【文章內(nèi)容簡介】 實現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換的傳感器用它們可以檢測磁場及其變化?；魻杺鞲衅骶哂性S多優(yōu)點，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高，耐震動，不怕灰塵、油污及鹽霧等的污染或腐蝕?；魻栭_關(guān)器件具有無觸點、輸出波形清晰、無抖動、位置重復(fù)精度高等優(yōu)點。 應(yīng)用實例 ? 圖 ，這種電路用磁場強度為 ，測試距離可達 50mm。在電路中利用穩(wěn)壓管和 給霍爾元件提供一個恒定的激勵電流。圖中、 組成差動放大電路，和組成一個射極耦合觸發(fā)器。若運動磁場接近到霍爾元件一定距離，差動放大電路產(chǎn)生輸出電壓，觸發(fā)圖中的觸發(fā)器，導(dǎo)通，繼電器吸合，觸點動作。若無需直接驅(qū)動繼電器，而是輸出脈沖電壓，則可去掉、而接入 1kΩ電阻，上可并聯(lián) 100pF電容，則 集電極就能輸出邊沿很陡的脈沖。 V T1V T4V T3V T4V T5V T6V DCJ+V DWH Z 2R1R2R3R4R5RWR6R7R8R9R1 0R1 2R1 1圖 霍爾元件接近開關(guān) ? 設(shè)計思路 濕度傳感器是由濕敏元件和轉(zhuǎn)換電路等組成，它是將環(huán)境濕度變換為電信號的裝置。濕度傳感器在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、氣象、醫(yī)療以及日常生活等方面都得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對于濕度的檢測和控制越來越受到人們的重視并進行了大量的研制工作。通常，理想的濕度傳感器的特性要求是，適合于在寬溫、濕度范圍內(nèi)使用，測量精度要高；使用壽命長，穩(wěn)定性好；靈敏度高，線性好，溫度系數(shù)小；制造工藝簡單，易于批量生產(chǎn)，轉(zhuǎn)換電路簡單，成本低；抗腐蝕，耐低溫和高溫特性等。 應(yīng)用實例 ? 圖 。若錄像機內(nèi)發(fā)生結(jié)露，就會出現(xiàn)水分附著現(xiàn)象，于是磁帶與走帶機構(gòu)之間摩擦阻力增大，就會使帶速不穩(wěn)或者使磁帶停止走動，為此，要在機內(nèi)增設(shè)結(jié)露檢測電路，檢測到結(jié)露現(xiàn)象使錄像機自動停止工作。電路中的晶體管和構(gòu)成施密特電路，根據(jù)結(jié)露傳感器的阻值變化工作于雙穩(wěn)狀態(tài)。對于通常的濕度狀態(tài)，結(jié)露傳感器的阻值為 2kΩ左右，則的基極電位約為 。于是導(dǎo)通，集電極變?yōu)榈碗娢?。若機內(nèi)濕度增加，結(jié)露傳感器的阻值變大，的基極電位升高。若阻值大到 50Ω以上，則為導(dǎo)通狀態(tài)，為截止狀態(tài)，的集電極電位升高。結(jié)露狀態(tài)時傳感器阻值為200kΩ以上，才能保持電路的這種狀態(tài)。若干燥時傳感器阻值為 30kΩ以下，則施密特電路恢復(fù)到原穩(wěn)定狀態(tài)。晶體管和構(gòu)成緩沖器電路，具有顯示結(jié)露狀態(tài)并能使錄像機停止工作的功能。結(jié)露檢測后控制機內(nèi)或外接風(fēng)扇進行通風(fēng)干燥，消除結(jié)露狀態(tài)。 螺 線 管1 k Ω3 3 k Ω2 2 k Ω4 7 0 k Ω1 k Ω驅(qū) 動 電 路V D1V T1V T2V T3V T4L E D2 S C 1 3 172 S C 1 6 842 S C 1 6 842 S C 1 6 84+ 1 2 V結(jié) 露 傳感 器+ 1 8 V0 . 6 8 μ F3 3 k Ω圖 錄像機的結(jié)露檢測電路 ? 圖 HS15濕敏傳感器的測濕電路。 HS15是一種在高濕度環(huán)境中具有很強適應(yīng)性電阻 高分子型濕度傳感器，測量濕度范圍為 0%~100%。圖 中雖然沒有線性化電路，但可以獲得177。 5%精度的輸出信號，在 0%~100%濕度范圍，可輸出 0~1V直流電壓，在其后接相應(yīng)電路就可以組成測濕儀或控濕器。 +A2+A3+A1+A47 8 L 0 51 0 k Ω5 1 k Ω1 8 0 k Ω1 0 k Ω1 0 k Ω1 0 k Ω6 . 