傳感器原理與應用技術 答案：傳感器原理與應用技術第二版課后答案劉愛華

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1、傳感器原理與應用技術第二版課后答案劉愛華【篇一：半導體傳感器應用電路設計】程 設 計2012 年 6 月 25任務書課程 傳感器課程設計題目半導體傳感器應用電路設計專業 測控技術與儀器 姓名學號主要內容：利用溫度傳感器和熱電偶設計制作一個溫度測量系統。參考利用半導體溫度傳感器 ad590 和單片機技術設計制作一個顯示室溫的數字溫度計的設計提示與分析。進一步了解有關溫度傳感器的工作原理，制定設計方案，確定溫度傳感器的型號等參數，掌握溫度的檢測方法?；疽螅?、詳細了解所選用的溫度傳感器的工作原理，工作特性等2、設計合理的信號調理電路，并列出制作該裝置的元器件。主要參考資料：1 劉愛華，滿寶元 。

2、.傳感器原理與應用技術 m. 北京：人民郵電出版 社，2006.45-48.2 王雪文，張志勇 .傳感器原理及應用 m. 北京：航空大學出版社， 2004.27-34.3 張福學 .現代實用傳感器電路 m. 北京：中國計量出版社， 1997.16-24.4 繆家鼎，徐文娟，牟同升 .光電技術 m. 杭州：浙江大學出版社， 1987.22-27.完成期限 2012.6.25 2012.6.29指導教師專業負責人2012 年 6 月 25 日摘 要傳感器屬于信息技術的前沿尖端產品 ,尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農業生產、科學研究和生活等領域 ,數量高居各種傳感器之首。半 導體傳感器是利用某些半導體。

3、的電阻隨溫度變化而變化的特性制成 的。半導體具有很寬的溫度反應特性 ,各種半導體的溫度反應區段不 同。利用半導體溫度傳感器 ad590 設計制作一個溫度測量系統,ad590 是一種集成溫度傳感器，其實質是一種半導體集成電路。集成溫度傳感器的線性度好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便，得到廣泛應用。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。關鍵詞：關鍵詞傳感器；半導體；溫度傳感器； ad590目 錄一 、設計要求 . 1二、方案設計 . 11、方案說明 . 12、方案論證 . 2三、傳感器工作原理 . 2四、電路的工作原理 . 2五、單元電路設計、參數計算和器件選擇 . 31、單元。

4、電路設計 . 42、參數計算 . 63、器件選擇 . 6六、總結 . 7半導體傳感器應用電路設計一 、設計要求參考下面的利用半導體溫度傳感器 ad590 和單片機技術設計制作一個顯示室溫的數字溫度計的設計提示與分析。用單片機和 ad 芯片進 行信號的采集等相關處理，要有 protel 畫的硬件接線原理圖利用c 語言在單片機開發軟件中編寫相關程序，并對單片機的程序制作詳細解釋。二、方案設計 1、方案說明1、方案一利用熱敏電阻測量溫度，熱敏電阻的電阻值隨溫度變化而改變，通過測量其阻值推算出被測物體的溫度，利用此原理構成的傳感器就是電阻溫度傳感器，這種傳感器主要用于 -200 500溫度范圍內的溫度。

5、測量。純金屬是熱電阻的主要制造材料，熱電阻的材料應具有以下特性：電阻溫度系數要大而且穩定，電阻值與溫度之間應具有良好的線性關系；電阻率高，熱容量小，反應速度快；材料的復現性和工藝性好，價格低；在測溫范圍內化學物理特性穩定。2、方案二ad590 是一種集成溫度傳感器，其實質是一種半導體集成電路。它利用晶體管的 b-e 結壓降的不飽和值 vre 與熱力學溫度 t 和通過發射極電流 i 的下述關系實現對溫度的檢測。ktlni （1）qvre?式中： k-是波耳茲曼常數；q- 是電子電荷絕對值。集成溫度傳感器的線性度好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便，得到廣泛應用。集成溫度傳感器的輸出形式分為電。

6、壓輸出和電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為 10mv/k ，溫度 0k 時輸出 0，溫度 25時輸出 2.9815v 。電流【篇二：三軸加速度傳感器設計】明書學 院： 專業： 學 生 姓 名： 課程設計題目：起 迄 日 期: 課程設計地點 : 指 導 教 師: 專 業 負 責 人：學 號：下達任務書日期 :2014 年 6 月 13 日目 錄1、課程設計目的綜合應用模電、數電、微機原理、單片機原理、傳感器原理及應用和專業知識，通過理論與實踐相結合，掌握所學知識的綜合應用方法，培養和提高解決本專業實際工程問題的能力。2、課程設計內容和要求2、1 設計要求： 1. 文獻檢索和綜述；2. 掌握三。

