传感器设计.
电化学传感器的设计与开发
电化学传感器的设计与开发电化学传感器是一种基于电化学反应原理的传感器，可以用于检测和测量各种化学物质的浓度、反应动力学参数以及环境中的其他物理化学指标。
在近年来的科学研究和工业应用中，电化学传感器发挥了重要作用。
本文将从设计和开发的角度，介绍电化学传感器的原理、设计方法以及未来发展趋势。
一、电化学传感器的原理电化学传感器的原理是基于电化学反应的原理，其中最常见的是氧化还原反应。
电化学传感器通常由工作电极、参比电极和计数电极组成。
这些电极通过电解质溶液相连，形成一个电化学体系。
当待测化学物质接触到工作电极时，会引起氧化还原反应，产生电流或电位变化，进而实现对化学物质的检测和测量。
二、电化学传感器的设计方法1. 选择合适的工作电极材料对于不同的待测化学物质，选择合适的工作电极材料至关重要。
常用的工作电极材料包括铂、金、碳和银等。
根据待测物质的氧化还原特性和电极的特性，选择合适的材料是设计电化学传感器的关键。
2. 优化电极结构电极结构的优化对于提高电化学传感器的性能至关重要。
通过调整电极的形状、大小和表面特性，可以增加电极与待测化学物质的接触面积，提高传感器的灵敏度和稳定性。
3. 选择适当的电解质溶液电解质溶液的选择也是设计电化学传感器的重要方面。
电解质溶液的成分和浓度会直接影响到电极反应的速度和灵敏度。
根据待测化学物质的性质和测量要求，选择适当的电解质溶液是必要的。
4. 制备和修饰电极电极的制备和修饰是电化学传感器开发的关键步骤。
通过控制电极表面的形貌和化学组成，可以改善电极的性能。
例如，可以利用纳米材料修饰电极表面，增加电极与待测物质的接触面积，提高传感器的灵敏度。
三、电化学传感器的未来发展趋势1. 微型化和集成化随着微纳技术的快速发展，电化学传感器正朝着微型化和集成化方向发展。
微型电极阵列和集成电化学传感器芯片的研究正在不断深入，将为传感器的应用提供更广阔的空间。
2. 多参数检测传统的电化学传感器主要用于单一物质的检测，未来的发展趋势是实现多参数的检测。
传感器的课程设计
传感器的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解传感器的基本概念、原理及分类。
2. 学生能够掌握传感器在实际应用中的选用原则和使用方法。
3. 学生能够了解传感器在生活中的广泛应用及其重要性。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，正确组装、调试简单的传感器装置。
2. 学生能够运用传感器进行数据采集、处理和分析，解决实际问题。
3. 学生能够通过查阅资料、合作交流，提高传感器应用的创新能力和实践能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对传感器技术产生兴趣，培养主动探究科学技术的热情。
2. 学生通过学习传感器知识，认识到科技发展对社会进步的推动作用，增强社会责任感和使命感。
3. 学生在团队合作中，学会尊重他人、倾听意见、分享成果，培养良好的团队合作精神。
课程性质：本课程属于科学课程，以实践性和探究性为主要特点，旨在培养学生的动手能力、创新能力及科学素养。
学生特点：学生处于初中阶段，具有一定的物理基础，好奇心强，喜欢动手操作，但需引导培养合作意识和解决问题的能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调动手实践和合作交流，提高学生的科学素养和创新能力。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 传感器的基本概念与原理- 传感器的定义、功能及分类- 常见传感器的原理介绍（如温度传感器、光敏传感器、声音传感器等）2. 传感器的选用与使用方法- 传感器的选用原则- 传感器连接电路的搭建与调试- 传感器在实际应用中的注意事项3. 传感器在生活中的应用案例- 自动门控制系统- 温湿度监测系统- 火灾报警系统4. 数据采集、处理与分析- 传感器数据采集的方法与设备- 数据处理与分析的基本步骤- 数据可视化展示5. 传感器创新实践- 设计简单的传感器应用项目- 制作传感器装置，解决实际问题- 团队合作、交流与分享教学内容安排与进度：第一课时：传感器基本概念与原理，介绍教材相关章节内容第二课时：传感器的选用与使用方法，结合教材实例进行分析第三课时：传感器在生活中的应用案例，参观或观看相关视频资料第四课时：数据采集、处理与分析，实践操作与讨论第五课时：传感器创新实践，分组进行项目设计与实施三、教学方法本课程将采用以下多元化的教学方法，以激发学生的学习兴趣，提高教学效果：1. 讲授法：教师通过生动的语言和形象的表达，讲解传感器的基本概念、原理、选用原则等理论知识，为学生奠定扎实的理论基础。
传感器课程设计
