàng)新園大廈C220 實驗臺： 指導(dǎo)教師簽字： 成績： 實驗一 紅外防盜報警器一、實驗?zāi)康暮鸵?掌握紅外傳感器的工作原理。2根據(jù)紅外傳感器的工作原理，設(shè)計一個紅外報警器。當(dāng)有物理穿過檢測區(qū)時，可產(chǎn)生報警信號。二、實驗原理和內(nèi)容本實驗使用一支紅外發(fā)光管和一支紅外接收管，再配合電阻、運放、蜂鳴器等元件，構(gòu)成一個紅外防盜報警器。該報警器的功能如圖1.1所示。當(dāng)發(fā)射器與接收器之間沒有物體遮擋時，發(fā)射器發(fā)出的紅外光可被接收器收到。而當(dāng)發(fā)射器與接收器之間有物體遮擋時，接收器不能接收到發(fā)射器的紅外光，此時可認為有人進入檢測區(qū)，產(chǎn)生報警。三、實驗步驟1觀察所給元器件，分辨出發(fā)光管和接收管。

3、紅外發(fā)光管：常用的紅外發(fā)光二極管，其外形和發(fā)光二極管LED 相似，發(fā)出紅外光。管壓降約1.4v，工作電流一般小于20mA。為了適應(yīng)不同的工作電壓，回路中常常串有限流電阻。紅外接收管：紅外接收頭一般是接收、放大、解調(diào)一體頭，一般紅外信號經(jīng)接收頭解調(diào)后，數(shù)據(jù)“0”和“1”的區(qū)別通常體現(xiàn)在高低電平的時間長短或信號周期上，單片機解碼時，通常將接收頭輸出腳連接到單片機的外部中斷，結(jié)合定時器判斷外部中斷間隔的時間從而獲取數(shù)據(jù)。2熟悉各種儀器的使用LM324 運放：LM324 的引腳說明如下圖所示：3設(shè)計電路，如圖1.2所示。圖1.24組裝調(diào)試電路。四、實驗數(shù)據(jù)記錄表格在紅外發(fā)射端的470電阻用電位器取代，

4、調(diào)節(jié)電位器，使二極管在亮和滅兩個狀態(tài)測兩組數(shù)據(jù)，記錄在下表中。V+V-發(fā)光/V不發(fā)光/V大連理工大學(xué)實驗報告學(xué)院（系）：電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 專業(yè)：集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng) 班級： 電集1001 姓 名： 陳朝吉 學(xué)號： 201081086 組： 實驗時間： 2012年11月13日 實驗室： 創(chuàng)新園大廈C220 實驗臺： 指導(dǎo)教師簽字： 成績： 實驗一 紅外防盜報警器一、實驗?zāi)康暮鸵?掌握紅外傳感器的工作原理。2根據(jù)紅外傳感器的工作原理，設(shè)計一個紅外報警器。當(dāng)有物理穿過檢測區(qū)時，可產(chǎn)生報警信號。二、實驗原理和內(nèi)容本實驗使用一支紅外發(fā)光管和一支紅外接收管，再配合電阻、運放、蜂鳴器等元件，構(gòu)成一個紅

5、外防盜報警器。該報警器的功能如圖1.1所示。當(dāng)發(fā)射器與接收器之間沒有物體遮擋時，發(fā)射器發(fā)出的紅外光可被接收器收到。而當(dāng)發(fā)射器與接收器之間有物體遮擋時，接收器不能接收到發(fā)射器的紅外光，此時可認為有人進入檢測區(qū)，產(chǎn)生報警。三、主要儀器設(shè)備1紅外發(fā)光管2紅外接收管3直流穩(wěn)壓電源4蜂鳴器5集成運算放大器LM3246NPN三極管7電阻、導(dǎo)線四、實驗步驟與操作方法1觀察所給元器件，分辨出發(fā)光管和接收管。紅外發(fā)光管：常用的紅外發(fā)光二極管，其外形和發(fā)光二極管LED 相似，發(fā)出紅外光。管壓降約1.4v，工作電流一般小于20mA。為了適應(yīng)不同的工作電壓，回路中常常串有限流電阻。紅外接收管：紅外接收頭一般是接收、放

6、大、解調(diào)一體頭，一般紅外信號經(jīng)接收頭解調(diào)后，數(shù)據(jù)“0”和“1”的區(qū)別通常體現(xiàn)在高低電平的時間長短或信號周期上，單片機解碼時，通常將接收頭輸出腳連接到單片機的外部中斷，結(jié)合定時器判斷外部中斷間隔的時間從而獲取數(shù)據(jù)。2熟悉各種儀器的使用LM324 運放：LM324 的引腳說明如下圖所示：3設(shè)計電路，如圖1.2所示。圖1.24組裝調(diào)試電路。五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理在紅外發(fā)射端的470電阻用電位器取代，調(diào)節(jié)電位器，使二極管在亮和滅兩個狀態(tài)測兩組數(shù)據(jù)，記錄在下表中。V+V-發(fā)光/V4.92.4不發(fā)光/V1.752.7六、實驗結(jié)果與分析實驗現(xiàn)象為：當(dāng)無擋板遮蓋時，紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外光可被紅外接收管收到，此

