建筑大学毕业设计3015.docx

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1、本科毕业业论文题 目：分体式式传感器器实验台台设计院 （部部）：信信息与电电气工程程学院专 业：电气工工程及其其自动化化班 级：电本0664姓 名：*学 号：200060881#指导教师师：罗#完成日期期：2001#年年6月115日摘要IIIIFISSSIONN TYYPE SENNSORR LAABORRATOORY BENNCH DESSIGNNIVABSTTRACCTIVV 前言言1.1分分体式传传感器的的特点及及研究意意义11.2国国际传感感器的研研究现状状11.3国国内传感感器的研研究现状状21.4本本文的主主要研究究内容33 各个个传感器器的工作作原理及及选择2.1霍霍尔式传传感器

2、的的工作原原理及选选择42.1.1工作作原理442.1.2霍尔尔传感器器的检测测方法442.1.3霍尔尔传感器器测量电电路52.2光光电式992.2.1光电电传感器器原理992.2.2光电电传感器器的分类类92.2.3光电电式传感感器转换换电路1102.3电电阻式传传感器的的工作原原理及选选择1112.3.1电阻阻式传感感器工作作原理1112.2.3电阻阻式传感感器测量量电路1122.4电电容式传传感器的的工作原原理及选选择1662.4.1电容容式传感感器的优优点1662.4.2电容容式传感感器的原原理及应应用1772.4.3电容容式传感感器的测测量电路路222.5电电容式传传感器的的工作原原

3、理及选选择2552.5.1电容容式传感感器的工工作原理理252.5.2电感感式传感感器的特特点及分分类2552.5.3电容容式传感感器的测测量电路路292.6温温度式传传感器的的工作原原理及选选择3002.6.1温度度传感器器原理及及应用3302.6.2温度度传感器器测量电电路3222.7涡涡流式传传感器的的工作原原理及选选择3332.7.1电涡涡流传感感器的基基本原理理332.7.2涡流流式传感感器的特特点3332.7.3涡流流式传感感器的测测量电路路343 可调调直流稳稳压电源源3.1直直流稳压压电源的的工作原原理3553.2本本文所选选的电源源363.2.1电路路工作原原理3663.1.

4、2电源源的电路路图3774 显示示部分4.1 LCDD 显示示电路设设计3884.1.1显示示模块3384.1.2T669633C 控控制器介介绍3994.2 LCDD 显示示电路方方式比较较414.3 液晶显显示子程程序4224.4 液晶显显示方式式434.5 LCDD 显示示框图设设计4446 结论论46谢辞477参考文献献48摘 要随着我国国工业生生产自动动化领域域的扩大大，自动动检测技技术快速速发展，各各工科院院校自动动化类专专业大都都开设了了自动检检测、传传感器技技术类型型的课程程。由于于缺乏良良好的实实验设施施，其教教学质量量受到影影响。为为了加强强实践环环节、培培养学生生的工程程

5、意识,设计适适合工科科大学实实验教学学的传感感器实验验台有重重要意义义。本文主要要研究了了分体传传感器实实验台的的设计。本课题题是在以以往有关关传感器器方面研研究课题题的基础础上研究究传感器器在工科科大学（特特别是建建筑类专专业）检检测实验验室中的的应用。首先,本本文提出出了分体体式传感感器实验验台的概概念,并并对分体体式传感感器实验验台的特特点，关关键技术术，发展展历史，研研究方向向和应用用前景做做了介绍绍， 同同时也对对当前市市面上传传感器实实验台的的情况做做了分析析，提出出制作针针对工科科大学实实验的实实验台的的必要性性。其次,对对分体式式传感器器实验台台做了深深入的剖剖析,主主要从以以

6、下两个个方面进进行研究究一是分分体式传传感器实实验台中中的传感感器原理理,二是是分布体体传感器器实验台台的主要要部件的的选择。该传感器器实验台台可广泛泛应用于于工科大大学实验验教学中中，具有有广泛的的应用背背景和市市场发展展空间。关键词：传感器器；转换换电路；稳压电电源；显显示系统统Fisssionn tyype sennsorr laaborratoory bennch dessignnABSTTRACCTAlonng wwithh thhe eexpaansiion of thee fiieldd off inndusstriial auttomaatioon, auttomaaticc

