電路系統(tǒng)設(shè)計與實踐2011744107128課件

電路系統(tǒng)設(shè)計與實踐2011.08.29負(fù)責(zé)教師侯汝舜王鵬傅志斌張金彭波盧孟燕為什么要上這門課？機械專業(yè)的本科生必修實踐課傳感器、電路與測試知識的綜合應(yīng)用掌握典型電路的設(shè)計與調(diào)試方法為縮短研究性工作適應(yīng)期打基礎(chǔ)特點：綜合性。以傳感器為研究對象、電路為手段、應(yīng)用為目的、實踐為重點

培養(yǎng)綜合應(yīng)用已學(xué)知識、開拓新思路的設(shè)計能力以及團結(jié)協(xié)作的精神。（1）自己設(shè)計，自己調(diào)試，自己總結(jié)。（2）教師對個別問題提示解決辦法，針對共性問題集中講解。（3）對于難度較大的題目，達到基本要求后，有興趣的可由實驗室提供條件繼續(xù)深入研究。

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課程以自學(xué)為主，親自動手什么是傳感器？

傳感器（Sensor）定義：能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，它通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。（1）敏感元件是指能直接感測或響應(yīng)被測量的部件。（2）轉(zhuǎn)換元件是指傳感器中能將敏感元件感受或響應(yīng)的被測量轉(zhuǎn)換成傳輸或測量的電信號部分。

在傳感器設(shè)計中，習(xí)慣上將敏感元件稱為傳感器，而轉(zhuǎn)換元件與信號調(diào)節(jié)/轉(zhuǎn)換電路合稱為傳感器轉(zhuǎn)換電路。傳感器有哪些特性？靜態(tài)特性：在靜態(tài)條件下，傳感器的輸出量與輸入量之間的關(guān)系特性，又稱穩(wěn)態(tài)特性。包括：線性度、靈敏度、精確度、重復(fù)性、零漂和溫漂等。動態(tài)特性：反映傳感器輸出信號跟蹤輸入信號變化的響應(yīng)能力和特性。線性度是指傳感器實際輸出－輸入曲線與理論直線之間的最大偏差與輸出滿度值之比。靈敏度是指傳感器在穩(wěn)定條件下，輸出變化量與輸入變化量的比值。重復(fù)性是指傳感器輸入量在同一方向做全量程內(nèi)連續(xù)重復(fù)測量所得輸出－輸入特性曲線不一致的程度。零漂是指傳感器在輸入量為零時輸出的變化。溫漂是指傳感器輸出隨外界溫度變化的變化。精確度是指測量量偏差的綜合指標(biāo)。設(shè)計完成熱敏電阻的橋式測溫電路，實現(xiàn)信號放大、壓頻轉(zhuǎn)換，并進行三位數(shù)碼管（小數(shù)點后一位）的溫度值顯示（通過調(diào)零、調(diào)增益和分頻/倍頻實現(xiàn)）和溫度超限報警（采用發(fā)光二極管報警）。A、橋式測溫主電路，信號放大電路，壓頻轉(zhuǎn)換電路，波形放大、整形電路；B、報警電路，三位數(shù)碼管顯示電路；A、B共同完成：采用室溫和人體手心處溫度兩點溫度標(biāo)定，獲取活體采樣數(shù)據(jù)，確定傳感器零漂和重復(fù)性等指標(biāo)；每人完成5000字左右報告一份。技術(shù)指標(biāo)：測溫范圍：25℃～45℃輸出頻率：小于100kHz靈敏度：1kHz/℃