7、時接收管導(dǎo)通，運算放大器同相端低電平（低于反向端），二極管不亮。當(dāng)用擋板遮蓋時，紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外光不可被紅外接收管收到，運算放大器同相端高電平（高于反向端），發(fā)光二級管發(fā)出紅光警報。七、討論、建議、質(zhì)疑通過本次實驗，對紅外二極管有了初步認識，掌握了其工作原理以及生活中一些報警等系統(tǒng)的應(yīng)用。大連理工大學(xué)實驗預(yù)習(xí)報告學(xué)院（系）：電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 專業(yè)：集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng) 班級： 電集1001 姓 名： 陳朝吉 學(xué)號： 201081086 組： 實驗時間： 2012年11月13日 實驗室： 創(chuàng)新園大廈C220 實驗臺： 指導(dǎo)教師簽字： 成績： 實驗二 基于熱敏電阻的溫度檢測電路一、實驗?zāi)康?/p>

8、和要求1掌握熱敏電阻的工作原理。2根據(jù)熱敏電阻的工作原理，設(shè)計一個溫度檢測電路。當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度時，給出指示。二、實驗原理和內(nèi)容本實驗使用熱敏電阻傳感器，再配合電阻、集成運算放大器、LED等元件，構(gòu)成一個溫度檢測電路。當(dāng)環(huán)境溫度高于或低于某一設(shè)定溫度時，用LED燈給出指示。該實驗中使用的溫度熱敏電阻為一負溫度系數(shù)電阻（NTC）。圖2.1 NTC熱敏電阻外形三、實驗步驟1觀察所給元器件，熟悉各元器件特點。2熟悉各種儀器的使用。3設(shè)計電路，如圖2.2所示。圖2.24組裝調(diào)試電路。四、實驗數(shù)據(jù)記錄表格：無（本次實驗不需要記錄數(shù)據(jù)）。大連理工大學(xué)實驗報告學(xué)院（系）：電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 專業(yè)：集成電路

9、設(shè)計與集成系統(tǒng) 班級： 電集1001 姓 名： 陳朝吉 學(xué)號： 201081086 組： 實驗時間： 2012年11月13日 實驗室： 創(chuàng)新園大廈C220 實驗臺： 指導(dǎo)教師簽字： 成績： 實驗二 基于熱敏電阻的溫度檢測電路一、實驗?zāi)康暮鸵?掌握熱敏電阻的工作原理。2根據(jù)熱敏電阻的工作原理，設(shè)計一個溫度檢測電路。當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度時，給出指示。二、實驗原理和內(nèi)容本實驗使用熱敏電阻傳感器，再配合電阻、集成運算放大器、LED等元件，構(gòu)成一個溫度檢測電路。當(dāng)環(huán)境溫度高于或低于某一設(shè)定溫度時，用LED燈給出指示。該實驗中使用的溫度熱敏電阻為一負溫度系數(shù)電阻（NTC）。圖2.1 NTC熱敏電阻外形三、

10、主要儀器設(shè)備1熱敏電阻2集成運算放大器LM3243直流穩(wěn)壓電源4 LED燈5電阻、導(dǎo)線四、實驗步驟與操作方法1觀察所給元器件，熟悉各元器件特點。2熟悉各種儀器的使用。3設(shè)計電路，如圖2.3所示。圖2.34組裝調(diào)試電路。五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理：本次實驗不需要記錄數(shù)據(jù)。六、實驗結(jié)果與分析實驗現(xiàn)象：在室溫環(huán)境下由于熱敏電阻室溫下的阻值與另一個電阻分壓使得運放同相端電壓低于反向端。故運放輸出低電平，發(fā)光二極管不亮；而當(dāng)有人用手捏熱敏電阻時，由于熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而降低，使得比較器輸出端為高電平，使發(fā)光二極管發(fā)光。由不同的人捏熱敏電阻，因為溫度的不同，熱敏電阻的阻值也不同，這使得發(fā)光二級管在發(fā)光

