传感器课程设计报告.doc

一、课程设计目的和任务 （一）课程设计的目的： 1.通过传感器的课程设计，进一步加深对课本理论知识的理解，掌握各类传感器的工作原理，培养独立分析问题、解决问题的能力，提高实践技能。 2.根据某一类传感器的特性，提出具体应用。 3.设计原理电路，进行印制电路板的设计；通过计算参数，选择合适的元器件，在电路板上搭建电路，焊接元器件，并调试通过。 4.通过设计电路，以及对传感器知识的应用，设计电路，能对人体进行某种感应，进而控制电路完成某项功能。 （二）课程设计的任务：实现人体感应开关，进行电路图设计和工作原理的分析，将元器件焊接到电路板，进行系统的实施，调试电路，并分析调试过程出现的问题，解决问题，最终完成任务。二、分析与设计 1. 设计任务分析 人体感应开关实验套件主要有进口的LP8072双排16脚集成块和单向可控硅组成，它体积小，外形美观，制作容易，节省能源，是提高我们学习电子技术兴趣的良好教材。 LP8072C（兼容：CS9803,WT8072）是一款热释电红外控制电路。它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。大量应用于：人体感应照明控制、人体感应开关,人体感应控制器,马达和电磁控制、防盗报警等领域。这里LP8072是由四个独立的与非门构成，可控硅T选用的是1A单向可控硅，它的测量方法：用R*1档，将红表笔接可控硅的负极，黑表笔接正极，这时表针无读数，然后用黑表笔触一下控制极K，这时表针有读数，黑表笔马上离开这时表针仍有读数说明可控硅是完好的，光敏电阻选用的是625型，有光照时电阻在20K以下，无光时电阻值大于100M、说明元件是完好的。二极管采用普通的整流管二极管IN4007。 2. 设计方案论证 一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。人体感应开关就是利用人能辐射特定波长红外线的基本原理构成的。在触发人体感应开关开关时不需要人发出任何声音，而是人走过时身体向外界散发红外热量最终控制灯具的开启，当人离开后，经过一定时间的延迟，自动熄灭。能够实现“人到灯亮，人走灯灭”的效果。 该开关的工作过程是在人体辐射的红外线被热释电红外传感器头Y1摄取后，即有微弱电信号输入到LP8072的相应引脚由内部放大器进行放大，放大后的信号经检测计时后控制输出驱动单向可控硅，同时外接光敏电阻，白天抑制输出。 3. 详细设计 人体感应开关主要由人体感应器、光敏电阻及具有延时功能的可控硅触发电路等构成，集成电路内含热释电红外传感器、二级运算放大器、比较器、延时定时器、过零检测、驱动电路等构成。(1) 人体感应开关 人体感应开关可感应到人体的走近及远离，当有人进入监视区时，人体射出的79纳米红外线，被红外传感器接收，红外传感器检测人体的移动引起红外热能之变化并将它转换为电压量，通过二级选频放大比较输入到控制电路中，由控制电路输出过零脉冲触发可控硅导通。在白天或光线较亮时，光敏元件呈高阻状态，导通权交给输入端即红外传感控制器的输出端，此时如果有人进入监视区，触发可控硅导通，电灯通电发亮；当人体走出监视区时，触发可控硅的信号延时到设定的时间后关断可控硅，电灯熄灭，做到自动关闭。 (2)热释电红外线传感控制器热释电红外线传感控制器能检测人或某些动物发射的红外线并转换成。电信号输出人体辐射的红外线中心波长为710纳米，而探测元件的波长灵敏度在0.2-20纳米范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为710纳米，正好适合人体红外辐射的探测，而对其他波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。 (3)放大电路放大电路的作用是把产生的微弱信号放大到一定的倍数以使控制电路更精确的控制。 (4)控制电路可控硅过零触发是对可控硅过零的通断控制。当有人进入检测区时，产生的微弱电压使可控硅导通，交流电源与负载接通，输出若干个周波电压以后，可控硅被关断，停止交流电压输出；经过一定周波数后，再使可控硅导通，如此重复进行。通过改变导通时间对固定重复周期的比值，从而改变输出电压有效值的大小。当没有人体进入检测区，则没有电压使可控硅导通，则灯不亮。 4. 原理图及元器件清单等原理图如下： 元器件清单： 三、系统实施 在拿到实验套件后，对照材料清单清点一遍，并用万用表粗略地测量一下各元件的参数，先检查元件有没有出错，在电路板上按先放电阻，再放二极管及其它元件，最后放电容器、光敏电阻的顺序依次焊接，另外要特别注意元件的正负极，如果正负极按反设计肯定会失败。还要注意人体感应器要焊接得高一些。224J250VAC涤纶电容器由于比较大焊接时要稍微低一点，以免整个电路板装不进塑料壳里。认真焊接完后，检查一遍看有没有虚焊，拧上螺丝，对电路进行调试。将调试装置与电源断开，再将焊接完电路的输入输出端导线头接入调试装置，接通220伏电源，灯泡亮了，过一会灯泡熄灭，用布物将光敏电阻的光挡住，人体感应器工作，这时灯亮，说明调试成功，若不亮说明调试失败。 在调试时，我用布物将光敏电阻的光挡住，灯泡不亮。于是我分析了一下原因，可能是人体感应器反映迟钝，或电路有些地方虚焊。如果原因是人体感应器反映迟钝，等一段时间灯泡会亮，结果灯泡没亮，那就是第二个原因。于是我又检查了一遍焊接的电路板，把锡蘸得不好的焊点又焊接了一遍，又检查了一下导线有没有接触不良。检查完后，再进行调试，结果调试还是不太成功。我想应该是在焊接的时候出现虚焊，而且电路板已经被我改的没法再改了，所以到最后灯泡也没再亮。四、总结与体会这次传感器课程设计的任务是实现人体感应开关，需要进行电路原理图的设计、装入所需要的元件库、印制电路板的设计、放置元器件到印制电路板和焊接工艺。其中电路原理图的设计主要依据热释电红外传感器的原理，就是利用人能辐射特定波长红外线的基本原理。 通过此次设计，我把所学的知识应用于实践，真正感受体会到理论与实践相结合，在实践中检验真理的思想。此次设计更加加深了我对热释电红外传感器的原理的理解。此人体感应开关既新颖方便，又节约用电，起到“人到灯亮，人走灯灭”的效果。在现实生活中有广泛应用，这激发了我对学习电子技术兴趣。在实践过程中，组装没问题，很快就装好了，最让我受打击的是焊接！这次课程设计主要用到的就是焊接工艺，在焊接的过程中对于自己焊接手法的错误要不断纠正。例如电烙铁使用后一定要稳妥地放在烙铁架上，应避免导线等被烙铁烫坏。另外焊锡是也要注意，要避免形成“虚焊”，而焊接时间太长又容易损坏元器件，或使印刷电路板的铜箔翘起，所以一般一两秒内要焊好一个焊点，若没完成，就要等一会儿再焊一次。可是我焊出来的点不是圆的就是歪的，由于脚与脚之间的距离太小，好几个脚都焊在了一起，结果就是造成虚焊。本来想修饰一下，让它看起来好看一点，结果更糟糕。好不容易都焊完了，然后把各个部件都组装到一起，完成后找老师去测试，接通220伏电源，灯泡亮了，过一会灯泡熄灭，老师用课本将光敏电阻的光挡住，灯没亮，调试不成功。 虽然这次的课程设计不成功，可我还是很高兴，因为它反应了我的不足：严重的动手能力不好！（其实准确的说是焊接技术不好，是吧。）实践出真知，真是一点没错啊。我希望我们以后还会有这样的课程设计，毕竟在平时的学习生活中很少有机会接触这些东西，这样我就可以改善自己的不足，锻炼自己的动手能力和提高解决问题的能力。这次课程设计对我来说不仅加深了对理论知识的理解，而且培养了自己的动手能力，培养独立分析问题、解决问题的能力，提高实践技能