传感器脉冲信号处理电路设计
摘要
介绍了一种基于单片机平台，采用霍尔传感器实施电机转速测量的方法，硬件系统包括脉冲信号产生，脉冲信号处理和显示模块，重点分析，脉冲信号处理电路，采用c 语言编程，通过实验检测电路信号。
关键词：霍尔传感器；转速测量；单片机
目录
1 绪论 (1)
1.1 课题描述 (1)
1.2 基本工作原理及框图 (1)
2 相关芯片及硬件电路设计 (1)
2.1系统的主控电路 (1)
2.2 STC89C52单片机介绍 (2)
2.2.1 STC89C52芯片管脚介绍 (3)
2.2.2 时钟电路 (4)
2.3 单片机复位电路 (5)
2.4 霍尔传感器电机采样电路 (5)
2.4.1 A3144霍尔开关的工作原理及应用说明 (6)
2.4.2 霍尔传感器测量原理 (7)
2.5 电机驱动电路 (8)
2.6 显示电路 (8)
3 软件系统设计 (9)
3.1 软件流程图 (9)
3.2 系统初始化 (10)
3.3 定时获取脉冲数据 (11)
3.4 数据处理及显示 (12)
3.5 C语言程序 (13)
总结 (16)
致谢 (17)
参考文献 (18)
1 绪论
1.1 课题描述
在工农业生产和工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难。数字式通常采用光电编码器、圆光栅、霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。单片机技术的日新月异，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。本课题，是要利用霍尔传感器来测量转速。由磁场的变化来使霍尔传感器产生脉冲，由单片机计数，经过数据计算转化成所测转速，再由数码管显示出来。
1.2 基本工作原理及框图
本课程设计的电机采用直流电机，然后利用霍尔传感A3144对电机的转速进行采样从而输出脉冲信号。主控芯片采用STC89C52单片机，对脉冲个数进行计数并经过数据处理以后得到单位时间内电机转过的转数机电机的转速，再通过显示电路将电机转速显示出来。基本工作原理框图如图1所示。
图1基本工作原理框图
2 相关芯片及硬件电路设计
2.1系统的主控电路
图2是该系统的主控单元的电路图。J2、J3、J4、J5是单片机的I/O端口的扩展，预留接口用于调试等。主控芯片采用STC89C52单片机，该系统中采用定时器0作为定时器，定时器的时间为1S。定时器1作为计数器，对P35引脚采集到的脉冲信号进行计数操作，单片机然后对数据进行处理，计算出1S内计数脉冲的个数，即电机转速。然后通过显示电路将电机转速显示出来，从而实现整个系统的功能。
图2单片机主控电路
2.2 STC89C52单片机介绍
国芯微电子公司生产的STC89C52单片机是为一个8 位通用的微处理器[2]，采用工业标准的51内核，工作电压为5V，在低端的微控制器领域，这个单片机的性能非常好。采用CHMOS 制作工艺制作，功耗很低。芯片内部集成了一个可反复擦写10万次的只读存储器ROM 和一个升具有256个字节的随机存储器RAM。随机存储器（RAM器件）采用标准MCS-52 指令系统并且兼容MCS-51指令系统。单片机片内部还集成了一个通用的8 位中央处理器与一个FLASH 存储单元，还有定时器、串口中断、外部中断等外设资源。AT89C52 单片机这些优点使其得大多数设计者的青睐，为许多嵌入式控制电路提供了一种灵活、实用、经济实惠的设计模式。其引脚图，如下图3所示：
图3 单片机引脚图
2.2.1 STC89C52芯片管脚介绍
1引脚至8引脚为单片机端口的输入/输出脚。
9引脚：是单片机的复位引脚。当单片机上电以后，时钟电路开始工作，如果复位引脚出现高电平的时间超过两个机器周期以上，单片机将进入复位状态。
10引脚至17引脚是单片机P3端口的输入/输出引脚，P3 口与P2很相似，不同的是P3口有很多第二功能，比如说定时器、外部中断、串口中断、串口通信等功能，在实际应用中，我们对P3 口的第二功能应用的是比较多的。
18、19引脚分别是时钟电路的输出端、输入端，一般通过22pF的瓷片电容接地，为单片机提供时钟新信号，相当于这个系统的心脏。
29引脚一般用于扩展单片机存储器空间。当次引脚输出低电平的时候，选通外部程序存储器。如果输出高电平，则不选择外部存储器，即没有选择存储器扩展功能。单片机上电默认高电平。
30引脚跟29引脚差不多，也是单片机的存储空间不足的时候用于，通过使用外部的存储器，来扩展单片机自身存储空间的不足，从而改善单片机存储空间的问题。
31引脚也是跟程序存储器相关的控制端口，在开发应用中一般很少用到，因为随着
社会的发展，单片的发展非常迅速，单片机内部的存储空间是足够用的，所以这些第二功能是很少用到的，并且现在已经有很多更低功耗的单片机，更大的存储器的单片机已经被生产应用，并逐渐占领低端单片机的市场。
39引脚至32引脚是P0端口的输出输入引脚，其输出端口漏极开漏，与P2口结合可作为16跟地址总线服用端口。当作为普通的I/O端口的时候，需要上上10K的拉电阻，否则P0端口不能正常工作。
40引脚为VCC，是给芯片供电的引脚，额定电压为5V，并且该引脚旁边要加上滤波电路，防止电压波动很大的时候烧毁芯片。
20引脚为GND，很显然是单片机的接地引脚，为电路各处的电压提供一个基准值。
P1口的部分管脚的第二功能如表4所示：
表4 P1口的部分管脚的第二功能
引脚号第二功能
P1.0 T定时器2的复用引脚，或者输出一个时钟脉冲
P1.1 T2/C2的控制输入引脚
P1.5 MOSI即主出从入，用于SPI通信
P1.6 MISO即主入从出，用于SPI通信
P1.7 SCK时钟信号，用于SPI通信
P3口的部分管脚的第二功能如表5所示：
表5 P3口的部分管脚的第二功能
引脚号第二功能引脚号第二功能
P3.0 RXD串口接收P3.4 T0的外部计数器输入
P3.1 TXD串口输出P3.5 T1外部计数器输入
P3.2 外部中断0 P3.6 允许外部写入引脚
P3.3 外部中断1 P3.7 允许外部读取引脚
2.2.2 时钟电路
图5为单片机的时钟单元电路，晶振采用12MHz，C1和C2均为22pF的陶瓷电容。51单片机会对时钟电路进行12分频，给单片机提供机器时钟。时钟电路是单片机的心脏，它控制着单片机的工作节奏。单片机就是通过复杂的时序电路完成不同的指令功能的。
图5时钟电路
2.3 单片机复位电路
图6是系统复位电路[3]，C3为10UF的电解电容，R2是10K的电阻，REST是低位按键。复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。单片机的复位引脚保持高电平2个机器周期以上，就会进入复位状态。
图6 复位电路
2.4 霍尔传感器电机采样电路
霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。
本系统采用开关型霍尔传感器型号为A3144。其内部集成了信号放大电路、整形电路、输出电路。当霍尔传感器采集到外部脉冲信号以后，通过内部集成小信号放大器电
路把信号放大，然后经过一个施密特触发器整形，最后通过一个集电极开漏的三极管输出。该传感器为开关型霍尔传感器，所以输出为数字信号。由于集电极开漏，所以在应用的电路中，需要加一个10K左右的上拉电阻R1。1引脚为VCC，2引脚为GND，3引脚为信号输出端。
霍尔传感器A3144电路
2.4.1 A3144霍尔开关的工作原理及应用说明
根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件[4]。它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。
霍尔传感器A3144是Allegro MicroS ystems公司生产的宽温、开关型霍尔效应传感器，其工作温度范围可达-40℃～150℃。它由电压调整电路、反相电源保护电路、霍尔元件、温度补偿电路、微信号放大器、施密特触发器和OC门输出极构成，通过使用上拉电阻可以将其输出接入CMOS逻辑电路。该芯片具有尺寸小、稳定性好、灵敏度高等特点，有两种封装形式，一种是3脚贴片微小型封装，后缀为“LH”；另一种是3脚直插式封装，后缀为“UA”[5]。
