传感器与检测技术(第3版)课件

第第9章章 实验与与实训项目目电子工业出版社电子工业出版社第9章 实验与实训项目电子工业出版社项项目目1 霍霍尔尔传传感器及感器及应应用方法用方法1利用开关型霍尔传感器制作接近开关实验目的：（1）了解开关型集成霍尔传感器及其转换电路的工作原理。（2）掌握霍尔传感器的使用方法。（3）设计利用开关型集成霍尔传感器制作接近开关等控制电路。项目1 霍尔传感器及应用方法1利用开关型霍尔传感器制作接项项目目1 霍霍尔尔传传感器及感器及应应用方法用方法（1）按照图9.1，在实验板上搭建电路，当磁铁靠近霍尔元件和离开霍尔元件时，观察发光二极管的变化，记录变化，并分析电路工作原理。（2）按照图9.2，在实验板上搭建电路，当磁路靠近霍尔元件和离开霍尔元件时，观察发光二极管的变化，记录变化，并分析电路工作原理。项目1 霍尔传感器及应用方法（1）按照图9.1，在实验板上项项目目1 霍霍尔尔传传感器及感器及应应用方法用方法2设计和实现一音乐控制电路实训目的：（1）了解集成霍尔元件特性参数的测试方法。（2）学会利用给定的霍尔传感器设计一种音乐控制电路。当磁钢靠近霍尔传感器时电路发出乐曲；当磁钢极性翻转或被撤离传感器时，音乐停止。项目1 霍尔传感器及应用方法2设计和实现一音乐控制电路实项项目目1 霍霍尔尔传传感器及感器及应应用方法用方法实训要求：（1）按照要求查阅相关电路和元件功能的资料，设计出电路图。（2）在数字实验面板上插接连接电路，注意集成霍尔传感器的极性，确定无误后再接线。（3）检查连线无误后加3V直流工作电压，进行调试。（4）测量磁场变化时霍尔传感器的输出电压值。（5）编写实训报告。内容包括：目的、任务；实训框图及电路设计；调试方法及调试中遇到的问题和分析解决问题的方法；测量数据记录（霍尔传感器的工作电压、工作电流、磁场变化的静态输出）。项目1 霍尔传感器及应用方法实训要求：项项目目2 光光电传电传感器及感器及应应用方法用方法1光敏电阻、光敏晶体管的特性测试（1）测量光敏电阻的暗阻与亮阻。在正常光照情况下用万用表测光敏电阻，记下亮电阻值R亮=（），用手遮住光敏电阻，再用万用表测光敏电阻，记下暗电阻R暗=（）。（2）判断光敏二极管的正负极性。正常光照下，用万用表的电阻挡测光敏二极管的正、反向电阻，两个阻值中较小的称为正向电阻，此时万用表负表笔所接的那端为光敏二极管的正端。（3）在正常光照与手电筒光照两种情况下分别测量光敏二极管的正反向电阻。注意，此时正常光照下测得的电阻为暗电阻R暗，手电筒光照下测得的电阻称为亮电阻R亮。测量值为：正向电阻：R暗=（），R亮=（）反向电阻：R暗=（），R亮=（）通过以上实验，总结出光敏电阻和光敏二极管的特性。项目2 光电传感器及应用方法1光敏电阻、光敏晶体管的特性项项目目2 光光电传电传感器及感器及应应用方法用方法2光电传感器应用电路的制作项目2 光电传感器及应用方法2光电传感器应用电路的制作项项目目2 光光电传电传感器及感器及应应用方法用方法（3）实验注意事项：由于亮电阻和暗电阻的测量与光照强度有关，因而每组的数据不尽相同，只要符合其理论特性即可；手电筒照射光敏二极管时，两者应在同一直线上，可用长尺子作为参照物。既可固定位置，又可测量距离。项目2 光电传感器及应用方法（3）实验注意事项：由于亮项项目目2 光光电传电传感器及感器及应应用方法用方法3光电传感器应用电路的设计（1）设计任务。用容积法计量包装的成品，除了对重量有一定误差范围要求外，一般还对充填高度有一定的要求，以保证商品的外观质量，不符合充填高度的成品将不许出厂。试利用光电传感器实现充填高度的控制。当充填高度h偏差太大时，光电接头没有电信号，即由执行机构将包装物品推出进行处理。要求完成总体设计原理图，并制作出该光电传感器的应用电路。项目2 光电传感器及应用方法3光电传感器应用电路的设计（项项目目2 光光电传电传感器及感器及应应用方法用方法（3）设计步骤。根据总体方框图，对每个小方框图进行设计并选择元器件；画出总控制原理图，并写出详细工作原理。画原理图的原则为：a.一般电路输入端在左，输出端在右，或从上到下。b.