MQ-3酒精传感器设计原理图与其程序

MQ-3酒精传感器设计原理图与其程序
MQ-3酒精传感器设计原理图与其程序

MQ-3酒精传感器模块使用说明书

简要说明:

一、尺寸:32mm X22mm X27mm 长X宽X高

二、主要芯片:LM393、ZYMQ-3气体传感器

三、工作电压:直流5伏

四、特点:

1、具有信号输出指示。

2、双路信号输出(模拟量输出及TTL电平输出)

3、TTL输出有效信号为低电平。(当输出低电平时信号灯亮,可直接接单片机)

4、模拟量输出0~5V电压,浓度越高电压越高。

5、对乙醇蒸汽具有很高的灵敏度和良好的选择性。

6、具有长期的使用寿命和可靠的稳定性

7、快速的响应恢复特性

五、应用:

用于机动车驾驶人员及其他严禁酒后作业人员的现场检测,也用于其他场所乙醇蒸汽的检测

【标注说明】

【原理图】

【测试方式】

1、传感器先预热20秒左右。

2、将传感器放在无被测气体的地方,顺时针调节电位器,调节到指示灯亮,然后逆时针转

半圈,调到指示灯不亮,然后接近被测气体,指示灯亮,离开被测气体,指示灯熄灭,就证明传感器是好的!

【测试程序】

实现功能:

1、当测量浓度大于设定浓度时,单片机IO口输出低电平

/********************************************************************

汇诚科技

实现功能:此版配套测试程序

使用芯片:AT89S52

晶振:11.0592MHZ

波特率:9600

编译环境:Keil

作者:zhangxinchunleo

【声明】此程序仅用于学习与参考,引用请注明版权和作者信息!

*********************************************************************/

/********************************************************************

说明:1、当测量浓度大于设定浓度时,单片机IO口输出低电平

*********************************************************************/

#include //库文件

#define uchar unsigned char//宏定义无符号字符型

#define uint unsigned int //宏定义无符号整型

/********************************************************************

I/O定义

*********************************************************************/

sbit LED=P1^0; //定义单片机P1口的第1位(即P1.0)为指示端

sbit DOUT=P2^0; //定义单片机P2口的第1位(即P2.0)为传感器的输入端

/********************************************************************

延时函数

*********************************************************************/

void delay()//延时程序

{

uchar m,n,s;

for(m=20;m>0;m--)

for(n=20;n>0;n--)

for(s=248;s>0;s--);

}

/********************************************************************

主函数

*********************************************************************/

void main()

{

while(1) //无限循环

{

LED=1; //熄灭P1.0口灯

if(DOUT==0)//当浓度高于设定值时,执行条件函数

{

delay();//延时抗干扰

if(DOUT==0)//确定浓度高于设定值时,执行条件函数

{

LED=0; //点亮P1.0口灯

}

}

}

}

/********************************************************************

结束

*********************************************************************/

【测试程序】

*********************************************************************/

#include //头文件

#define uchar unsigned char //宏定义无符号字符型

#define uint unsigned int //宏定义无符号整型

code uchar seg7code[10]={ 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; //显示段码数码管字跟

uchar wei[4]={0XEf,0XDf,0XBf,0X7f}; //位的控制端

//位控制码

sbit ST=P3^0; //A/D启动转换信号

sbit OE=P3^1; //数据输出允许信号

sbit EOC=P3^2; //A/D转换结束信号

sbit CLK=P3^3; //时钟脉冲

uint z,x,c,v,AD0809, date; //定义数据类型

/******************************************************************

延时函数

******************************************************************/

void delay(uchar t)

{

uchar i,j;

for(i=0;i

{

for(j=13;j>0;j--);

{ ;

}

}

}

/**********************************************************************

数码管动态扫描

*********************************************************************/

void xianshi() //显示函数

{

uint z,x,c,v;

z=date/1000; //求千位

x=date%1000/100; //求百位

c=date%100/10; //求十位

v=date%10; //求个位

P2=0XFF;

P0=seg7code[z]&0x7f;

P2=wei[0];

delay(80);

P2=0XFF;

P0=seg7code[x];

P2=wei[1];

delay(80);

P2=0XFF;

P0=seg7code[c];

P2=wei[2];

delay(80);

P2=0XFF;

P0=seg7code[v];

P2=wei[3];

delay(80);

P2=0XFF;

}

/************************************************************************* CLK振荡信号

**************************************************************************/ void timer0( ) interrupt 1 //定时器0工作方式1

{

TH0=(65536-2)/256; //重装计数初值

TL0=(65536-2)%256; //重装计数初值

CLK=!CLK; //取反

}

/*************************************************************************

主函数

**************************************************************************/ void main()

{

TMOD=0X01; //定时器中断0

CLK=0; //脉冲信号初始值为0

TH0=(65536-2)/256; //定时时间高八位初值

TL0=(65536-2)%256; //定时时间低八位初值

EA=1; //开CPU中断

ET0=1; //开T/C0中断

TR0=1;

while(1) //无限循环

{

ST=0; //使采集信号为低

ST=1; //开始数据转换

ST=0; //停止数据转换

while(!EOC); //等待数据转换完毕

OE=1; //允许数据输出信号

AD0809=P1; //读取数据

OE=0; //关闭数据输出允许信号

if(AD0809>=251) //电压显示不能超过5V

AD0809=250;

date=AD0809*20; //数码管显示的数据值,其中20为采集数据的毫安值

xianshi(); //数码管显示函数

}

}

【ADC0809资料】

ADC0809中文资料

1.主要特性1)8路8位A/D转换器,即分辨率8位。2)具有转换起停控制端。3)转换时间为100μs 4)单个+5V电源供电5)模拟输入电压范围0~+5V,不需零点和满刻度校准。6)工作温度范围为-40~+85摄氏度7)低功耗,约15mW。