A3144E系列单极高温霍尔效应集成传感器是由稳压电源，霍尔电压发生器，差分放大器，施密特触发器和输出放大器组成的磁敏传感电路，其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压讯号。它是一种单磁极工作的磁敏电路，适用于矩形或者柱形磁体下工作。可应用于汽车工业和军事工程中。
霍尔传感器的外形图和与磁场的作用关系如图3.6所示。磁场由磁钢提供，所以霍尔传感器和磁钢需要配对使用。
（a）霍尔元件和磁钢(b) 管脚图
图2.4.1 霍尔传感器的外形图
2.4.2 霍尔传感器测量原理
测量电机转速的第一步就是要将电机的转速表示为单片机可以识别的脉冲信号，从而进行脉冲计数。霍尔器件作为一种转速测量系统的传感器，它有结构牢固、体积小、重量轻、寿命长、安装方便等优点，因此选用霍尔传感器检测脉冲信号，其基本的测量原理如图3.7所示，当电机转动时，带动传感器运动，产生对应频率的脉冲信号，经过信号处理后输出到计数器或其他的脉冲计数装置，进行转速的测量[6]。
图2.4.2 霍尔器件测速原理
2.5 电机驱动电路
本系统采用型号为RF-300FA的直流电机，额定供电电压为5.9V，在本系统中采用5V供电。由于电机直接由电源供电，不是采用单片机单片机端口驱动，所以无需在添加驱动电路，即可适用于系统应用。J6是直流电机接口，电位器PR3为10K，通过调节电位器可改变通过电机的电流，从而控制电机的转速，实现无极调速。
图2.5 电机驱动电路
2.6 显示电路
显示电路采用四位一体数码管，电路设计为横流驱动方式，使数码管亮度均匀。Q1、Q2、Q3、Q4均为PNP型三极管，型号为8550。PR1为阻值为2.2K的4P8排阻，具有限流作用，防止三极管击穿。
(a)
(b)
图3.0 显示电路
3 软件系统设计
3.1 软件流程图
图4.1所示是软件流程图，首先进行软件初始化，然后主函数进行数据处理，定时器函数设置定时时间是否到达1S，达到1秒就更新电机转速变量。没有达到1S则不进行数据更新处理。数据处理以后，通过数码管显示。计数器中断函数，通过外部脉冲计算脉冲个数，定时器在更新电机转速变量的时候，会读取TH0、TL0寄存器，并清空寄存器。
图3.1 软件流程图 3.2 系统初始化
系统初始化函数主要是对系统的配置进行初始化，在这里使用到的定时器0和计数器1，所以只需要对定时器0和计数器1进行初始化即可。下面是初始换函数： //定时器初始化,定时器0定时，计数器1计数 void Timer_Init() {
TMOD=0x51;//定时器1：16位定时器负责定时；定时器0：:16位计数器负责计数
//定时器0配置
(a) 主函数 （b ）定时器中断函数
TH0 = 0xDC; //10ms定时初值
TL0 = 0x00;
ET0 = 1; //使能定时器0中断
TR0= 1; //允许定时器0计数
//计数器1配置
TH1 = 0x00; //计数器初值
TL1 = 0x00;
TR1= 1; //允许计数器1计数
EA = 1; //使能总中断
}
3.3 定时获取脉冲数据
根据本系统的测速原理，可以知道，单片机通过P3.5将来自动累计外部脉冲的个数，将其保存到TH1，TL1寄存器中。然后通过定时器中断服务函数，定时读取这两个寄存器中数据，并将其清空为0，以便计数器重新开始计数。以下是代码分析：
/*------------------------------------------------------------------------------------
函数：uint16 Get_DC_MotorSpeedCounterValue( void )
输入参数：无
返回参数：计数器所记的数值
-------------------------------------------------------------------------------------*/
uint16 Get_DC_MotorSpeedCounterValue( void )
{
uint8 temp1 = 0 , temp2 = 0; //两个临时变量，分别用来保存TH1 和TL1的数值uint16 Temp_DC_MotorSpeedCounter = 0;
temp1 = TH1;
temp2 = TL1;
//uint8类型强制转换为uint16类型然后移位，计算计数脉冲数
Temp_DC_MotorSpeedCounter = ( ( uint16 ) temp1 << 8 ) + ( uint16 )temp2;
TH1 = 0;
TL1 = 0;
return Temp_DC_MotorSpeedCounter;//检测到的直流电机旋转的圈数，即计数器的值}
void T0_Interrupt() interrupt 1
{
static uint8 counter = 0;
TH0 = 0xDC; //10ms定时初值
TL0 = 0x00;
counter++;
if( counter == 100 ) //10ms*100 = 1s
{
counter = 0;
DC_MotorSpeedCounter = Get_DC_MotorSpeedCounterValue();
}
}
3.4 数据处理及显示
获取电机转速以后，需要单片机将数据显示出来。但是电机转速十一个uint16类型的数据，因此需要吧这个整数的千位、百位、十位和个位分离出来，然后通过各位的数值对应的数码管的段码，将数据正确的显示出来。
以下是数据处理函数：
void Data_Process( uint16 x ) //将数据的千百十个位分别提取出来，放入缓冲区{
Disp_Buffer[0] = x/1000;
Disp_Buffer[1] = x%1000/100;
Disp_Buffer[2] = x%100/10;
Disp_Buffer[3] = x%10;
}
以下是主函数，负责系统各个外设的控制：
//==========主函数===========
void main()
{
uint8 i;
Timer_Init();
while(1)
{
Data_Process( DC_MotorSpeedCounter );
for( i = 0 ; i < 4 ; i ++ )
{
P0 = Digit_Bits[ Disp_Buffer[i] ];
P2 = Digit_Seg[i];
Delay_Ms(1);
}
}
}
3.5 C语言程序
#include
void Timer_Init();
uint8 Digit_Bits[]={
0x3f,0x06,0x5b, 0x4f,0x66,0x6d, 0x7d,0x07,0x7f, 0x6f}; uint8 Digit_Seg[]={0x0e,0x0d,0x0b,0x07};
uint8 dispbuf[8]={0,0,0,0,0,0,10,10};
uint8 temp[8];
uint8 dispcount;
uint16 counter;
uint8 T1count;
bit flag;
uint16 x;
void main()
{
uint8 i ;
Timer_Init();
while(1)
{
if(flag==1)
{
flag=0;
x=TH1*256+TL1;
for(i=0;i<8;i++)
{
temp[i]=0;
}
i=0;
while(x/10)
{
temp[i]=x%10;
x=x/10;
i++;
}
temp[i]=x;
for(i=0;i<6;i++)
{
dispbuf[i]=temp[i];
}
counter=0;
T1count=0;
TH1=0;
TL1=0;
TR1=1;
}
}
}
void Timer_Init()
{
TMOD=0x51;//00n00 0000 0101 0001定时器0：16位定时器负责定时；定时器1：16位计数器负责计数
//定时器0配置
TH0=0xDC; //9.216ms定时初值
TL0=0X00;
ET0=1; //使能定时器0中断
TR0=1; //允许定时器0计数
//计数器1配置
TH1=0x00; //计数器初值
TL1=0x00;
