【正文】 感受被測(cè)1 1R量產(chǎn)生電阻增量 Δ 時(shí)，由初始平衡條件 = 得 ，代入式（146） ，1R1R3241423?則電橋由于 Δ 產(chǎn)生不平衡引起的輸出電壓為1 (147) 對(duì)于輸出對(duì)稱電橋，此時(shí) 當(dāng) 臂的電阻產(chǎn)生變化 Δ =ΔR，1234RR??1 1R根據(jù)（147）可得到輸出電壓為 (148) 對(duì)于電源對(duì)稱電橋， ， 當(dāng) 臂產(chǎn)生電阻增量 Δ =ΔR14R?39。 14 / 54２） 電壓輸出型當(dāng)電橋輸出端接有放大器時(shí)，由于放大器的輸入阻抗很高，所以可以認(rèn)為電橋的負(fù)載電阻為無(wú)窮大，這時(shí)電橋以電壓的形式輸出。23R?? 39。 3412gRR?? 　這時(shí)電橋輸出功率最大，電橋輸出電流為： 　 (144)132412412()()gRUI R???? 輸出電壓為： (145)132412()()gUIRR??? 當(dāng)橋臂 R1 為與被測(cè)量有關(guān)的可變電阻，且有電阻增量 ΔR 時(shí)，略去分母中的ΔR 項(xiàng)則對(duì)于輸出對(duì)稱電橋, 1234?? 39。 12343412()()()()ABgggRUIRRR?????? 當(dāng) Ig =0 時(shí)，電橋平衡，故電橋平衡條件為 。為網(wǎng)絡(luò)的入端電阻ABU (142)39。圖中 E39。 輸出方式電橋的輸出方式有電流型和電壓型兩種，主要根據(jù)負(fù)載情況而定。5 楊幫文：最新傳感器實(shí)用手冊(cè)，人民郵電出版社 第 98 頁(yè)?！賀 時(shí)，稱為輸出對(duì)稱電橋；當(dāng) R1=R4=R，R2= R3=R39。 橋路形式 如圖所示，電橋各臂的電阻分別為 RRRR4，U 為電橋的直流電源電壓。 電阻式傳感器測(cè)量電路一般地，被測(cè)量是非常微弱的，必須用專門的電路來(lái)測(cè)量這種微弱的變化，最常用的電路就是各種電橋電路，主要有直流和交流電橋電路。用此材料制成的電阻也就出現(xiàn)極大變化，這種物理效應(yīng)稱為壓阻效應(yīng)。電阻式傳感器與相應(yīng)的測(cè)量電路組成的測(cè)力、測(cè)壓、稱重、測(cè)位移、加速度、扭矩等測(cè)量?jī)x表是冶金、電力、交通、石化、商業(yè)、生物醫(yī)學(xué)和國(guó)防等部門進(jìn)行自動(dòng)稱重、過(guò)程檢測(cè)和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化不可缺少的工具之一 5。模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源 LM324 引腳圖 電阻式傳感器工作原理 11 / 54 電阻式 傳感器工作原理示意 圖　 電阻式傳感器是把位移、力、壓力、加速度、扭矩等非電物理量轉(zhuǎn)換為電阻值變化的傳感器?？晒ぷ髟趩坞娫聪拢妷悍秶? 或+16V。 光電式傳感器轉(zhuǎn)換電路：電路所選元件簡(jiǎn)介：4 徐科軍：《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》，電 子工業(yè)出版社，第 143 頁(yè)。（2） 漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被測(cè)物上，再?gòu)谋粶y(cè)物體表面反射后投射到光電元件上。模擬式光電傳感器按被測(cè)量(檢測(cè)目標(biāo)物體)方法可分為透射(吸收)式、漫反射式、遮光式(光束阻檔 )三大類。光電式傳感器的工作原理如圖 所示： 輻射源 光學(xué)通路 光學(xué)器件 輸出被測(cè)量 被測(cè)量圖 光電式傳感器的工作原理示意圖引出端序號(hào) 功能 符號(hào) 引出端序號(hào) 功能 符號(hào)1 輸出端 1 OUT1 5 正向輸入端 2 1N+(2) 2 反向輸入端 1 1N(1) 6 反向輸入 2 1N(2) 3 正向輸入端 1 1N+(1) 7 輸出端 2 OUT2 4 地 GND 8 電源 VCC 9 / 54 光電傳感器的分類按光電元件輸出量性質(zhì)可分二類，即模擬式光電傳感器和脈沖(開關(guān))式光電傳感器。當(dāng)負(fù)載電流很小時(shí),輸出晶體管的低失調(diào)電壓(約)允許輸出箝位在零電平。當(dāng)達(dá)到極限電流(16mA)時(shí),輸出晶體管將退出而且輸出電壓將很快上升。