2.内部结构 ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器,内部结构如图13.22所示,它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D/A转换器、逐次逼近ADC0809内部结构框图寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成。因此,ADC0809可处理8路模拟量输入,且有三态输出能力,既可与各种微处理器相连,也可单独工作。输入输出与TTL兼容。

3.外部特性(引脚功能)ADC0809芯片有28条引脚,采用双列直插式封装,下面说明各引脚功能。 IN0~IN7:8路模拟量输入端。

2-1~2-8:8位数字量输出端。

ADDA、ADDB、ADDC:3位地址输入线,用于选通8路模拟输入中的一路。

ALE:地址锁存允许信号,输入,高电平有效。

START: A/D转换启动信号,输入,高电平有效。

EOC: A/D转换结束信号,输出,当A/D转换结束时,此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平)OE:数据输出允许信号,输入,高电平有效。当A/D转换结束时,此端输入一个高电平,才能打开输出三态门,输出数字量。

CLK:时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。

REF(+)、REF(-):基准电压。

Vcc:电源,单一+5V。

GND:地。

ADC0809的工作过程是:首先输入3位地址,并使ALE=1,将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A/D转换,之后EOC输出信号变低,指示转换正在进行。直到A/D转换完成,EOC变为高电平,指示A/D转换结束,结果数据已存入锁存器,这个信号可用作中断申请。当OE 输入高电平时,输出三态门打开,转换结果的数字量输出到数据总线上。

【图片展示】

MQ-3酒精传感器的介绍

2.3.1酒精传感器的介绍 酒精传感器MQ-3 的基本原理可简述为将探测到的酒精浓度转换成有用电信号的器件,并根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息[11]。MQ-3 型气敏传感器由陶瓷管和二氧化硅敏感层、测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢的腔体内,加热器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件。 气敏传感器的外观和相应的结构形式如图2.4 所示,它是由微型氧化铝陶瓷管、氧化锌敏感层,测量引脚电极和温度加热器组成[12]。敏感元件固定在塑料或不绣钢制成的腔体内,加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。封装好的气敏元件有六个管脚输出,其中四个用于信号的取出,二个用于提供加热的电流。 图2.4 酒精传感器的外观和相应的结构形式 图中①、②、③分别表示MQ-3 乙醇传感器的引脚排列图、引脚功能图、使用接线图。其中H-H 表示加热极(5V),A-A、B-B 传感器表示敏感元件的两个极,图③中框图中“V”为传感器的工作电压,同时也是加热的电压。 在工作时,气敏传感器的加热电压选取交流或直流5V 均可。当其被受热后,加温室环境

中的可燃气体浓度迅速增大,传感器的内阻阻值将会迅速降低,利用该特性并结合电路分析中的分压原理,分析便得知Vout 的值将逐渐增大,当超过预设定的阈值时,可产生相应的操作[13]。经过处理后检测信号由电阻值转变成电压值,就可用于后续电路进行A/D 转换和处理。 传感器的标准回路有两部分组成。其一为加热回路,其二为信号输出回路,它可以准确反映传感器表面的电阻值变化。传感器表面电阻Rs 的变化,是通过与其串联的负载电阻R L 上的有效电压信号U RL输出获得的。二者之间的关系表述为: R S/R L= (V-U RL )/U RL……………………………(2-1) 其中,V 为回路电压,电压为10V,负载电阻R L可调为0.5—200KΩ。负载电阻R L 可调,加热电压一般为5V。 传感器阻值变化率与酒精浓度、外界温度的关系慎密,为了使测量的酒精浓度最高误差最小,需要找到合适的温度,一般在测量前需将传感器预热5 分钟。预热后半导体颗粒表面的吸附可导致材料载流子浓度发生相应变化,从而改变电导率,使传感器输出电压信号发生改变来相应反映浓度变化[14]。 半导体方式的MQ-3 酒精传感器具有灵敏度高、电路简单、使用方便、所需费用低、稳定性好以及寿命长等优点,可以把气体信号转换为电压信号输出,因此得到广泛应用。MQ-3 酒精传感器可用于机动车驾驶员呼气中酒精浓度的检测,以及其它严禁酒后操作的现场环境探测,也可用于其它场所的乙醇蒸气勘测工作等。MQ-3 酒精传感器的实物中包含有6 只针状管脚,其中4 个管脚(两个A 和两个B)用于信号读取,两个H 脚用于提供加热电流。

常用传感器的工作原理及应用

常用传感器的工作原理及应用

3.1.1电阻式传感器的工作原理 应变:物体在外部压力或拉力作用下发生形变的现象 弹性应变:当外力去除后,物体能够完全恢复其尺寸和形状的应变 弹性元件:具有弹性应变特性的物体 3.1.3电阻应变式传感器 电阻应变式传感器利用电阻应变片将应变转换为电阻值变化的传感器。 工作原理:当被测物理量作用于弹性元件上,弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生变形,产生相应的应变或位移,然后传递给与之相连的应变片,引起应变片的电阻值变化,通过测量电路变成电量输出。输出的电量大小反映被测量的大小。 结构:应变式传感器由弹性元件上粘贴电阻应变片构成。 应用:广泛用于力、力矩、压力、加速度、重量等参数的测量。 1.电阻应变效应 ○

电阻应变片的工作原理是基于应变效应,即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时,其电阻值相应发生变化,这种现象称为“应变效应”。 2.电阻应变片的结构 基片 b l 电阻丝式敏感栅 金属电阻应变片的结构 4.电阻应变式传感器的应用 (1)应变式力传感器 被测物理量:荷重或力 一

二 主要用途:作为各种电子称与材料试验机的 测力元件、 发动机的推力测试、水坝坝体承载状况监测等。 力传感器的弹性元件:柱式、筒式、环式、悬臂式等 (2)应变式压力传感器 主要用来测量流动介质的动态或静态压力 应变片压力传感器大多采用膜片式或筒式 弹性元件。 (3)应变式容器内液体重量传感器 感压膜感受上面液体的压力。 (4)应变式加速度传感器 用于物体加速度的测量。 依据:a =F/m 。 3.2电容式传感器 3.2.1电容式传感器的工作原理 由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的 平板电容器,如果不考虑边缘效应,其电容量为 当被测参数变化使得S 、d 或ε发生变化时, 电容量C 也随之变化。 d S C ε=

各种温度传感器分类及其原理.