ET1=1; //使能计数器1中断
TR1=1; // 允许计数器1计数
EA=1; // 使能总中断
}
void t1(void)interrupt 3 using 3
{
T1count++;
}
void t0(void)interrupt 1 using 1
{
TH0=0xDC;//10ms定时初值
TL0=0x00;
counter++;
if(counter==500) //10ms*100=1s
{ TR1=0;
counter=0;
flag=1;
}
P0=Digit_Bits[dispbuf[dispcount]];
P2=Digit_Seg[dispcount];
dispcount++;
if(dispcount==4)
{
dispcount=0;}
总结
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。在这次设计过程中，体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础，在这次课程设计当中我碰到了许多问题，我曾经接触过这方面的书籍和实物，也对其有一些简单的了解。但是却不知道具体的工作原理，当我拿到课程设计的题名后完全不知道该怎么办好，在杨老师的悉心指导下，我明白了其中的道理，于此同时我通过大量地阅读和查阅相关的资料，最终此次课程设计才得以完成。
通过这次课程设计让我懂得了在以后的学习和工作当中要不断地完善自我、努力上进、刻苦钻研力争在电子信息行业有一个好的发展和结果。
致谢
本课程设计得以完成，要感谢的人实在太多了，首先要感谢杨教授，因为论文是在老师的悉心指导下完成的。杨老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深深。在我做毕业设计的每个阶段，从选题到查阅资料，论文提纲的确定，中期的修改，后期格式调整等每一步都是在杨老师的悉心指导下完成的，倾注了老师大量的心血。杨老师指引我的课程设计的方向和架构，并对初稿进行逐字批阅，指正出其中误谬之处，使我有了思考的方向，在杨老师教导和不拘一格的思路给了我无尽的启迪，老师的严谨细致、一丝不苟的作风，将一直是我工作、学习中的榜样。杨老师要指导很多同学的课程设计，加上本来就有的教学任务，工作量之大可想而知，但在一次次的回稿中，精确到每一个字的的批改给了我深刻的印象，使我在论文之外明白了做学问所应有的态度。杨老师一如既往的辅导我们的课程设计，他的精神激励了我们，使我们克服了在课程设计写作过程中的困难。在此，谨向杨老师表示崇高的敬意和衷心的感谢!杨老师在我撰写课程设计的过程中给与我的极大地帮助。同时，课程设计的顺利完成，离不开其他各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在整个的课程设计写作中，各位老师、同学和朋友积极帮助我查资料和提供有利于课程设计写作的建议和意见，在他们的帮助下，课程设计得以不断的完善，最终帮助我完整的写完了整个课程设计。感谢所有给我帮助的老师和同学，谢谢你们!
参考文献
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[2] 王毓银.脉冲与数字电路（第三版）.高等教育出版社，1999.
[3] 路勇.电子电路实践及仿真（第一版）.清华大学出版社，2004.
[4] 岳怡.数字电路与数字电子技术（第一版）.西北工业大学出版社，2001
[5] 刘常澍.数字逻辑电路（第一版）.国防工业出版社，2002.
[6] 萧宝瑾.protel 99 SE操作指导与电路设计实例（第一版）.太原理工大学2004.
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[8] 张义申，陆坤等.电子设计技术[M].西安: 西安电子科技大学出版.1996.
[9]刘君华，智能传感器系统.西安：西安电子科技大学出版.2000.
[10]纪树赓，自动显示技术与仪表.3板.北京：机械工业出版社，1996.
一个简单功放设计制作与电路图分析|电路图 - dickmoore的日志 - 网易博客 默认分类 2009-11-09 19:01 阅读32 评论0 字号：大中小 一个简单功放设计制作与电路图分析|电路图 电子资料 2009-11-06 11:15 功放电路图 一个简单功放设计制作与电路图分析 我的电脑音响坏了快一年了，每次看电影都用耳机,每次用的耳朵都痛,很不爽.因此就想亲手做一个小功放用用,前几天又去了趟电子市场发现有LM386，很便宜，所以干脆用386做了一个单声道的功放先用着,有时间把另外一个声道也加上.在这里把功放设计到调试基本完成的过程写写,纪念这个过程. 1.设计 我们是听听就算的门外汉,对20~20K的音域也不是完全敏感.所以幅频特性不用考虑太多,但是自己要用得爽声音一定要大,因此LM386一般的输出功率肯定是不够拉(好像极限功率也就1W左右,具体还是看芯片资料吧),所以就浪费些多加个LM386做成BTL电路,提高一倍再说.设计出来的电路就是这个样子,原理很简单,就不说了 2.调试 a. 两个104的电容本来是用来隔直的,不过好像电脑主板和声卡上出来的音频都不带直流成份,而且用104时输入电平 比较高的时候声音有失真,(估计是低频过滤在输入电平高的时候人听起来比较明显).于是去掉两个104的电容. b. 在这个时候上电(我用的是12V),接上我的MP3一听,嗯!还不错,可是就是杂声比较厉害,调了调R1的大小,当R1被 调到最大的时候杂声没有了,最小的时候也没有了(这不是废话么,最小的时候输入都没有了 .把连接到功放的音频线拔了也没杂音了,原因可能有两个音频线上有电容在输入电阻R1比较小的时候,和LM386自激产生杂音,一放大就不得了了.于是决定R1就直接调到50K,音量就让MP3调去吧. c. 好像一切都没有问题了,拿到电脑上吧,刚接上去,嗯声音停大,不错!!刚以为要完事,电脑里一首歌就放完了,本来该是安静的却听见喇叭里噼噼啪啪,这个噪声奇了怪了,开始还是以为是R1的问题,索性就把R1去掉(反正LM386也不希罕从前级得到能量),噪音仍然存在,怀疑是主板上的高频噪声,于是在输入端并上一个102的电容---不起作用.这个电容也不敢并大了,大了要影响高频特性.又怀疑是功率大了C1吃不消,于是又在电源上并了一个100uF的电容,还是不行....... d. 就在这个时候用手一抓我的功放输入端的焊点,好了!没杂音了,仔细一想,原来是这样:我从电脑接出来的线是一个声
《传感器与检测技术》试题 一、填空：（20分） 1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分） 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 3、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电 效应，这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为Eab （T ，To ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分） 6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③不变）（2分） 7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的（2分） 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型）外是线性的。（2分） 9. 电位器传器的（线性），假定电位器全长为Xmax, 其总电阻为Rmax ，它的滑臂间的阻值可以用Rx = （① Xmax/x Rmax,②x/Xmax Rmax ,③ Xmax/XRmax ④X/XmaxRmax ）来计算。 10、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量（①增大，②减小，③不变）。 