S7系列光电传感器

S7系列光电传感器
S7系列光电传感器

基于51单片机的红外反射式光电传感器测速机的简易设计

光电传感器——基于红外反射式的测速机

引言 在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合。转速是电动机极为重要的一个状态参数,在很多运动系统的测控中,都需要对电机的转速进行测量,不论是直流调速系统还是交流调速系统,只有转速的高精度检测才能得到高精度的控制系统。迄今为止,测速可分为两类:模拟电路测速和数字电路测速。随着微电子技术的发展,计算机技术的广泛应用,出现了以计算机为核心的数字测速装置。这样的速度测量装置测量范围宽、工作方式灵活多变、适应面广,具有普通数字测速装置不可比拟的快速性、精确性和优越性。 一:设计思路 用一个红外发光二极管和一个接受红外光的二极管组成一套光电管。当检测到物表面为黑色时,反射光很弱,接收端检测到的光线可以忽略,使接收端呈现一种状态,例如开关管截止;当被检测物表面为白色时,反射光强烈,发射端发射的红外线被接收端全部接收,使接收端呈现另一种相反的状态,例如开关管开通。这两种相反的状态表现在电路中,就是高低电平组成的脉冲信号。由此,我想到用一个比较器来比较两种接受到的信号,从而输出“0”“1”两种高低电平,并把两种信号传给单片机进行统计,然后利用设定算法进行计算,最后通过数码显示管显示计算结果。 二:所需模块 本测速系统共有两个模块构成,一个为光电传感器部分,用于接收光信号并转换为电信号,即高低电平信号;另一个为单片机部分,用于接收高低电平信号并通过内部计算,然后再通过数码显示管显示测出的结果。 (一)光电传感器部分 (1)LM339工作原理及管脚图: LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。 两个输入端中的一个称为同相输入端,用“+”表示,另一个称为反相输入

光电传感器在生活中的应用-

光电传感器在生活中的应用 ——CCD图像传感器 摘要: 在科学技术高速发展的现代社会中,人类已经入瞬息万变的信息时代,人们在日常生活,生产过程中,主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输,来实现制动控制,自动调节,目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。由于微电子技术,光电半导体技术,光导纤维技术以及光栅技术的发展,使得光电传感器的应用与日俱增。这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点,在自动检测技术中得到了广泛应用,它一种是以光电效应为理论基础,由光电材料构成的器件。 光电传感器由于反应速度快,能实现非接触测量,而且精度高、分辨力高、可靠性好,加之半导体光敏器件具有体积小、重量轻、功耗低、便于集成等优点,因而广泛应用于军事、宇航、通信、检测与工业自动化控制等多种领域中。当前,世界上光电传感领域的发展可分为两大方向:原理性研究与应用开发。随着光电技术的日趋成熟,对光电传感器实用化的开发成为整个领域发展的热点和关键。 关键字:光电传感器;CCD图像传感器 正文 一、CCD的工作方式 ?CCD和传统底片相比,CCD 更接近于人眼对视觉的工作方式。只不过,人眼 的视网膜是由负责光强度感应的杆细胞和色彩感应的锥细胞,分工合作组成视觉感应。 CCD经过长达35年的发展,大致的形状和运作方式都已经定型。 CCD 的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵所组成。 ?CCD(Charge Coupled Devices,CCD)由大量独立光敏元件组成,每个光敏元 件也叫—个像素。这些光敏元件通常是按矩阵排列的,光线透过镜头照射到光电二极管上,并被转换成电荷。每个元件上的电荷量取决于它所受到的光照强度,图像光信号转换为电信号。当CCD工作时,CCD将各个像素的信息经过模傲转换器处理后变成数字信号,数字信号以一一定格式压缩后存入缓存内,然后图像数据根据不间的需要以数字信号和视频信号的方式输出。

北航_仪器光电综合实验报告_彩色线阵CCD传感器系列实验

2012/4/29

彩色线阵CCD传感器系列实验 实验时间:2012年4月27日星期五 (一)实验目的: 1.了解并学习CCD的使用、驱动原理和功能特性等。 (二)实验内容: 1.本实验共分为以下四个实验部分,主要内容为: 1)线阵原理及驱动 2)特性测量实验 3)输出信号二值化 4)线阵CCD的AD数据采集 (三)实验仪器: 1.双踪迹同步示波器(带宽50MHz以上)一台, 2.彩色线阵CCD多功能实验仪YHCCD-IV一台 3.实验用PC计算机及A/D数据采集基本软件 (四)实验结果及数据分析: 一、线阵原理及驱动 1)驱动频率与周期 表格 1 驱动频率与周期实验结果

由于对不同驱动频率示值,对应不同驱动频率,当显示数值为0时,f=1Mhz;为1时,f=500Khz;为2时,f=250Khz;为3时,f=125Khz; 对应F1,F2频率始终是驱动信号的8分之一,而RS则为F1,F2频率的2倍; 现象及数据分析:由上图可知,在同一频率档位上,随着积分时间档位的增长,FC周期逐渐增加;对于同一积分档位,考虑到驱动频率间的关系,FC周期恰好成倍数关系; 2)积分时间测量 表格 2 积分时间测量结果 现象及数据分析:由上图可知,在同一频率档位上,随着积分时间档位的增长,FC周期逐渐增加;对于同一积分档位,考虑到驱动频率间的关系,FC周期恰好成倍数关系; 二、特性测量实验 表格 3 输出信号幅度与积分时间的关系0档

对应曲线: 图表 1 输出信号幅度与积分时间的关系0档 表格 4 输出信号幅度与积分时间的关系 1档

图表 2 输出信号幅度与积分时间的关系1档 表格 5 输出信号幅度与积分时间的关系2档

光电传感器及应用教案.