各种温度传感器分类及其原理

各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件,其种类最多,应用最广,发展最快。众所周知,日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化,在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1.热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体A和B 组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为T,称为工作端或热端,另一端温度为TO,称为自由端(也称参考端或冷端,则回路中就有电流产生,如图2-1(a所示,即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。 与塞贝克有关的效应有两个:其一,当有电流流过两个不同导体的连接处时,此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向, 称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量(取决 于电流相对于温度梯度的方向,称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T,T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同 的导体或半导体在接触处产生的电势,此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。 温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势, 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关,而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。 无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势:热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时,在断开处a,b 之间便有一电动势差△ V,其极性和大小与回路中的热电势一致,如图 2-1(b所示。并规定在冷端,当电流由A流向B时,称A为正极,B 为负极。实验表明,当△ V很小时,△ V与厶T成正比关系。定义△ V对厶T 的微分热电势为热电势率,又称塞贝克系数。

传感器分类及常见传感器的应用

机电一体化技术常用传感器及其原理 班级:机械设计制造及其自动化姓名: 学号:

一、传感器的分类 传感器有许多分类方法,但常用的分类方法有两种,一种是按被测物理量来分;另一种是按传感器的工作原理来分。按被测物理量划分的传感器,常见的有:温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等。 按工作原理可划分为: 1.电学式传感器 电学式传感器是非电量电测技术中应用范围较广的一种传感器,常用的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器及电涡流式传感器等。 电阻式传感器是利用变阻器将被测非电量转换为电阻信号的原理制成。电阻式传感器一般有电位器式、触点变阻式、电阻应变片式及压阻式传感器等。电阻式传感器主要用于位移、压力、力、应变、力矩、气流流速、液位和液体流量等参数的测量。 电容式传感器是利用改变电容的几何尺寸或改变介质的性质和含量,从而使电容量发生变化的原理制成。主要用于压力、位移、液位、厚度、水分含量等参数的测量。 电感式传感器是利用改变磁路几何尺寸、磁体位置来改变电感或互感的电感量或压磁效应原理制成的。主要用于位移、压力、力、振动、加速度等参数的测量。 磁电式传感器是利用电磁感应原理,把被测非电量转换成电量制成。主要用于流量、转速和位移等参数的测量。 电涡流式传感器是利用金屑在磁场中运动切割磁力线,在金属内形成涡流的原理制成。主要用于位移及厚度等参数的测量。 2.磁学式传感器 磁学式传感器是利用铁磁物质的一些物理效应而制成的,主要用于位移、转矩等参

数的测量。

3.光电式传感器 光电式传感器在非电量电测及自动控制技术中占有重要的地位。它是利用光电器件的光电效应和光学原理制成的,主要用于光强、光通量、位移、浓度等参数的测量。 4.电势型传感器 电势型传感器是利用热电效应、光电效应、霍尔效应等原理制成,主要用于温度、磁通、电流、速度、光强、热辐射等参数的测量。 5.电荷传感器 电荷传感器是利用压电效应原理制成的,主要用于力及加速度的测量。 6.半导体传感器 半导体传感器是利用半导体的压阻效应、内光电效应、磁电效应、半导体与气体接触产生物质变化等原理制成,主要用于温度、湿度、压力、加速度、磁场和有害气体的测量。 7.谐振式传感器 谐振式传感器是利用改变电或机械的固有参数来改变谐振频率的原理制成,主要用来测量压力。 8.电化学式传感器 电化学式传感器是以离子导电为基础制成,根据其电特性的形成不同,电化学传感器可分为电位式传感器、电导式传感器、电量式传感器、极谱式传感器和电解式传感器等。电化学式传感器主要用于分析气体、液体或溶于液体的固体成分、液体的酸碱度、电导率及氧化还原电位等参数的测量。 另外,根据传感器对信号的检测转换过程,传感器可划分为直接转换型传感器和间接转换型传感器两大类。前者是把输入给传感器的非电量一次性的变换为电信号输出,如光

酒精传感器开题报告

酒精传感器开题报告 篇一:酒精检测系统开题报告 大学毕业设计(论文)开题报告 题目:基于单片机的酒精检测系统设计专业:电子信息工程指导教师:学院:信息学院学号: XX0 班级: XX08030302 姓名: 一、课题任务与目的 随着生活节奏的加快,城市机动车保有量越来越大,越来越多的人们选择开成出行,在此过程中,会有一些人出现酒后驾车的行为。酒后驾车十分危险,不仅对司机本人的生命安全造成极大威胁,一旦发生事故,对他人生命安全也是极大威胁。从理论上说,要判断是否是酒后驾驶,最准确的方法应该是检查驾驶人员血液中的酒精含量。血液中的酒精含量可以通过检查血液、呼气、唾液和小便得到。在违章处理或者公路交通例行检查中,最简单可行的方法是利用酒精测试系统检测驾驶人员呼气中的酒精浓度。本课题要求设计酒精检测系统,通过该系统检测司机口腔内酒精浓度,提示司机不要酒后驾车。 本次毕业设计的任务是完成单片机的酒精检测系统设计,通过查阅酒精浓度检测的相关资料,根据所需模块进行进一步分析确定所需模块的芯片。以测量浓度为目的做出完整合理的设计。利用酒精检测传感器检测司机口腔内的酒精