11、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 12、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。 13、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。 14、热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成。 15、电阻应变片式传感器按制造材料可分为① _金属_ 材料和②____半导体__体材料。它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由 _电阻应变效应 形成的，而②的电阻变化主要是由 温度效应造成的。 半导体 材料传感器的灵敏度较大。 16、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与 绕组匝数 成正比，与 穿过线圈的磁通_成正比，与磁回路中 磁阻成反比。 17.磁电式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端 产生感应电势的。而霍尔式传感器为霍尔元件在磁场中有电磁效应（霍尔效应）而输出电势的。霍尔式传感器可用来测量电流，磁场，位移，压力。（6分） 18.测量系统的静态特性指标通常用输入量与输出量的对应关系来表征（5分） 简答题 1 简述热电偶的工作原理。（6分） 答：热电偶的测温原理基于物理的“热电效应”。所谓热电效应，就是当不同材料的导
第1章 传感器与检测技术基础 1.某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm 变到5.0mm 时，位移测量仪的输出电压由3.5V 减至 2.5V ，求该仪器的灵敏度。 解：该仪器的灵敏度为 25 .40.55.35.2-=--=S V/mm 2.某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下： 铂电阻温度传感器： 0.45Ω/℃ 电桥： 0.02V/Ω 放大器： 100(放大倍数) 笔式记录仪： 0.2cm/V 求：(1)测温系统的总灵敏度； (2)记录仪笔尖位移4cm 时，所对应的温度变化值。 解： （1）测温系统的总灵敏度为 18.02.010002.045.0=???=S cm/℃ （2）记录仪笔尖位移4cm 时，所对应的温度变化值为 22.2218 .04==t ℃ 6.有三台测温仪表，量程均为0~800℃，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过2.5％，选那台仪表合理? 解：2.5级时的最大绝对误差值为20℃，测量500℃时的相对误差为4％；2.0级时的最大绝对误差值为16℃，测量500℃时的相对误差为3.2％；1.5级时的最大绝对误差值为12℃，测量500℃时的相对误差为2.4％。因此，应该选用1.5级的测温仪器。 10.试分析电压输出型直流电桥的输入与输出关系。 答：如图所示，电桥各臂的电阻分别为R 1、 R 2、 R 3、R 4。U 为电桥的直流电源电压。当四臂电阻R 1=R 2=R 3=R 4=R 时，称为等臂电桥；当R 1=R 2=R ,R 3=R 4=R ’(R ≠R ’)时，称为输出对称电桥；当R 1=R 4=R ，R 2=R 3 =R ’(R ≠R ’)时，称为电源对称电桥。 D 直流电桥电路 当电桥输出端接有放大器时，由于放大器的输入阻抗很高，所以可以认为电桥的负载电阻为无穷大，这时电桥
《综合实践活动----简单电路的设计》教学设计 常州金坛市华罗庚实验学校顾雪松 一、教学目标 1．知识与技能 （1）了解简单电路在生活中应用的实例． （2）会根据串联、并联电路的特点，分析简单电路的结构． 2．过程与方法 通过简单电路模型的设计、制作，培养学生的动手能力和创新精神． 3．情感、态度和价值观 （1）使学生勇于钻研的精神、善于观察、敢于思考． （2）通过合作探究培养学生相互合作的团队精神和科学探究欲望，体验克服困难、利用已有知识探究未知世界的成功喜悦． （3）关爱长辈、遵守交规． 二、教学重、难点 1．教学重点：根据生活中的现象，设计电路图，病房呼叫模拟电路设计． 2．教学难点：异地双控（楼道灯电路）模拟电路设． 3．重、难点的突破方法： （1）创设情景、激发兴趣． （2）由浅入深，层层推进． （3）学生相互讨论、学生动手实验． （4）实验演示和类比． 三、教学器材 电源(干电池两节)、两个开关、一个电铃（蜂鸣器）、两只灯泡和导线若干． 四、设计思想：充分体现了“从生活到物理，从物理到社会”的新教材教学理念． 五、教法和学法 教法——采用“主体参与”教学模式，由学生分组进行实验探究． 学法——以合作模式的科学探究、交流讨论． 六、主要教学环节 （一）引入： 小明和妈妈一起去买电动玩具“调皮的小鸟”，老师把电动玩具“调皮的小鸟”展示给同学们看，并提出问题：当“调皮”的小鸟在上升的过程中，它的重力势能是如何变化的？ A、减小 B、增大 请一个学生用选答器给出答案。由此引出“设计选答器模型” （创设物理情境，从生活走向物理，这一环节设计的目的是为了激发学生学习的兴趣．） （二）学生活动 1．项目1：设计选答器模型：一个问题有两个可选择的答案(a)和(b)，与它们对应的灯分别由两个开关控制，选择哪一个答案就闭合哪一个开关，使对应的灯发光． 思考：（1）灯与灯之间应（串/并）联． （2）两个开关分别与两灯（串/并）联．
电路原理图的绘制方法与步骤 一．电路原理图绘制前的准备工作 1．设计电路原理图的草图 例如要画出图1所示的稳压电源的电路图，首先要画出电路图的草图。 2．电路图有关资料的整理、列表 为了方便快捷地画出电路原理图，首先必须将电路图中所有零件的名称、拟采用的编号、零件的类型以及元件封装进行整理，列出表格，如表1所示。 二、Protel 99 SE 的启动 在Windows 桌面上，将鼠标的指示箭头对准图2所示的Protel 99 SE 图标, 双击鼠标左键，启动Protel 99 SE 。 启动Protel 99 SE 后，屏幕会出现图3所示的界面。 图2 Protel 99 SE 图标 图1 稳压电源电路图
几秒钟后，Protel 99 SE 的启动界面消失，留下了Protel 99 SE 的初始操作界面，如图4所示: 三、进入电路原理图设计环境 1．启动电路原理图编辑器 （1）创建工程设计数据库FirstDesign.ddb ： 启动Protel 99 SE 后，打开File 菜单，选择New 命令，则弹出的题目为New Design Database 的对话框，在Design Storage Type 栏内，选择设计数据库的格式为MS Access Database ；在Databass Location 框中指定设计数据库存放的位置为：C ：\Design Explorer 99se\\Examples ；在Databass File Name 文本框中输入数据库的名称FirstDesign.ddb 。单击OK 按钮，完成设计数据库的创建。 标题栏 菜单栏 工具条 设计管理面板 设计工作区 图4 Protel 99 SE 的操作界面 图6 图2 Protel 99 SE 的启动界面