7、軸加速度傳感器的工作原理；3. 畫出傳感器裝配結構圖；用 protel 繪制原理圖； 4. 所寫說明書格式規范，內容完整； 5. 參加答辯。 2.2、設計內容：1. 設計傳感器整體結構；4. 以 adxl345 三軸加速度計為模型，設計測量電路，給出電路元件參數； 5. 基于單片機的采集與顯示電路方案設計； 6. 用 adxl345 搭建測試系統，仿真實驗處理結果。3、設計方案及實現情況3.1、設計思路根據題目要求，首先要對傳感器整體結構進行設計，以滿足adxl345 三軸加速度計運行的環境；其次，選擇合適的通信方式使單片機與傳感器能正常通信傳輸數據；最后，對單片機外圍結構進行設計，使單片機能。

8、正常工作，編寫合適的 c 語言程序，使傳感器傳輸的數據能夠在外圍器件上顯示出來。 3.2、工作原理及框圖（1）工作原理adxl345 三軸加速度計能夠將三個方向的加速度 g 儲存在其內部寄存其中，所以，通過適當控制指令以及與單片機 ?2? 通信，就可將其傳輸到單片機中，然后對其進行編譯。顯示模塊這里使用的是lcd1602, 編譯后的數據傳送到與 lcd1602 相連的 i/o 口，通過讀寫指令就可顯示出數據。每當 adxl345 三軸加速度計記錄數據發生變化時，就更新 lcd1602 中顯示的數據，這樣就達到了基于單片機的采集與顯示電路的設計。（2）系統框圖圖 1系統框圖3.3、主要電路模塊的。

9、使用（1）adxl345 電源模塊由于 adxl345使用的是 3.3v供電電源，所以要對 5v 輸入電源就行轉化，這里使用的是 rt9161 電源芯片，比 1117 更低的壓降 ,更快的負載相應速度，非常適合高噪聲電源環境。如圖 2，當輸入電壓為 5v 時，輸出為 3.3v, 電路中所接的電容起濾波的作用。圖 2 rt9161 電源模塊（2）adxl345 加速度計模塊圖 3 adxl345 引腳圖 表 1 引腳功能表在本實驗中，如圖 4，使用的是 spi 通信，采用 3 線連接，片選接地，sdio 和 sclk 與單片機相連進行通信。 adxl345圖 4 spi 通信接口【篇三：由霍爾傳。

10、感器組成的公交車門裝置】2009 級單片機 課程設計 單片機課程設計報告書課題名稱 公共汽車門是否關閉檢測裝置姓 名 學 號院、系、部專 業指導教師 電氣工程系 電氣工程及其自動化2013 年 1 月 3 日公共汽車門是否關閉檢測裝置一、設計目的利用與非門與 3 片霍爾傳感器構成車門狀態指示電路，用來實現檢測汽車車門是否關好，以保證行車安全。二、設計要求13 片霍爾傳感器分別裝在汽車的三個門框上，當車門開著時，磁鋼遠離霍爾傳感器，故霍爾傳感器輸出高電平；門 1、門 2、門 3 只要有一個門開著，就有一個霍爾傳感器輸出高電平，后續或非門輸出低電平，紅燈亮（ led ）表示車門未關好。2.當綠燈亮。

11、，表示車門全關好，司機可以放心開車。三、硬件電路設計3.1 實驗設計結構圖圖 3-1 系統結構框圖3.2 霍爾效應所謂霍爾效應，是指磁場作用于載流金屬導體、半導體中的載流子時，產生橫向電位差的物理現象。如果在一塊矩形半導體薄片上沿 x軸方向通以電流，在 z 軸方向上加磁場 b，則在垂直于電流和磁場的方向(即 y 軸方向 )上產生電勢差 vh ，這一現象稱為霍爾效應。 vh 稱為霍爾電壓。產生霍爾效應的原因是形成電流的做定向運動的帶電粒子即載流子（ n 型半導體中的載流子是帶負電荷的電子， p 型半導體中的載流子是帶正電荷的空穴）在磁場中所受到的洛倫茲力作用而產生的。圖 3-2-1 霍爾效應原理。

12、圖3.3 霍爾傳感器本設計采用的霍爾元件是 oh137 。oh137 霍爾開關電路是為了適用客戶低成本高性能要求開發生產的系列產品，其應用領域廣泛，性能可靠穩定。電路內部由反向電壓保護器、電壓調整器，霍爾電壓發生器，差分放大器，史密特觸發器和集電極開路輸出級組成，能將變化的磁場訊號轉換成數字電壓輸出。該產品的特點是其一致性好、靈敏度可按照客戶要求定制、電路可和各種邏輯電路直接接口，可實現很多功能，如無觸點開關、位置檢測、速度檢測、流量檢測等。本設計采用此霍爾元件來檢測公共汽車的門是打開和關閉狀態。 (a) (b)圖 3-2-2 霍爾傳感器外觀圖 (a)和引腳圖（ b）1引腳 1 接高電平 12。