浓度,并通过显示器显示检测数值与当前时间。通过键盘设定酒精浓度报警数值,当检测的酒精浓度数值超过正常范围时发出报警信号,并且能够语音报出检测数值。 二、调研资料情况 通过调研单片机方面的资料,认识到使用单片机来检测酒精气体有以下优点:数据采集系统以单片机为控制核心,外围电路带有LED显示以及键盘响应电路,无需要其他计算机,用户就可以与之进行交互工作,完成数据采集、存储、计算、分析等。)系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点。软件系统采用汇编语言,在兼顾实时性处理的同时也很方便地进行数据处理。测量精度高、响应时间快,能检测到ppm级的酒精气体浓度。 单片机还在工商、金融、科研、教育、国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。在我国推广使用单片机,具有特别重要的意义。它将有助于我国各行各业的技术改造和产品的更新换代。随着具有高速运算与数据处理能力的16位单片机的出现,单片机也开始渗透到数据处理的领域。 在国外单片机发展比较早,所以应用也比较广泛,主要在家庭装较贵重地方,银行,保险柜等应用比较多,在国内这方面发展也比较快,不管自己开发或是引进都有,在重要地方应用也比较多,现在越来越普及到平常化,未来的发展也会越来越被大众采用,单片机是工业控制领域内最理想

常见传感器原理介绍

Pellistoren Pellistors使用催化燃烧来测量可燃气体或蒸气在空气的含量直到达到该气体的LEL*。 标准传感器包括一对元件,主要指典型地指探测器和平衡器(参照元件)。探测器包括一颗催化材料的小珠子和其中埋置的铂金导线卷。平衡器和探测器很类似,但小珠子不具有催化作用所以是惰性的。 Figure 1 - Pellistors 两个元件通常被管理在Wheatstone桥梁电路中,如果探测器的阻力与平衡器不同,将导致产品只有输出。 500-550°C的恒定直流电压通过搭桥对元件加热,只有在探测器元件上可燃气体才被氧化,增加的热量会加大电阻,产生的信号与可燃气体的浓度成比例。平衡器帮助平衡四周温度、压力和湿度。 大多数pellistors中的元件被分开放置在金属罐中。在一台完整的气体探测器中(被用于可能爆炸的大气),金属罐通常被放在耐火封套中,这种耐火封套通常由金属多孔状淀土和外套组成。这种封套可以保证气体能到达传感器,但热的传感器元件不会点燃该易爆的气体混合物。因为这种设计十分重要,所以这种封套通常经符合国家标准的特许测试机构检验合格。在不同的国家,这种检测很可能费时及相当昂贵的过程。作为另一种选择,我们提供的完整的探测器将两个元件放入了耐火封套,并符合最新的欧洲(ATEX)并且北美(CSA & UL)标准。 对易爆大气的测量依赖于对可燃气体低于LEL浓度的精确测量。所以在该安全应用中,通常不考虑气体浓度。该测量通常被表示为气体LEL浓度的百分比(%LEL)。

多数可燃气体检测技术用于检测多种气体,理想化的传感器应该是不同的气体有不同的测量结果。但实际上不同的化学形态影响了测量的结果,催化氧化传感器也没有例外。因此,pellistor对不同气体的相同浓度做出的判断是不同的,但当暴露在相同%LEL 浓度的不同气体中时,输出信号的变化相对小于其它检测技术。但因为此安全应用重视%LEL测量也使其成为主要优势。 我们将不同气体产生同样%LEL浓度命名为“相对敏感性”。我们进行了许多实验为CiTipeLs确定一定范围内可燃气体“相对敏感性”的实验价值。 催化毒 某些物质对催化传感器负面影响,有两种可能性: 毒 一些化合物会分解在催化剂并在催化剂表面形成坚实的屏障,这种分解是逐渐形成的,而长时期的曝光会导致传感器的敏感性发生无法恢复的减退。典型的毒物是有机铅和硅化合物。 被抑制 某些其他化合物,特别是硫化氢和被卤化的碳氢化合物,会被被吸收、或形成由催化剂吸收的化合物。这种吸收作用很强大,会使得催化剂的反应点被封闭而造成正常反应被迫停止。由于这种原因造成的传感器敏感性损失是暂时的,大多数情况下放在干净的空气中一段时间后,传感器将恢复工作。 大多数化合物属于上述两类中的一个,可能有些表现出更大或更小的程度。在毒化或被抑制可能存在的应用中,CiTipeLs产品应该被避免暴露于它们不能抵抗的所有化合物中。 LEL说明 * 气体的LEL是指用火源使空气中的该气体爆炸的最低气体浓度。

传感器原理及应用习题答案(完整版)