几种常见传感器总结 1、红外对管： 红外对管是根据红外辐射式传感器原理制作的一种红外对射式传感器。与一般红外传感器一样，红外对管也由三部分构成：光学系统（发射管）、探测器（接收管）、信号调理及输出电路。红外探测器是利用红外辐射与物质相互作用所呈现的物理效应来探测红外辐射的。在此接收管通过对发射管所发出的红外线做出反应实现，实现信号的采集，再通过后续信号处理电路完成信号的采集和输出。 2、霍尔传感器： 霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。霍尔效应是指置于磁场中的静止载流导体, 当它的电流方向与磁场方向不一致时, 载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势的现象。该电势称霍尔电势。霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器，它具有灵敏度高，线性度好，稳定性高、体积小和耐高温等特点。对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。目前市场上的霍尔传感器都是集成了外围的测量电路输出的是数字信号，即当传感器检测到磁场时将输出高低电平信号。传感器主要包括两部分，一为检测部分的霍尔元件，一为提供磁场的磁钢。霍尔电流传感器反应速度一般在7微妙，根本不用考虑单片机循环判断的时间. 3、光电开关： 光电开关是一种利用感光元件对变化的入射光加以接收, 并进行光电转换, 同时加以某种形式的放大和控制, 从而获得最终的控制输出“开”、“关”信号的器件。上图为典型的光电开关结构图。是一种反射式的光电开关，它的发光元件和接收元件的光轴在同一平面且以某一角度相交，交点一般即为待测物所在处。当有物体经过时, 接收元件将接收到从物体表面反射的光, 没有物体时则接收不到。透射式的光电开关, 它的发光元件和接收元件的光轴是重合的。当不透明的物体位于或经过它们之间时, 会阻断光路, 使接收元件接收不到来自发光元件的光, 这样起到检测作用。光电开关的特点是小型、高速、非接触, 而且与TTL、MOS等电路容易结合。此类传感器目前也多为开关量传感器，输出的为1，0开关量信号，可以和单片机直接连接使用。光电开关广泛应用于工业控制、自动化包装线及安全装置中作光控制和光探测装置。可在自控系统中用作物体检测，产品计数, 料位检测，尺寸控制，安全报警及计算机输入接口等用途。 4、超声波传感器： 利用超声波在超声场中的物理特性和各种效应而研制的装置可称为超声波换能器、探测器或传感器。超声波探头按其工作原理可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等, 而以压电式最为常用。压电式超声波探头常用的材料是压电晶体和压电陶瓷, 这种传感器统称为压电式超声波探头。它是利用压电材料的压电效应来工作的: 逆压电效应将高频电振动转换成高频机械振动, 从而产生超声波, 可作为发射探头; 而利用正压电效应, 将超声振动波转换成电信号, 可用为接收探头。超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声
装饰材料购销合同 简单电路设计设计大全 1．保密室有两道门，只有当两道门都关上时（关上一道门相当于闭合一个开关），值班室内的指示灯才会发光，表明门都关上了．下图中符合要求的电路是 2．小轿车上大都装有一个指示灯，用它来提醒司机或乘客车门是否关好。四个车门中只要有一个车门没关好（相当于一个开关断开），该指示灯就会发光。下图为小明同学设计的模拟电路图，你认为最符合要求的是 3．中考试卷库大门控制电路的两把钥匙分别有两名工作人员保管，单把钥匙无法打开，如图所示电路中符合要求的是 ”表示）击中乙方的导电服时，电路导通，4.击剑比赛中，当甲方运动员的剑（图中用“S 甲 乙方指示灯亮。下面能反映这种原理的电路是 5．家用电吹风由电动机和电热丝等组成，为了保证电吹风的安全使用，要求：电动机不工作时，电热丝不能发热；电热丝发热和不发热时，电动机都能正常工作。如图所示电路中符合要求的是( )
6.一辆卡车驾驶室内的灯泡，由左右两道门上的开关S l、S2和车内司机右上方的开关S3共同控制。S1和S2分别由左右两道门的开、关来控制：门打开后，S1和S2闭合，门关上后，S l和S2断开。S3是一个单刀三掷开关，根据需要可将其置于三个不同位置。在一个电路中，要求在三个开关的共同控制下，分别具有如下三个功能：(1)无论门开还是关，灯都不亮； (2)打开两道门中的任意一道或两道都打开时，灯就亮，两道门都关上时，灯不亮；(3)无论门开还是关，灯都亮。如图所示的四幅图中，符合上述要求的电路是 A.图甲 B.图乙 C.图丙 D.图丁 7．教室里投影仪的光源是强光灯泡,发光时必须用风扇给予降温。为了保证灯泡不被烧坏,要求:带动风扇的电动机启动后,灯泡才能发光;风扇不转,灯泡不能发光。则在如图3所示的四个电路图中符合要求的是 ( ) 8.一般家用电吹风机都有冷热两挡，带扇叶的电动机产生风，电阻R产生热。冷热风能方便转换，下面图3中能正确反应电吹风机特点的电路图是 ( ) 9．飞机黑匣子的电路等效为两部分。一部分为信号发射电路，可用等效电阻R1表示，用开关S1控制，30天后自动断开，R1停止工作。另一部分为信息存储电路，可用等效电阻R2表示，用开关S2控制，
传感器的定义传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的系统”。传感器是传感系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。 传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类：有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种，不需要外接的能源或激励源。 无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能，传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体，而它们的状态可以是静态的，也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的，也可以是化学性质的。按照其工作原理，它将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量，然后将此电信号分离出来，送入传感器系统加以评测或标示。 传感器原理结构在一段特制的弹性轴上粘贴上专用的测扭应片并组成变桥，即为基础扭矩传感器；在轴上固定着：(1)能源环形变压器的次级线圈，(2)信号环形变压器初级线圈，(3)轴上印刷电路板，电路板上包含整流稳定电源、仪表放大电路、V/F变换电路及信号输出电路。在传感器的外壳上固定着： （1）激磁电路，(2)能源环形变压器的初级线圈(输入)，(3) 信号环形变压器次级线圈(输出)，(4)信号处理电路 工作过程 向传感器提供±15V电源，激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波，经过TDA2030功率放大器即产生交流激磁功率电源，通过能源环形变压器T1从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈，得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到±5V的直流电源，该电源做运算放大器AD822的工作电源；由基准电源AD589与双运放AD822组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源，该电源既作为电桥电源，又作为放大器及V/F转换器的工作电源。当弹性轴受扭时，应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器AD620放大成 1.5v±1v的强信号，再通过V/F转换器LM131变换成频率信号，通过信号环形变压器T2 从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈，再经过外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号，该信号为TTL电平,既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。由于该旋转变压器动--静环之间只有零点几毫米的间隙，加之传感器轴上部分都密封在金属外壳之内，形成有效的屏蔽，因此具有很强的抗干扰能力。 传感器分类倾角传感器 倾角传感器在军事、航天航空、工业自动化、工程机械、铁路机车、消费电子、海洋船舶等领域得到广泛运用。辉格公司为国内用户提供全球最全面、最专业的产品方案和服务。提供超过500种规格的伺服型、电解质型、电容型、电感型、光纤型等原理的倾角传感器。 加速度传感器(线和角加速度)
《电子线路CAD》课程论文题目：简易门铃电路的设计
