红外传感器的性能测试及应用实验报告.docx

红外传感器的性能测试及应用试验报告学院:计算机与电子信息学院专业:电子信息与通信工程类班级:111 班学号:1107202244姓名:谭晨曦一、试验目的：1、把握红外传感器的根本应用电路。2、把握收、发红外光的元件的根本特性。3、把握红外传感器在黑线检测应用上的性能特点。二、试验设备：二、万用表，双路直流电压源。试验根本元件：带有收发功能的一体化的红外传感器 RPR220，100k 电位器二个，100定值电阻 R1，2k 电阻定值电阻R2。三、试验原理：测试红外线传感的电路如下图：第 1 页左边为放射管，通过的电流为 IF；右边为接收管，通过的电流为 I 。C传感器的根本特性是：放射管，通过的电流越大，放射的光的强度也越大； 接收管，接收到的光越强，通过的电流就越大。放射管把红外线放射出去，红外线经过反射平面反射回到接收管。通过检测接收管的电流大小，就可以感知到反射平面的反射强度。在白底平面上检测黑线的应用中，就是依据反射回来的光线在接收管中产生的电流大小，来推断是否存在黑线。测量回路电流大小的方法，就是在回路中，串联阻值的电阻，通过测量电阻上的电压，换算出实际电流的大小。实际应用中，将放射管回路中的电流源换成电压源，通过转变回路串联电阻的大小，来调整回路电流的大小。本试验中， 该串联电阻应由一固定数值的电阻和一电位器组成，其中固定电阻的作用，一是通过它来测量出电流大小，二是防止当电位器调整到 0 时，有可能会导致电流过大而烧毁放射管。对于接收管回路，可承受这种方法来到达既能测量回路电流大小，又可以调整接收管上电压大小的目的。四、试验主要任务：1、依据试验原理所述学问及后面任务的需要，设计并制作一个测试红外线传感器性能的电路。2、假设d 为传感器前端到反射平面白纸之间的距离大小，分别测量出当d = 10mm 和d = 20mm 时的以下特性曲线。(a)(b)测量(a)图特性时，必需确保流过放射管的电流不超过其极限值。测量(b)图特性时，只测量当 IF取20V 。= 10mA 和 IF= 20mA 的两条特性曲线。 V最高CE自行设计数据记录表格，将各测试点数据照实记录。3、在白纸中间贴一条2cm 宽的黑胶带，如下图：第 2 页2cm传感器Ox / cm6cm8cm将传感器按如下图方向摆放，从原点O 开头，向右每隔2mm 测量一次接收管回路电流大小，最终绘制出接收管回路电流与距离 x 的关系曲线。分d = 10mm 和d = 20mm 两种状况测量两遍。测量的最大 x 值为12cm 。测量中，设置 IF= 10mA ，VCE= 3V 。五、试验方案及步骤：1、将放射管与 100k电位器及 100电阻 R1 串联接成输入回路，将接收管与100k 电位器及 2k 电阻 R2 串联接成输出回路(电路图略)。2、因红外传感器 RPR220 放射管允许的最大 IF 为 50mA，R1=100，经计算可知试验 1 中最大可取 5V 电压源；试验中测量并记录放射管两端电压 VF 及定值电阻 R1 两端电压 VR1；电流 IF 可通过测量 R1 两端电压再除以其电阻阻值得到。3、因红外传感器 RPR220 接收管允许的最大 Ic 为 30mA，R1=2k，经计算可知试验 2、3 中最大可取 60V 电压源；试验中测量并记录接收管两端电压VCE 及定值电阻 R2 两端电压 VR2 电流 I 可通过测量 R 两端电压再除以其电阻阻值得到。；4、试验 2、3 过程中应对外界光线实行遮挡措施，同时也应尽可能固定好传感器与反射平面之间的距离，以免因外界光线干扰过大和传感器与反射平面之间的距离变化过大而造成误差太大，影响分析。试验中制作的电路板实图六、试验数据及分析:第 3 页一、试验数据记录表格：V1. 放射管数据：其中 I =R1 FRV /vFV/vR1I /mAF0.960.010.100.990.020.201.040.101.001.080.202.001.110.363.601.140.727.201.191.9219.201VC22. 接收管数据：其中 I =RR2d=10mm，I =10mAFCEv0.211.002.024.046.128.0110.0112.0214.0716.00R2v0.220.340.370.390.390.400.380.390.400.41CmA0.110.170.190.200.200.200.190.190.200.2118.0519.980.400.410.200.21d=10mm，I =20mAFCEv0.161.022.034.016.088.0310.0012.0714.0415.80R2v0.360.710.750.760.770.790.800.790.8080CmA0.180.360.380.380.390.400.400.400.400.4017.8020.000.800.810.400.41d=20mm，I =10mAFCEv0.181.092.034.146.027.9710.1311.9014.0716.20R2v0.090.110.110.110.110.110.110.110.110.11CmA0.050.060.060.060.060.060.060.060.060.0618.170.110.0619.810.110.06d=20mm，I =20mAFCEv0.131.012.114.145.988.0610.0111.6614.0716.25R2v0.090.230.240.240.240.240.240.240.240.25第4页CmA0.050.120.120.120.120.120.120.120.120.1317.950.250.1319.360.250.133. d=20mm，其中 ·CX/cm00.20.40.60.81.01.21.41.61.8V/vR20.1800.1830.1810.1840.1810.1810.1830.1820.1810.181I /mA0.0900.0920.0910.0920.0910.0910.0920.0910.0910.0912.02.22.42.62.83.03.23.43.63.80.1810.1820.1810.1820.1810.1840.1810.1810.1800.1810.0910.0910.0910.0910.0910.0920.0910.0910.0900.0914.04.24.44.64.85.05.25.45.65.80.1760.1630.1570.1450.1320.1130.0830.0470.0340.0280.0880.0820.0790.0730.0660.0570.0420.0240.0170.0146.06.26.46.66.87.07.27.47.67.80.0250.0260.0340.0500.0890.1160.1400.1510.1630.1680.0130.0130.0170.0250.0450.0580.0700.0760.0820.0848.08.28.48.68.89.09.29.49.69.80.1740.1800.1820.1810.1840.1820.1810.1810.1800.1830.0870.0900.0910.0910.0920.0910.0910.0910.0900.09210.010.210.410.610.811.011.211.411.611.80.1810.1820.1820.1820.1830.1830.1800.1810.1820.1810.0910.0910.0910.0910.0920.0920.0900.0910.0910.09112.00.1810.091d=10mm，其中 ·第 5 页X/cm00.20.40.60.81.01.21.41.61.8V/vR20.440.420.430.440.440.440.420.440.450.44I /mA0.220.210.220.220.220.220.210.220.230.22C2.02.22.42.62.83.03.23.43.63.80.440.440.440.440.430.440.440.450.440.440.220.220.220.220.220.220.220.230.220.224.04.24.44.64.85.05.25.45.65.80.440.440.440.380.260.240.080.060.040.040.220.220.220.190.130.120.040.030.020.026.06.26.46.66.87.07.27.47.67.80.040.050.050.060.100.280.420.430.440.440.020.030.030.030.050.140.210.220.220.228.08.28.48.68.89.09.29.49.69.80.440.440.430.440.440.440.420.430.440.440.220.220.220.220.220.220.210.220.220.2210.010.210.410.610.811.011.211.411.611.80.440.430.440.440.440.440.450.440.450.440.220.220.220.220.220.220.230.220.230.2212.00.440.22二、将试验数据绘制成图像如下：F1. 放射管I-VF图像：第 6 页C2. 接收管 I-CE图像：C3. 过黑带试验I -X 图像：第 7 页三、将各组数据通过 Matlab 进展曲线拟合得到以下公式:1.放射管 IF -VF:IF = 69.8973VF -70.23272.接收管 IC-I = -0.00072+ 0.0171 + 0.1055，(d=10mm，IF=10mA)IC= -0.00152+ 0.0373 + 0.1998，(d=10mm，IF=20mA)IC= -0.00022+ 0.0043 + 0.0386，(d=20mm，IF=10mA)IC= -0.00042+ 0.0111 + 0.0628，(d=20mm，IF=20mA)CE:CCECECECECECECECE3.过黑带试验IC-X:IC= 0.0032 X 2 -0.0385 X + 0.2612 ，(d=10mm)CI = 0.0013 X2 -0.0152 X + 0.1077 ，(d=20mm)四、误差来源:试验误差主要为外界光的干扰以及测量过程中传感器与反射平面之间距离的微小转变。七、试验结论：分析数据觉察如下试验现象：1、 在传感器与反射平面之间距离不变的条件下，通过接收管的电流I 随I 的增大而增大；CF2、在I 不变的条件下，通过接收管的电流I 随传感器与反射平FC面之间距离的减小而增大；第 8 页cc3、当反射平面为白色时，即反射光的作用强时，I 较大；当反射平面为黑色时，即反射光的作用弱时，I 明显减小；结论：综合以上试验现象，得出结论：传感器接收到的光越强，通过接收管的电流就越大。八、试验总结：试验前应参考元器件允许通过的最大电压、电流，避开发生损毁； 经过这次试验觉察自己的动手力量缺乏，有待提升；试验过程中暴露出自己由于各种考虑不周导致铺张大量时间的问题， 将在今后的生活学习过程中改正。第 9 页