13、v 高電平2引腳 2 接地3引腳 3 輸出電壓3.4 三極管 是常見的 npn 型小功率晶體三極管，在各種放大電路中經?？吹剿?，應用范圍很廣，主要用于高頻放大。8050 三極管的類型是開關型，其材料是硅，最大集存器電流為 0.5a，直流電增益為 10 to 60 ，功耗為 625 mw ，最大集存器發射電（vceo ）為 25，頻率為 150 khz 。本設計中用三級管作為開關管，使電路處于開通或關斷狀態。工作時，保證三極管 ube=0.7v3.5 發光二極管發光二極管簡稱為 led 。由鎵與砷、磷的化合物制成的二極管，當電子與空穴復合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發光二。

14、極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數字顯示。磷砷化鎵二極管發紅光，磷化鎵二極管發綠光，碳化硅二極管發黃光。它是半導體二極管的一種，可以把電能轉化成光能；常簡寫為 led 。發光二極管與普通二極管一樣是由一個 pn 結組成，也具有單向導電性。當給發光二極管加上正向電壓后，從 p 區注入到 n 區的空穴和由 n 區注入到 p 區的電子，在 pn 結附近數微米內分別與 n 區的電子和 p 區的空穴復合，產生自發輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發出的光的波長越短。常用的是發紅光、綠光或黃光的二極管。本電。

15、路中發光二極管的作用是顯示公交門的開與關的狀態。若公交門開則顯示紅色，反之則選擇綠色。二極管的參數選擇編輯本段限流電阻計算公式 r=（euf）/if 。式中 e 為經過保護電阻分壓后的電壓， uf 為 led 的正向壓降， if 為 led 的一般工作電流， led （紅色）工作電壓是 22.3v ，led （綠色）工作電壓是 33.2v 。工作電流是 if=20ma 。電阻的選擇四、課程設計內容4.1 檢測裝置原理圖圖 4-1 檢測裝置原理圖器件清單： s137 霍爾元件（ 3 個）， 7427ttl 或非門（ 1 個），三極管（2 個一 npn 型一 pnp 型），發光二極管（一個紅色，。

16、一個綠色），電阻（ 7 個）4.2 原理與現象分析實驗總體電路構造方案比較簡單，主要包括霍爾傳感器和顯示部分（二極管）。通過霍爾傳感器將車門的開關轉換為電信號。三片霍爾傳感器分別裝在汽車的 3 個門的門框上，在車門上的適當位置各固定一塊磁鋼。（ 1）當磁鋼遠離霍爾傳感器，輸出的是高電平，若三個門中有一個未關好，則或非門輸出為低電平，此時三極管 pnp 三極管的基極有電流流過， pnp 三極管導通，紅燈亮，表示還有門未關好，其他幾個同理；（ 2）當所有門均關好時，當所有門均關好時，則或非門輸出為高電平，三極管 vt1 的基極沒有電流流過，vt1 處于截止狀態，電流只能通過電阻 r6 ，流向 vt4 的基極，此時vt4 導通，則綠燈亮，這種狀態表示門都關好，司機可以放心開車；（3）另外圖中的三極管起到開關的作用，電阻起到對三極管和發光二極管的限流保護作用。4.3 仿真結果。