1 电路功能和性能指标 简易门铃是一种简单的门铃电路，它由分立元件和中规模集成芯片的构成，主要采用NE555定时器电路和扬声器组成门铃，利用多谐振荡电路来制作一简易单音门铃电路。它主要由一个NE555、一个47uf的电容、一个0.047uf电容、一个0.01uf电容、一个36kΩ的电阻、一个30kΩ的电阻、两个22k电阻、一个喇叭、两个IN4148高速开关二极管、一个9013三极管、一个开关和一个6v电源组成。NE555作为多谐振荡器，发出脉冲波。与传统的门铃相比，其可靠性、抗干扰性都较好，应用领域也相对较广泛。 2 原理图设计 2.1原理图元器件制作 方法和步骤： ①右键点击项目文件，选择追加新文件到项目中，在二级菜单下选择Schematic Library。 ②在放置菜单中，选择放置矩形。 ③在放置菜单中选择放置引脚。 ④在放置引脚时，按Tab键，选择引脚属性。 图1 注：在放置引脚的过程中，引脚有一端会附带着一个×形灰色的标记，该标记表示引脚端是用来连接外围电路的，所以该端方向一定要朝外，而不能向着矩形的方向。若需要调整引脚的方向，可按键盘撒花上的空格键，每按一次，可将引脚逆时针旋转90°。
2.2 原理图设计 步骤： ①创建PCB工程项目，执行File→New→Project→PCB Project，在弹出对话框中选择Protle Pcb类型并点击OK。将新建默认名为“PCB Project1.PrjPCB”的项目保存，命名为“简易门铃”。 ②创建原理图，在该项目文件名上点击右键，选择追加新文件到项目中，在二级菜单下选择Schematic。 ③保存项目目录下默认名为“Sheet1.SchDOC”的原理图文件。并命名为“简易门铃”。 ⑤绘图环境其他参数采用默认设置。 图2 编译原理图步骤： ①在原理图编辑页面，执行“Project→Compile PCB Project 简易门铃.PRJPCB” 菜单命令。 ②在Messages工作面板中，出现提醒为“Warning”的检查结果可以忽略。 图3
简单电路公开课教案设计 1、简单电路一、教学目标：了解简单电路中各种构件的名称和作用。 能够动手连接简单电路，并画出电路图。 科学就在我们身边，只有不断发现，不断探索就能掌握更多地科学知识和基本技能。为今后学习和生活打下坚实地基础。 二、教学重点：认识电路中的基本构件。 动手连接一个简单电路。 三、教学难点：动手连接一个简单电路。 会画简单的电路图。 四、课前准备：电流实验盒、大号电池、图钉、回形针、小硬纸板、红绿小灯泡、小电机、小喇叭。 大号电池、尺、笔。 五、教学过程：随着社会的发展，人类的进步，现在家家户户都用上了电灯，电话等现代化家用电器。晚上上街到处是灯火通明，五颜六色，美丽极了。你知道小灯泡是怎样亮起来的吗？
1、简单电路 我们家的灯泡是怎么亮起来的？它用了些什么物件？ 学生回答：电线、开关、灯泡。 教师说明：我们家的灯泡和其它电器都是220伏的交流电，是民用电，对人体有危险。我们不能用手触摸，会触电死亡。安全电压是36伏以下，它对人体没有危险。我们上课用的是电池，它是直流电，电压是伏，对人体没有任何危险。 1、电源。 2、导线。 3、开关。 4、小灯泡. 教师说明:电路中的常用符号、画图方法。 使小灯泡亮起来。 使小电机转起来。 使小喇叭响起来。 教师说明：通过以上实验证明，在电路中当它的电流在循环电路中流动时小灯泡会亮起来，小电机会转起来，小喇叭会响起来。关键是要使电流能循环。 在电路中加进开关。 有了开关的好处是？
学生回答：可以控制。 十字路路口的红绿灯是怎样用开关来控制的？ 教师说明：它使用的是一种自动双联开关或多联开关。这种开关可以调节它们亮灯的时间。 简单电路是由：1、电源，2、导线，3、开关，4、小灯泡组成的。 要使小灯泡发亮，它就必须是一个循环电路。循环电路就是有流出来的电流，通过用电器后有流回去的电流。电流在不停的循环流动小灯泡才会发亮。 注意我们家用的“电”是不能乱动和触摸的，因为它是220伏的交流电，对人体有危险，搞不好就会触电身亡。 我们要做实验只能用电池和小灯泡。 六、作业指导：P73 七、板书设计：1、简单电路 一、认识电路中的构件四、实验操作一 二、电路中常用符号五、实验操作二 三、画简单电路图六、实验操作三
浙江工业大学之江学院010/011 学年 第二学期《传感技术与信号处理》期终试卷 （考试类型：闭卷） 班级姓名学号 一、填空( 每空1.5分共45分) 1．通常把频谱中作为信号的频宽，称为1/10法则；对于有跃变的信号，取作为频宽。 2.测试装置的灵敏度愈高，测量范围往往愈________，稳定性愈______。 3.若要信号在传输过程中不失真，测试系统的输出和输入的幅频特性必须满足（表达式）__________________，相频频特性必须满足（表达式）__________________。 4.为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括：、、 和。 5. 电感式传感器按工作原理可分为_______________、________________和电涡流式三种。 6.为了提高极距变化式电容传感器的灵敏度，应_______初始间隙。但初始间隙过_______时，一方面使测量范围_______，另一方面容易使_______击穿。 7.压电式传感器测量电路的前置放大器有_________________和_________________两种，_________________作为前置放大器时压电式传感器输出信号与测量导线的距离无关。 8. 光电耦合器是由一个和一个共同封装在一个外壳内组成的复合型转换元件，又称为。 9.光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。如果两个光栅距相等，即W=0.02mm，其夹角θ=0.1°，则莫尔条纹的宽度B=_____________莫尔条纹的放大倍数K=_____________。 10.热电偶产生热电势必须具备的基本条件是 ____________、____________。 11.霍尔式传感器为______ _______在磁场中有电磁效应（霍尔效应）而输出电势的。霍尔式元件的电路符号图为：_________________。 14.热电动势由两部分电动势组成，一部分是两种导体的________电动势，另一部分是单一导体的______电动势。
简单电路教学设计 黄陵县桥山小学田志强一、教学目标 科学概念 一个简单电路需要一个能持续提供电能的装置一电池。 电从电池的一端经过导线和用电器返回到电池的另一端，就组成了一个完整的电路。 使用相同的材料，电路可以有不同的连接方法。 过程与方法 用更多的方法和材料点亮更多的小灯泡。 观察、描述和记录有关的实验现象。 用简易符号表示一个电路的不同部分。 情感态度价值观 激发对电探究的兴趣。 发展分析和解决问题的自信心。 教学重点： 1.使用相同的材料，电路可以有不同的连接方法。 2.用简易符号表示一个电路的不同部分。 教学难点： 用更多的方法和材料点亮更多的小灯泡。 实验材料： 师准备：电池盒1个/组+1个，小灯座2个/组+2，干电池1节，小灯泡2只。生准备：1号干电池1节/组，小灯泡2只/组，导线3根/组。 二、教学环节 （一）复习前课，引入新课 1.提问回顾前课。师：在上节课《点亮小灯泡》中，我们用到的实验材料有哪些？（预测生：干电池、小灯泡、导线。）出示材料图片。 2.兴趣激发。师：同学们能用这些材料给老师展示下，看谁点亮的最快。（生动手操作）很棒，大家都能点亮小灯泡了。