輸出負(fù)載電阻能銜接在可允許電源電壓范圍內(nèi)的任何電源電壓上,不受 Vcc 端電壓值的限制。差分輸入電壓可以大于 Vcc 并不損壞器件。 LM393 偏置網(wǎng)絡(luò)確立了其靜態(tài)電流與電源電壓范圍 ~30V 無(wú)關(guān)。除非利用滯后,否則直接插入 IC 并在引腳上加上電阻將引起輸入—輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩,如果輸入信號(hào)是脈沖波形,并且上升和下降時(shí)間相當(dāng)快,則滯回將不需要。電源加旁路濾波并不能解決這個(gè)問(wèn)題,標(biāo)準(zhǔn) PC 板的設(shè)計(jì)對(duì)減小輸入—輸出寄生電容耦合是有助的。50 nA 輸入偏置電流 Ib 65 250 nA 共模輸入電壓 VIC 0 V RL=∞ mA 靜態(tài)電流 ICCQ RL=∞,Vcc=30V mA 電壓增益 AV VCC=15V, RL＞15kΩ 200 V/mV 灌電流 lsink Vi()＞1V, Vi(+)=0V, Vo(p)＜ 6 16 mA 輸出漏電流 IOLE Vi()=0V, Vi(+)=1V, VO=5V nA 應(yīng)用說(shuō)明: LM393 是高增益,寬頻帶器件,象大多數(shù)比較器一樣,如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合,則很容易產(chǎn)生振蕩。 mV 7 / 54VO(P)=, Rs=0 輸入失調(diào)電流 IIO 177。36 V 共模輸入電壓 VI ～VCC V 功耗 Pd 570 mW 工作環(huán)境溫度 Topr 0 to +70 ℃ 貯存溫度 Tstg 65 to 150 ℃ 表 電特性參數(shù)名稱符號(hào) 測(cè)試條件 最小 典型 最大 單位輸入失調(diào)電壓 VIO VCM=0 to VCC 177。2mV；ab126 計(jì)算公式大全共模輸入電壓范圍寬，Vic=0～；輸出與 TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；輸出可以用開路集電極連接“或”門；采用雙列直插 8 引腳塑料封裝（DIP8）和微形的雙列 8 腳塑料封裝（SOP8） LM393 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖表 主要參數(shù)表參數(shù)名稱 符號(hào) 數(shù)值 單位電源電壓 VCC 177。18V；消耗電流小，3 王力:《中國(guó)電子器件手冊(cè)》,成都科技大學(xué)出版社 2022 年版，第 147 頁(yè)。該電路的特點(diǎn)如下：工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源：2～36V，雙電源:177。為使 IC 處于較低的環(huán)境溫度中，設(shè)計(jì)時(shí)專門將 IC 與傳感元件分開，以改善傳感器的高溫工作性能。KMI151 采用＋12Ｖ電源供電（典型值） ，最高不超過(guò) 16V，工作溫度范圍寬達(dá)－ 40～＋85℃。另外，芯片內(nèi)部還有電磁干擾（EM1）濾波器、電壓控制器以及恒流源，從而保證了其工作特性不受外界因素的影響。傳感器與齒輪的最大磁感應(yīng)距離為（典型值） ，由于與齒輪相距較遠(yuǎn)，因此使用比較安全。由于其外圍電路比較簡(jiǎn)單，因而很容易配二次儀表測(cè)量轉(zhuǎn)速。 圖 開關(guān)型霍爾傳感器原理圖 圖 開關(guān)型霍爾傳感器輸出特性圖 霍爾傳感器測(cè)量電路電路圖如圖 所示 5 / 54圖 霍爾傳感器測(cè)量電路電路所選元件簡(jiǎn)介1）KMI15圖 KMI151 芯片外觀 a) KMI151 型傳感器的性能特點(diǎn) 3 KMI151 芯片內(nèi)含高性能磁鋼、磁敏電阻傳感器和 IC。將萬(wàn)用表置于直流50V擋，萬(wàn)用表的紅表捧接③腳、黑表棒接②腳。如果磁鐵N 極接近或遠(yuǎn)離傳感器的測(cè)試點(diǎn)時(shí)萬(wàn)用表的指針均不偏轉(zhuǎn)，則說(shuō)明該開關(guān)型霍爾傳感器已損壞，應(yīng)及時(shí)更換。將萬(wàn)用表置于直流50V擋，紅表筆接⑧ 腳、黑表筆接② 腳， 觀察萬(wàn)用表的指針變化 。1) 開關(guān)型霍爾傳感器的檢測(cè)開關(guān)型霍爾傳感器的測(cè)試方法如下：首先，找一只2k歐姆的電阻RL接于① 、③ 腳之間，并將12V直流電源的正極接于開關(guān)型霍爾傳感器的① 腳、負(fù)極接于開關(guān)型霍爾傳2 郭愛(ài)芳 :《傳感器原理及應(yīng)用》, 西安電子科技大學(xué)出版社,第 126 頁(yè)。