目录摘要 (1)一课程设计任务和功能要求 (1)1.1设计应用背景 (1)1.2设计原理 (1)1.3系统结构 (2)二传感器模块设计 (3)2.1脉冲信号的获得 (3)2.2霍尔传感器 (3)2.3光电传感器 (3)2.4光电编码器 (4)2.5三套方案的选择与比较 (4)三.设计总结 (5)3.1硬件连接 (5)3.2实验程序及分析 (6)3.4原理图 (7)3.5 PCB原理图 (7)四.设计总结 (8)五.参考文献 (9)六.成员及分工情况 (9)附录 (9)摘要测速是工农业生产中经常遇到的问题，学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。
要测速，首先要解决是采样的问题。
在使用模拟技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。
使用单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计数法。
只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数，即可获得转速的信息。
关键词：拾取信号光电传感器霍尔传感器光电编码器转速一课程设计任务和功能要求任务：电机转速自动检测功能要求：请设计一种电机转速监控装置，能够提供电机转速的电量信息。
1.1设计应用背景电动机作为风机、水泵、机床等设备的动力，广泛应用于工业、农业、商业、公用设施、制造业等各个领域，在我国，电动机的用电量已经占到社会总用电量的60％以上。
我国能源相对缺乏，优质能源严重短缺，同时巨大的能源消耗引起的环境污染已在某种程度上制约了经济的发展，从节约能源，保护环境出发，我国开展了很多节能研究工作电动机作为量大面广的机电产品，降低电动机的损耗、提高电动机的效率已成为节能降耗、降低生产成本、追求经济效益最大化的重要手段，是利国利民的大事。
对老式耗能大的电动机必须进行节能改造，因此，研究其节能问题具有非常重要的意义。
1.2设计原理（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圆盘，在圆盘上挖一小洞，小洞上下分别对应着光发射和光接收开关，圆盘转动一圈即发光电管导通一次，利用此信号作为进行脉冲计数所需。
传感器的课程设计
传感与检测系统作业实验报告一、课题以提高家居生活的安全性、舒适度、人性化为目的，设计智能家居监控系统。
利用所学的传感器与检测技术知识，实现家居温度、煤气泄漏、外人闯入、火灾(烟雾)的检测（检测系统主要由传感器、放大器、采样/保持、采样/保持控制电路、A/D转换电路、数码显示、数字锁存控制电路组成）。
各检测节点可通过无线方式连接到主机，检测到危险信号后，主机可采用声光报警或远程报警。
二、设计目的1、掌握温度、气敏、光电开关等传感器检测系统的原理；2、掌握智能家居检测系统的设计方法；3、掌握智能家居检测系统的性能指标和调试方法。
三、设计任务及要求1、任务：设计一个温度检测系统，一个烟雾检测系统，一个红外检测系统；2、要求：（1）温度传感器输出温度由7SEG-MPX4-CA显示，当检测温度值大于设定值时系统自动报警；（2）气敏传感器检测到煤气浓度大于设定值时系统自动报警；（3）光电开关利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的，即检测外人闯入。
四、设计原理1、设计总体方案据分析，可确定需设计系统的电路原理框图如图所示：智能家居系统原理框图2、各部分功能Ⅰ. 家居温度检测（1）DS 18B20简介（2）利用DS-18B20数字温度传感器，对室内温度进行检测。
该传感器独特的一线接口，只需要一条口线通信多点能力，简化了分布式温度传感应用无需外部元件可用数据总线供电，电压范围为3.0 V 至 5.5V无需备用电源测量温度范围为-55℃至+125℃ 。
华氏相当于是-67℉到257℉-10℃至+85℃范围内精度为±0.5℃。
（3）测量原理:DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。
DS18B20测温原理如图所示。
图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。
传感器电路设计如何设计适合不同传感器的电路
传感器电路设计如何设计适合不同传感器的电路传感器电路设计在现代电子技术中起着至关重要的作用。
它们被广泛应用于各个领域，包括工业控制、通信、医疗设备等。
不同的传感器具有不同的特性和工作原理，因此需要根据传感器的类型和要求来设计相应的电路。
本文将介绍如何设计适合不同传感器的电路。
一、了解传感器的工作原理和特性在进行传感器电路设计之前，首先需要了解传感器的工作原理和特性。
不同的传感器有不同的工作原理，例如光敏传感器通过感知光线的变化来产生电信号，压力传感器通过感知压力的变化来产生电信号。
此外，传感器还有一些特性，如输入和输出的电压范围、灵敏度、响应时间等。