3.故意刁难，引出问题。师：大家拿起来让老师看看谁的最亮！最亮的举手。（预测：在学生举手同时，小灯泡熄灭。）怎么回事？小灯泡怎么不亮了？（预测生：我刚才手松了！）这样点亮小灯泡方便吗？ 4、出示电池盒、小灯座，引入新课。师：老师给大家带来了两个实验装置，帮助大家解决这个问题，大家和我一起了解下它们吧！ 设计意图：学生复习了上节课的内容，并顺利地引入本课的知识点，同时也激发学生的探究简单电路兴趣。 （二）介绍装置，再点亮小灯泡 1、教师给每一个小组一节电池、一个小灯泡、一个小灯座、一个电池盒、以及两根导线。 2、教师：我们一起来点亮一个带灯座的小灯泡，你们可以跟我一起来安装。记录员请你在记录纸上把你们小组的电路实物图画起来。 ①在电池盒的两端各连接好一根导线，把电池安装在电池盒里。 ②用连接电池的两根导线的另一端接触小灯泡，确定能使小灯泡发光。 ③把小灯泡安装在小灯座上，再连接上导线。 3、指导不能点亮小灯泡的小组点亮小灯泡。 4、教师投影出示两份从学生那里得到的电路图，一份是实物图，一份是符号图（事先安排），介绍简单电路上的符号所代表的意义，让其他记录员再利用刚学到的知识快速地画一个简单的电路图。 设计意图： 学生跟着教师示范的安装方法进行安装保证了安装的成功率。 第二步的操作是为了强化学生对上节课知识的理解。 学会画简单的电路图，能够帮助学生在头脑中建立对更复杂的电路的认识。 逐步提高难度，也是教学的一种策略和教育的规律。 先动手后画符合小学生认知的认知特点。 串联和并联相对来说串联较容易，学生容易想到。 （三）让更多的小灯泡亮起来 1、提问：如果现在我再给你一个小灯泡和一些导线你能也一起把它点亮吗？ 2、教师发给每个小组一个小灯泡、一个灯座和几根导线，让学生尝试使两个小
简单电路设计（一） 1某学校保密室有两道门，只有当两道门都关上时（关上一道门相当于闭合一个开关），值班室内的指示灯才会亮，表明门都关上了。下图中符合要求的电路图是（） 2（09长沙）小轿车上大都装有一个指示灯，用它来提醒司机车门是否关好．四个车门中只要有一个车门没关好（相当于一个开关断开），该指示灯就会发光．图为几位同学设计的模拟电路图，你认为最符合上述要求的是（） 3（09赤峰）中考试卷库大门控制电路的两把钥匙分别有两名工作人员保管，单把钥匙无法打开，如图3所示电路中符合要求的是（） 4.（09·黄冈）击剑比赛中，当甲方运动员的剑（图中用“S 甲 ”表示）击中乙方的导电服时，电路导通，乙方指示灯亮。下面能反映这种原理的电路是（） 5．（09·天水）教室里投影仪的光源是强光灯泡，发光时必须用风扇给予降温。为了保证灯泡不被烧坏，要求：带动风扇的电动机启动后，灯泡才能发光；风扇不转，灯泡不能发光。则在如图5所示的四个电路图中符合要求的是 ( ) 6.一般家庭的卫生间都要安装照明灯和换气扇．使用时，有时需要各自独立工作，有时需要它们同时工作．在图5所示的电路，你认为符合上述要求的是（） 7. （11·杭州）利用“光控开关”和“声控开关”可以节约居民楼里楼道灯的用电。其中“光控开关”能在天黑时自动闭合，天亮时自动断开；“声控开关”能在有声音时自动闭合，无声音时自动断开。下列电路图中合理的是（） 8. （11·龙岩）某银行金库大门是由电动机控制的，钥匙（电路开关）分别由两名工作人员保管，一把钥匙无法打开，要两把钥匙同时使用才能使电动机工作从而把大门打开。图中符合这一要求的电路图是（） 9.家用电冰箱中消耗电能的器件主要是电动压缩机和照明灯泡．其中电动压缩机M受温控开关S1 控制，照明灯泡L受门控开关S2控制．温控开关S1和门控开关S2既能单独工作又能同时工作．如 图所示是几个同学画的家用电冰箱的电路图，其中正确的是（）
a 第二章 PSD 传感器与信号处理电路 为了将电机轴的位置信号转换为相应的电信号，本文的传感器使用光电位置敏感器件PSD （Position Sensitive Detector ）。 本章介绍PSD 及其信号处理电路的工作原理及选型。 2.1 PSD 传感器的工作原理及选型 传感器是一种以一定的精确度将被测量（如位置、力、加速度等）转换成与之有确定对应关系的、易于精确处理和测量的某种物理量（如电量）的测量部件或装置。 传感器在检测系统中是一个非常重要的环节，其性能直接影响到整个系统的测量精度和灵敏度。如果传感器的误差很大，后面的测量电路、放大器等的精度再高也将难以提高整个系统的精度。所以在系统设计时慎重选择传感器是十分必要的。 光电位置敏感器件PSD （Position Sensitive Detector ）是一种对其感光面上入射光斑重心位置敏感的光电器件。即当入射光斑落在器件感光面的不同位置时，PSD 将对应输出不同的电信号。通过对此输出电信号的处理，即可确定入射光斑在PSD 的位置。入射光的强度和尺寸大小对PSD 的位置输出信号均无关。PSD 的位置输出只与入射光的“重心”位置有关。 PSD 可分为一维PSD 和二维PSD 。一维PSD 可以测定光点的一维位置坐标，二维PSD 可测光点的平面位置坐标。由于PSD 是分割型元件，对光斑的形状无严格的要求，光敏面上无象限分隔线，所以对光斑位置可进行连续测量从而获得连续的坐标信号。 实用的一维PSD 为PIN 三层结构，其截面如图2.1.1所示。表面P 层为感光面，两边各有一信号输出电极。底层的公共电极是用来加反偏电压的。当入射光点照射到PSD 光敏面上某一点时，假设产生的总的光生电流为I 0。由于在入射光点到信号电极间存在横向电势，若在两个信号电极上接上负载电阻，光电流将分别流向两个信号电极，从而从信号电极上分别得到光电流I 1和I 2。显然，I 1和I 2之和等于光生电流I 0，而I 1和I 2的分流关系取决于入射光点位置到两个信号电极间的等效电阻R 1和R 2。如果PSD 表面层的电阻是均匀的，则PSD 的等效电路为图2.1.1〔b 〕所示的电路。由于R sh 很大，而C j 很小，故等效电路可简化成图2.1.1 (c) 的形式，其中R 1和R 2的值取决于入射光点的位置。 假设负载电阻R L 阻值相对于R 1和R 2可以忽略，则有： （2.1.1）I I R R L x L x 1221==-+式中，L 为PSD 中点到信号电极的距离，x 为入射光点距PSD 中点的距离。式（2.1.1）表明，两个信号电极的输出光电流之比为入射光点到该电极间距离之比的倒数。将I 0= I 1+I 2与式（2.1.1）联立得：
简单电路教学设计 牛滩小学肖祥聪 一、教学目标 科学概念 一个简单电路需要一个能持续提供电能的装置一电池。 电从电池的一端经过导线和用电器返回到电池的另一端，就组成了一个完整的电路。 使用相同的材料，电路可以有不同的连接方法。 过程与方法 用更多的方法和材料点亮更多的小灯泡。 观察、描述和记录有关的实验现象。 用简易符号表示一个电路的不同部分。 情感态度价值观 激发对电探究的兴趣。 发展分析和解决问题的自信心。 教学重点： 1.使用相同的材料，电路可以有不同的连接方法。 2.用简易符号表示一个电路的不同部分。 教学难点： 用更多的方法和材料点亮更多的小灯泡。 实验材料： 师准备：电池盒1个/组+1个，小灯座2个/组+2，干电池1节，小灯泡2只。生准备：1号干电池1节/组，小灯泡2只/组，导线3根/组。 二、教学环节 （一）复习前课，引入新课 1.提问回顾前课。师：在上节课《点亮小灯泡》中，我们用到的实验材料有哪些？（预测生：干电池、小灯泡、导线。）出示材料图片。 2.兴趣激发。师：同学们能用这些材料给老师展示下，看谁点亮的最快。（生动手操作）很棒，大家都能点亮小灯泡了。
3.故意刁难，引出问题。师：大家拿起来让老师看看谁的最亮！最亮的举手。（预测：在学生举手同时，小灯泡熄灭。）怎么回事？小灯泡怎么不亮了？（预测生：我刚才手松了！）这样点亮小灯泡方便吗？ 4、出示电池盒、小灯座，引入新课。师：老师给大家带来了两个实验装置，帮助大家解决这个问题，大家和我一起了解下它们吧！ 设计意图：学生复习了上节课的内容，并顺利地引入本课的知识点，同时也激发学生的探究简单电路兴趣。 （二）介绍装置，再点亮小灯泡 1、教师给每一个小组一节电池、一个小灯泡、一个小灯座、一个电池盒、以及两根导线。 2、教师：我们一起来点亮一个带灯座的小灯泡，你们可以跟我一起来安装。记录员请你在记录纸上把你们小组的电路实物图画起来。 ①在电池盒的两端各连接好一根导线，把电池安装在电池盒里。 ②用连接电池的两根导线的另一端接触小灯泡，确定能使小灯泡发光。 ③把小灯泡安装在小灯座上，再连接上导线。 3、指导不能点亮小灯泡的小组点亮小灯泡。 4、教师投影出示两份从学生那里得到的电路图，一份是实物图，一份是符号图（事先安排），介绍简单电路上的符号所代表的意义，让其他记录员再利用刚学到的知识快速地画一个简单的电路图。 设计意图： 学生跟着教师示范的安装方法进行安装保证了安装的成功率。 第二步的操作是为了强化学生对上节课知识的理解。 学会画简单的电路图，能够帮助学生在头脑中建立对更复杂的电路的认识。 逐步提高难度，也是教学的一种策略和教育的规律。 先动手后画符合小学生认知的认知特点。 串联和并联相对来说串联较容易，学生容易想到。 （三）让更多的小灯泡亮起来 1、提问：如果现在我再给你一个小灯泡和一些导线你能也一起把它点亮吗？ 2、教师发给每个小组一个小灯泡、一个灯座和几根导线，让学生尝试使两个小