学习情境(项目)5授课说明 学习领域名称:家电传感器应用授课教师:课程总学时: 72 项目5:节能灯与光电传感器学时数: 16 累计学时: 48 授课时间安排与执行记录 授课班级 智能家电授课地点 授课日期资讯7 10月6日1-4 节 家电产品控制 实训室 计划0.5 10月9日1-4 节 家电产品控制 实训室 决策0.5 家电产品控制 实训室 实施 6 家电产品控制 实训室 检查 1 家电产品控制 实训室 评估 1 家电产品控制 实训室 参考资料PPT、网络资源、节能灯控制电路 教学方法宏观:引导文法微观:见下 教学目标 知识目标: 1.光电式传感器的分类及工作原理 2.光电式传感器特性 3.红外热释电传感器的分类及工作原理 4.红外热释电传感器特性 5.菲尼尔透镜工作原理及作用技能目标: 6.测量电路构成; 7.光敏电阻在节能灯智能控制中的作用 8.红外热释电传感器实际应用中的安装 9.光敏与红外热释电在节能灯控制策略 中的实施 态度目标: 10.培养学生的沟通能力及团队协作精神 11.养成良好的职业道德 12.提高质量、成本、安全、环保意识 重点: 13.红外热释电传感器特性 1.测量电路 2.光敏电阻的选用与电路设计 3.光敏与红外热释电在节能灯控制策略中的实施 难点: 1.各类光电式传感器的工作原理 2.光电式传感器的特性 3.菲尼尔透镜工作原理及作用 资讯:7学时(注:1学时=45 min,下同) 教学提纲主要内容教学资源及工具教学方法参考时间备注 1.目标描述下发设计任务书,描述项目学 习目标 实物展示、PPT 设计任务书 讲授法 演示法 15 min 下发引导文 2.布置任务1)交代项目任务 2)发放相关学习资料 PPT 讲授法 演示法 15 min

最新光电传感器的应用与新技术49303

光电传感器的应用与新技术49303

光电传感器的应用与新技术 --浅谈光电池与CCD 摘要:光电传感器是利用光电效应制成的一类传感器的总称,它能将光学量转变为电学量,广泛应用于检测和自动化系统。光电传感器包括光电池和光电阻传感器。本文将以下几个方面:1. 什么是光电池和光电阻传感器;2.光电池和光电阻传感器的比较;3.光电传感器的实际应用;4.光电传感器在未来的发展方向,详细地介绍光电传感器,并提出本人对光电传感器在未来的预测。 一光电池和光电阻 在介绍光电传感器之前,我们有必要先了解一下光电效应。光电效应是光照射到某些物质上,使该物质的电特性发生变化的一种物理现象,可分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应三种。前一种现象发生在物体表面,又称外光电效应[1]。它是指,在光线作用下物体内的电子逸出物体表面向外发射的物理现象。后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。光电导效应是指当入射光射到半导体表面时,半导体吸收入射光子产生电子空穴对,使其自生电导增大。光生伏特效应是指当一定波长的光照射非均匀半导体(如PN结),在自建场的作用下,半导体内部产生光电压的效应[2]。光电传感器都是利用光电效应制成的。 1.光电池 光电池是一种能在光的照射下,不加偏置,产生电动势半导体器件,也属于电能量型传感器。光电池的种类很多,有硒,氧化亚铜,硫化铊,硫化镉,锗,硅,砷化镓光电池等。其中最受重视的是硅光电池,因为它有一系列优

点:性能稳定,光谱范围宽,频率特性好,传递效率高(接近理论极限17%),能耐高温辐射等[3]。 1.1光电池的工作原理 光电池的工作原理是光生伏特效应。当光子的能量hγ大于半导体材料的禁带宽度时,半导体材料吸收光而产生电子空穴对,这样在半导体材料内部形成载流子的浓度梯度,进而在受照表面和暗面产生一个开路的光电压。 1.2光电池的特性 光电池的特性主要有光谱特性,光照特性等。 如 图为硒光电池和硅光电池的光谱特性曲 线,即相对灵敏度与入射光的波长的关系曲 线。从图上可知,不同材料的光谱峰值位置 是不同的[4]。硅光电池的峰值在800微米左 右,而锗光电池的峰值在450微米左右。实际使用时,应根据光源性质来选择光电池,而且要注意的是,光电池的光谱特性还与温度有关。 如图为硅光电池的光照特性。光生 电动势与光照间的特性曲线称为开路电 压曲线,光电流密度与光照强度的特性 曲线称为短路电流曲线。由图可知,当 光照足够大时,开路电压趋于饱和,因此,可以将光电池当做电流源使用,这是光电池的主要优点之一[5]。 光电池的特性还有频率特性,温度特性,在这儿就不详细叙述了。

基于光电传感器的直流电机转速测量系统设计-课设报告

北京信息科技大学 测控综合实践 课程设计报告 题目:基于光电传感器的直流电机转速测量系统设计学院:仪器科学与光电工程学院 专业:测控技术与仪器 学生姓名:

摘要 摘要 基于单片机的转速测量方法较多,本次设计主要针对于光电传感器测量直流电机转速的原理进行简单介绍,并说明它是如何对电机转速进行测量的。通过实验得到结果并进行了数据分析。 本次设计应用了STC89C52RC单片机,采用光电传感器测量电机转速的方法,其中硬件系统包括脉冲信号的产生模块、脉冲信号的处理模块和转速的显示模块三个模块,采用C语言编程,结果表明该方法具有简单、精度高、稳定性好的优点。 关键词:直流电机;单片机;PWM调节;光电传感器

Abstract

目录 摘要................................................................................................I 第一章概述 (1) 1.1 课设目标 (1) 1.2 内容 (1) 第二章系统设计原理 (2) 2.1 STC89C52单片机介绍 (2) 2.2 STC89C52定时计数器 (4) 2.3 STC89C52中断控制 (6) 2.4 光电传感器 (6) 2.5 数码管介绍 (7) 第三章硬件系统设计 (10) 3.1测速信号采集及其处理 (10) 3.2 单片机处理电路设计 (11) 3.3 显示电路 (12) 3.4 PWM驱动电路 (13) 第四章软件设计 (14) 4.1语言选用 (14) 4.2程序设计流程图 (14) 4.3原程序代码 (15) 第五章数据分析 (19) 总结 (20) 附件 (21) 参考文献 (23)

光电传感器实验报告

实验报告2 ――光电传感器测距功能测试 1.实验目的: 了解光电传感器测距的特性曲线; 掌握LEGO基本模型的搭建; 熟练掌握ROBOLAB软件; 2.实验要求: 能够用LEGO积木搭建小车模式,并在车头安置光电传感器。能在光电传感器紧贴红板,以垂直红板的方向作匀速直线倒车运动过程中进行光强值采集,绘制出时间-光强曲线,然后推导出位移-光强曲线及方程。 3.程序设计: 编写程序流程图并写出程序,如下所示:

ROBOLAB程序设计: 4.实验步骤: 1)搭建小车模型,参考附录步骤或自行设计(创新可加分)。 2)用ROBOLAB编写上述程序。 3)将小车与电脑用USB数据线连接,并打开NXT的电源。点击ROBOLAB 的RUN按钮,传送程序。 4)取一红颜色的纸板(或其他红板)竖直摆放,并在桌面平面与纸板垂直 方向放置直尺,用于记录小车行走的位移。 5)将小车的光电传感器紧贴红板放置,用电脑或NXT的红色按钮启动小 车,进行光强信号的采样。从直尺上读取小车的位移。 6)待小车发出音乐后,点击ROBOLAB的数据采集按钮,进行数据采集, 将数据放入红色容器。共进行四次数据采集。 7)点击ROBOLAB的计算按钮,分别对四次采集的数据进行同时显示、平 均线及拟和线处理。 8)利用数据处理结果及图表,得出时间同光强的对应关系。再利用小车位 移同时间的关系(近似为匀速直线运动),推导出小车位移同光强的关 系表达式。 5.调试与分析 a)采样次数设为24,采样间隔为0.05s,共运行1.2s。采得数据如下所示。

b)在ROBOLAB的数据计算工具中得到平均后的光电传感器特性曲线,如图所示: c)对上述平均值曲线进行线性拟合,得到的光强与时间的线性拟合函数:

光电传感器的设计

光电传感器的设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

光电传感器的设计 题目:光电传感器的设计 院(系):信息工程学院 专业:光电信息科学与工程 姓名:褚飞亚 学号: 20 指导教师:张洋洋 2016年6月27号

摘要 随着信息技术的迅猛发展,传感器的应用技术也在飞速发展,新的应用技术呈现出爆炸式的发展。传感器作为作为测控系统中对象信息的入口,作为捕获信息的主要工具,在现代化事业中的重要性已被人们所认识。光电传感器的应用技术为信息科学的一个分支,俗称“电眼”。它是将传统光学技术与现代微电子技术以及计算机技术机密结合的纽带,是获取光信息或借助光提取其他信息的重要手段。现如今汽车成为大多数人必不可少的东西。经常开车的朋友们,应该都有过这样的苦恼每次开车到了单位或者小区大门口都要等门卫来开门或者等其按动电动门的开关,既费时间又费人力,如果巧妙地利用光电传感器就可以实现光控大门。所以借此次课程设计来设计一个光控大门,即把光敏电阻装在大门上并且在汽车灯光能照到的地方,把带动大门的电动机接在干簧管的电路中,那么夜间汽车开到大门前,灯光照射到光敏电阻时,干簧继电器就可以自动接通电动机电路,电动机就能带动大门打开。这样就解决了上述的问题。

目录 1、设计要求...............................................错误!未定义书签。 功能与用途 ............................................................................................. 错误!未定义书签。 指标要求 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 2、光电传感器介绍及工作原理 ...............错误!未定义书签。 、光电传感器 ......................................................................................... 错误!未定义书签。 工作原理 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 3、方案设计...............................................错误!未定义书签。 4、元件选择和电路设计 ...........................错误!未定义书签。 元件选择 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 电路设计 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 5、总结.......................................................错误!未定义书签。参考文献.....................................................错误!未定义书签。

光电传感器原理及应用

光电传感器原理及应用 院系:电气与机械工程学院 班 级: 13级电气2班 姓 名: 李 刚 学号: 131050147 PINGDINGSHANUNIVERSITY