題目一、熱敏電阻人體體溫測量報警系統(tǒng)電路熱敏電阻集成溫度傳感器選用AD590JH，為電流輸出型器件，設(shè)計完成電流－電壓轉(zhuǎn)換主電路，信號放大電路；壓頻轉(zhuǎn)換電路；進行三位數(shù)碼管（小數(shù)點后一位）顯示，報警電路（采用發(fā)光二極管報警）。A、主電路，信號放大電路，壓頻轉(zhuǎn)換電路，波形放大、整形電路；B、報警電路，三位數(shù)碼管顯示電路；A、B共同完成：采用室溫和人體手心處溫度兩點溫度標(biāo)定，獲取活體采樣數(shù)據(jù)，確定傳感器零漂和重復(fù)性等指標(biāo)；每人完成5000字左右報告一份。技術(shù)指標(biāo)：測溫范圍：25℃～45℃輸出頻率：小于100kHz靈敏度：1kHz/℃題目二、集成溫度傳感器體溫測量報警系統(tǒng)電路集成溫度傳感器設(shè)計PWM電路驅(qū)動電動機，控制給定電機的轉(zhuǎn)動圈數(shù)，要求圈數(shù)輸入方便、直觀，能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，并能夠顯示預(yù)置值（兩位數(shù)碼管顯示）和電機實際旋轉(zhuǎn)圈數(shù)（兩位數(shù)碼管顯示）。其中，電機正轉(zhuǎn)時，顯示值正向增加；電機反轉(zhuǎn)時，顯示值反向減小。同組同學(xué)兩名，共同完成總體方案設(shè)計，具體任務(wù)自行組內(nèi)分工。每人完成5000字左右報告一份。技術(shù)指標(biāo)：記錄至少十個設(shè)定圈數(shù)及控制結(jié)果；電機轉(zhuǎn)圈數(shù)的控制范圍：正向5～99圈；轉(zhuǎn)動精度：±1圈題目三、繞線機圈數(shù)測控系統(tǒng)電路電機正反轉(zhuǎn)信號由光電傳感器（發(fā)光二極管和光敏二極管）獲得。實驗電機題目五、超聲波測距測量系統(tǒng)電路利用超聲波換能器實現(xiàn)物體間距離（位移）的測量。設(shè)計傳感器的信號放大電路、脈沖放大/整形電路、定時計數(shù)，并進行三位數(shù)碼管顯示。具體分工：同組同學(xué)兩名，共同完成總體方案設(shè)計；每人完成5000字左右報告一份。

技術(shù)指標(biāo)：測量范圍：0～1m；精度：2%。超聲波傳感器題目六、磁場強度檢測系統(tǒng)電路設(shè)計完成霍爾磁強計電源電路、信號放大電路和壓頻轉(zhuǎn)換電路；進行三位數(shù)碼管（小數(shù)點后兩位）顯示磁場強度值（即與磁場強度相同數(shù)碼的頻率值，通過調(diào)零、調(diào)增益和分頻電路實現(xiàn)）。具體分工：同組同學(xué)兩名，共同完成總體方案設(shè)計；每人完成5000字左右報告一份。

技術(shù)指標(biāo)：測量范圍：0～2T

輸出頻率：小于200kHz

靈敏度：100Hz/10G霍爾傳感器題目七、脈搏波檢測系統(tǒng)由發(fā)光二級管和光敏二極管組成脈搏波檢測傳感器。其工作原理是:利用手指動脈血在血液循環(huán)過程中周期性的脈動變化，通過發(fā)光二極管發(fā)出的光透射過手指,經(jīng)過手指組織的血液吸收和衰減，由光敏二極管接收。光敏二極管輸出信號的變化反映了動脈血的脈動變化。

任務(wù)：設(shè)計完成恒流源發(fā)光電路，接收信號放大電路，濾波整形電路，壓頻轉(zhuǎn)換電路。兩位數(shù)碼管顯示脈搏。（數(shù)/每分）。具體分工：同組同學(xué)兩名，共同完成總體方案設(shè)計；每人完成5000字左右報告一份。

技術(shù)指標(biāo)：頻率范圍：0.1-10Hz

精度：3%±1個字實驗設(shè)備：實驗臺、示波器和數(shù)字式萬用表電源：±12V,±5V，共地；鍵盤和數(shù)碼管顯示：4＊4鍵盤，8位七段LED數(shù)碼管，可任選顯示器驅(qū)動方式和顯示位數(shù)；面包板：用戶設(shè)計調(diào)試電路；計數(shù)器/頻率計：8位七段LED數(shù)碼管顯示；信號發(fā)生器：輸出頻率為小于1Hz–300kHz的三角波、方波和正弦波；PWM電路：直流電動機驅(qū)動電路主電路－功率放大電路。實驗臺組成鍵盤和數(shù)碼顯示電機控制電路面包板鍵盤電源實驗臺前面板1、器件管腳的排列：DIP（U型順序排列），其他封裝形式查手冊，各管腳定義查手冊或網(wǎng)上查詢：21。2、測量儀器：萬用表：測直流電壓、低頻交流電壓，查線，測三極管、二極管的好壞。示波器，頻率計：信號輸入兩根線（地線和信號線）。信號發(fā)生器：輸出波形、頻率（輸出不可對接）。面包板：要求插接線整齊（一便于查線，二電路工作可靠），作為考核的一項。3、注意實驗安全：檢查電源、輸入/出，接線正確方可上電；電源指示燈不正常時立即斷電！注意事項課程進度安排8.29日上午，課程、題目介紹、分組8.29日下午，資料收集、基礎(chǔ)訓(xùn)練8.30日全天，方案設(shè)計、電路仿真（熟悉軟件：WorkBench

和Multisim），與教師進行方案討論。8.31～9.5日，