传感器原理及应用课程设计说明书重点.doc

大学自动化专业 XX 级传感器原理及应用课程 设计说明书设计题目:光照强度自动检测显示系统设计 城市路灯控制系统学 号:XX姓 名:完成时间:至总评成绩:XX指导教师签章:设计题目:光照强度自动检测显示系统设计之城市路灯灯控制系统 一、 题目的认识理解光电阻作为一种传感器主要是用来实现开关功能, 用于对光照强度的控制。 而自 然光的自动检测显示与报警系统使人们对工作场所或外部环境的光照强度的控 制成为可能, 尤其在当前能源短缺和环境压力变大的背景下更有意义。 而由国家 电网统计的数据截止 2006年我国火电比列依然超过 80%,火电中绝大部分是燃 煤发电。 而煤炭燃烧必然带来二氧化碳的大量排放, 同时也加大了环境承载能力。 所以建设环境友好型能源节约型的城市和国家是势在必行的举措, 只有这样才能 实现可持续发展。二、 设计任务要求:设计题目:自然光光照强度自动检测显示 (报警 系统设计之城市路灯控制 系统主要要求:设计一个光照强度自动检测、显示、 (报警系统,实现对外界三种不同条 件下光强的分档指示和报警(弱、适宜、强备注:报警功能选作。1、 方案的设计1根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型;2自己设计至少三种以上不同光照条件,测定不同光照条件下光电传 感器的输出;3传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成,完成至少 三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计;4完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理 图的设计;5完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系 统中各个参数的计算(备注:1. 含各种元件参数的计算过程或依据 2. 选定最接近计算结果的元件规格 ;6设计结束后,进行仿真调试。2、 仿真调试方案1利用 Multisim 或 Pspice 等软件仿真,得出主要信号输入输出点的波 形,根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性;2给出系统整机电路图(利用 PROTEL 软件做出原理图 SCH 文件 。3、完成课程设计报告。三、 设计所需基础知识及工具1、基础知识电路理论中电阻电路的分析、模拟电子线路中运算放大器、比较器、 功率放大器等知识,数字电子线路中开关特性及数字信号等知识,传感器技 术中的光电传感器原理及应用、测量电路等部分知识。2、设计工具电子电路 EDA 仿真软件:Multisim 或 Pspice电子线路设计软件:Protel99SE 。四、 方案设计及其论证(包含课题的功能与指标分析、电路的结构 组成方框图、 各部分单元电路间关系、 单元电路方案设计考虑 五、 电路中各元器件选型和参数计算 的配比为 R2 (R2+R3=0.9。而在仿真时模拟湿度传感器的是一个可变电阻，可 变电阻上方的分压电阻为 R9=100K。而我们欲使当湿度电阻大于 90%的时候使 x * 0.9 = 0.9 得到电阻值为 运算放大器驱动继电器。由此可得计算公式 100 + 0.9 * x x=1.1M。而实际的湿度传感器我们选择了 Honeywell 公司生产的 HIH-3610。该 湿度传感器具有温漂小，响应时间小，功耗低，化学特性稳定，输出线性电压等 优良特点。 （2）放大器选择及计算 为了可以驱动后阶电路的继电器我们选择的放大器为 LM207。LM207 是通用运 算放大器， 可以工作在负 25 摄氏度至 85 摄氏度之间， 而且温漂较小， 增益较大。 （3）继电器选择与计算 我们选择了欧姆龙 G2R-2-12V 继电器，该继电器具有以下三个特点1 级 10A、 2 级 5A 的通用型功率继电器 线圈接点间耐压 5000V、耐冲击电压 10000V 的 安全设计 操作线圈有 AV、DC 型。线圈功耗为 0.36W 0.9W （4）路灯及高压钠灯选择及计算 我们选择了具有有效功率高的路灯作为主灯，虽然初期投资大，但是总体成本降 低，而且有利于节能。每个路灯大约为 100W。另外我们使用了高压钠灯作为副 灯。高压钠灯使用时发出金白色光，它具有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾 能力强和不诱虫等优点。广泛应用于道路、高速公路、机场、码头、船坞、车站、 广场、街道交汇处、工矿企业、公园、庭院照明及植物栽培。高压钠灯在环境温 度 -40 +45 的条件下， 能连续工作 12 小时以上。 高压钠灯功率为 250W。 工作电压为 220V。 / （5）蜂鸣器选择及参数计算 我们选择的蜂鸣器为 JN-4333（AC220V） 。该蜂鸣器具有工作电压高（220V） ， 功耗低， 灵敏度高， 声强强度大 （最小声音强度为 80db） 温度范围广 ， （-20+60） ， 重量轻的优良特点。 （6）保险丝 我们选择了通用的锡材料作为保险丝。 六、 设计总结（包括对设计的目的和意义的认识、本人完成情况、 设计中的主要收获和不足、对设计类课程的建议） 。 目的和意义：自从工业革命以后，人类的生活状况发生了翻天腹地的变换，科 技日新月异，但是与此同时，人类文明对地球的环境造成了很大的破坏，环境污 染，全球变暖，厄尔尼诺，酸雨现象等接踵而至。而我们所设计的题目的目的是 通过自然光光照强度控制系统实现对能源的节约和减少温室气体等有害气体的 排放，最终在路灯系统上实现“绿色城市” 。 本人完成情况：经过一周时间的努力，基本完成预定的目标。 设计中的主要收获和不足:通过一周时间的集中学习， 我对传感器， 电路基础， 数字电路，模拟电路有了新的认识。从中学到许多在课本中没有学到的知识，原 来总以为这些东西太简单，不做也无所谓，到该做的时候可定能做出来，也能做 好，其实不是这样的，真正做的时候发现不知道如何下手。通过一周的学习最大 的收获是重新认识了自己，自己不懂的东西太多了，还有许多地方急需改进。书 到用时方恨少，事非经过不知难。希望自己和同学们以后不要眼高手低，再走类 似的弯路。 建议：课程设计是对同学们综合能力以及活学活用的能力的考查，同时也使同 学们认识到理论与实际的差异，认识到自己的实力到底有多少。所以课程设计类 课程应该坚持搞，而且应该多搞几次，而且最好开学的时候就下达任务，让同学 门有充分的时间酝酿和思考。 七、 主要参考资料 1王化祥，张淑英.传感器原理及应用M天津：天津大学出版社，2008. 2