8 k Ω2 0 k Ω 1 0 0 k Ω1 0 0 k Ω1 0 k Ω1 0 0 k Ω1 0 0 k Ω2 2 0 k ΩV D3V D4V D5V D6V D7C1C2C3C4C5C6C8C7R1R2R3R4R5R6R7R8R1 0R1 1R1 2R1 3R P1R9L E D1L E D20 . 0 1 μ F 179。 30 . 1 μ F 0 . 1 μ F0 . 4 7 μ FL F 4 1 2N J M 2 9 0 4H S 1 5L F 4 1 2UO+ 9 ～ 1 2 V圖 采用 HS15濕敏傳感器的測濕電路 ? 設(shè)計思路 氣體傳感器是用于檢測各種氣體的傳感器。早期對氣體的檢測主要采用電化學(xué)或光學(xué)方法，其檢測速度慢，設(shè)備復(fù)雜，成本高，使用也不方便。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活中，人們對污染環(huán)境的各種氣體越來越重視。尤其是隨著煤氣、液化石油氣和天然氣的開發(fā)利用，各種氣體災(zāi)害的危險性隨之增加。因此需要對各種易燃、易爆和有毒氣體進行及時檢測。從 40年代末到 50年代主要著重開展以半導(dǎo)體材料對氣體吸附現(xiàn)象為中心的基礎(chǔ)研究工作。到60年代后，才開始轉(zhuǎn)向以應(yīng)用為重點、以實用化為目的的研制階段。 60年代初，利用金屬氧化物半導(dǎo)體研制出可燃氣體傳感器。進一步研究發(fā)現(xiàn)在氣敏元件中加入少量的催化金屬，可以改進元件的性能。 應(yīng)用實例 ? 如圖 。本電路線路簡單，但具有很高的靈敏度，對探測有毒氣體是行之有效的。 ? 利用 QMN10氣敏傳感器作為探測頭，它是一種新型低功耗、高靈敏度的氣敏元件。和其它氣敏傳感器一樣， QMN10也有一個加熱絲和一對探測電極，它是用半導(dǎo)體 N型材料制成的。 ? 當空氣不含有毒氣體時， A、 K兩點間的電阻很大，流過的電流很小， K點為低電位，達林頓 U850不導(dǎo)通；當空氣中含有還原性氣體時（如一氧化碳、液化氣、甲烷、丙烷等有毒氣體）， A、 K兩點間的電阻迅速下降，通過的電流增大， K點電位升高，向充電直至達到 U850導(dǎo)通電位（約 ）時，U850導(dǎo)通，驅(qū)動發(fā)聲集成片 KD9561發(fā)聲。 ? 當空氣中有毒氣體濃度下降至使 A、 K兩點間恢復(fù)高阻時， K點電位低于 ， U850截止，報警解除。 K D 9 5 6 1R1R2R3C1C2+KA1 k Ω1 0 k ΩQ M N 1 01 2 0 k ΩTR P2 C P1 0 0 p F 4 . 7 μ FU 8 5 0ф 1 2訊 響 器圖 有毒氣體探測報警器電路 第 5章 數(shù)字量輸出傳感器 ? 隨著科學(xué)技術(shù)的進步和生產(chǎn)的發(fā)展，對測量提出了大尺寸、數(shù)字化、高精度、高效益和高可靠性等一系列要求，因而近年來出現(xiàn)了新的測量元件 數(shù)字傳感器，以適應(yīng)當前生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的需要。所謂數(shù)字傳感器就是將被測量（一般是位移量）轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并進行精確檢測和控制的傳感器。目前，他們在工業(yè)數(shù)控技術(shù)、自動化技術(shù)以及計量技術(shù)中已被日益廣泛地采用。本章介紹壓力傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器和傳感器信號調(diào)理器、處理器接口電路與應(yīng)用。 壓力傳感器及其接口電路 ? ? 這里介紹一種最為簡易的壓力傳感器的數(shù)字接口電路，整個線路由一個壓力傳感器、一個信號處理單元及一個 A/D轉(zhuǎn)換器組成。 ? ? 圖 8位輸出信號。該輸出信號與所施加的壓力呈線性和比例關(guān)系。線路由一個 5V電源供電，要求雙重調(diào)整補償。 壓力傳感器++++A1A2A4A3RRRR1 . 2 3 VR15 6 . 2Ω1 0 k Ω1 0 Ω1 0 k Ω1 0 k Ω1 0 k Ω3 . 