7、deetecctioon oof tthe rappid devveloopmeent of tecchnoologgy, thee maajorrityy off ennginneerringg coolleegess too oppen a sspecciallty auttomaatioon aautoomattic dettecttionn, ssenssor tecchnoologgy, typpes of couursees. Lacck oof ggoodd exxperrimeentaal ffaciilittiess, tthe quaalitty oof tteacchin

8、ng aaffeecteed. In ordder to strrenggtheen tthe praactiice, awwareenesss oof eengiineeerinng sstuddentts tto ddesiign expperiimennts forr thhe tteacchinng oof eengiineeerinng uunivverssityy off siigniificcancce SSenssor Expperiimennt.Thiss arrticcle hass maainlly sstuddiedd thhe ffisssionn seensoor

9、llaboorattoryy beenchh deesiggn. Thiis ttopiic wwas stuudieed tthe sennsorr inn foormeerlyy inn thhe rrelaatedd seensoor aaspeect ressearrch subbjecct ffounndattionn (sspecciallly wass buuilddingg cllasss sppeciialtty) exaaminnes in thee laaborratoory in thee Coolleege of enggineeeriing thee appplii

10、cattionn.Firsst, thiis aartiiclee prropoosedd thhe ffisssionn tyype sennsorr laaborratoory bennchs cconcceptt, aand hallvess thhe wwrittingg sttylee seensoor llaboorattoryy beenchh thhe ccharractteriistiic, thee keey ttechhnollogiies, thhe hhisttoriicall deevellopmmentt, tthe ressearrch dirrecttionn

11、 annd tthe apppliccatiion proospeect didd saaid thaat ssimuultaaneoouslly tthe sennsorr laaborratoory bennchs ssituuatiion hass allso madde tthe anaalyssis to thee cuurreent marrkett coondiitioon, proopossed thaat mmanuufaccturre llaboorattoryy beenchh neecesssitty wwhicch ttestted in vieew oof tthe

12、 Colllegge oof eengiineeerinng.Nextt, tthe hallf wwrittingg sttylee seensoor llaboorattoryy beenchh haas mmadee thhe tthorrouggh aanallysiis, maiinlyy caarriies on froom tthe folllowwingg twwo aaspeectss sttudiies onee iss inn thhe ffisssionn tyype sennsorr laaborratoory bennch sennsorr prrincciplle

13、; seccondd, ddisttribbuteed bbodyy seensoor llaboorattoryy beenchh maajorr coompoonenntss chhoicce.Thiss seensoor llaboorattoryy beenchh maay wwideely appply in thee Coolleege of enggineeeriing tessts in thee teeachhingg, hhas thee wiidesspreead apppliccatiion bacckgrrounnd aand marrkett deevellopmm

14、entt sppacee.Key Worrds:Senssor；Swiitchhingg ciircuuit；Volltagge-sstabbiliizedd soourcce；Dissplaay ssysttem；expperiimenntall reeseaarchhKey Worrds:senssor;swittchiing cirrcuiit;volttagee-sttabiilizzed souurcee;dispplayy syysteem前 言言1.1分分体式传传感器的的特点及及研究意意义在基础学学科研究究中，传传感器具具有突出出的地位位。现代代科学技技术的发发展，进进入了许许多

15、新领领域：例例如在宏宏观上要要观察上上千光年年的茫茫茫宇宙，微微观上要要观察小小到nm的粒粒子世界界，纵向向上要观观察长达达数十万万年的天天体演化化，短到到s的瞬瞬间反应应。此外外，还出出现了对对深化物物质认识识、开拓拓新能源源 、新新材料等等具有重重要作用用的各种种极端技技术研究究，如超超高温、超低温温、超高高压、超超高真空空、超强强磁场、超弱磁磁场等等。显然，要要获取大大量人类类感官无无法直接接获取的的信息，没没有相适适应的传传感器是是不可能能的 何希才，薛永毅：传感器及其应用实例,机械工业出版社,第8页。作为现代代工科大大学实验验教学的的重要组组成部分分，传感感器实验验具有重重要地位位。