前言 随着科技的发展,人类越来越注重信息和自动化,在日常的生产学习过程中,人们常常要进行自动筛选、自动传送,安全防护,而为了实现这些,光电传感发挥了不可磨灭的作用。光敏传感器的物理基础是光电效应,即光敏材料的电学特性因受到光的照射而发生变化。 光电传感器的原理 理论基础——光电效应 光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类。外光电效应是指在光照射下,电子逸出物体表面的外发射的现象,也称光电发射效应,基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。内光电效应是指入射的光强改变物质导电率的物理现象,称为光电导效应,大多数光电控制应用的传感器,如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池、光电耦合器件等都属于内光电效应类传感器。 1.外光电效应 光照在照在光电材料上,材料表面的电子吸收的能量,若电子吸收的能量足够大,电子会克服束缚逸出表面,从而改变光电子材料的导电性,这种现象成为外光电效应。 根据爱因斯坦的光电子效应,光子是运动着的粒子流,每种光子的能量为hv(v 为光波频率,h 为普朗克常数),由此可见不同频率的光子具有不同的能量,光波频率越高,光子能量越大。假设光子的全部能量交给光子,电子能量将会增加,增加的能量一部分用于克服正离子的束缚,另一部分转换成电子能量。根据能量守恒定律: 式中,m 为电子质量,v 为电子逸出的初速度,w 为逸出功。 由上式可知,要使光电子逸出阴极表面的必要条件是hv>w 。由于不同材料具有不同的逸出功,因此对每一种阴极材料,入射光都有一个确定的频率限,当入射光的频率低于此频率限时,不论光强多大,都不会产生光电子发射,此频率限称 为“红限”。相应的波长为 式中,c 为光速,w 为逸出功。 2.内光电效应 在光线作用下,物体的导电性能发生变化或产生光电电动势的效应称为内光电效应。内光电效应可分为以下两类: (1)光电导效应 在光线作用下,对于半导体材料吸收了入射光子能量,若光子能量大于或等于半导体材料的禁带宽度,就激发出电子—空穴对,使载流子浓度增加,半导体的导电性增加,阻值减低,这种现象称为光电导效应。光敏电阻就是基于这种效应的光电器件。 (2)光生伏特效应 在光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应。基于该效应的光电器件有光电池。 w hv -=2mv 21w hc K =λ

光电传感器实验心得

竭诚为您提供优质文档/双击可除 光电传感器实验心得 篇一:光电传感器实验 Dh-sJ3光电传感器物理设计性实验装置 (实验指导书) 实 验 讲 义 请勿带走 杭州大华科教仪器研究所 杭州大华仪器制造有限公司 Dh-sJ3光电传感器物理设计性实验装置 光敏传感器是将光信号转换为电信号的传感器,也称为光电式传感器,它可用于检测直接引起光强度变化的非电量,如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等;也可用来检测能转换成光量变化的其它非电量,如零件直径、表面粗糙度、位移、速度、加速度及物体形状、工作状态识别等。光

敏传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点,因而在工业自动控制及智能机器人中得到广泛应用。 光敏传感器的物理基础是光电效应,即光敏材料的电学特性都因受到光的照射而发生变化。光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类。外光电效应是指在光照射下,电子逸出物体表面的外发射的现象,也称光电发射效应,基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。内光电效应是指入射的光强改变物质导电率的物理现象,称为光电导效应。大多数光电控制应用的传感器,如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等都是内光电效应类传感器。当然近年来新的光敏器件不断涌现,如:具有高速响应和放大功能的ApD雪崩式光电二极管,半导体光敏传感器、光电闸流晶体管、光导摄像管、ccD图像传感器等,为光电传感器的应用开创了新的一页。本实验主要是研究光敏电阻、硅光电池、光敏二极管、光敏三极管四种光敏传感器的基本特性以及光纤传感器基本特性和光纤通讯基本原理。 一、实验目的 1、了解光敏电阻的基本特性,测出它的伏安特性曲线和光照特性曲线。 2、了解光敏二极管的基本特性,测出它的伏安特性和光照特性曲线。 3、了解硅光电池的基本特性,测出它的伏安特性曲线

传感器原理与应用习题第8章光电式传感器

传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案 教材:传感器技术(第 3 版)贾伯年主编,及其他参考书 第8 章光电式传感器 8-1 简述光电式传感器的特点和应用场合,用方框图表示光电式传感器的组成。 8-2 何谓外光电效应、光电导效应和光生伏特效应? 答:外光电效应:在光线的作用下,物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。 光电导效应:在光线作用下,电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态,而引起材料电导率的变化的现象。 光生伏特效应:在光线作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象。 8-3 试比较光电池、光敏晶体管、光敏电阻及光电倍增管在使用性能上的差别。答:光电池:光电池是利用光生伏特效应把光直接转变成电能的器件。它有较大面积的PN 结,当光照射在PN 结上时,在结的两端出现电动势。当光照到PN 结区时,如果光子能量足够大,将在结区附近激发出电子-空穴对,在N 区聚积负电荷,P 区聚积正电荷,这样N 区和P 区之间出现电位差。 8-4 通常用哪些主要特性来表征光电器件的性能?它们对正确选用器件有什么作用? 8-5 怎样根据光照特性和光谱特性来选择光敏元件?试举例说明。 答:不同类型光敏电阻光照特性不同,但光照特性曲线均呈非线性。因此它不宜作定量检测元件,一般在自动控制系统中用作光电开关。 光谱特性与光敏电阻的材料有关,在选用光敏电阻时,应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑,才能获得满意的效果。 8-6 简述CCD 图像传感器的工作原理及应用。 8-7 何谓PSD ?简述其工作原理及应用。 8-8 说明半导体色敏传感器的工作原理及其待深入研究的问题。 8-9 试指出光电转换电路中减小温度、光源亮度及背景光等因素变动引起输出信号漂移应采取的措施。 8-10 简述光电传感器的主要形式及其应用。 答:模拟式(透射式、反射式、遮光式、辐射式)、开关式。 应用:光电式数字转速表、光电式物位传感器、视觉传感器、细丝类物件的在线检测。 8-11 举出你熟悉的光电传感器应用实例,画出原理结构图并简单说明原理。 8-12 试说明图8-33(b)所示光电式数字测速仪的工作原理。(1 )若采用红外发光器件为光源,虽看不见灯亮,电路却能正常工作,为什么?( 2 )当改用小白炽灯作光源后,却不能正常工作,试分析原因。