了解传感器的工作原理和特性是设计合适电路的基础。
二、选择合适的电路设计方案根据传感器的类型和要求，选择合适的电路设计方案是至关重要的。
以下是一些常见的电路设计方案：1. 放大器电路：放大器电路用于放大传感器输出信号的幅度，从而提高信号的可靠性和可测量性。
根据不同传感器的输出特性，可以选择放大器电路的类型，如电压放大器、电流放大器等。
2. 滤波器电路：有些传感器输出信号中可能存在噪声或干扰，为了准确测量目标信号，需要设计滤波器电路来滤除这些噪声或干扰。
常见的滤波器电路包括低通滤波器、高通滤波器等。
3. 比较器电路：比较器电路用于将传感器的模拟输出信号转换为数字输出信号。
通过设定阈值电压，当传感器输出信号超过或低于阈值电压时，比较器将产生高电平或低电平的数字输出信号。
4. ADC电路：某些传感器输出的是模拟信号，需要将其转换为数字信号进行处理。
ADC（模数转换器）电路用于实现模拟信号到数字信号的转换。
三、调试和测试电路在设计完成后，需要进行调试和测试，以确保电路的性能和稳定性。
以下是一些常见的调试和测试方法：1. 输入/输出测试：通过提供已知的输入信号，检查电路的输出是否符合预期。
这可以帮助发现电路中的任何问题或错误。
2. 精度测试：对于需要高精度测量的传感器电路，需要进行精度测试，以评估其测量准确性。
传感器课程设计(论文)
第1章绪论1.1 传感器的定义能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
1.2 温度传感器的组成通常，温度传感器由敏感元件和转换元件组成。
但是由于温度传感器输出信号一般都很微弱，需要有信号调节与转换电路将其放大或变换为容易传输、处理、记录和显示的形式。
随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调节与转换可以安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。
因此，信号调节与转换电路以及所需电源都应作为传感器的组成部分。
常见的信号调节与转换电路有放大器、电桥、振荡器、电荷放大器等，它1.3 传感器的分类可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。
根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类：传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。
被测信号量的微小变化都将转换成电信号。
化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。
有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。
大多数传感器是以物理原理为基础运作的。
化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。
1.3.1 传感器按照其用途分类压力敏和力敏传感器位置传感器液面传感器能耗传感器速度传感器加速度传感器射线辐射传感器热敏传感器24GHz雷达传感器1.3.2 传感器按照其原理分类振动传感器湿敏传感器磁敏传感器气敏传感器真空度传感器生物传感器等。
传感器课程设计及要求
传感器课程设计及要求一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握传感器的基本原理、类型和应用，培养学生运用传感器解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解传感器的定义、分类和基本原理；（2）掌握各种常见传感器的结构、特点和应用；（3）熟悉传感器与微处理器之间的接口技术和数据处理方法。
2.技能目标：（1）能够分析实际问题，选择合适的传感器进行解决方案设计；（2）能够根据传感器原理图进行电路连接和调试；（3）具备利用传感器采集数据、处理数据和分析结果的能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对传感器的兴趣，激发学生探索创新的精神；（2）培养学生团队合作意识，提高学生沟通协作能力；（3）使学生认识到传感器在现代科技发展中的重要性，增强学生对社会、对国家负责的责任感。
二、教学内容根据教学目标，本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.传感器的基本原理：介绍传感器的定义、分类、工作原理和性能指标；2.常见传感器：详细讲解各种温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光传感器等；3.传感器与微处理器的接口技术：讲解传感器与微处理器之间的连接方式、通信协议等；4.传感器应用实例：分析实际工程中传感器的应用，培养学生解决实际问题的能力。