16、本次次毕业设设计针对对大学教教学实验验要求，以以更好的的帮助学学生理解解传感器器原理，掌掌握其使使用方法法为目的的设计实实验台。该设计计中大部部分是工工业结构构，便于于学生加加强对书书本知识识的理解解，并在在实验过过程中，通通过信号号的拾取取，转换换，分析析，培养养学生作作为一个个科技工工作者具具有的基基本操作作技能与与动手能能力。由由于电路路板采用用模块结结构，可可以灵活活组合，以以便于各各学校根根据基本本原理配配置开出出极多的的实验，因因此我的的设计方方案采用用分体式式实验台台。1.2国国际传感感器的研研究现状状传感器是是新技术术革命和和信息社社会的重重要技术术基础，是是现代科科技的开开路

17、先锋锋，美国国早在880年代代就声称称世界已已进入传传感器时时代，日日本则把把传感器器技术列列为十大大技术之之创立。日本工工商界人人士声称称“支配了了传感器器技术就就能够支支配新时时代”。世界界技术发发达国家家对开发发传感器器技术部部十分重重视。美美、日、英、法法、德和和俄罗斯斯等国都都把传感感器技术术列为国国家重点点开发关关键技术术之一。美国国国家长期期安全和和经济繁繁荣至关关重要的的22项项技术的的关键技技术，其其中项项为无源源传感器器。美国国空军220000年举出出15项项有助于于提高221世纪纪空军能能力关键键技术，传传感器技技术名列列第二。日本对对开发和和利用传传感器技技术相当当重视

18、并并列为国国家重点点发展大核心心技术之之一。日日本科学学技术厅厅制定的的上世纪纪90年年代重点点科研项项目中有有70个个重点课课题，其其中有118项是是与传感感器技术术密切相相关。美美国早在在上世纪纪80年年代初就就成立了了国家技技术小组组（BTTG），帮帮助政府府组织和和领导各各大公司司与国家家企事业业部门的的传感器器技术开开发工作作。 传感器器技术是是一项当当今世界界令人瞩瞩目的迅迅猛发展展起来的的高新技技术之一一，也是是当代科科学技术术发展的的一个重重要标志志，它与与通信技技术、计计算机技技术构成成信息产产业的三三大支柱柱之一。如果说说计算机机是人类类大脑的的扩展，那那么传感感器就是是人

19、类五五官的延延伸，当当集成电电路、计计算机技技术飞速速发展时时，人们们才逐步步认识信信息摄取取装置传感感器没有有跟上信信息技术术的发展展而惊呼呼“大脑发发达、五五官不灵灵”。传感感器开始始受到普普遍重视视，从八八十年代代起，逐逐步在世世界范围围内掀起起了一股股“传感器器热”。美国国国防部部将传感感器技术术视为今今年200项关键键技术之之一，日日本把传传感器技技术与计计算机、通信、激光半半导体、超导并并列为大核心心枝术，德德国视军军用传感感器为优优先发展展技术，英英、法等等国对传传感器的的开发投投资逐年年升级，原原苏联军军事航天天计划中中的第五五条列有有传感器器技术。正是由由于世界界各国普普遍重

20、视视和投入入开发，传传感器发发展十分分迅速，1.3国国内传感感器的研研究现状状在我国近近20年年来，传传感器虽虽然有了了较快的的发展，有有不少传传感器走走上市场场，但大大多数只只能用于于测量常常用的参参数、常常用的量量程、中中等的精精度，远远远满足足不了我我国四个个现代化化建设的的要求。而与国国际水平平相比，我我国的传传感器不不论在品品种、数数量、质质量等方方面，都都有较大大的差距距。为此此，努力力开发各各种新型型传感器器，以满满足我国国四化建建设的需需要，是是摆在我我国科技技工作者者面前的的紧迫任任务。 通过攻攻关，在在技术上上有所创创新，取取得一批批具有自自主知识识产权的的科技成成果，主主