最新光电传感器课程设计汽车测速系统精品版

2020年光电传感器课程设计汽车测速系统 精品版

光电信息技术研究性教学报告 题目:汽车测速系统 目录

No table of contents entries found. 一、摘要 社会时代的快速发展,汽车在人们日常生活中越来越重要,随着汽车的日益普及,由于碰撞而引起的事故也越来越多,其中倒车碰撞、超速碰撞占碰撞事故的大部分。为了尽量防止超速等问题、提高安全性。本文设计了一种测速器系统,方便司机根据车速安全行车。 转速测量方法转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数 ,其大小及变化往往意味着机器设备运转的正常与否 ,因此 ,转速测量一直是工业领域的一个重要问题。按照不同的理论方法 ,先后产生过模拟测速法 (如离心式转速表 )、同步测速法 (如机械式或闪光式频闪测速仪 )以及计数测速法。计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。对转速的测量实际上是对转子旋转引起的周期脉冲信号的频率进行测量。 在频率的工程测量中 ,电子式定时计数测量频率的方法一般有三种 : ①测频率法 :在一定时间间隔t内 ,计数被测信号的重复变化次数N ,则被测 信号的频率fx可表示为fx =Nt(1);

②测周期法 :在被测信号的一个周期内 ,计数时钟脉冲数m0 ,则被测信号频 率fx=fc/m0 ,其中 ,fc为时钟脉冲信号频率; ③多周期测频法 :在被测信号m1个周期内 ,计数时钟脉冲数m2 ,从而得到 被测信号频率fx,则fx可以表示为fx=m1fcm2,m1由测量准确度确定。 二、系统整体方案设计 1、系统框图 各部分模块的功能: ①传感器:用来对信号的采样。 ②放大、整形电路:对传感器送过来的信号进行放大和整形,在送入单片机进行数据的处理转换。 ④片机:对处理过的信号进行转换成转速的实际值,送入LED ⑤LED显示:用来对所测量到的转速进行显示。 2光电式转速传感器:

光电传感器应用

浙江工业职业技术学院

消除或削弱背景光及温度等因素的影响。 二、应用举例 1.光电比色温度计(光源本身是被测物) (1)问题的提出:高温测量,物体辐射出的光波与温度有关。(2)原理:根据热辐射定律,使用光电池进行非接触测温。根据有关的辐射定律,物体在两个特定波长λ1、λ2上的辐射程度 Iλ1、Iλ2之比与该物体的温度成指数关系。 Iλ1/Iλ2=K1e-K2/T 由光路图及电路原理框图介绍其原理,注意参比信号。2.光电式烟尘浓度计(透射式) (1)问题的提出:为了控制和减少烟尘的排放量和节能 的要求,对烟尘的监测是必须的。 (2)通过光路及电路原理框图介绍其原理,注意参比信 号,由于两个通道结构完全一样,所以在最后运算U1/U2值时,上述误差可自动抵消,减小了测量误差。 3.光电式转速表(反射式) (1)问题的提出:由于机械式转速表和接触式电子转速 表精度不高,且影响被测物的运转状态,已不能满足自动化的要求。光电式转速计可用于测量高转速而又不影响被测物; (2)通过光路及电路原理框图介绍其原理: a)选用光电二极管(响应时间短)用于高频调制信号测量;

b)数字量测量,不用参比信号。 4.光电式边缘位置检测器(遮挡式) (1)问题的提出:光电式边缘位置检测器是用来检测带 型材料在生产过程中偏离正确位置的大小及方向,从而为纠偏控制电路提供纠偏信号。 (2)通过光路及转换电路介绍其原理: a)光路一半遮挡一半透过; b)桥路及运算放大器组成,接入参比光敏电阻; c)光敏电阻一般不能作模拟量测量,这里限用于控制。 三、总结以上各例使学生建立光路系统与电路结合的概念,并能 举一反三、灵活应用。 小结: 1、光电式传感器的应用类型 2、应用举例

北航_仪器光电综合实验报告_彩色线阵CCD传感器系列实验

2012/4/29 彩色线阵ccD专感器系列实验 实验时间:2012年4月27日星期五 (一)实验目的: 1.了解并学习CCD勺使用、驱动原理和功能特性等。 (二)实验内容: 1. 本实验共分为以下四个实验部分,主要内容为: 1)线阵原理及驱动 2)特性测量实验 3)输出信号二值化 4)线阵CCD勺AD数据采集 (三)实验仪器: 1.双踪迹同步示波器(带宽50MH以上)一台, 2.彩色线阵CC多功能实验仪YHCC B IV—台 3.实验用PC十算机及A/D数据采集基本软件