傳感器原理與應用技術 答案：傳感器原理與應用技術第二版課后答案劉愛華（7頁）

傳感器原理與應用技術第二版課后答案
劉愛華
【篇一：半導體傳感器應用電路設計】
程 設 計
2012 年 6 月 25
任務書
課程 傳感器課程設計
題目半導體傳感器應用電路設計
專業 測控技術與儀器 姓名學號
主要內容：
利用溫度傳感器和熱電偶設計制作一個溫度測量系統。參考利用半
導體溫度傳感器 ad590 和單片機技術設計制作一個顯示室溫的數字
溫度計的設計提示與分析。進一步了解有關溫度傳感器的工作原理，
制定設計方案，確定溫度傳感器的型號等參數，掌握溫度的檢測方
法。
基本要求：
1、詳細了解所選用的溫度傳感器的工作原理，工作特性等
2、設計合理的信號調理電路，并列出制作該裝置的元器件。
主要參考資料：
[1] 劉愛華，滿寶元 .傳感器原理與應用技術 [m]. 北京：人民郵電出版 社，2006.45-48.
[2] 王雪文，張志勇 .傳感器原理及應用 [m]. 北京：航空大學出版社， 2004.27-34.
[3] 張福學 .現代實用傳感器電路 [m]. 北京：中國計量出版社， 1997.16-24.
[4] 繆家鼎，徐文娟，牟同升 .光電技術 [m]. 杭州：浙江大學出版社， 1987.22-27.
完成期限 2012.6.25 —2012.6.29
指導教師
專業負責人
2012 年 6 月 25 日
摘 要
傳感器屬于信息技術的前沿尖端產品 ,尤其是溫度傳感器被廣泛用于
工農業生產、科學研究和生活等領域 ,數量高居各種傳感器之首。半 導體傳感器是利用某些半導體的電阻隨溫度變化而變化的特性制成 的。半導體具有很寬的溫度反應特性 ,各種半導體的溫度反應區段不 同。利用半導體溫度傳感器 ad590 設計制作一個溫度測量系
統,ad590 是一種集成溫度傳感器，其實質是一種半導體集成電路。
集成溫度傳感器的線性度好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用
方便，得到廣泛應用。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和
電流輸出兩種。
關鍵詞：關鍵詞傳感器；半導體；溫度傳感器； ad590
目 錄
一 、設計要求 ................................................... 1
二、方案設計 .................................................... 1
1、方案說明 .................................................... 1
2、方案論證 .................................................... 2
三、傳感器工作原理 .............................................. 2
四、電路的工作原理 .............................................. 2
五、單元電路設計、參數計算和器件選擇 ............................ 3
1、單元電路設計 ................................................ 4
2、參數計算 .................................................... 6
3、器件選擇 .................................................... 6
六、總結 ....................................................... 7
半導體傳感器應用電路設計
一 、設計要求
參考下面的利用半導體溫度傳感器 ad590 和單片機技術設計制作一
個顯示室溫的數字溫度計的設計提示與分析。用單片機和 ad 芯片進 行信號的采集等相關處理，要有 protel 畫的硬件接線原理圖﹑利用
c 語言在單片機開發軟件中編寫相關程序，并對單片機的程序制作詳
細解釋。
二、方案設計 1、方案說明
1、方案一
利用熱敏電阻測量溫度，熱敏電阻的電阻值隨溫度變化而改變，通
過測量其阻值推算出被測物體的溫度，利用此原理構成的傳感器就
是電阻溫度傳感器，這種傳感器主要用于 -200 —500℃溫度范圍內的
溫度測量。純金屬是熱電阻的主要制造材料，熱電阻的材料應具有
以下特性：電阻溫度系數要大而且穩定，電阻值與溫度之間應具有
良好的線性關系；電阻率高，熱容量小，反應速度快；材料的復現
性和工藝性好，價格低；在測溫范圍內化學物理特性穩定。
2、方案二
ad590 是一種集成溫度傳感器，其實質是一種半導體集成電路。它
利用晶體管的 b-e 結壓降的不飽和值 vre 與熱力學溫度 t 和通過發射
極電流

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2-4、現有柵長為3mm和5mm兩種絲式應變計，其橫向效應系數分別為5%和3%，欲用來測量泊松比μ=0.33的鋁合金構件在單向應力狀態下的應力分布(其應力分布梯度較大)。試問：應選用哪一種應變計?為什么?
答：應選用柵長為5mm的應變計。由公式和知應力大小是通過測量應變片電阻的變化率來實現的。電阻的變化率主要由受力后金屬絲幾何尺寸變化所致部分（相對較大）加上電阻率隨應變而變的部分（相對較?。?。一般金屬μ≈0.3，因此(1+2μ)≈1.6；后部分為電阻率隨應變而變的部分。以康銅為例，C≈1，C(1-2μ)≈0.4，所以此時K0=Km≈2.0。顯然，金屬絲材的應變電阻效應以結構尺寸變化為主。從結構尺寸看，柵長為5mm的絲式應變計比柵長為3mm的應變計在相同力的作用下，引起的電阻變化大。
2-5、現選用絲柵長10mm的應變計檢測彈性模量E=2×1011N/m2、密度ρ=7.8g/cm3的鋼構件承受諧振力作用下的應變，要求測量精度不低于0.5%。試確定構件的最大應變頻率限。
答：機械應變波是以相同于聲波的形式和速度在材料中傳播的。當它依次通過一定厚度的基底、膠層(兩者都很薄，可忽略不計)和柵長而為應變計所響應時，就會有時間的遲后。應變計的這種響應遲后對動態(高頻)應變測量，尤會產生誤差。由式中為聲波在鋼構件中傳播的速度；1工作過程：上電后，熱電偶傳感器檢測退火爐中的溫度，當溫度低于要求的溫度點時，交流接觸器線圈得電吸合，退火爐加熱；當傳感器檢測到退火爐的溫度高于要求值后，控

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