21、要是： (1)复旦大大学发明明的掩膜膜-无掩掩膜腐蚀蚀工艺为为国际首首创。不不仅在实实验上取取得凸角角处出现现3111面面的基本本规律，理理论上也也推导出出新的底底面条件件和新生生底面深深度和位位置的公公式，开开创了用用腐蚀技技术制造造微结构构的新工工艺。利利用KOOH腐蚀蚀液对于于不同晶晶面腐蚀蚀速率的的差异，在在理论和和工艺上上解决了了采用一一次掩膜膜技术形形成三维维多层微微机械结结构的工工艺，多多层结构构层差控控制精度度在4m以以内，转转移平面面的平整整度优于于1ttm，受受理一项项发明专专利。(2)清清华大学学研制成成功一种种基于石石英谐振振器应变变敏感效效应的数数字式力力与称重重传感

22、器器。研究究了敏感感元件的的力敏特特性、谐谐振器的的能陷效效应与谐谐振频率率、谐波波次数和和结构的的关系，保保证了良良好的频频率稳定定性。研研制了专专用胶粘粘剂，解解决了影影响传感感器蠕变变和滞后后性能的的关键工工艺，提提高了传传感器性性能指标标及合格格率。在在国内外外首创开开发了系系列化的的下游应应用产品品各各类石英英电子衡衡器。取取得6项项实用新新型专利利、一项项发明专专利，受受理4项项发明专专利。(3)哈哈尔滨理理工大学学研制成成功了新型本本征半导导电高分分子压力力温度双双参数传传感器，首次次合成聚聚省醌自自由基高高聚物，这这是一种种压敏系系数和温温度系数数极高的的高分子子材料，过过材料

23、表表面处理理等技术术制成传传感器，解解决了油油井高温温潜油泵泵的温度度和压力力测量的的难题。经过检检索表明明，新型型本征高高分子压压力温度度双参数数传感器器为国际际首创，已已经受理理一项发发明专利利。 (4)沈阳仪仪器仪表表工艺研研究所在在国内首首次解决决了扩散散硅力敏敏芯片温温度灵敏敏度自补补偿工艺艺。通过过调整平平面工艺艺的掺杂杂工艺参参数，实实现了在在-300-800C的全全温区内内，力敏敏芯片的的灵敏度度温度漂漂移控制制在5o之内内，实现现了扩散散硅力敏敏芯片的的灵敏度度温度自自补偿。 (5) 九纯纯健科技技在国内内首次通通过离心心表面涂涂膜及特特殊老化化工艺，采采用多片片湿敏元元件组

24、合合方式，以以及温度度自动补补偿方式式，成功功解决了了湿度测测量领域域的高温温湿度无无法测量量，全量量程敏感感元件不不线性，温温度对湿湿度测量量精度的的影响等等问题。实现了了1200以内环环境湿度度的直接接测量，2200-6000度环境境湿度的的间接测测量。由由于采用用了温度度自动补补偿工艺艺，在测测量环境境温度发发生大的的变化时时，对湿湿度传感感器的测测量精度度不会造造成影响响。可在在1200度以内内保证湿湿度测量量2%RRH精度度。同时时采用湿湿敏元件件多片组组合线化化方案。成功解解决了单单片湿敏敏元件测测量湿度度时低湿湿和高湿湿部分的的不线性性问题。1.4本本文的主主要研究究内容1) 筛

25、选各种种实验室室用传感感器，用用作本试试验台传传感器的的原始传传感器。2) 根据所选选原始传传感器,计算和和设计本本试验台台用传感感器的各各参量。适当画画出各传传感器的的机械结结构图等等。3) 设计传感感器转换换电路,根据各各传感器器的要求求,设计计及计算算相应的的转换电电路画出出工作原原理图。要求各各印刷电电路版尺尺寸和形形状一致致，以便便于实验验者使用用和实验验室管理理。4) 根据所选选传感器器的电源源需要，计计算和设设计试验验台内置置直流电电源，输输入为AAC 2220VV，输出出为DCC5V，15VV，用PProttel999等软软件画出出工作原原理图。5) 设计并画画出通用用传感器器