三、教学方法为了达到本课程的教学目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：系统地讲解传感器的基本原理、类型和应用；2.案例分析法：分析实际工程中的传感器应用案例，培养学生解决实际问题的能力；3.实验法：学生进行传感器实验，让学生亲手操作，加深对传感器原理的理解；4.讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，培养学生的团队合作意识和沟通能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，我们将准备以下教学资源：1.教材：选择适合本课程的教材，为学生提供系统、科学的学习资料；2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，提高课堂教学效果；4.实验设备：准备传感器实验所需的设备，为学生提供实践操作的机会。
磁通门传感器的设计（可编辑）
磁通门传感器的设计摘要三分量磁通门地磁场检测装置是应用磁通门传感器对地磁场进行测量的矢量检测装置。
与其它类型测磁仪器相比,磁通门传感器具有分辨率高,测量弱磁场范围宽,体积小、重量轻、功耗低,经济性好,能够直接测量磁场的失量和适于在高速运动系统中使用等特点,被广泛应用于各种领域。
本文分析了磁通门传感器的工作原理,详细论述了如何采用数字检波的方法进行信号处理.本文还介绍了三分量地磁场检测装置硬件电路的设计和单片机程序。
检测装置主要由三分量磁通门传感器、单片机最小系统、A/D数据采集电路和串口电路构成。
三分量磁通门传感器检测到磁场的矢量大小,输出信号经过有源滤波器和放大器处理后得到三路幅度与磁场各分量大小成正比的正弦信号。
A/D同时对三路信号进行4倍频采样,将两个周期的采样数据传送到单片机,然后单片机通过串行端口将数据发送到计算机,最后由计算机完成数据的处理和分析。
关键词三分量地磁场数字检波数据采集串行端口The Design of Geomagnetic Field Detection Device Based on Three-component Fluxgate SensorsAbstratThe three-component fluxgate geoamagnetic field detection device is a kind of vector detection device which can measure the geoamagnetic field directlypared with other instruments which can measure geomagnetic field,the fluxgate sensor has the virtue of small size,light weight, low power consumption and good economy,is used widely in different fields.This paper introduces the working principle of the fluxgate sensor and the digital demodulation method in detail. The design of hardware circuit of the three-component fluxgate geomagnetic field detection device and progamming of MCU are also introduced in this paper. The detection device consists of three-component fluxgate sensors, MCU system, A/D data acquisition circuit and com port communication circuit. The magnetic vector is detected by the three-component fluxgate sensors,signals output from the senors are processed by active filters and amplifiers.Then there are three sinusoidal signals,whose amplitude are proportional to the magnitude of geomagnetic field component. The A/D convertor produces 4 points sampling signals, and transmits data of two cycles to