0 1 kΩ5 0 0 Ω 8 2 5 ΩR3L T 1 0 0 4 1 . 2US3 524US= 5 V679偏 壓 調(diào) 整UI N ( +)UI N ( )A G N D D G N D C S R D352 0 k Ω3 3 0 p FC L K I NW RI N T RC L K R1 0 181。 FUS= 5 V2 01 1 178。178。 178。 18數(shù) 據(jù)1 94N 08 1 0 1 2A D C 0 8 0 1Ue i n+Ua u g+滿 刻 度 調(diào) 整UR E F/ 2圖 壓力傳感器與數(shù)字電路的連接 ? 傳感器提供一個與所施加壓力成比例的差壓信號（），信號處理單元將差壓信號放大，偏壓由調(diào)整。 A/D轉(zhuǎn)換器將輸出電壓轉(zhuǎn)換成并行輸出信號，并按參考電壓將其接到端子 9上。 ? 傳感器的輸出形式是多種多樣的，傳感器的輸出量的形式將直接影響系統(tǒng)或測量儀表的優(yōu)化程度。如選頻率量或周期量輸出的溫度傳感器，并用它組成溫度儀表或溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其配件電路就特別簡單 。相反如選電壓量輸出的溫度傳感器，則要涉及到信號電壓放大和模 /數(shù)轉(zhuǎn)換等有關(guān)問題，其硬件電路較前復(fù)雜得多。為此，必須根據(jù)實際電路綜合諸多因素，科學(xué)地選擇溫度傳感器，以使系統(tǒng)達到最佳的性價比。這里，我們以 MAX6575L/H為例來介紹數(shù)字量輸出溫度傳感器的接口電路。 ? MAX6575L/H是一種多點、數(shù)字接口芯片，能用 1根控制線同時監(jiān)控 8種不同領(lǐng)域中的溫度傳感器。該傳感器溫度測量范圍較寬，一般在 40~+125℃ ，測量精度為 177。 ℃ （在+25℃ 測量）。由于它具有其它溫度傳感器所沒有的好性能，如集成度高，數(shù)字接口等，所以，在各種單片機應(yīng)用電路中頗受青睞。 ? 由于 MAX6575L/H溫度傳感器具有許多優(yōu)良的性能，特別是單線控制和數(shù)字接口。因此，在重要的微控制器和微處理器溫控監(jiān)測系統(tǒng)、便攜式電池供電設(shè)備、硬驅(qū)動 /磁帶驅(qū)動、網(wǎng)絡(luò)和電信、電話和汽車等領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用。 ? 典型應(yīng)用電路 ? 由 MAX6575L/H組成的溫度測量系統(tǒng)如圖。從圖中看出，這是一種多點（ 8片溫度傳感器）溫度測量電路，能同時監(jiān)控 8種不同環(huán)境的溫度（ 40~+125℃ ），并共用 1根單片機的 I/O線。這是單片機硬件電路中使用 I/O線最少的一種典型電路。 181。 PVC CG N DM A X I MM A X 6 5 7 5 LC H I P 1VD DG N DT S 1T S 0I / OI / OM A X I MM A X 6 5 7 5 LC H I P 8VD DG N DT S 1T S 0I / O VC C1 0 k Ω0 . 1 μ F 0 . 1 μ F0 . 1 μ F+ 2 . 7 ~ + 5 . 5 V圖 MAX6575L/H溫度測量電路 ? 接口電路 ? 由 MAX6575L/H和少量外圍元件組成測量電路，如圖 。這是一種 2片溫度傳感器與 1片單片機 8051的接口電路。從圖中看出，利用 1片單片機 8051的 2個傳感器的溫度信號，然后由 ，以確定哪個傳感器的溫度。當開關(guān)打開，測量和顯示 T1的溫度；當開關(guān)閉合，測量和顯示T2傳感器輸出的溫度。 M A X I MM A X 6 5 7 5 LVD DT S 1T S 0I / OM A X I MM A X 6 5 7 5 LVD DG N DT S 1T S 0I / OG N D0 .1 μ F0 .1 μ FP 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7X 1X 2P 3 . 7P 3 . 5+ 2 . 7 ~ + 5 . 5 V+ 2 . 7 ~ + 5 . 5 V1 0 k Ω1 0 k Ω開 ： T 1關(guān) ： T 2VC C8 0 5 1G N D4 7 0 Ω