(四)实验结果及数据分析:一、线阵原理及驱动 1)驱动频率与周期

由于对不同驱动频率示值,对应不同驱动频率,当显示数值为0时,f=1Mhz ;为1时, f=500Khz ;为2时,f=250Khz ;为3时,f=125Khz ; 对应F1, F2频率始终是驱动信号的8分之一,而RS则为F1, F2频率的2倍; 现象及数据分析:由上图可知,在同一频率档位上,随着积分时间档位的增长,FC周期逐渐增加;对于同一积分档位,考虑到驱动频率间的关系,FC周期恰好成倍数关系; 2)积分时间测量 现象及数据分析:由上图可知,在同一频率档位上,随着积分时间档位的增长,FC周期逐渐增加;对于同一积分档位,考虑到驱动频率间的关系,FC周期恰好成倍数关系; 二、特性测量实验

积分时间(档)FC时间 ms 幅度(H)幅度(L)Vh-VI 0 11.78 7.2 -1.2 8.4 2 13.82 10.8 -0.8 11.6 4 15.88 17.2 -0.8 18 6 17.92 21.2 -0.8 22 8 19.98 25.6 -0.8 26.4 10 22.02 30.8 -1.6 32.4 对应曲线: 表格 驱动频率1档输出信号U 幅度积分时间(档)FC时间 ms 幅度(H)幅度(L)Vh-VI 0 23.56 36.4 -2 38.4 2 27.64 44.8 -0.8 45.6 4 31.76 48.8 -0.8 49.6 6 35.84 48.8 -0.8 49.6 8 39.94 48.8 -0.8 49.6 图表1 输出信号幅度与积分时间的关系0档 U14 祝号1丁視,mi 13 3QJ 14 ■ Q _ tf 曲 ?

光电传感器课程设计汇编

光电传感器在光控大门中的应用 2014年11 月9 日

摘要 随着信息技术的迅猛发展,传感器的应用技术也在飞速发展,新的应用技术呈现出爆炸式的发展。传感器作为作为测控系统中对象信息的入口,作为捕获信息的主要工具,在现代化事业中的重要性已被人们所认识。光电传感器的应用技术为信息科学的一个分支,俗称“电眼”。它是将传统光学技术与现代微电子技术以及计算机技术机密结合的纽带,是获取光信息或借助光提取其他信息的重要手段。 现如今汽车成为大多数人必不可少的东西。经常开车的朋友们,应该都有过这样的苦恼每次开车到了单位或者小区大门口都要等门卫来开门或者等其按动电动门的开关,既费时间又费人力,如果巧妙地利用光电传感器就可以实现光控大门。 所以借此次课程设计来设计一个光控大门,即把光敏电阻装在大门上并且在汽车灯光能照到的地方,把带动大门的电动机接在干簧管的电路中,那么夜间汽车开到大门前,灯光照射到光敏电阻时,干簧继电器就可以自动接通电动机电路,电动机就能带动大门打开。这样就解决了上述的问题。

目录 摘要 一、设计要求 (1) 二、光电传感器介绍及工作原理 (1) 三、方案设计 (3) 四、元件选择及电路设计 (4) 五、总结 (5) 参考文献

一、设计要求 1、功能与用途 光电传感器是将光通量转化为电量的一种传感器。光电式传感器的基础是光电转换元件的光电效应。由于光电测灵活多样,可测参数众多,一般情况下具有非接触、高精度、高分辨率、高可靠性和反应快等特点,加之激光电源、光栅、光学码盘、光导纤维等的相继出现和成功应用,使得光电传感器的内容极其丰富,在检测和控制领域获得了广泛的应用。例如家用电视机的遥控器,太阳能的发电、电梯的安全光幕,火焰探测报警器等多个方面。 2、指标要求 利用光电转换元件的光电效应将光信息转变为电信息,同时利用变电流生磁特性,从而达到控制相应电路的目的。 二、光电传感器介绍及工作原理 1、光电传感器 光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器.它首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号.光电传感器一般由光源,光学通路和光电元件三部分组成.光电检测方法具有精度高,反应快,非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样,它可用于检测直接引起光量变化的非电量,如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等;也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量,如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度,以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点,因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。 2、工作原理 由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件输出量性质可分二类,即模拟式光电传感器和脉冲式光电传感器。模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流,它与被测量间呈单值关系。模拟式光电传感器按被测量(检测目标物体)方法可分为透射式,漫反射式,遮光式三大类。所谓透射式是指被测物体放在光路中,恒光源发出的光能量穿过被测物,部份被吸收后,透射光投射到光电元件上;所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上,再从被测物体表面反射后投射到光电元件上;所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份,使投射刭光电元件上的光通量改变,改变的程度与被测物体在光路位置