2-4、现有栅长为3mm 和5mm 两种丝式应变计,其横向效应系数分别为5%和3%,欲用来测量泊松比μ=的铝合金构件在单向应力状态下的应力分布(其应力分布梯度较大)。试问:应选用哪一种应变计为什么 答:应选用栅长为5mm 的应变计。由公式ρρ εμd R dR x + +=)21(和[]x m x K C R dR εεμμ=-++=)21()21(知应力大小是通过测量 应变片电阻的变化率来实现的。电阻的变化率主要由受力后金属丝几何尺寸变化所致部分(相对较大)加上电阻率随应变而变的部分(相对较小)。一般金属μ≈,因此(1+2μ)≈;后部分为电阻率随应变而变的部分。以康铜为例,C ≈1,C(1-2μ)≈,所以此时K0=Km ≈。显然,金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。从结构尺寸看,栅长为5mm 的丝式应变计比栅长为3mm 的应变计在相同力的作用下,引起的电阻变化大。 2-5、现选用丝栅长10mm 的应变计检测弹性模量E=2×1011N/m 2、密度ρ=cm 3的钢构件承受谐振力作用下的应变,要求测量精度不低于%。试确定构件的最大应变频率限。 答:机械应变波是以相同于声波的形式和速度在材料中传播的。当它依次通过一定厚度的基底、胶层(两者都很薄,可忽略不计)和栅长l 而 为应变计所响应时,就会有时间的迟后。应变计的这种响应迟后对动态(高频)应变测量,尤会产生误差。由][]e l v f e l l 66max max ππλ<= <或式中v 为声波在钢 构件中传播的速度; 又知道声波在该钢构件中的传播速度为: kg m m N E 336211108.710/102--????= = ρ ν; s m kg s m Kg /10585.18.7/8.91024228?=???=; 可算得kHz m s m e l v f 112%5.061010/10585.1||63 4max =???= = -π 。 2-6、为什么常用等强度悬臂梁作为应变式传感器的力敏元件 现用一等强度梁:有效长l =150mm ,固支处宽b=18mm ,厚h=5mm ,弹性模量E=2×105N/mm 2,贴上4片等阻值、K=2的电阻应变计,并接入四等臂差动电桥构成称重传感器。试问: 1)悬臂梁上如何布片又如何接桥为什么 2)当输入电压为3V ,有输出电压为2mV 时的称重量为多少 答:当力F 作用在弹性臂梁自由端时,悬臂梁产生变形,在梁的上、下表面对称位置上应变大小相当,极性相反,若分别粘贴应变片R 1 、 R 4 和R 2 、R 3 ,并接成差动电桥,则电桥输出电压U o 与力F 成正比。等强度悬臂梁的应变E h b Fl x 206= ε不随应变片粘贴位置变化。 1)、悬臂梁上布片如图2-20a 所示。接桥方式如图2-20b 所示。这样当梁上受力时,R1、R4受拉伸力作用,阻值增大,R2、R3受压,阻值减小,使差动输出电压成倍变化。可提高灵敏度。 2)、当输入电压为3V ,有输出电压为2mV 时的称重量为: 计算如下: 由公式: o i i x i o U KlU E bh F E h b Fl K U K U U 66220=?==ε代入各参数算F =; 1牛顿=千克力;所以,F=。此处注意:F=m*g ;即力=质量*重力加速度;1N=1Kg*s 2.力的单位是牛顿(N )和质量的单位是Kg ;所以称得的重量应该是。 ; 2-7、何谓压阻效应扩散硅压阻式传感器与贴片型电阻应变式传感器相比有什么优点,有什么缺点如何克服 答:“压阻效应”是指半导体材料(锗和硅)的电阻率随作用应力的变化而变化的现象。 优点是尺寸、横向效应、机械滞后都很小,灵敏系数极大,因而输出也大,可以不需放大器直接与记录仪器连接,使得测量系统简化。 缺点是电阻值和灵敏系数随温度稳定性差,测量较大应变时非线性严重;灵敏系数随受拉或压而变,且分散度大,一般在(3-5)%之间,因而使得测量结果有(±3-5)%的误差。 压阻式传感器广泛采用全等臂差动桥路来提高输出灵敏度,又部分地消除阻值随温度而变化的影响。 2-8 、一应变片的电阻R=120Ω,k=,用作应变片为800μm/m 的传感元件。

传感器原理及应用

《传感器原理及应用》讨论课报告书 电感式传感器的基本原理及典型应用 学院:机械工程学院 班级:13-1机械电子工程(卓越) 组员:李响夏中岩张轩赫 贡献率:李响资料查询,整理40% 夏中岩资料整理,编辑30% 张轩赫PPT设计编写30% 指导教师:边辉 完成日期:2016.05

目录 摘要............................................................................................................................... - 2 - 1 物料分拣系统简述................................................................................................... - 3 - 2 物料分拣系统中的传感器....................................................................................... - 3 - 2.1 电机起停控制传感器.................................................................................... - 3 - 2.1.1 漫反射光电接近开关......................................................................... - 3 - 2.1.2 电容式接近开关................................................................................. - 4 - 2.1.3 霍尔接近开关..................................................................................... - 4 - 2.1.4 电感式接近开关................................................................................. - 4 - 2.1.5传感器应用比较.................................................................................. - 4 - 2.2 物料计数用传感器........................................................................................ - 5 - 2.2.1 对射型红外光电开关......................................................................... - 5 - 2.2.2 电涡流式传感器................................................................................. - 5 - 2.2.3 霍尔传感器......................................................................................... - 6 - 2.3 测速及定位传感器........................................................................................ - 6 - 2.3.1 光电耦合器,码盘............................................................................. - 7 - 2.3.2 增量编码器......................................................................................... - 7 - 2.3.3 传感器功能对比................................................................................. - 7 - 2.4 物料分类传感器............................................................................................ - 7 - 2.4.1色标传感器.......................................................................................... - 8 - 2.5 固态继电器.................................................................................................... - 8 - 3 传感器前景展望....................................................................................................... - 9 - 3.1 传感器在科技发展中的重要性.................................................................... - 9 - 3.2 先进传感器的发展趋势................................................................................ - 9 - 4 反思与收获............................................................................................................... - 9 -参考文献..................................................................................................................... - 10 -