CPU, then CPU send the data to computer via the com port. Finally,the data is processed and analyzed by computer.Keywordsthree componentsgeomagnetic fieldDigital demodulation Data AcquisitionCom Port目录摘要 1Abstrat 21 绪论 11.1 研究三分量磁通门地磁场检测装置的目的和意义 1 1.2 各种测磁仪器 21.3 磁通门测磁仪器的研究现状 52 检测装置的工作原理 62.1 磁通门传感器的工作原理62.2 检测装置的工作原理 82.3 地磁检测装置的主要功能123 三分量磁通门地磁场检测装置的硬件电路设计123.1 前置检测电路的设计 123.1.1 分频电路和信号转换电路的设计: 133.1.2 驱动电路的设计: 133.1.3 选频放大电路的设计: 143.2 16位A/D转换器4倍频采样的硬件设计163.2.1 根据A/D采集电路的设计要求选择合适的A/D: 16 3.2.2 A/D采集电路的设计: 173.3 内部电源的设计184 三分量磁通门地磁场检测装置的的软件设计194.1STC89C54RD+单片机介绍194.2 A/D的软件控制204.3 程序流程图214.4 示例程序214.5 串口发送的硬件设计235 测试结果及分析245.1 分频器电路测试245.2 功率驱动电路的测试 255.3 信号转换电路测试255.4 带通滤波器的测试266 对三分量测量的通道差异进行校正的方案设计286.1 方案1:通过硬件电路的调试进行校正286.2 方案2:通过软件编程对测量结果进行校正29总结30参考文献及参考资料31致谢33英文翻译34英文翻译原文371 绪论1.1 研究三分量磁通门地磁场检测装置的目的和意义在介绍三分量磁通门地磁场检测装置之前,首先介绍一下它的研究目的和意义。
传感器简易课程设计
传感器简易课程设计一、课程目标知识目标：1. 了解传感器的定义、分类和工作原理；2. 掌握常见传感器（如温度传感器、光敏传感器、声音传感器等）的使用方法和应用场景；3. 理解传感器在智能控制系统中的作用和重要性。
技能目标：1. 学会正确使用传感器进行数据采集和简单控制；2. 能够分析传感器在具体应用场景中的优缺点；3. 能够运用传感器解决实际问题，设计简单的智能控制系统。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对传感器技术的好奇心和探究精神；2. 增强学生对科技创新和社会责任感，认识到传感器在生活中的广泛应用和价值；3. 培养学生团队协作、沟通交流的能力，提高学生的实践操作能力和问题解决能力。
课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，结合理论知识与实际操作，培养学生的动手能力和创新思维。
学生特点：学生具备一定的物理知识和实验操作技能，对新技术和新事物充满好奇。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，关注学生个体差异，提供丰富的实践机会，引导学生主动探究和解决问题。
在教学过程中，注重培养学生的问题分析能力、动手实践能力和团队合作精神。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活和未来工作中。
二、教学内容1. 传感器基础知识：- 传感器的定义、分类和工作原理；- 常见传感器（温度传感器、光敏传感器、声音传感器等）的原理和特性。
2. 传感器应用与操作：- 传感器在智能控制系统中的应用场景；- 传感器的选型、安装和调试方法；- 传感器数据采集与处理的基本方法。
3. 实践项目：- 设计简单的温度控制系统；- 设计光控开关和声音控制灯；- 结合传感器制作一个简易的智能机器人。
教学大纲：第一周：传感器基础知识学习，了解传感器的工作原理和分类；第二周：学习常见传感器的原理和特性，进行传感器选型分析；第三周：实践操作，学习传感器的安装、调试和数据采集方法；第四周：分组进行实践项目设计，完成项目制作和调试；第五周：展示与评价，各小组展示作品，进行交流与评价。
传感器原理及应用电路设计
传感器原理及应用电路设计传感器是一种能够将物理量或化学量转换成电信号的装置。
它们广泛应用于许多领域，如工业自动化、汽车电子、生物医学、环境监测等等。
传感器的工作原理基于不同的物理原理，包括电学、磁学、光学、声学等等。
电学传感器是最常见的一种传感器类型，它们使用电学量来测量待测物理量。
例如，电阻式传感器可以通过测量电阻来测量温度、压力等物理量。
电容式传感器则使用电容来测量物理量，例如湿度、气体浓度等。
电感式传感器则使用电感来测量磁场等物理量。
磁学传感器则使用磁学原理来测量待测物理量。