光电传感器应用论文

光电传感器 概况: 在科学技术高速发展的现代社会中,人类已经入瞬息万变的信息时代,人们在日常生活,生产过程中,主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输,来实现制动控制,自动调节,目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。由于微电子技术,光电半导体技术,光导纤维技术以及光栅技术的发展,使得光电传感器的应用与日俱增。这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点,在自动检测技术中得到了广泛应用,它一种是以光电效应为理论基础,由光电材料构成的器件。 现代电测技术日趋成熟,由于具有精度高、便于微机相连实现自动实时处理等优点,已经广泛应用在电气量和非电气量的测量中。然而电测法容易受到干扰,在交流测量时,频率响应不够宽及对耐压、绝缘方面有一定要求,在激光技术迅速发展的今天,已经能够解决上述的问题。 磁光效应传感器就是利用激光技术发展而成的高性能传感器。激光,是本世纪60年代初迅速发展起来的又一新技术,它的出现标志着人们掌握和利用光波进入了一个新的阶段。由于以往普通光源单色度低,故很多重要的应用受到限制,而激光的出现,使无线电技术和光学技术突飞猛进、相互渗透、相互补充。现在,利用激光已经制成了许多传感器,解决了许多以前不能解决的技术难题,使它适用于煤矿、石油、天然气贮存等危险、易燃的场所。 比如说用激光制成的光导纤维传感器,能测量原油喷射、石油大罐龟裂的情况参数。在实测地点,不必电源供电,这对于安全防爆措施要求很严格的石油化工设备群尤为适用,也可用来在大型钢铁厂的某些环节实现光学方法的遥测化学技术。 磁光效应传感器的原理主要是利用光的偏振状态来实现传感器的功能。当一束偏振光通过介质时,若在光束传播方向存在着一个外磁场,那么光通过偏振面将旋转一个角度,这就是磁光效应。也就是可以通过旋转的角度来测量外加的磁场。在特定的试验装置下,偏转的角度和输出的光强成正比,通过输出光照射激光二极管LD,就可以获得数字化的光强,用来测量特定的物理量。 正文 一、工作原理

光电传感器实验平台软件设计

光电传感器实验平台软件设计 摘要:此光电传感器实验平台软件设计包括光电转换、测量计算、输入输出三部分,光源信号作用于各光电传感器,由模数 转换ADC0809采集光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池的输出信号,透射式光电开关、热释电红外器件的输出信号 为开关量,不需要经过模数转换ADC0809,把采集到的数据经单片机测量编程测量计算,将传感器主要特征参数实时显示出 来。我们用按键选择要进行的实验项目。测量计算的核心器件为单片机,单片机系统实时测算并显示出传感器元件的主要参 数。 关键字:传感器;转换模块;单片机 第1章引言 我国理工科院校现有的大学实验教学仪器都属于单一模式的仪器,即光学工程类、模电类、数电类、 传感器类等单一功能的实验教学方法和仪器。这些实验教学仪器虽然能够进行本学科的单科教学实验,但 不能进行多学科综合性的实验教学,更无法培养学生的综合实验技能。 此光电传感器实验平台由光源、光电转换、测量计算、输入输出部分组成。可以完成光电传感器的原理性实验,同时可进行应用性实验;整体结构紧凑,功能完整,实验平台即构成完整的光电传感器系统。 所有器件均在同一侧,有利于对具体的光电元件和转换电路的感性认识,深刻理解具体电路的参数与组成。通过更换光源器件可以进行光谱特性的初步测量。单片机系统对光电传感器信号进行处理是传感器系统的重要应用方向。 第2章方案设计

本设计由光源、光电转换、测量计算、输入输出部分组成。可以完成光电传感器的原理性实验,同时可进行应用性实验,以实验平台构成完整的光电传感器系统。 安装不同的光源,通过调节电路改变光强,经过光电转换部分得到合适的处理信号,用ADC0809来采集。 测量计算部分包括AD转换和单片机,采用ADC0809作为模数转换控制器,单片机采用51单片机,且支持在线调试,学生可以充分理解软件框架与控制流程;可以对实验软件做自主性的修改。进行模数转换的器件都有一定的电压输入范围,当传感器信号经调理过程进入模数转换器时电压量也应保持在两成范围内。接入模数转换控制器的信号有两路,第一路信号为光源电路中的电压信号,第二路信号为光电传感器输出经信号调理电路调整后的电压信号。51单片机将第二路信号经电路模型和算法处理,得出光电传感器元件的主要参数送驶入输出部分。 输入输出部分包括LCD显示器,小键盘和执行部件。显示器件为字符型液晶显示器,显示光源信号值和光电传感器主要参数;小键盘包括0~9的数字键和“确定”、“返回”,共12个按键,实现实验项目的选择;电子音响和LED作为执行部件,在光电传感器应用系统中根据传感器的信号做出不同执行动作。 可以进行各种光电传感器的原理与应用实验,基本光电传感器包括:光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池、透射式光电开关、热释电红外器件。 2.1光电传感器实验平台模块分布 图2 2.2光电传感器实验平台的硬件结构[1] (1)光源通过调节电路改变光强,不同的实验给出不同的光强。 (2)在实验平台上用遮光板盖住光源和光敏电阻,入射光强,电阻减小,入射光弱,电阻增大。 (3)在实验平台上用遮光板盖住光源和光敏二极管,当有光照的时候,光敏二极管的暗电流增大,无光照的时候,其暗电流很小。 (4)在实验平台上用遮光板盖住光源和光敏三极管,其测试电路就有暗电流,取走遮光板时即有光电流。(5)在实验平台上当有光入射到光电池表面时,电路中产生光电流。 (6)在实验平台上安装好光源和接收器,用遮光板盖住光源和接收器,测试透射式光电开关接收器的信号量。 (7)在实验平台上安装好光源和接收器,用遮光板盖住或移开光源和接收器,观察热释电红外传感器信号的变化。将以上试验测得数据,通过ADC0809的采集,送到单片机通过相应的公式计算得出要测得参数,并显示出来。