由于其輸出電壓較高、使用非常方便，因而得到廣泛的應(yīng)用。 線性型霍爾傳感器將霍爾元件和恒流源、線性放大器等做在一個(gè)芯上。當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)規(guī)定的工作點(diǎn)時(shí)，OC門由高阻態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，輸出變?yōu)榈碗娖剑划?dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度低于釋放點(diǎn)時(shí)，OC門重新回到高阻態(tài)，輸出高電平。集成霍爾傳感器可分為線性型和開關(guān)型兩大類?；魻柤呻娐肪哂畜w積小、靈敏度高、輸出幅度大、溫漂小、對(duì)電源穩(wěn)定性要求低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于復(fù)印機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)、智能電動(dòng)車測(cè)速和錄放像機(jī)磁帶控制、數(shù)控車床及電子開關(guān)等電路中。 3 / 54２ 各個(gè)傳感器的工作原理及選擇 霍爾式傳感器的工作原理及選擇 工作原理當(dāng)導(dǎo)電體流過(guò)電流，若電流垂直于磁場(chǎng)，則在與磁場(chǎng)和電流都垂直的方向上會(huì)出現(xiàn)電壓現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。5) 設(shè)計(jì)并畫出通用傳感器支架圖。5V，177。要求各印刷電路版尺寸和形狀一致，以便于實(shí)驗(yàn)者使用和實(shí)驗(yàn)室管理。適當(dāng)畫出各傳感器的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖等。 本文的主要研究?jī)?nèi)容1) 篩選各種實(shí)驗(yàn)室用傳感器，用作本試驗(yàn)臺(tái)傳感器的原始傳感器。同時(shí)采用濕敏元件多片組合線化方案。由于采用了溫度自動(dòng)補(bǔ)償工藝，在測(cè)量環(huán)境溫度發(fā)生大的變化時(shí)，對(duì)濕度傳感器的測(cè)量精度不會(huì)造成影響。 (5) 九純健科技在國(guó)內(nèi)首次通過(guò)離心表面涂膜及特殊老化工藝，采用多片濕敏元件組合方式，以及溫度自動(dòng)補(bǔ)償方式，成功解決了濕度測(cè)量領(lǐng)域的高溫濕度無(wú)法測(cè)量，全量程敏感元件不線性，溫度對(duì)濕度測(cè)量精度的影響等問(wèn)題。 (4)沈陽(yáng)儀器儀表工藝研究所在國(guó)內(nèi)首次解決了擴(kuò)散硅力敏芯片溫度靈敏度自補(bǔ)償工藝。(3)哈爾濱理工大學(xué)研制成功了新型本征半導(dǎo)電高分子壓力溫度雙參數(shù)傳感器，首次合成聚省醌自由基高聚物，這是一種壓敏系數(shù)和溫度系數(shù)極高的高分子材料，過(guò)材料表面處理等技術(shù)制成傳感器，解決了油井高溫潛油泵的溫度和壓力測(cè)量的難題。在國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)開發(fā)了系列化的下游應(yīng)用產(chǎn)品 2 / 54——各類石英電子衡器。研究了敏感元件的力敏特性、諧振器的能陷效應(yīng)與諧振頻率、諧波次數(shù)和結(jié)構(gòu)的關(guān)系，保證了良好的頻率穩(wěn)定性。利用 KOH 腐蝕液對(duì)于不同晶面腐蝕速率的差異，在理論和工藝上解決了采用一次掩膜技術(shù)形成三維多層微機(jī)械結(jié)構(gòu)的工藝，多層結(jié)構(gòu)層差控制精度在 4／μm 以內(nèi)，轉(zhuǎn)移平面的平整度優(yōu)于 1／tm，受理一項(xiàng)發(fā)明專利。 通過(guò)攻關(guān)，在技術(shù)上有所創(chuàng)新，取得一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的科技成果，主要是： (1)復(fù)旦大學(xué)發(fā)明的掩膜無(wú)掩膜腐蝕工藝為國(guó)際首創(chuàng)。而與國(guó)際水平相比，我國(guó)的傳感器不論在品種、數(shù)量、質(zhì)量等方面，都有較大的差距。