26、支架图图。6) 列出电子子及电气气元器件件采购来来源及价价格表 Paart Lisst。 各个个传感器器的工作作原理及及选择2.1霍霍尔式传传感器的的工作原原理及选选择2.1.1工作作原理当导电体体流过电电流，若若电流垂垂直于磁磁场，则则在与磁磁场和电电流都垂垂直的方方向上会会出现电电压现象象称为霍霍尔效应应。利用用霍尔效效应制成成的元件件称为霍霍尔元件件，它由由霍尔片片、四根根引线和和壳体组组成，是是一种基基于霍尔尔效应的的磁传感感器，得得到广泛泛的应用用,可以以检测磁磁场及其其变化，可可在各种种与磁场场有关的的场合中中使用 郭爱芳 :传感器原理及应用, 西安电子科技大学出版社,第126页。

27、 。霍尔集成成电路具具有体积积小、灵灵敏度高高、输出出幅度大大、温漂漂小、对对电源稳稳定性要要求低等等优点，广广泛应用用于复印印机电机机转速检检测、智智能电动动车测速速和录放放像机磁磁带控制制、数控控车床及及电子开开关等电电路中。利用集成成电路工工艺将霍霍尔元件件与测量量电路集集成在一一起制成成的器件件，称为为集成霍霍尔传感感器。集集成霍尔尔传感器器可分为为线性型型和开关关型两大大类。开关型霍霍尔传感感器将霍霍尔元件件、稳压压电路、放大器器、施密密特触发发器、OOC 门门等电路路做在同同一个芯芯片上，如如图1所示。当外加加磁场强强度超过过规定的的工作点点时，OOC门由由高阻态态变为导导通状态态

28、，输出出变为低低电平；当外加加磁场强强度低于于释放点点时，OOC门重重新回到到高阻态态，输出出高电平平。这类类器件中中较典型型的有KKMI115-11、UGN330200等，广广泛应用用于数控控车床及及电子开开关等电电路中。 线性型霍霍尔传感感器将霍霍尔元件件和恒流流源、线线性放大大器等做做在一个个芯上。其输出出特性是是线性变变化的。由于其其输出电电压较高高、使用用非常方方便，因因而得到到广泛的的应用。较典型型的线性性霍尔器器件如UUGN335011等。2.1.2霍尔尔传感器器的检测测方法1) 开关型霍霍尔传感感器的检检测开关型霍霍尔传感感器的测测试方法法如下：首先，找找一只22k欧姆姆的电阻

29、阻RL接接于、脚之间间，并将将12VV直流电电源的正正极接于于开关型型霍尔传传感器的的脚、负负极接于于开关型型霍尔传传感器的的脚(如图1.1所所示)。将万万用表置置于直流流50VV挡，红红表笔接接脚、黑黑表笔接接脚，观察察万用表表的指针针变化。当用磁磁铁N极接近近传感器器的测试试点时，万用表的指针由高电平端向低电平端偏转；当磁铁N极远离传感器的测试点时，万用表指针由低电平端向高电平端偏转。如果磁铁N 极接近或远离传感器的测试点时万用表的指针均不偏转，则说明该开关型霍尔传感器已损坏，应及时更换。2) 线性型霍霍尔传感感器的检检测线性型霍霍尔传感感器测试试方法如如下：首首先，将将图1aa中电阻阻R

30、L换接于于、脚之间间，并将将12VV直流电电源的正正极接于于线性型型霍尔传传感器的的脚、负负极接于于线性型型霍尔传传感器的的脚。将将万用表表置于直直流500V挡，万万用表的的红表捧捧接脚、黑黑表棒接接脚。观观察万用用表的指指针变化化，当用用磁铁NN 极逐逐渐接近近传感器器的测试试点时，万万用表所所测电压压应成线线性变化化，否则则，说明明该线性性型霍尔尔传感器器已损坏坏，应及及时更换换。图1.11开关型型霍尔传传感器原原理图 图图1.22开关型型霍尔传传感器输输出特性性图2.1.3霍尔尔传感器器测量电电路电路图如如图1.3所示示图1.33霍尔传传感器测测量电路路电路所选选元件简简介1）KMMI1