光电传感器转速测量系统设计讲解

专业课程设计 题目 光电传感器的转速测量设计 院系:自动化学院 专业班级: 小组成员: 指导教师: 日期:2012年10月8---2012年10月19

一.课程设计描述 采用单片机、uln2003为主要器件,设计步进电机调速系统,实现电机速度开环可调。 二.课程设计具体要求 1、通过按键选择速度; 2、转速测量显示范围为0~9999转/秒。 3、检测并显示各档速度。 三.主要元器件 实验板(中号) 1个步进电机 1个 STC89C52 1个电容(30pF、10uF)各1个 数码管(共阳、四位一体)1个晶振(12MHz) 1个 小按键 4个 ULN2003 1个 电阻若干发光二极管 1个 三极管(NPN) 4个排阻 1个 四.原理阐述 4.1系统简述 按照题给要求,我们最终设计了如下的解决方案: 用户通过键盘键入控制指令(开关),微控制器在收到指令后改变输出的PWM 波,最终在ULN2003的驱动下电机转速发生改变。通过ST151传感器测量电机扇叶的旋转情况,将转速显示在数码管上。 在程序主循环中实现按键扫描与转速显示,将定时器0作为计数器,计数ST151产生的下降沿,可算出转速,并送至数码管显示。 设计思路: (1)利用光电开关管做电机转速的信号拾取元件,在电机的转轴上安装一个圆盘,在圆盘上挖1小洞,小洞上下分别对应着光发射和光接受开关,圆盘转动一圈即光电管导通1次,利用此信号做为脉冲计数所需。 (2)对光电开关信号整流放大。 (3)脉冲经过单片机内部的计数器和定时器进行计数和定时。 (4)显示电路采用单片机动态显示。

4.2转速测量原理 在此采用频率测量法,其测量原理为,在固定的测量时间内,计取转速传感器产生的脉冲个数,从而算出实际转速。设固定的测量时间为Tc(min),计数器计取的脉冲个数m,假定脉冲发生器每转输出p个脉冲,对应被测转速为N (r/min),则f=pN/60Hz;另在测量时间Tc内,计取转速传感器输出的脉冲个数m应为 m=Tcf ,所以,当测得m值时,就可算出实际转速值[1]: N=60m/pTc (r/min) (1) 4.3转速测量系统组成框图 系统由信号预处理电路、单片机STC 89C51、系统化LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。对待测信号进行放大的目的是降低对待测信号的幅度要求;波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机匹配的TTL信号;通过对单片机的编程设置可使内部定时器T0对输入脉冲进行计数,这样就能精确地算出加到T0引脚的单位时间内检测到的脉冲数;设计中转速显示部分采用价格低廉且使用方便的LED模块,通过相关计算方法计算得到的转速通过I2C总线放到E2PROM存储,既节省了所需单片机的口线和外围器件,同时也简化了显示部分的软件编程。系统的原理框图如图2.1所示。 图2.1 系统的原理框图 五.系统硬件电路的设计 系统硬件部分包含输入模块、显示模块、控制模块、测速模块等。在硬件搭建前,先通过Proteus Pro 7.5进行硬件仿真实现。 5.1脉冲产生电路设计

光电传感器的认识与应用

光电传感器的认识与应用 内容摘要:传感器是衡量一个国家科学技术发展的重要标志。光电传感器作为传感器中的重要一员,广泛应用于社会生活的各个方面。本文简单介绍了光电传感器的理论基础,以及光电传感器相较于其他传感器的特点及优点和常见的五种光电传感器,同时结合传感器的工作原理,举例说明了传感器在日常生活的常见应用。 关键词:光电传感器、光电效应、光敏材料 一、理论基础 1.光电效应 光电效应通常分为外光电效应和内光电效应两大类。外光电效应是指在光照射下,电子逸出物体表面的外发射的现象,也称光电发射效应,基于这种效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。内光电效应是指入射的光强改变物质导电率的物理现象,称为光电导效应,大多数光电控制应用的传感器,如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等都属于内光电效应类传感器。 2.工作原理 光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。一般情况下,有三部分构成,分别为:发送器、接收器和检测电路。发送器对准目标发射光束,发射的光束一般来源于半导体光源,发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射,或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面,装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路,它能滤出有效信号和应用该信号。 二、光电传感器的认识 1.结构分析 光电传感器通常由三部分构成,它们分别为:发送器、接收器和检测电路。 发射器带一个校准镜头,将光聚焦射向接收器,接收器出电缆将这套装置接到一个真空管放大器上。在金属圆筒内有一个小的白炽灯做为光源,这些小而坚固的白炽灯传感器就是如今光电传感器的雏形。 接收器有光电二极管、光电三极管及光电池组成。光敏二极管是现在最常见的传感器。光电传感器光敏二极管的外型与一般二极管一样,只是它的管壳上开有一个嵌着玻璃的窗口,以便于光线射入,为增加受光面积,PN结的面积做得较大,光敏二极管工作在反向偏置的工作状态下,并与负载电阻相串联,当无光照时,它与普通二极管一样,反向电流很小称为光敏二极管的暗电流;当有光照时,载流子被激发,产生电子-空穴,称为光电载流子。 此外,光电传感器的结构元件中还有发射板和光导纤维。角反射板是结构牢固的发射装置,它由很小的三角锥体反射材料组成,能够使光束准确地从反射板中返回。它可以在与光轴0到25的范围改变发射角,使光束几乎是从一根发射

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