11、時的功率不同，其亮度也不一樣。七、討論、建議、質(zhì)疑通過本次實驗，掌握了熱敏電阻傳感器的工作原理，在成功的完了實驗內(nèi)容的同時，理解了生活中熱敏電阻的應(yīng)用機理和重要意義。大連理工大學(xué)實驗預(yù)習(xí)報告學(xué)院（系）：電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 專業(yè)：集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng) 班級： 電集1001 姓 名： 陳朝吉 學(xué)號： 201081086 組： 實驗時間： 2012年11月24日 實驗室： 創(chuàng)新園大廈C220 實驗臺： 指導(dǎo)教師簽字： 成績： 實驗三 霍爾傳感器構(gòu)成的轉(zhuǎn)數(shù)計一、實驗?zāi)康暮鸵?掌握霍爾傳感器的工作原理。2根據(jù)霍爾傳感器的工作原理，設(shè)計一個轉(zhuǎn)數(shù)計。二、實驗原理和內(nèi)容本實驗使用一霍爾傳感器（3144），

12、再配合電阻、運放、計數(shù)器等元件，構(gòu)成一個霍爾計數(shù)器。該計數(shù)器的功能如圖3.1所示。圖3.1 霍爾傳感器實驗圖在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動過程中，轉(zhuǎn)盤上的磁鐵周期性地經(jīng)過霍爾傳感器的下方。每當(dāng)有磁鐵經(jīng)過時，霍爾傳感器會產(chǎn)生一個低電平信號。技術(shù)器完成對低電平信號的統(tǒng)計和顯示工作。三、實驗步驟1觀察所給元器件，熟悉各種元器件的特點。霍爾傳感器引線圖如下：2熟悉各種儀器的使。3設(shè)計電路，如圖3.2所示。圖3.24組裝調(diào)試電路。四、實驗數(shù)據(jù)記錄表格信號端電壓無磁場（LED亮）有磁場（LED滅）大連理工大學(xué)實驗報告學(xué)院（系）：電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 專業(yè)：集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng) 班級： 電集1001 姓 名： 陳朝吉 學(xué)號：

13、201081086 組： _ 實驗時間： 2012年11月24日 實驗室： 創(chuàng)新園大廈C220 實驗臺： 指導(dǎo)教師簽字： 成績： 實驗三 霍爾傳感器構(gòu)成的轉(zhuǎn)數(shù)計一、實驗?zāi)康暮鸵?掌握霍爾傳感器的工作原理。2根據(jù)霍爾傳感器的工作原理，設(shè)計一個轉(zhuǎn)數(shù)計。二、實驗原理和內(nèi)容本實驗使用一霍爾傳感器（3144），再配合電阻、運放、計數(shù)器等元件，構(gòu)成一個霍爾計數(shù)器。該計數(shù)器的功能如圖3.1所示。圖3.1 霍爾傳感器實驗圖在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動過程中，轉(zhuǎn)盤上的磁鐵周期性地經(jīng)過霍爾傳感器的下方。每當(dāng)有磁鐵經(jīng)過時，霍爾傳感器會產(chǎn)生一個低電平信號。技術(shù)器完成對低電平信號的統(tǒng)計和顯示工作。三、主要儀器設(shè)備1霍爾傳感器2磁鐵3直

14、流穩(wěn)壓電源4計數(shù)器5電阻、導(dǎo)線四、實驗步驟與操作方法1觀察所給元器件，熟悉各種元器件的特點。霍爾傳感器引線圖如下：2熟悉各種儀器的使用。3設(shè)計電路，如圖3.2所示。圖3.24組裝調(diào)試電路。五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理信號端電壓無磁場（LED亮）4.5V有磁場（LED滅）37mV六、實驗結(jié)果與分析實驗現(xiàn)象：電路搭建完成后，此時傳感器沒有磁場，運放反向端電阻分壓約為電源電壓的一半，由于沒有磁場傳感器輸出端在上拉電阻作用下高電平（接近電源電壓），即運放的同相端電壓高于反向端電壓，故LED正常發(fā)光。當(dāng)磁鐵靠近傳感器時，當(dāng)磁感線垂直穿過傳感器變平面時，產(chǎn)生霍爾電勢，使得傳感器信號端拉低到地，即運放同相端電平拉

15、低（約為幾十mV），故LED滅。而當(dāng)磁鐵的磁感線平行傳感器扁平面靠近時，由于沒有霍爾電勢產(chǎn)生，故LED正常發(fā)光。七、討論、建議、質(zhì)疑通過本次實驗，從實驗現(xiàn)象上加深了對霍爾傳感器件的工作原理及其內(nèi)部電路特點的理解。霍爾傳感器3144內(nèi)部等效電路幫助我們更好的應(yīng)用霍爾傳感器件。大連理工大學(xué)實驗預(yù)習(xí)報告學(xué)院（系）：電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 專業(yè)：集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng) 班級： 電集1001 姓 名： 陳朝吉 學(xué)號： 201081086 組： 實驗時間： 2012年11月24日 實驗室： 創(chuàng)新園大廈C220 實驗臺： 指導(dǎo)教師簽字： 成績： 實驗四 基于熱釋電紅外傳感器的燈控系系統(tǒng)一、實驗?zāi)康暮鸵?掌握熱