MQ-3酒精传感器的介绍.docx

。 2.3.1酒精传感器的介绍 酒精传感器MQ-3的基本原理可简述为将探测到的酒精浓度转换成有用电信号的器件,并根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息[11]。 MQ-3型气敏传感器由陶瓷管和二氧化硅敏感层、测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或 不锈钢的腔体内,加热器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件。 气敏传感器的外观和相应的结构形式如图 2.4 所示,它是由微型氧化铝陶瓷管、氧化锌敏 感层,测量引脚电极和温度加热器组成[12] 。敏感元件固定在塑料或不绣钢制成的腔体内, 加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。封装好的气敏元件有六个管脚输出,其中四个用于信号的取出,二个用于提供加热的电流。 图 2.4酒精传感器的外观和相应的结构形式 图中①、②、③分别表示MQ-3乙醇传感器的引脚排列图、引脚功能图、使用接线图。其 中 H-H表示加热极(5V),A-A、B-B传感器表示敏感元件的两个极,图③中框图中“ V”为传感器的工作电压,同时也是加热的电压。 在工作时,气敏传感器的加热电压选取交流或直流5V均可。当其被受热后,加温室环境

中的可燃气体度迅速增大,感器的内阻阻将会迅速降低,利用特性并合路分析 中的分原理,分析便得知Vout的将逐增大,当超定的,可生相 的操作[13]。理后信号由阻成,就可用于后路行A/D 和理。 感器的准回路有两部分成。其一加回路,其二信号出回路,它可以准确反映感器表面的阻化。感器表面阻Rs 的化,是通与其串的阻R L 上的有效信号U RL出得的。二者之的关系表述: R S/R L= (V - U RL )/U RL???????????(2-1) 其中, V 回路,10V ,阻R L可0.5 — 200K Ω。阻R L 可,加一般5V 。 感器阻化率与酒精度、外界温度的关系慎密,了使量的酒精度最高差最小, 需要找到合适的温度,一般在量前需将感器 5 分。后半体粒表面的吸 附可致材料流子度生相化,从而改率,使感器出信号生改 来相反映度化[14] 。 半体方式的MQ-3酒精感器具有灵敏度高、路、使用方便、所需用低、定 性好以及寿命等点,可以把气体信号信号出,因此得到广泛用。MQ-3酒精感器可用于机呼气中酒精度的,以及其它禁酒后操作的境 探,也可用于其它所的乙醇蒸气勘工作等。MQ-3酒精感器的物中包含有 6 只状管脚,其中 4 个管脚(两个 A 和两个B)用于信号取,两个H 脚用于提供加 流。

市场上常见的压力传感器的种类及原理分析

市场上常见的压力传感器的种类及原理分析 什么是压力传感器呢?压力传感器是指将接收的气体、液体等压力信号转变成标准的电流信号(4~20mADC),以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节的元器件。它主要是由测压元件传感器、测量电路和过程连接件等组成的(进气压力传感器)。 那么压力传感器的种类有哪些呢?就目前市场而言,压力传感器一般有差压传感器、绝压传感器、表压传感器,静态压力传感器和动态压力传感器。对于这几者之间的关系,我们可以这样定义定义:差压是两个实际压力的差,当差压中一个实际压力为大气压时,差压就是表压力。绝压是实际压力,而有意义的是表压力,表压力=绝压-大气压力。静态压力是管道内流体不流动时的压力。动态压力可以简单理解为管道内流体流动后发生的压力。 根据不同的方式压力传感器的种类也不尽相同。小编通过搜集整理资料,将与压力传感器的种类相关的知识做如下介绍,下面我们来看具体分析。 1.扩散硅压力传感器 扩散硅压力传感器工作原理是被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上(不锈钢或陶瓷),使膜片产生与介质压力成正比的微位移,使传感器的电阻值发生变化,和用电子线路检测这一变化,并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。 扩散硅压力传感器原理图 2.压电式压力传感器 (1)压电式压力传感器原理 压电式压力传感器原理基于压电效应。压电效应是某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时,其内部会产生极化现象,同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后,它又会恢复到不带电的状态,这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时,电荷的极性也随之改变。相反,当在电介质的极化方向上施加电场,这些电介质也会发生变形,电场去掉后,电介质的变形随之消失,这种现象称为逆压电效应。 (2)压电式压力传感器的种类与应用 压电式压力传感器的种类和型号繁多,按弹性敏感元件和受力机构的形式可分为膜片式和活塞式两类。膜片式主要由本体、膜片和压电元件组成。压电元件支撑于本体上,由膜片将被测压力传递给压电元件,再由压电元件输出与被测压力成一定关系的电信号。这种传感器的特点是体积小、动态特性好、耐高温等。 现代测量技术对传感器的性能出越来越高的要求。例如用压力传感器测量绘制内燃机示功图,在测量中不允许用水冷却,并要求传感器能耐高温和体积小。压电材料最适合于研制这种压力传感器。石英是一种非常好的压电材料,压电效

酒精传感器的介绍

酒精传感器得介绍 酒精传感器 MQ-3 得基本原理可简述为将探测到得酒精浓度转换成有用电信号得器件,并根据这些电信号得强弱就可以获得与待测气体在环境中得存在情况有关得信息[11]。MQ-3 型气敏传感器由陶瓷管与二氧化硅敏感层、测量电极与加热器构成得敏感元件固定在塑料或不锈钢得腔体内,加热器为气敏元件得工作提供了必要得工作条件。 气敏传感器得外观与相应得结构形式如图 2、4 所示,它就是由微型氧化铝陶瓷管、氧化锌敏感层,测量引脚电极与温度加热器组成[12]。敏感元件固定在塑料或不绣钢制成得腔体内,加热器为气敏元件提供了必要得工作条件。封装好得气敏元件有六个管脚输出,其中四个用于信号得取出,二个用于提供加热得电流。 图2、4 酒精传感器得外观与相应得结构形式 图中①、②、③分别表示 MQ-3 乙醇传感器得引脚排列图、引脚功能图、使用接线图。其中 H-H 表示加热极(5V),A-A、B-B 传感器表示敏感元件得两个极,图③中框图中“V”为传感器得工作电压,同时也就是加热得电压。 在工作时,气敏传感器得加热电压选取交流或直流 5V 均可。当其被受热后,加温室环境中得可燃气体浓度迅速增大,传感器得内阻阻值将会迅速降低,利用该特性并结合电路分析中得分压原理,分析便得知 Vout 得值将逐渐增大,当超过预设定得阈值时,可产生相应得操作[13]。经过处理后检测信号由电阻值转变成