磁阻式传感器是其中一种，它使用磁场来改变电路中的电阻值，从而测量磁场强度。
霍尔传感器是另一种磁学传感器，它使用霍尔效应来测量磁场。
光学传感器使用光学原理来测量待测物理量。
例如，光电二极管（光敏二极管）可以测量光线的强度和方向，而光纤传感器可以测量温度、压力等物理量。
声学传感器则使用声学原理来测量物理量，例如超声波传感器可以测量距离、速度等。
应用电路的设计必须考虑传感器本身的特性和应用需求。
例如，电容式传感器需要一个稳定的电源，并且需要有一个电容计或电容测量电路来测量电容值。
电阻式传感器则需要一个适当的电路来调整测量范围和灵敏度，并且需要使用恰当的电阻计来读取电阻值。
在传感器应用中，信号处理电路也是至关重要的。
它们通常用于滤波、放大和解码传感器测量的信号。
例如，一个采用电容式传感器测量空气质量的系统需要使用一个滤波器来抑制噪声，放大器来增强信号，和ADC（模数转换器）来将模拟信号转换成数字信号。
综上所述，传感器是现代科技中不可或缺的一部分。
设计一款成功的传感器系统，需要综合考虑传感器的特性和应用需求，同时需要运用适当的电路设计来处理和测量传感器测量的信号。
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山东广播电视大学 第 页 目录 设计任务书------------------------------------------------------------------3 一、 课程设计目标-------------------------------------------------------------- 3 二、 题目------------------------------------------------------------------------3 三、 相关提示------------------------------------------------------------------4 设计一 -----------------------------------------------------------------------4 一、 总体方案------------------------------------------------------------------4 二、 详细方案------------------------------------------------------------------5 设计二 -----------------------------------------------------------------------13 一、 总体方案------------------------------------------------------------------13 结论---------------------------------------------------------------------------19 山东广播电视大学 第 页
设计任务书 一、课程设计目标： 为了巩固和加深所学的有关知识，对所学理论有进一步的感性理解，初步了解和熟悉有关传感器实际应用的知识，把所学的本课内容更好的与实践相结合，现进行本课程的课程设计，设计过程中，要充分运用相关理论，力求内容充实，有理有据，最大限度地贴近生产实际。 二、相关提示：
1、设计一可采用光电管检测三者的位置，只有三者均到达位置后再进行包装。 2、设计二采用压电元件、电阻或半导体应变片及电容传感器等。 设计一：利用光电管检测两只烟卷和过滤嘴的位置。
一、总体方案设计： 1.利用光电管检测两只烟卷和过滤嘴的位置，只有三者均到达指定位置后，再进行切开工序，否则工作停止，由工作人员检查后继续工作。 结构框图如下：
两只烟卷和过滤嘴
光电管检测两只烟卷和过滤嘴的位置
达到指定位置检测线路不反应
三者其中有一个有一个不到位检测线路动作 山东广播电视大学 第 页
2.电路工作运行图如下： 二、详细方案设计： 1. 光电传感器的原理： 光电传感器主要原理为光电导效应：在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称为光电导效应。由于这里没有电子自物体向外发射，仅改变物体内部的电阻或电导，有时也称为内光电效应。与外光电效应一样，要产生光电导效应，也要受到红限频率限制。利用光电导效应可制成半导体光敏电阻。 光电二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。它的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比，在结构上不同的是，为了
烟卷 过滤嘴 到位情况 到位情况 到位后，进行卷烟和切开 线路停止,报警 否 山东广播电视大学 第 页