16、釋電傳感器的工作原理。2根據(jù)熱釋電傳感器的工作原理，設(shè)計一個燈控電路，當(dāng)有人進入探測區(qū)域時燈亮或使蜂鳴器響聲提示。二、實驗原理和內(nèi)容本實驗使用熱釋電紅外傳感器及其信號處理IC，再配合電阻、電容、運算放大器、LED等元件，構(gòu)成一個燈控電路，當(dāng)有人進入探測區(qū)域時燈亮或使蜂鳴器響聲提示。本實驗中使用的熱釋電紅外傳感器為進口RE200B熱釋電紅外傳感器。三、實驗步驟1觀察所給元器件，熟悉各種元器件的特點。熱釋電紅外傳感器：RE200B該傳感器采用熱釋電材料極化隨溫度變化的特性探測紅外輻射，采用雙靈敏元互補方法抑制溫度變化產(chǎn)生的干擾，提高了傳感器的工作穩(wěn)定性。圖4.1.1 熱釋電紅外傳感器RE200B外

17、觀圖圖4.1.2 熱釋電紅外傳感器RE200B引腳分配圖熱釋電紅外傳IC：EG4001AEG4001是一款專為熱釋電紅外信號放大及處理輸出的數(shù)?；旌蠈Ｓ眯酒瑑?nèi)部集成了運算放大器、雙門限電壓比較器、參考電壓源、延時時間定時器和封鎖時間定時器及狀態(tài)控制器等，專用于防盜報警系統(tǒng)、人體門控制裝置、照明控制開關(guān)等場合。EG4001電源工作電壓為+3V+5V，采用了CMOS工藝數(shù)?；旌舷嘟Y(jié)合的集成電路，8個引腳數(shù)封裝設(shè)計、降低了外圍電路元件數(shù)和整體成本、節(jié)省了PCB板空間。圖4.1.3 EG4001管腳圖2熟悉各種儀器的使用。3設(shè)計電路，如圖4.1.4所示。圖4.1.44組裝調(diào)試電路。四、實驗數(shù)據(jù)記錄表

18、格LED亮燈時間：信號電壓LED亮LED滅大連理工大學(xué)實驗報告學(xué)院（系）：電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 專業(yè)：集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng) 班級： 電集1001 姓 名： 陳朝吉 學(xué)號： 201081086 組： 實驗時間： 2012年11月13日 實驗室： 創(chuàng)新園大廈C220 實驗臺： 指導(dǎo)教師簽字： 成績： 實驗四 基于熱釋電紅外傳感器的燈控系系統(tǒng)一、實驗?zāi)康暮鸵?掌握熱釋電傳感器的工作原理。2根據(jù)熱釋電傳感器的工作原理，設(shè)計一個燈控電路，當(dāng)有人進入探測區(qū)域時燈亮或使蜂鳴器響聲提示。二、實驗原理和內(nèi)容本實驗使用熱釋電紅外傳感器及其信號處理IC，再配合電阻、電容、運算放大器、LED等元件，構(gòu)成一個燈控電路

19、，當(dāng)有人進入探測區(qū)域時燈亮或使蜂鳴器響聲提示。本實驗中使用的熱釋電紅外傳感器為進口RE200B熱釋電紅外傳感器。三、主要儀器設(shè)備1熱釋電紅外傳感器RE200B2熱釋電紅外傳感IC：EG4001A（需額外電源處理）3直流穩(wěn)壓電源、導(dǎo)線4電阻、電容5發(fā)光二極管、蜂鳴器四、實驗步驟與操作方法1觀察所給元器件，熟悉各種元器件的特點。熱釋電紅外傳感器：RE200B該傳感器采用熱釋電材料極化隨溫度變化的特性探測紅外輻射，采用雙靈敏元互補方法抑制溫度變化產(chǎn)生的干擾，提高了傳感器的工作穩(wěn)定性。圖4.2.1 熱釋電紅外傳感器RE200B外觀圖圖4.2.2 熱釋電紅外傳感器RE200B引腳分配圖熱釋電紅外傳IC：EG4001AEG4001是一款專為熱釋電紅外信號放大及處理輸出的數(shù)?；旌蠈Ｓ眯酒?，內(nèi)部集成了運算放大器、雙門限電壓比較器、參考電壓源、延時時間定時器和封鎖時間定時器及狀態(tài)控制器等，專用于防盜報警系統(tǒng)、人體門控制裝置、照明控制開關(guān)等場合。EG4001電源工作電壓為+3V+5V，采用了CMOS工藝數(shù)模混合相結(jié)合的集成電路，8個引腳數(shù)封裝設(shè)計、降低了外圍電路元件數(shù)和整體成本、節(jié)