31、55图1.44 KMMI155-1芯芯片外观观 a) KMI115-11型传感感器的性性能特点点 王力:中国电子器件手册,成都科技大学出版社2004年版，第147页。KMI115-11芯片内内含高性性能磁钢钢、磁敏敏电阻传传感器和和IC。它利用用IC来来完成信信号变换换功能，其其输出的的电流信信号频率率与被测测转速成成正比，电电流信号号的变化化幅度为为7mAA144mA。由于其其外围电电路比较较简单，因因而很容容易配二二次仪表表测量转转速。KMI115-11器件的的测量范范围宽，灵灵敏度高高，它的的齿轮转转动频率率范围是是0225mHHz，而而且即使使在转动动频率接接近于零零时，它它也能够够进

32、行测测量。传传感器与与齿轮的的最大磁磁感应距距离为22.9（典典型值），由由于与齿齿轮相距距较远，因因此使用用比较安安全。此外该传传感器抗抗干扰能能力强，同同时具有有方向性性，它对对轴向振振动不敏敏感。另另外，芯芯片内部部还有电电磁干扰扰（EMM1）滤滤波器、电压控控制器以以及恒流流源，从从而保证证了其工工作特性性不受外外界因素素的影响响。KMI115-11的体积积较小，能能可靠固固定在齿齿轮附近近。KMMI155-1采采用112电电源供电电（典型型值），最最高不超超过166V，工工作温度度范围宽宽达44085。b) 工作原原理KMI115-11型集成成转速传传感器的的外形如如图1.4所示示，

33、它的的两个引引脚分别别为UCCC（接接122V电源源端）和和U（方方波电流流信号输输出端）。为使IIC处于于较低的的环境温温度中，设设计时专专门将IIC与传传感元件件分开，以以改善传传感器的的高温工工作性能能。2） LLM3993图1.55 LMM3933外观LM3993是双双电压比比较器集集成电路路。该电电路的特特点如下下：工作作电源电电压范围围宽，单单电源、双电源源均可工工作，单单电源：2336V，双双电源:1188V；消消耗电流流小，IIcc=0.88mA；lm3393是是什么输输入失调调电压小小，VIIO=2mVV；abb1266计算公公式大全全共模输输入电压压范围宽宽，Viic=00

34、Vccc-11.5VV；输出出与TTTL，DDTL，MMOS，CCMOSS 等兼兼容；输输出可以以用开路路集电极极连接“或或”门；采用双双列直插插8引脚脚塑料封封装（DDIP88）和微微形的双双列8脚脚塑料封封装（SSOP88）图. LLM3993内部部结构图图表2.11 主主要参数数表参数名称称符号数值单位电源电压压VCC 18 或366 V 差模输入入电压VID 36 V 共模输入入电压VI -0.33VCCC V 功耗Pd 570 mW 工作环境境温度Toprr 0 too +770 贮存温度度Tstgg -65 to 1500 表2.22 电电特性参数名称称符号测试条件件最小典型最大单

35、位输入失调调电压VIO VCM=0 tto VVCC-1.55 VOO(P)=1.4V, Rss=0 -1.00 5.00 mV 输入失调调电流IIO -5 50 nA 输入偏置置电流Ib-65 250 nA 共模输入入电压VIC -0 -VCC-1.55 V 静态电流流ICCQQ RL=-0.6 1.0 mA RL=,Vccc=330V-0.8 2.5 mA 电压增益益AV VCC=15VV, RRL115k-200 -V/mVV 灌电流lsinnk Vi(-)11V, Vi(+)=0V, Voo(p)1.5V 6 16 -mA 输出漏电电流IOLEE Vi(-)=00V, Vi(+)=1V