电压值,就可用于后续电路进行 A/D 转换与处理。 传感器得标准回路有两部分组成。其一为加热回路,其二为信号输出回路,它可以准确反映传感器表面得电阻值变化。传感器表面电阻 Rs 得变化,就是通过与其串联得负载电阻 R L 上得有效电压信号 U RL 输出获得得。二者之间得关系表述为: R S /R L = (V-U RL )/U RL ……………………………(2-1) 其中,V 为回路电压,电压为 10V,负载电阻 R L 可调为 0、5—200KΩ。负载电阻 R L 可调,加热电压一般为 5V。 传感器阻值变化率与酒精浓度、外界温度得关系慎密,为了使测量得酒精浓度最高误差最小,需要找到合适得温度,一般在测量前需将传感器预热 5 分钟。预热后半导体颗粒表面得吸附可导致材料载流子浓度发生相应变化,从而改变电导率,使传感器输出电压信号发生改变来相应反映浓度变化[14]。 半导体方式得 MQ-3 酒精传感器具有灵敏度高、电路简单、使用方便、所需费用低、稳定性好以及寿命长等优点,可以把气体信号转换为电压信号输出,因此得到广泛应用。MQ-3 酒精传感器可用于机动车驾驶员呼气中酒精浓度得检测,以及其它严禁酒后操作得现场环境探测,也可用于其它场所得乙醇蒸气勘测工作等。MQ-3 酒精传感器得实物中包含有 6 只针状管脚,其中 4 个管脚(两个 A 与两个 B)用于信号读取,两个 H 脚用于提供加热电流。 MQ-3 灵敏度 市面上用得最广得酒精传感器就是 MQ-3 乙醇传感器。 MQ-3 乙醇气体传感器得突出技术特点为: ★对乙醇蒸汽具有较高得灵敏度与优秀得选择性; ★响应时间短并且恢复时间短得特性; ★长期得使用寿命与可靠检测得稳定性; ★驱动电路简单;MQ-3 型气敏传感器技术指标如下: ★使用气体:酒精(乙醇); ★探测范围:10-1000*10-6 ; ★灵敏度:air/Rin typical gas5; ★特征气体:100*10-6; ★敏感体电阻:400-4000k?(空气中); ★响应时间:10s(70% Response); ★恢复时间:30s(70% Response); ★加热电阻:31?±3?; ★加热电流:180mA; ★加热电压:5V±0、2V; ★加热功率:900mW; ★工作条件:环境温度:-10~65 摄氏度湿度:95%RH; ★贮存条件:温度-20~70 摄氏度,湿度:70%RH;

酒精传感器资料全

2.1 酒精浓度检测仪整体结构设计 单片机酒精浓度测试仪用MQK2酒精传感器采集气体信号,并通过数模转换器将模拟信号转换成数字信号送至单片机,单片机对数字信号进行分析处理,并将所得的结果显示出来,可以通过键盘设置不同环境下酒精浓度的不同阀值,如果所检测出的酒精浓度超过了所设定的阀值,那么单片机就能控制蜂鸣器发出声音报警。键盘采用3个独立键盘进行数据输入设定;显示部分用5个数码管显示当前数据,数码管分别用2个74HC573锁存器控制段选和位选。本文设计的酒精浓度检测仪主要是以酒精传感器和单片机为平台设计而成的,其硬件系统功能框图如图一所示。 图一硬件系统功能框图 酒精浓度检测仪主要是用来检测酒精浓度的,它主要由酒精传感器、模数转换器、单片机、LCD 显示、以及声音报警构成。 酒精传感器将检测到的酒精浓度转化为电信号,然后将电信号传送给模数转换器,经过模数转换器转换后,把转换后得到的数字信号传给单片机,单片机对所输入的数字信号进行分析处理,最后将分析处理的结果通过显示器显示出来。如果所检测到的空气中的酒精浓度超过了所设定的阀值,那么单片机将会控制蜂鸣器发出声音报警,用来提示危害。 2.2 MQR2酒精传感器 MQR2酒精传感器是气敏传感器,其具有很高的灵敏度、良好的选择性、长期的使用寿命和可靠的稳定性。传感器的标准回路有两部分组成:其一为加热回路;其二为信号输出回路,它可以准确反映传感器表面电阻的变化。酒精浓度同输出电压的近似关系如图二所示。 图二酒精浓度同输出电压的近似关系 2.3 传感器信号采集电路 电路的前端部分MQK2传感器按照常规设计即可,如图三所示,MQK3外接+5V 电压时,可将电阻丝加热至270℃~300℃.电路将MQK2的阻值变化转换成输出电压的变化,从而可以通过A/D 转换成数字信号供单片机处理。 P2.5 单 片 P0 机 蜂鸣器报 显示模 A/D 模块 酒精传感器