原理图大于一张纸时，应标出信号从一张到另一张的引出点和引入点。c.连接线有交叉时，用圆点标出；若连接拥挤而将通道分开时，应在断口两端标记。d.所有元器件应使用标准逻辑符号。列元器件清单。要求分类列出所有元器件，每种元器件必须有完整的型号、规格及数量，尽量为标准值。根据元器件清单购置电路中所需的传感器和元器件，通过测试、查手册等了解元器件的性能。项目2 光电传感器及应用方法（3）设计步骤。项项目目2 光光电传电传感器及感器及应应用方法用方法 在逻辑插件实验板上根据原理图完成硬件接线。布线时应注意：a.一般选择0.20.5mm的塑料硬导线布线；b.最好选择不同颜色的线表示不同的信号，例如：红线+5V、黄色+12V、黑色地线、白色负电源、紫色线控制线、橙色线数据母线等。c.布线时先插集成块，再连接电源线、地线等固定电平端点，然后按信号的流向依次接线。d.集成电路插入时要使所有的引线均对准小孔，用专用拔钳插入和拔出。e.布线时不准跨过元器件，线必须走直线，且应贴在实验板上。项目2 光电传感器及应用方法 在逻辑插件实验板上根据原理项项目目2 光光电传电传感器及感器及应应用方法用方法 在检查了布线后，通电调试实验板。通电后首先检查有无元器件冒烟、发热、噪声等现象，如有，则应立即断电排除故障。然后进行功能测试，反复调整、测试，直到功能稳定。功能测试完后，必须对该测试电路进行性能的标定。如标定测试精度、测试环境等。设计印刷电路板，制作样机，并写出产品说明书。项目2 光电传感器及应用方法 在检查了布线后，通电调试实项项目目3 力力传传感器及感器及应应用方法用方法1电阻应变片传感器灵敏度测试实验目的：（1）了解电阻应变片的转换原理和直流应变桥的特性。（2）掌握电阻应变传感器电压输出灵敏度的测量方法。实验原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：项目3 力传感器及应用方法1电阻应变片传感器灵敏度测试实项项目目3 力力传传感器及感器及应应用方法用方法实验步聚如下：项目3 力传感器及应用方法实验步聚如下：项项目目3 力力传传感器及感器及应应用方法用方法（2）按图所示直流电桥接线，R1接入应变式传感器实验模板中的一个电阻应变片r1（左上方的应变片），R2、R3、R4均为电阻值为350的固定电阻。项目3 力传感器及应用方法（2）按图所示直流电桥接线，R1项项目目3 力力传传感器及感器及应应用方法用方法（3）将上图电桥中的R2改接成应变式传感器实验模板中的另一个电阻应变片r2或r4（下方的应变片），即将传感器中两片受力相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变片作为电桥的相邻边进行半桥实验。调节调零电位器WD，在托盘上不加砝码时，使桥路输出为零。然后在传感器托盘上放置一只砝码，用电压表读取输出电压值。依次增加砝码和读取相应的电压值，直到500g砝码加完。记下实验结果填入表9.2。计算系统灵敏度S和非线性误差。重量（g）电压（mV）项目3 力传感器及应用方法（3）将上图电桥中的R2改接成应项项目目3 力力传传感器及感器及应应用方法用方法（4）将传感器四片应变片接成全桥电路。重复上面步骤，将实验结果填入表9.3；进行灵敏度和非线性误差计算。重量（g）电压（mV）项目3 力传感器及应用方法（4）将传感器四片应变片接成全桥项项目目3 力力传传感器及感器及应应用方法用方法2电子秤的制作（1）设计任务。设计并制作一个电子秤。量程为2kg；传感器采用悬臂梁式的称重传感器AAL-130，（悬臂梁上贴有应变片）；显示电路采用12位A/D转换电路、共阳极数码管。项目3 力传感器及应用方法2电子秤的制作（1）设计任务。项项目目3 力力传传感器及感器及应应用方法用方法（2）实训设计步骤。按照要求查阅相关电路和元件功能的资料，完成称重传感器放大电路、/转换及显示电路的设计，画出方框图、原理图和安装图。在实验板上调试电路（可用实验室电源）。对电路进行调零、定标，然后再对电路进行稳定性、漂移（零漂、温漂）、重复性和非线性等参数的测试和分析。制作整机。写出实训报告。