36、, VOO=5VV-0.1 -nA 应用说明明:LM3393是是高增益益,宽频频带器件件,象大大多数比比较器一一样,如如果输出出端到输输入端有有寄生电电容而产产生耦合合,则很很容易产产生振荡荡。这种现现象仅仅仅出现在在当比较较器改变变状态时时,输出出电压过过渡的间间隙。电源加加旁路滤滤波并不不能解决决这个问问题,标标准PCC板的设设计对减减小输入入输出出寄生电电容耦合合是有助助的。减小输输入电阻阻至小于于10KK将减小小反馈信信号,而而且增加加甚至很很小的正正反馈量量(滞回回1.00100mV)能导致致快速转转换,使使得不可可能产生生由于寄寄生电容容引起的的振荡。除非利利用滞后后,否则则直接插

37、插入ICC并在引引脚上加加上电阻阻将引起起输入输出在在很短的的转换周周期内振振荡,如如果输入入信号是是脉冲波波形,并并且上升升和下降降时间相相当快,则滞回回将不需需要。比较器器的所有有没有用用的引脚脚必须接接地。 LMM3933偏置网网络确立立了其静静态电流流与电源源电压范范围 22.030VV无关。通常电电源不需需要加旁旁路电容容。差分分输入电电压可以以大于VVcc并并不损坏坏器件。保护部部分必须须能阻止止输入电电压向负负端超过过-0.3V。表2.22 LLM3993引脚脚功能排排列表引出端序序号功能符号引出端序序号功能符号1 输出端11 OUT11 5 正向输入入端2 1N+(2) 2 反

38、向输入入端1 1N-(1) 6 反向输入入21N-(2) 3 正向输入入端1 1N+(1) 7 输出端22 OUT22 4 地GND 8 电源VCC LM3993的输输出部分分是集电电极开路路,发射射极接地地的 NNPN输输出晶体体管,可可以用多多集电极极输出提提供或OOR iing功功能。输出负负载电阻阻能衔接接在可允允许电源源电压范范围内的的任何电电源电压压上,不不受 VVcc端端电压值值的限制制。此输出出能作为为一个简简单的对对地SPPS开路路(当不不用负载载电阻没没被运用用),输输出部分分的陷电电流被可可能得到到的驱动动和器件件的值值所限制制。当达到到极限电电流(116mAA)时,输出

39、晶晶体管将将退出而而且输出出电压将将很快上上升。输出饱饱和电压压被输出出晶体管管大约660ohhm 的的SAAT限制制。当负负载电流流很小时时,输出出晶体管管的低失失调电压压(约11.0mmV)允允许输出出箝位在在零电平平。2.2光光电式2.2.1光电电传感器器原理 光电传传感器通通常是指指能将被被测量的的变化转转换成光光学量的的变化，再再通过光光电元件件把光学学量的变变化转换换成电信信号的装装置。光光电式传传感器的的工作原原理如图图1.77所示：辐射源光学通路光学器件输出被测量被测量图1.77光电式式传感器器的工作作原理示示意图2.2.2光电电传感器器的分类类按光电元元件输出出量性质质可分二

40、二类，即即模拟式式光电传传感器和和脉冲(开关)式光电电传感器器。模拟拟式光电电传感器器是将被被测量转转换成连连续变化化的光电电流，它它与被测测量间呈呈单值关关系 徐科军：传感器与检测技术，电子工业出版社，第143页。模模拟式光光电传感感器按被被测量(检测目目标物体体)方法可可分为透透射(吸收)式、漫漫反射式式、遮光光式(光束阻阻档)三大类类。（1）透透射式是是指被测测物体放放在光路路中，恒恒光源发发出的光光能量穿穿过被测测物，部部份被吸吸收后，透透射光投投射到光光电元件件上，因因此又称称之为吸吸收式。（2）漫漫反射式式是指恒恒光源发发出的光光投射到到被测物物上，再再从被测测物体表表面反射射后投