传感器原理及应用期末复习

信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术,是现代信息产业的三大支柱。 1.什么是传感器? 广义:传感器是一种能把特定的信息按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。 狭义:能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。 国家标准:定义:能够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。 2.传感器由哪几个部分组成?分别起到什么作用? 传感器一般由敏感元件、转换原件和基本电路组成。敏感元件感受被测量,转换原件将其响应的被测量转换成电参量,基本电路把电参量接入电路转换成电量。传感器的核心部分是转换原件,转换原件决定传感器的工作原理。 3.传感器的总体发展趋势是什么?传感器的应用情况。 传感器正从传统的分立式朝着集成化、数字化、多功能化,微型化、智能化、网络化和光机电一体化的方向发展,具有高精度、高性能、高灵敏度、高可靠性、高稳定性、长寿命、高信噪比、宽量程和无维护等特点。未来还会有更新的材料,如纳米材料,更有利于传感器的小型化。发展趋势主要体现在这几个方面:发展、利用新效应;开发新材料;提高传感器性能和检测范围;微型化与微功耗;集成化与多

功能化;传感器的智能化;传感器的数字化和网络化。4.了解传感器的分类方法。所学的传感器分别属于哪一类? 按传感器检测的范畴分类:物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器 按传感器的输出信号分类:模拟传感器、数字传感器 按传感器的结构分类:结构型传感器、物性型传感器、复合型传感器 按传感器的功能分类:单功能传感器、多功能传感器、智能传感器. 按传感器的转换原理分类:机—电传感器、光—电传感器、热—电电传感器、磁—电传感器 电化学传感器 按传感器的能源分类:有源传感器、无源传感器 国标制定的传感器分类体系表将传感器分为:物理量、化学量、生物类传感器 含12个小类:力学量、热学量、光学量、磁学量、电学量、声学量、射线、气体、离子、温度传感器以及生化量、生理量传感器。 1.传感器的性能参数反映了传感器的输入输出关系 2.传感器的静态特性是什么?由哪些性能指标描述?主要性能参数的意义是什么 1线性度:传感器的输入-输出校准曲线与理论拟合直线之间

简易酒精传感器

传感器课程设计报告书 课题名称 简易酒精浓度超标测试装置 姓 名 石浩淼 学 号 20096655 院、系、部 电气工程系 专 业 电气工程及其自动化 指导教师 马丽 2013年 1 月 5 日 ※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※ ※※ ※※※※※ ※※ 2009级传感器 课程设计

一、设计目的 目前全世界绝大多数国家都采用呼气酒精测试仪对驾驶人员进行现场检测,以确定被测量者体内酒精含量的多少,以确保驾驶员的生命财产安全。酒精浓度监测仪是一种以气敏传感器和单片机为主,监测空气酒精浓度,并具有声光报警功能的空气酒精浓度监测仪。其可监测出空气环境中酒精浓度值,并根据不同的环境设定不同的阈值,对超过的阈值进行声光报警来提示危害。此外,空气酒精浓度监测仪还能监测某一特定环境的酒精浓度如酒精生产车间可避免发生起火、爆炸及工业场地酒精中毒等恶性事故,确保环境安全。本研究设计的酒精浓度测试仪是一款实用性强、安全可靠的气体乙醇浓度检测工具,采用高精度MQ-2乙醇气体传感器对空气中的乙醇浓度进行检测。 二、课程设计要求 2.1设计要求 2. 1.1 本课题主要完成的设计部分 (1) 信号采集及处理电路 由气敏传感器及附属电路组成,传感器将空气中的酒精浓度变化转换为其本身阻值的变化,从而利于后面的电路处理。 (2) 声光报警电路 在酒精浓度超标时,电路产生相应的红色警告信号,同时驱动扬声器产生音频信号。电路应以不同的灯光提示,表明酒精浓度未超标。 三、硬件电路设计 3.1 基本原理 3.1.1 基本原理框图 图1 基本框图 3.1.2 工作原理 (1)直流电源由4节1.5V干电池供电

酒精传感器MQ3介绍

MQ-3 Semiconductor Sensor for Alcohol Sensitive material of MQ-3 gas sensor is SnO 2, which with lower conductivity in clean air. When the target alcohol gas exist, The sensor’s conductivity is more higher along with the gas concentration rising. Please use simple electrocircuit, Convert change of conductivity to correspond output signal of gas concentration. MQ-3 gas sensor has high sensitity to Alcohol, and has good resistance to disturb of gasoline, smoke and vapor. The sensor could be used to detect alcohol with different concentration, it is with low cost and suitable for different application. Character Configuration * Good sensitivity to alcohol gas * Long life and low cost * Simple drive circuit Application * Vehicel alcohol detector * Portable alcohol detector Technical Data Basic test loop The above is basic test circuit of the sensor. The sensor need to be put 2 voltage, heater voltage (VH ) and test voltage (VC ). VH used to supply certified working temperature to the sensor, while VC used to detect voltage (VRL) on load resistance (RL )whom is in series with sensor. The sensor has light polarity, Vc need DC power. VC and VH could use same power circuit with precondition to assure performance of sensor. In order to make the sensor with better performance, suitable RL value is needed: Power of Sensitivity body(Ps): Ps=Vc 2×Rs/(Rs+RL)2 Model No. MQ-3 Sensor Type Semiconductor Standard Encapsulation Bakelite (Black Bakelite) Detection Gas Alcohol gas Concentration 0.04-4mg/l alcohol Loop Voltage V c ≤24V DC Heater Voltage V H 5.0V±0.2V AC or DC Circuit Load Resistance R L Adjustable Heater Resistance R H 31?±3?(Room Tem.) Heater consumption P H ≤900mW Sensing Resistance R s 2K ?-20K ?(in 0.4mg/l alcohol ) Sensitivity S Rs(in air)/Rs(0.4mg/L Alcohol)≥5 Character Slope α ≤0.6(R 300ppm /R 100ppm Alcohol)Tem. Humidity 20℃±2℃;65%±5%RH Standard test circuit Vc:5.0V±0.1V ; V H : 5.0V±0.1V Condition Preheat time Over 48 hours Vc V H GND R L V RL

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