傳感器原理及應(yīng)用(2)(已修改)
2025-03-05 15:18 本頁(yè)面
【正文】 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 課題一 車輛里程表 ? 要求 顯示車速 顯示里程，并具有存儲(chǔ)功能 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn) ? 要求 該系統(tǒng)由上位機(jī)（ PC機(jī)）、下位機(jī)、傳感器模塊、無線通訊模塊、電源模塊、顯示模塊及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊組成。 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 一、霍爾傳感器 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換的一種傳感器，它具有靈敏度高，線性度好，穩(wěn)定性高、體積小和耐高溫等特點(diǎn)。對(duì)測(cè)速裝置的要求是分辨能力強(qiáng)、高精度和盡可能短的檢測(cè)時(shí)間。 通過檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)乘上車輪的周長(zhǎng)來計(jì)算路程，霍爾元件就是一種很好的可用于檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)數(shù)的元件。 在普通轉(zhuǎn)盤計(jì)數(shù)的儀表中加裝霍爾元件和磁鐵，即可構(gòu)成基于磁電轉(zhuǎn)換技術(shù)的傳感器。 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 接線圖 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 注意事項(xiàng)： 霍爾電流傳感器本身已經(jīng)存在濾波電路，輸出無須再加裝濾波，可直接供單片機(jī)的 0~5V的 AD采集或比較器直接參與比較，信號(hào)非常穩(wěn)定，而且抗干擾能力也很強(qiáng)，直接判斷，編輯命令即可 . 霍爾電流傳感器反應(yīng)速度一般在 7微妙，根本不用考慮單片機(jī)循環(huán)判斷的時(shí)間 . 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 二、超聲波傳感器原理及其應(yīng)用 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 ? 超聲波傳感器向空氣中發(fā)射 超聲波 ，探測(cè)來自某個(gè)物體的反射波。超聲波傳感器具有多種用途，例如防盜報(bào)警系統(tǒng)、門自動(dòng)啟閉裝置、汽車倒車傳感器以及各種電子設(shè)備的遙控裝置。 ? 隨著信息處理技術(shù)的迅猛發(fā)展，新的超聲波傳感器應(yīng)用領(lǐng)域，如工廠自動(dòng)化設(shè)備和汽車用電子設(shè)備，正在與日俱增，而且將會(huì)不斷地得到擴(kuò)展。 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 ? 超聲波是一種人耳無法聽到的、頻率一般超過 20kHz的聲音。幾種聲波的頻率范圍： 次聲波： f20Hz 聲波 可聞聲波： 20Hzf20KHz 超聲波： f20KHz 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 ? 波的傳播速度是用頻率乘以波長(zhǎng)來表示。電磁波的傳播速度是 3 108m/s，而聲波在空氣中的傳播速度很慢，約為 344m/s (20℃ 時(shí) )。在這種比較低的傳播速度下，波長(zhǎng)很短，這就意味著可以獲得較高的距離和方向分辨率。 ? 正是由于這種較高的分辨率特性，才使我們有可能在進(jìn)行測(cè)量時(shí)獲得很高的精確度。超聲波設(shè)備的外表面尺寸易于獲得精確的輻射。 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 ? 要探測(cè)某個(gè)物體是否存在，超聲波就能夠在該物體上得到反射。 ? 金屬、木材、混凝土、玻璃、橡膠和紙等可以反射近乎 100％的超聲波，因此我們可以很容易地發(fā)現(xiàn)這些物體。 ? 而布、棉花、絨毛等可以吸收超聲波，因此很難利用超聲波探測(cè)到它們。同時(shí)，由于不規(guī)則反射，通?？赡芎茈y探測(cè)到表面振動(dòng)幅度很大的物體。 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 ? 聲波傳播的速度“ c” 可以用下列公式表示c=+ (m/s) 式中， t是當(dāng)前環(huán)境溫度 (℃) ? 也就是說，聲音傳播速度隨周圍溫度的變化而有所不同。因此，要精確的測(cè)量與某個(gè)物體之間的距離時(shí)，始終檢查周圍溫度是十分必要的。 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 衰減 ? 傳播到空氣中的超聲波強(qiáng)度隨距離的變化成比例地減弱，這是因?yàn)檠苌洮F(xiàn)象所導(dǎo)致的在球形表面上的擴(kuò)散損失，也是因?yàn)榻橘|(zhì)吸收能量產(chǎn)生的吸收損失。 ? 如圖 1所示，超聲波的頻率越高，衰減率就越高，波的傳播距離也就越短。 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 圖 1 聲壓在不同距離上的衰減特性 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 ? 當(dāng)電壓作用于壓電陶瓷時(shí)，就會(huì)隨電壓和頻率的變化產(chǎn)生機(jī)械變形。另一方面，當(dāng)振動(dòng)壓電陶瓷時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電荷。利用這一原理，當(dāng)給由兩片壓電陶瓷或一片壓電陶瓷和一個(gè)金屬片構(gòu)成的振動(dòng)器，所謂叫雙壓電晶片元件，施加一個(gè)電信號(hào)時(shí)，就會(huì)因彎曲振動(dòng)發(fā)射出超聲波。相反，當(dāng)向雙壓電晶片元件施加超聲振動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)?；谝陨献饔茫憧梢詫弘娞沾捎米鞒暡▊鞲衅?。 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 開放型超聲波傳感器 圖 2 開放型超聲波傳感器的構(gòu)造 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 ? 該復(fù)合式振動(dòng)器是諧振器以及，由一個(gè)金屬片和一個(gè)壓電陶瓷片組成的雙壓電晶片元件振動(dòng)器的一個(gè)結(jié)合體。諧振器呈喇叭形，目的是能有效地輻射由于振動(dòng)而產(chǎn)生的超聲波，并且可以有效地使超聲波聚集在振動(dòng)器的中央部位。 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)材料 2022年 7月 培訓(xùn)人：李顯圣 圖 3 密封型超聲波傳感器的構(gòu)造 第二屆廣西大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)材料 2022年
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