项目3 力传感器及应用方法（2）实训设计步骤。按照要求项项目目3 力力传传感器及感器及应应用方法用方法（3）实训注意事项：为避免损坏传感器，定标时，要先把放大器的放大倍数调小，定标过程中，根据实际需要再往大方向逐步调整，直到满足要求为止。使用过程中对砝码要注意轻拿轻放。在电路调试、定标等过程中，应使用电压表、电流表监测传感器的供电电源（用数字万用表电压挡测量输出电压；用模拟表电流挡测量电流）。必须保证供给传感器的电压、电流是恒定值，才能保证传感器的输出信号与被测量呈线性关系。接线或插拔元器件、芯片时，要先断电再操作，切忌带电操作。项目3 力传感器及应用方法（3）实训注意事项：为避免损项项目目4 温度温度传传感器及感器及应应用方法用方法1热电偶测温实验实验目的：（1）了解热电偶的工作原理、结构特点。（2）学会使用热电偶进行温度检测。（3）掌握构成传感器应用电路的方法。（4）培养学生的动手能力。实验原理：当热电偶的冷端和热端温度不同时，在两端就产生热电动势，两端产生热电势随着两端温差的增加而增加。热电势由接触电势和温差电势两部分组成。通过对热电势的测量即可知热电偶两端的温差大小。（实验时可采用铜-康铜材料的热电偶）。项目4 温度传感器及应用方法1热电偶测温实验实验目的：项项目目4 温度温度传传感器及感器及应应用方法用方法实验步骤：（1）拆开热电偶，观察其结构，找出热端与冷端。（2）检测电源的极性后接入温控仪背面接线排标有“中”、“相”的接线柱上。注意在接入时不要带电操作，正负极间分开。（注：仪表背面接线排的“中”、“相”为仪表供电的交流220V输入）。（3）把温度仪调零。将热电偶正、负极分别接入温度仪的1脚和2脚。（4）记录室温，用电压表测量室温下热电偶两端的电压值，并记入表9.4。（5）打开加热器（电炉）对热电偶的敏感端加热，观察仪表输出电压的变化，并把相应的温度和电压值记入表项目4 温度传感器及应用方法实验步骤：（1）拆开热电偶，观项项目目4 温度温度传传感器及感器及应应用方法用方法2利用热电阻制作电冰箱温度超标指示电路实训目的：（1）了解热电阻的工作原理，结构特点。（2）学会使用热电阻进行温度控制系统设计。项目4 温度传感器及应用方法2利用热电阻制作电冰箱温度超项项目目4 温度温度传传感器及感器及应应用方法用方法实训步骤：（1）准备电路板和元器件，认识元器件。（2）在面包板上装配和调试电路。（3）测量电路各点电压。（4）记录实验过程和结果。（5）调节电位器RP，观察和记录不同RP值时报警温度，进行电路参数和实验结果分析。项目4 温度传感器及应用方法实训步骤：（1）准备电路板和元项项目目4 温度温度传传感器及感器及应应用方法用方法3基于热电偶的温控电路制作实训目的：（1）掌握构成传感器应用电路的方法。（2）培养学生的动手能力。实训步骤：（1）根据自动温控仪说明书，了解温控仪表的使用方法。（2）自己设计连接线路，使电路具备如下功能：（3）画出连接线路图。（4）连接线路并调试，使其达到所要求的功能。项目4 温度传感器及应用方法3基于热电偶的温控电路制作实项项目目4 温度温度传传感器及感器及应应用方法用方法实训注意事项：（1）本项目中，继电器的常开与常闭触点分别控制电风扇和电炉的通电。温控仪、电风扇和电炉的地线应连在一起。（2）接线时要注意感温元件引线（有电源或继电器的连线）尽量不要捆扎或绞在一起，也不能放在同一金属管内，以防产生电磁干扰。热电偶与仪表的连线应采用对应热电偶的补偿导线，其极性不得接反。（3）炉子的加热功率应能与所需温度值匹配。进入控制后，若绿灯亮的时间长，说明加热功率不够，若红灯亮的时间长，则说明加热功率太大，红绿灯亮的时间一致，说明功率匹配，调节效果好。（4）初始加热时，由于炉子的热惯性，尽管炉丝已断电，但炉内温度还会上升，故每次开机前最好把设定值定在所需温度值的80%左右。待几次开关动作后再把设定值定在所需值，可避免开机的温升过高现象。（5）当设定钮松动时，应将设定轴反时针旋足，把设定钮白线对准面板上的小黑点紧固即可。（6）如通电后仪表指针马上打到满度，应检查感温元件有否断路。项目4 温度传感器及应用方法实训注意事项：（1）本项目中，