常用传感器技术及应用(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者:徐宏伟,周润景,等

出版社:电子工业出版社

格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT

常用传感器技术及应用

常用传感器技术及应用试读:

前言

目前,传感器已经应用于多个领域,其应用领域涉及机械制造、工业过程控制、汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品和专用设备等。因此,掌握传感器的基本原理和工作特性在电路设计中起到了至关重要的作用。本书以传感器为主,单片机系统介绍为辅,以设计、分析、制作为主线,围绕传感器应用中的一些具体实例进行讲解。

书中的实例都是作者实际科研工作经验的总结,实例的选择经过了多方面考虑,涵盖了各式各样的传感器,对其应用进行了详细讲解。本书实例配有汇编语言和C语言的源代码,不仅编程规范,且代码具有良好的可移植性。

本书结合EDA开发工具Proteus软件及Keil软件进行单片机电路的软/硬件联调。在电路设计中主要运用了Proteus的原理图布局、PCB自动或人工布线、SPICE电路仿真等。在不需要制作PCB的情况下对电路进行设计与分析,并且可以通过改变元器件参数使整个电路的性能达到最优化,通过调整传感器参数,可以在仿真中得到不同的结果。这样不仅节省了宝贵的开发时间和经费,也提高了设计效率和质量。

本书是作者多年实践经验的整理和总结,读者通过对本书的学习,可以借鉴作者的研发思路和实践经验,这种方法无疑是找到了更快、更有效的学习捷径,可以尽快取得最佳的学习效果,减少了许多不必要的摸索时间。从实践性与技术性的角度来看,本书有其独特的地方,对读者很有帮助。

本书详细介绍了18个项目,包括液化气泄漏检测电路、铂热电阻温度测量电路、大气压力测量电路、电流输出型温度传感器测量电路、电阻应变片压力电桥测量电路、房间湿度测量电路、霍尔转速计电路、酒精检测电路、空气质量检测设计电路、热电偶温度测量电路、位移测量电路、温差测量电路、温度测量电路、烟雾测量电路、阳光强度测量显示电路、液位测量显示电路、转速测量系统电路、振动检测电路设计。每个项目中的电路都对其传感器及电路各组成部分进行了详细说明,使读者可以清晰了解各个模块的具体功能,并实现对整体电路的仿真设计。

本书由徐宏伟、周润景、陈萌编著。其中,陈萌编写了项目1至项目3,周润景编写了项目4至项目12,徐宏伟编写了项目13至项目18,全书由徐宏伟统稿。另外,参加本书编写的还有韩亦俍、刘艳珍、白灵、王洪艳、姜攀、托亚、贾雯、何茹、张红敏、张丽敏、周敬和宋志清。

需要说明的是,本书收录的实例仅限于器件原理学习、研究之用,不得直接用于工程实际、商业生产或其他非法用途,在应用与实践中产生的一切安全事故或纠纷均不在本书作者承担责任范围内。

由于作者水平有限,书中难免存在一些错误、疏漏和不妥之处,敬请读者批评指正。编著者项目1 液化气泄漏检测电路设计任务

设计一个能够检测环境中液化气浓度,并具有显示、报警功能的电路。基本要求

 LM016L显示当前环境中液化气浓度及报警浓度。

 通过按键设置合适的报警浓度。

 当检测到环境中的液化气浓度大于设置的报警浓度时,蜂鸣器报警。总体思路

液化气检测报警电路是能够检测环境中液化气浓度,并具有报警功能的电路。此电路的基本组成部分包括电源电路、气体传感器电路、模数转换电路、单片机控制电路、液晶显示电路、按键电路和报警电路。

传感器电路由气体传感器将液化气信号转化为模拟电信号。模数转换电路ADC0832将液化气检测电路送出的模拟信号转换成数字信号后送入单片机,并对处理后的数据进行分析,是否大于或等于某个预设值 (也就是报警限值),如果大于则启动报警电路发出报警声音,反之则为正常状态。按键电路设置报警限值,液晶显示电路显示当前检测的液化气浓度及报警浓度值。系统组成

液化气检测电路系统主要分为七个部分。

 电源电路:直流稳压源为整个电路提供5V的稳定电压。

 传感器电路:采集液化气模拟信号。

 A/D转换电路:将液化气模拟信号转换成单片机可识别的数字信号。

 单片机控制电路:处理送入的数字信号。

 液晶显示电路:显示传感器检测到的液化气浓度和报警浓度。

 按键电路:用来设置报警浓度。

 报警电路:当检测浓度大于设定的报警浓度时报警。

整个系统方案的模块框图如图1-1所示。图1-1 模块框图模块详解

1.AT89C51单片机模块

AT89C51单片机是一款低功耗、低电压、高性能的CMOS8位单片机,片内含8KB可编程序FLASH存储器,256×8字节内部RAM,32个外部双向输入/输出口,可方便地应用在各个控制领域。

本设计的单片机模块包含12MHz时钟电路、上电复位电路,以及具有对数码管限流作用的RP1,模块电路图如图1-2所示。图1-2 单片机模块电路图

2.传感器模块

本设计采用的液化气传感器模块主要由MQ-2气体传感器构成。MQ-2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料,属于表面离子式N型半导体。当处于200~300℃时,二氧化锡吸附空气中的氧,形成氧的负离子吸附,使半导体中的电子密度减小,从而使其电阻值增加。当与烟雾接触时,如果晶粒间界处的势垒受到该烟雾的调制而变化,就会引起表面电导率的变化。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息,烟雾浓度越大,电导率越大,输出电阻越低。

 MQ-2型传感器对天然气、液化石油气等烟雾有很高的灵敏度,尤其对烷类烟雾更敏感,具有良好的抗干扰性,可准确排除有刺激性非可燃性烟雾的干扰信息。

 MQ-2型传感器具有良好的可重复性和长期的稳定性。初始稳定,响应时间短,长时间工作性能好。

 其检测可燃气体与烟雾的范围是100~10000ppm。

说明

ppm为体积浓度单位,即

 电路设计电压范围宽,24V以下均可;加热电压5±0.2V。

注意

加热电压必须在5±0.2V范围内,否则容易使内部的信号线熔断。

 工作电压:5VDC,模拟量输出0~5V电压,浓度越高电压越高。

MQ-2的技术参数如表1-1所示。表1-1 MQ-2的技术参数

它适用于家庭或工厂的气体泄漏监测装置,适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气等监测装置。在本设计中负责采集液化气模拟信号。由MQ-2传感器的工作原理可知,浓度越高,其输出电压越高,在后面的电路仿真中用电位器来代替。

液化气传感器模块实物图如图1-3所示。图1-3 液化气传感器模块实物图

本设计中传感器模块电路图如图1-4所示。

3.ADC0832模数转换模块

ADC0832是8位分辨率、8位串行A/D转换器,其最高分辨可达256级,可以适应一般的模拟量转换要求,输入模拟信号电压范围为0~5V,通过三线接口与单片机连接。在本设计中负责将液化气模拟信号转换成单片机可识别的数字信号,模块电路图如图1-5所示。图1-4 传感器模块电路图图1-5 A/D转换模块电路图

4.LM016L液晶显示模块

LM016L可以显示2行16个字符,具有8位数据总线D0~D7和RS、R/W、E三个控制端口,工作电压为5V,并且带有字符对比度调节和背光设置。实物图如图1-6所示,引脚介绍如下,模块电路图如图1-7所示。

 第1脚:VSS为电源地,接GND。

 第2脚:VDD接5V正电源。

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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