传感器课程设计报告格式

青岛农业大学理学与信息科学学院传感器课程设计报告设计题目人体感应开关学生专业班级学生姓名（学号）指导教师完成时间2010年12月3日实习（设计）地点理信学院硬件实验室2010年12一、课程设计目的和任务本次课程设计的目的：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。本次课程设计的任务：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。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。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7~9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7~10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7~10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。原理图及元器件清单等原理图如下：元器件清单：元件型号数量位号元件型号数量集成电路LP8072C1只V1电解电容器100μF/25V1只单向可控硅1A601只Q1电解电容器220μF/16V1只二极管1N40071只D1电解电容器470μF/16V1只人体感应器1只Y1瓷片电容器1011只光敏电阻625A1只RG瓷片电容器1021只稳压二极管7.5V1只Z1瓷片电容器1032只电阻器4.7欧1/2W1只R1绦纶电容器1041只电阻器360欧1/4W1只R3绦纶电容器2241只电阻器2.2K1/4W1只R8绦纶电容器224J250VAC1只电阻器5.6K1/4W1只R12线路板1块电阻器28K1/4W1只R6螺丝BM3*54个电阻器47K1/4W1只R10螺丝PT3*54个电阻器220K1/4W1只R9螺丝BM3*252个电阻器470K1/4W2只R5R11铜接线柱2个电阻器1M1/4W2只R2R7塑料1套电解电容器0.22μF/50V1只C5灯头1套电解电容器22μF/25V1只C6导线2条电解电容器47μF/25V1只C9装配图1份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，结果调试成功。四、总结与体会本次传感器实习的任务是实现人体感应开关。完成此任务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。此次实习还用到焊接工艺。在焊接的过程中我不断纠正自己焊接方面的弱点与不足。例如电烙铁的握法，电烙铁是捏在手里的，使用时千万注意安全，使用时电烙铁应配置烙铁架，一般应放在工作台的右前方，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。另外也要控制好焊接的时间，电烙铁停留的时间太短，焊锡不易完全熔化、接触好，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。一般一两秒内要焊好一个焊点，若没完成，宁愿等一会儿再焊一次。焊接时电烙铁不能移动，应该先选好接触焊点的位置，再用烙铁头的搪锡面去接触焊点。焊接完后要对焊点进行质量检查，主要有外观检查法，良好的焊点应有特殊的光泽和颜色，如果颜色和光泽发灰发白，焊点表面不平或呈渣状和有针孔，就说明焊接质量不好。本次实习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。设计中自己到图书馆查资料，然后又上网查有关方面的实例，结合自己所学的理论知识完成了本次任务，虽然出现过问题，但收获更多，从失败中吸取了教训，又从成功中吸取了经验。用自己的知识设计出可以在日常生活中更好的为人民服务的产品，是最值得高兴的。虽然最终的产品，性能不太好，还有待改进，比如，人体传感器换一个反应比较灵敏，延时时间短的，焊接工艺再完善些。总之，这次实习收获颇多。参考书目1.刘树林，《低频电子线路》，电子工业出版社，20032.罗四维，《传感器应用电路详解》，电子工业出版社，19933.何希才，《传感器及其应用电路》，电