美國(guó)國(guó)防部將傳感器技術(shù)視為今年 20 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一，日本把傳感器技術(shù)與計(jì)算機(jī)、通信、激光半導(dǎo)體、超導(dǎo)并列為６大核心枝術(shù)，德國(guó)視軍用傳感器為優(yōu)先發(fā)展技術(shù)，英、法等國(guó)對(duì)傳感器的開發(fā)投資逐年升級(jí)，原蘇聯(lián)軍事航天計(jì)劃中的第五條列有傳感器技術(shù)。如果說(shuō)計(jì)算機(jī)是人類大腦的擴(kuò)展，那么傳感器就是人類五官的延伸，當(dāng)集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展時(shí)，人們才逐步認(rèn)識(shí)信息攝取裝置——傳感器沒(méi)有跟上信息技術(shù)的發(fā)展而驚呼“大腦發(fā)達(dá)、五官不靈”。 1 / 54了國(guó)家技術(shù)小組（BTG），幫助政府組織和領(lǐng)導(dǎo)各大公司與國(guó)家企事業(yè)部門的傳感器技術(shù)開發(fā)工作。日本科學(xué)技術(shù)廳制定的上世紀(jì) 90 年代重點(diǎn)科研項(xiàng)目中有 70個(gè)重點(diǎn)課題，其中有 18 項(xiàng)是與傳感器技術(shù)密切相關(guān)。美國(guó)空軍 2022 年舉出 15 項(xiàng)有助于提高 21 世紀(jì)空軍能力關(guān)鍵技術(shù)，傳感器技術(shù)名列第二。美、日、英、法、德和俄羅斯等國(guó)都把傳感器技術(shù)列為國(guó)家重點(diǎn)開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)之一。日本工商界人士聲稱“支配了傳感器技術(shù)就能夠支配新時(shí)代”。由于電路板采用模塊結(jié)構(gòu)，可以靈活組合，以便于各學(xué)校根據(jù)基本原理配置開出極多的實(shí)驗(yàn)，因此我的設(shè)計(jì)方案采用分體式實(shí)驗(yàn)臺(tái)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)針對(duì)大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)要求，以更好的幫助學(xué)生理解傳感器原理，掌握其使用方法為目的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。 顯 然 ， 要 獲取 大 量 人 類 感 官 無(wú) 法 直 接 獲 取 的 信 息 ， 沒(méi) 有 相 適 應(yīng) 的 傳 感 器 是 不 可 能 的 1。 現(xiàn) 代 科 學(xué) 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 進(jìn) 入 了 許多 新 領(lǐng) 域 ： 例 如 在 宏 觀 上 要 觀 察 上 千 光 年 的 茫 茫 宇 宙 ， 微 觀 上 要 觀 察 小 到 nm 的 粒子 世 界 ， 縱 向 上 要 觀 察 長(zhǎng) 達(dá) 數(shù) 十 萬(wàn) 年 的 天 體 演 化 ， 短 到 s 的 瞬 間 反 應(yīng) 。 voltagestabilized source。s choice. This sensor laboratory bench may widely apply in the College of engineering tests in the teaching, has the widespread application background and market development space.Key Words: Sensor；Switching circuit；Voltagestabilized source；Display system；experimental research Key Words: sensor。s situation has also made the analysis to the current market condition, proposed that manufacture laboratory bench necessity which tested in view of the College of engineering. Next, the half writing style sensor laboratory bench has made