ABS轮速传感器及其信号处理 车轮防抱死制动系统简称ABS 是基于汽车轮胎与路面之间的附着特性而开发的高技术制动系统。ABS由信号传感器、逻辑控制器和执行调节器组成。其控制目标是：当汽车在应急制动时，使车轮能够获得最佳制动效率，同时又能实现车轮不被抱死、侧滑，使汽车在整个制动过程中保持良好的行驶稳 定性和方向可操作性。 在ABS系统中，几乎都离不开对车轮转动角速度的测定，因为只要有了车轮转动角速度，其它参数（如车轮转动角和加速度）均可通过计算机计算获得。ABS的工作原理就是在汽车制动过程中不断检测车轮速度的变化，按一定的控制方法，通过电磁阀调节轮缸制动压力，以获得最高的纵向附着系数和较高的侧向附着系数，使车轮始终处于较好的制动状态。因此精确检测车轮速度是ABS系统正常工作的先决条件。 1 ABS轮速传感器及特性分析 通常，用来检测车轮转速信号的传感器有磁电式、电涡流式和霍尔元件式。由于磁电式轮速传感器工作可靠，几乎不受温度、灰尘等环境因素影响，所以在ABS系统中得到 广泛应用。 1.1 磁电式轮速传感器的工作原理 磁电式传感器的基本原理是电磁感应原理。根据电磁感应定律，当N匝线圈在均恒 磁场内运动时，设穿过线圈的磁通为φ，则线圈内的感应电势ε与磁通变化率有 如下关系： 若线圈在恒定磁场中作直线运动并切割磁力线时，则线圈两端的感应电势ε为：
式中，N为线圈匝数；B为磁感应强度；L为每匝线圈的平均长度：为线圈相对磁场运动的速度；θ为线圈运动方向与磁场方向的夹角。
若线圈相对磁场作旋转运动并切割磁力线时，则线圈两端的感应电势ε为： 式中，ω为旋转运动的相对角速度；A为每匝线圈的截面积；φ为线圈平面的法线 方向与磁场方向间的夹角。 根据上述基本原理，磁电传感器可以分为两种类型：变磁通式（变磁阻式）和恒定磁通式。由于变磁通式磁电传感器结构简单、牢固、工作可靠、价格便宜，被广泛用于车辆上作为检测车轮转速的轮速传感器。图1为变磁通式磁电传感器的结构原理。其中传感器线圈、磁铁和外壳均固定不动，齿轮安装在被测的旋转体上。 当齿轮与被测的车轮轴一起转动时，齿轮与铁芯之间的气隙随之变化，从而导致气隙磁阻和穿过气隙的主磁通发生变化。结果在感应线圈中感应出交变的电动势，其频率等 于齿轮的齿数Z和车轮轴转速n的乘积，即： f=Zh （4） 感应电动势的幅值与车轮轴的转速和气隙有关，当气隙一定时，转速越大，其幅值越大；当转速一定时，气隙越小，其幅值越大。 1.2 轮速传感器特性试验研究 目前，测量车轮转动速度的一般方法是将变磁阻式磁电传感器安装在车轮总成的非旋转部分上，与随车轮一起转动的由导磁材料制成的齿圈相对。当齿圈随车轮一起转动时，由于齿圈与传感器之间气隙的的交替变化，导致两者间磁阻的变化，从而在传感器内的线 圈上感生出交变的电压信号。
传感器 一、名词解释 1．传感器;能感受规定的被测量并按照一定规律转化成可用输出信号的器件和装置。 2．应电效应 某些电介质在沿一定的方向上受到外力的作用而变形时，内部会产生极化现象，同时在其表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电的状态，这种现象称为压电效应。 3．压阻效应 4．霍尔效应 金属或半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，当有电流I通过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势U H，这种物理现象称为霍尔效应。 5．热电效应 将两种不同的导体A和B连成闭合回路，当两个接点处的温度不同时，回路中将产生热电势。 6．光电效应 光电效应是物体吸收到光子能量后产生相应电效应的一种物理现象。 二、填空题 1．传感器通常由、、三部分组成。 2．按工作原理可以分为、、、。 3．误差按出现的规律分、、。 4．对传感器进行动态的主要目的是检测传感器的动态性能指标。 1．敏感元件、转换元件、测量电路 2．电容传感器、电感传感器、电阻传感器、压电式传感器 3．系统误差、随机误差、粗大误差 4．标定(或校准或测试) 5．传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过的能力。 6．传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向----------方向发展。 7．已知某传感器的灵敏度为K0，且灵敏度变化量为△K0，则该传感器的灵敏度误差计算公式为Rs= 。 5．测量范围 6．智能化 7．(△K0 / K0)×100% 8．电容式压力传感器是变型的。 9．图像处理过程中直接检测图像灰度变化点的处理方法称为。 8．极距(或间隙) 9．微分法 10．目前应用于压电式传感器中的压电材料通常有、、。 11．根据电容式传感器的工作原理，电容式传感器有、、三种基本类型12．热敏电阻按其对温度的不同反应可分为三类、、。 13．光电效应根据产生结果的不同，通常可分为、、三种类型。 14．传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出与输入的比值。对线性传感器来说，其灵敏度是。 10．压电晶体、压电陶瓷、有机压电材料 11．变间隙型、变面积型、变介电常数型 12．负温度系数热敏电阻（NTC）、正温度系数热敏电阻（PTC）、临界温度系数热敏电阻（CTR）
第二章 PSD传感器与信号处理电路 为了将电机轴的位置信号转换为相应的电信号，本文的传感器使用光电位置敏感器件PSD（Position Sensitive Detector）。 本章介绍PSD及其信号处理电路的工作原理及选型。 2.1 PSD传感器的工作原理及选型 传感器是一种以一定的精确度将被测量（如位置、力、加速度等）转换成与之有确定对应关系的、易于精确处理和测量的某种物理量（如电量）的测量部件或装置。 传感器在检测系统中是一个非常重要的环节，其性能直接影响到整个系统的测量精度和灵敏度。如果传感器的误差很大，后面的测量电路、放大器等的精度再高也将难以提高整个系统的精度。所以在系统设计时慎重选择传感器是十分必要的。 光电位置敏感器件PSD（Position Sensitive Detector）是一种对其感光面上入射光斑重心位置敏感的光电器件。即当入射光斑落在器件感光面的不同位置时，PSD将对应输出不同的电信号。通过对此输出电信号的处理，即可确定入射光斑在PSD的位置。入射光的强度和尺寸大小对PSD的位置输出信号均无关。PSD的位置输出只与入射光的“重心”位置有关。 PSD可分为一维PSD和二维PSD。一维PSD可以测定光点的一维位置坐标，二维PSD可测光点的平面位置坐标。由于PSD是分割型元件，对光斑的形状无严格的要求，光敏面上无象限分隔线，所以对光斑位置可进行连续测量从而获得连续的坐标信号。 实用的一维PSD为PIN三层结构，其截面如图2.1.1所示。表面P层为感光面，两边各有一信号输出电极。底层的公共电极是用来加反偏电压的。当入射光点照射到PSD光敏面上某一点时，假设产生的总的光生电流为I0。由于在入射光点到信号电极间存在横向电势，若在两个信号电极上接上负载电阻，光电流将分别流向两个信号电极，从而从信号电极上分别得到光电流I1和I2。显然，I1和I2之和等于光生电流I0，而I1和I2的分流关系取决于入射光点位置到两个信号电极间的等效电阻R1和R2。如果PSD表面层的电阻是均匀的，则PSD的等效电路为图2.1.1〔b〕所示的电路。由于R sh很大，而C j很小，故等效电路可简化成图2.1.1 (c) 的形式，其中R1和R2的值取决于入射光点的位置。 假设负载电阻R L阻值相对于R1和R2可以忽略，则有： I I R R L x L x 1 2 2 1 == - + （2.1.1） 式中，L为PSD中点到信号电极的距离，x为入射光点距PSD中点的距离。式（2.1.1）表明，两个信号电极的输出光电流之比为入射光点到该电极间距离之比的倒数。将I0= I1+I2与式（2.1.1）联立得：