41、射射到光电电元件上上。（3）遮遮光式是是指当光光源发出出的光通通量经被被测物遮遮挡其中中一部分分，使投投射到光光电元件件上的光光通量改改变，改改变的程程度与被被测物体体在光路路位置有有关。2.2.3光电电式传感感器转换换电路光电式传传感器转转换电路路示意图图如图.所所示：图.光电式式传感器器转换电电路图示示意图电路所选选元件简简介：LM3224系列列运算放放大器是是价格便便宜的带带差动输输入功能能的四运运算放大大器。可可工作在在单电源源下，电电压范围围是3.0V-32VV或+16VV。 LLM3224的特特点：11.短跑跑保护输输出2.真差动动输入级级3.可可单电源源工作：3V-32VV4.低

42、低偏置电电流：最最大1000nAA（LMM3244A）55.每封封装含四四个运算算放大器器。6.具有内内部补偿偿的功能能。7.共模范范围扩展展到负电电源 88.行业业标准的的引脚排排列9.输入端端具有静静电保护护功能图.LM3324引引脚图2.3电电阻式传传感器的的工作原原理及选选择2.3.1电阻阻式传感感器工作作原理图.电阻阻式传感感器工作作原理示示意图电阻式传传感器是是把位移移、力、压力、加速度度、扭矩矩等非电电物理量量转换为为电阻值值变化的的传感器器。它主主要包括括电阻应应变式传传感器、电位器器式传感感器和锰锰铜压阻阻传感器器等。电电阻式传传感器与与相应的的测量电电路组成成的测力力、测压

43、压、称重重、测位位移、加加速度、扭矩等等测量仪仪表是冶冶金、电电力、交交通、石石化、商商业、生生物医学学和国防防等部门门进行自自动称重重、过程程检测和和实现生生产过程程自动化化不可缺缺少的工工具之一一 杨帮文：最新传感器实用手册，人民邮电出版社 第98页。以典型的的固态压压阻式压压力传感感器为例例，硅单单晶材料料在受到到外力作作用产生生极微小小应变时时，其内内部原子子结构的的电子能能级状态态会发生生变化，从从而导致致其电阻阻率剧烈烈变化。用此材材料制成成的电阻阻也就出出现极大大变化，这这种物理理效应称称为压阻阻效应。利用压压阻效应应原理，采用集成工艺技术经过掺杂、扩散制成应变电阻，构成惠斯登电

44、桥(Wheatstone bridge)，利用硅材料的弹性力学特性，在同一片硅材料上进行各向异性微加工，就制成了一个集力敏与力电转换检测于一体的扩散硅传感器。 2.2.3电阻阻式传感感器测量量电路一般地，被被测量是是非常微微弱的，必必须用专专门的电电路来测测量这种种微弱的的变化，最最常用的的电路就就是各种种电桥电电路，主主要有直直流和交交流电桥桥电路。一、直流流测量电电桥分析析如图图1.111所示示为最常常用的电电阻电桥桥，有四四个电阻阻组成桥桥臂，一一个对角角接电源源，另一一个作为为输出。 11、桥路路形式如如图所示示，电桥桥各臂的的电阻分分别为RR1、RR2、RR3、RR4，UU为电桥桥的

45、直流流电源电电压。当当四臂电电阻R11=R22=R33=R44=R时时，称为为等臂电电桥；当当R1=R2=R,RR3=RR4=RRR时，称称为输出出对称电电桥；当当R1=R4=R，RR2= R3=RR时，称称为电源源对称电电桥。 图1. 电桥电电路 图11. 电流流输出型型 2、工工作方式式单臂臂工作：电桥中中只有一一个臂接接入被测测量，其其它三个个臂采用用固定电电阻；双双臂工作作：如果果电桥两两个臂接接入被测测量，另另两个为为固定电电阻就称称为双臂臂工作电电桥，又又称为半半桥形式式；全桥桥方式：如果四四个桥臂臂都接入入被测量量则称为为全桥形形式。 3、输出方方式电桥的输输出方式式有电流流型和电电压型两两种，主主要根据据负载情情况而定定。1）电电流输出出型当当电桥的的输出信信号较大大，输出出端又接接入电阻阻值较小小的负载载如检流流计或光光线示波波器进行行测量时时，电桥桥将以电电流形式式输出，如如图1.11所所示，负负载电阻阻为Rgg由图中中可以得得 所以电电桥输出出端的开开路电压压UABB为