便于接受入射光照，PN结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。 光电二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对，称为光生载流子。 它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。这种特性称为“光电导”。光电二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。 2. 电子元件选择：
光电二极管： 选用FC型PIN30714光电二极管，其特点有： a: 1.0～1.65μm波段具有高的响应度; b: 低暗电流; c: 平面结构; d:宽光谱响应范围（0.65～1.65μm）; e: 宽动态范围; f: 高可靠性; g: FC接口，牢固的同轴封装。 其技术参数如下表：
型号 波长范围 线性范围（0V） 响应度（0V） 暗电流（-5V） 电容(-5V) 光敏面直径
插接偏差 工作电压 插接寿命 工作温度 储存温度
PIN30714 1.0～1.65 -55～+25 0.01～0.03（λ：1.31 μm、1.55 μm） ＜5 ≤12 300 ±0.1 0～-10 105 -40～+85 -40～+85 山东广播电视大学 第 页
三极管技术参数： BVCBO V BVCEO V BVEBO V ICBO µA ICEO µA VBES V VCES V hFE fT MHz
3DK2 IC= 100µA IC= 100µA IE= 100µA VCB= 10V VCE= 10V IC= 10mA IB=1mA VCE=1V IC= 10mA VCE=3V IC=10mA f=30MHz
IC=10mA
IB=1mA
3DG6 IC= 100µA IC= 100µA IE= 100µA VCB= 10V VCE= 10V IC= 10mA IB=1mA VCE=1V IC= 10mA VCE=3V IC=10mA f=30MHz IC=10mA IB=1mA
光源选择：根据需要，可选择XH-18W011-01的发光二极管。其技术参数如下表：
型号 发光颜色 工作电流（mA） 工作电压 （V） 功率（W） LED数量 寿命 光通量 流明（lm） 工作温度 （℃）
XH-18W011-01 白光 80～250 12/24/220 4.4 18 6万小时 33～64 -40～80
灯的选择：
设计电压 Design Amps M.S.C.P.Approx Avg.Lab.Life(hrs.) 灯丝型号 10.0 0.027 0.10 10.000 C-2V 稳压器选择：选择智能型直流稳压电源WYJ系列智能型直流稳压电源，采用了最先进的单片机控制技术、最完善的保护电路及专用高性能基准稳压源元件。因而具有稳压精度高、纹波干扰小、安全可靠等特性。 主要技术特性如下：
输入电源电压：AC220±10% AC380±10% 输出电压：DC任意选择 稳压性能：电压调整率：≤0.05% 负载调整率：≤0.05% 山东广播电视大学 第 页
纹波有效值：≤0.05% 温 度 系 数：300ppm/℃（典型值） 稳流性能：电流调整率：≤0.1% 负载调整率：≤0.1% 纹波有效值：≤0.1% 温 度 系 数：500ppm/℃（典型值） 环境温度：-20℃—+40℃ 环境湿度：≤90% A:检测三部分是否到位光电转换电路如下： （a）：检测左边的烟卷是否到位，线路图如下：
当烟卷到指定位时，将光源发出的光遮住，光照射不到光电二极管，故电阻较大，暗电流小。三极管T1-3DG6导通，其基极和发射极压差小。T2-3DK2不导通，其基极与发射极压差较小， A端输出较大。U=12*(16K/16K+16)=11.88V,电位较高，指示灯亮。
A T2 3DK2
灯 16欧 1K 100K
T1 3DG6 1K 16K
EC 12V
DL
EB -6V 山东广播电视大学 第 页
如烟卷不到位，光直接照射到光电二极管，故电阻较小，暗电流大，导通。三极管T1-3DG6起不到放大作用，可忽略其存在；T2-3DK2导通，放大，使A点输出较小，等于0。 （b）检测中间的过滤嘴是否到位，线路图如下。
分析如（a）部分
（c）检测右边的烟卷是否到位，线路图如下。 B T2 3DK2
灯 16欧 1K 100K
T1 3DG6 1K 16K
EC 12V
DL
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分析如（a）部分 B：将以上a、b、c图的输出点A、B、C与下图的A、B、C连接，检测是否同时到位：
C T2 3DK2
灯 16欧 1K 100K
T1 3DG6 1K 16K
EC 12V
DL
EB -6V
Z T4 3DK2
J 1.220K
T3 3DG6
2.220
EC
12
A B C
D