项目一 智能小夜灯 - 任务一

《传感器应用》主讲教师：XXX

项目一智能小夜灯PART01※光敏电阻传感器选型与检测※使用树莓派前工作01※点亮智能小夜灯认识光敏传感器的种类和特性01掌握Python开发环境的搭建03认识常见的树莓派开发板电路02掌握Python调用GPIO库方法04学习目标objectiveTASKONE任务一光敏电阻传感器选型与检测4任务要求储备知识任务实施任务目标231在掌握光敏电阻传感器的原理后，使用万用表对光敏电阻进行检测，检测电阻的数值并根据阻值计算当前光照的结果。任务要求TASKONE任务一光敏电阻传感器选型与检测4任务要求储备知识任务实施任务目标23101.了解传感器作用02.掌握光敏电阻的检测方法03.掌握使用万用表使用任务目标TASKONE任务一光敏电阻传感器选型与检测4任务要求储备知识任务实施任务目标23101.传感器作用及基本组成方框02.认识“光电效应”03.认识“光敏电阻”04.认识“万用表”储备知识05.光敏电阻传感器选型01.传感器作用及基本组成方框一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器（英文名称：transducer/sensor）度“能感受规定的被测量并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。国家标准GB7665-87对传感器下的定义传感器的应用和发展，让物体更加智能化，是物物相连的前提，是人类各种感官的延伸，是实现物体智能化的首要技术。数字化智能化系统化微型化多功能化网络化传感器的主要特点传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成。被测量敏感元件转换元件变换电路电信号辅助电源图：传感器的基本敏感元件是传感器的核心部件，它能够感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量信号的元件。转换元件的作用是将敏感元件输出的物理量信号按照一定规律转换为电信号。变换电路的作用是对转换元件输出的电信号进行放大调制；转换元件和变换电路一般还需要辅助电源供电。根据传感器的基本感知功能可以将传感器分为十大类：热敏元件光敏元件磁敏元件力敏元件气敏元件湿敏元件声敏元件味敏元件色敏元件放射线敏感元件传感器早已渗透到人类生活的方方面面，例如工业生产、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、宇宙开发、甚至文物保护等等极为广泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开种类繁多的传感器。02.认识“光电效应”光电效应外光电效应物体在光照射下，物体中的电子从物体表面逸出的现象，也成为光电发射效应。如光电管、光电倍增管等。光生伏特效应物体在光照射下产生一定方向电动势的现象，如光电池、光电晶体管等。光电导效应物体在光照射下，物体的电阻率等发生改变的现象，也称为光电导效应。如光敏电阻和光导管。光电传感器电路是由光电器件、转换电路和控制电路组成的。光照光电器件驱动电路执行机构图：电路驱动图由于光电传感器能够将光能转换为电能信息，所以除了光电传感器，驱动电路是必需的电路。光电传感器输出的信号一般比较弱小，为了驱动执行机构，必须要将信号进行必要的放大，才能使执行机构运行。执行机构是终端，它可以采用不同的执行方式，一般是光、电、声、机械等模式。由于光电传感器种类很多，在应用时要根据电路的功能选择合适的光电传感器。03.认识“光敏电阻”图：光敏电阻实物图：光敏电阻元件符号紫外光敏电阻器对紫外光线较为灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻等，用于探测紫外光线。红外光敏电阻器对红外光线较为灵敏，主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅、锑化铟等光敏电阻器。红外光敏电阻器应用比较广泛，主要用于导弹制导、天文探测、非接触温度测量、人体病理探测、红外通信等等。可见光敏电阻器我们日常生活中应用最多的光敏电阻器，如光电自动开关，照明系统的自动亮灭，自动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器光电跟踪系统等。光敏电阻器在日常生活中常见的有：1、数字式万用表面板04.认识“万用表”2、电阻的测量表笔插接：将黑表笔插进“COM”孔、红表笔插进“VΩ”孔中。选档：把旋钮打旋到“Ω”中所需的量程。用两根表笔分别接在电阻两端金属部位，测量中可以用手接触电阻的一端，但不要把手同时接触电阻两端，这样会将人体电阻并联进电路中，影响测量精确度。读数时，要保持表笔和电阻有良好的接触；注意单位：在“200”档时单位是“Ω”，在“2K”到“200K“档时单位为“KΩ”，“2M”以上的单位是“MΩ”。05.光敏电阻传感器选型光敏电阻的主要参数有：规格型号环境温度（℃）最大功耗（mw）最大电压（VDC）光谱峰值（nm）亮电阻10Lux(KΩ)回应时间(ms)暗电阻（MΩ）光照强度单位面积上所接受可见光的能量，简称照度，单位勒克斯(Lux或Lx)。夏季在阳光直接照射下，光照强度可达6万~10万lx，没有太阳的室外0.1万~1万lx，夏天明朗的室内100~550lx，夜间满月下为0.2lx。光敏电阻的规格一般以光敏电阻的直径（单位为mm）来进行区分，例如Φ3、Φ4、Φ5、Φ7、Φ10等系列。我们本次的教材是以树莓派获取光照强度进行程序开发，光敏电阻主要是考虑光敏电阻的亮电阻和暗电阻能够满足实验要求即可，例如，我们选择GL3516，其规格为Φ3，暗电阻为0.6MΩ，亮电阻10Lux(5——10KΩ)。思考练习场景一：__________________________________________________说明：____________________________________________________场景二：__________________________________________________说明：____________________________________________________场景三：__________________________________________________说明：____________________________________________________请举例说明哪些场景适合使用传感器技术，并加以说明？TASKONE任务一光敏电阻传感器选型与检测4任务要求储备知识任务实施任务目标23106.使用万用表检测光敏电路任务实施07.认识光敏电阻传感器模块检测光敏电阻主要是检测光敏电阻在使用场所的亮电阻和暗电阻的阻值，操作步骤如下：06.使用万用表检测光敏电路步骤1：数字万用表选用2KΩ档位，测量光敏电阻在其电阻体无遮挡情况下两端的电阻值，此时测量的为所在环境下的亮电阻，并记录下来。步骤2：数字万用表选用2MΩ挡位，测量光敏电阻在其电阻体被完全遮住（可以用手指遮挡住电阻体）时的电阻值，此时测量的为所在环境下的暗电阻，并记录下来。07.认识光敏电阻传感器模块图：光敏电阻传感器模块电路结构如图所示，为光敏电阻传感器模块电路图，其余光敏电阻传感器模块也类似，其中U1为集成运算放大器，在该模块里作为比较放大器使用，W1为可调电阻，用于调节比较的灵敏度，光敏电阻与R3电阻构成串联分压电路，将光照强度转换为电压值变化，当光照强度变暗（例如，用手等物体遮挡住光敏电阻）时，光敏电阻两端的电压增大，当运放（U1比较器）③脚电压高于②脚电压时，运放①输出电压变为高电平，输出指示灯由亮变暗，此时输出端DO的电压就用低电平跳