傳感器課程設(shè)計(jì)-- 公共汽車門是否關(guān)閉檢測裝置

1、<p>　　傳感器課程設(shè)計(jì)報(bào)告書</p><p><b>　　2013年1月3日</b></p><p>　　公共汽車門是否關(guān)閉檢測裝置</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　利用與非門與3片霍爾傳感器構(gòu)成車門狀態(tài)指示電路，用來實(shí)現(xiàn)檢測汽車車門是否關(guān)好，以保

2、證行車安全。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1．3片霍爾傳感器分別裝在汽車的三個(gè)門框上，當(dāng)車門開著時(shí)，磁鋼遠(yuǎn)離霍爾傳感器，故霍爾傳感器輸出高電平；門1、門2、門3只要有一個(gè)門開著，就有一個(gè)霍爾傳感器輸出高電平，后續(xù)或非門輸出低電平，紅燈亮（LED）表示車門未關(guān)好。</p><p>　　2.當(dāng)綠燈亮，表示車

3、門全關(guān)好，司機(jī)可以放心開車。</p><p>　　三、設(shè)計(jì)的相關(guān)元件介紹和使用</p><p><b>　　3.1 霍爾效應(yīng)</b></p><p>　　所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時(shí)，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。如果在一塊矩形半導(dǎo)體薄片上沿x軸方向通以電流，在z軸方向上加磁場B，則在垂直于電流和磁場的方向(即Y軸方

4、向)上產(chǎn)生電勢(shì)差VH，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。VH稱為霍爾電壓。產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的原因是形成電流的做定向運(yùn)動(dòng)的帶電粒子即載流子（N型半導(dǎo)體中的載流子是帶負(fù)電荷的電子，P型半導(dǎo)體中的載流子是帶正電荷的空穴）在磁場中所受到的洛倫茲力作用而產(chǎn)生的。</p><p>　　圖3-2-1 霍爾效應(yīng)原理圖</p><p><b>　　3.2 霍爾傳感器</b></p>&l

5、t;p>　　本設(shè)計(jì)采用的霍爾元件是OH137。</p><p>　　OH137霍爾開關(guān)電路是為了適用客戶低成本高性能要求開發(fā)生產(chǎn)的系列產(chǎn)品，其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，性能可靠穩(wěn)定。電路內(nèi)部由反向電壓保護(hù)器、電壓調(diào)整器，霍爾電壓發(fā)生器，差分放大器，史密特觸發(fā)器和集電極開路輸出級(jí)組成，能將變化的磁場訊號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓輸出。</p><p>　　該產(chǎn)品的特點(diǎn)是其一致性好、靈敏度可按照客戶要求定制、電

6、路可和各種邏輯電路直接接口，可實(shí)現(xiàn)很多功能，如無觸點(diǎn)開關(guān)、位置檢測、速度檢測、流量檢測等。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用此霍爾元件來檢測公共汽車的門是打開和關(guān)閉狀態(tài)。</p><p>　　(a) (b)</p><p>　　圖3-2-2 霍爾傳感器外觀圖(a)和引腳圖（b）</p>

7、<p>　　1．引腳1接高電平12V高電平</p><p><b>　　2．引腳2接地</b></p><p><b>　　3．引腳3輸出電壓</b></p><p>　　3.3三極管8050</p><p>　　8050是常見的NPN型小功率晶體三極管，在各種放大電路中經(jīng)常看到它，應(yīng)

8、用范圍很廣，主要用于高頻放大。</p><p>　　8050三極管的類型是開關(guān)型，其材料是硅，最大集存器電流為0.5 A，直流電增益為10 to 60，功耗為625 mW，最大集存器發(fā)射電（VCEO）為25，頻率為150 KHz。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中用三級(jí)管作為開關(guān)管，使電路處于開通或關(guān)斷狀態(tài)。工作時(shí)，保證三極管Ube=0.7v</p><p><b

9、>　　3.4 發(fā)光二極管</b></p><p>　　發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵與砷、磷的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。</p><p>　　它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡寫為LED。發(fā)光

10、二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。</p><p>　　本電路中發(fā)光二極管

11、的作用是顯示公交門的開與關(guān)的狀態(tài)。若公交門開則顯示紅色，反之則選擇綠色。</p><p><b>　　二極管的參數(shù)選擇</b></p><p>　　編輯本段限流電阻計(jì)算公式 R=（E－UF）/IF。 </p><p>　　式中E為經(jīng)過保護(hù)電阻分壓后的電壓，UF為LED的正向壓降，IF為LED的一般工作電流，LED（紅色）工作電壓是2—2.3v，

12、LED（綠色）工作電壓是3—3.2v。工作電流是IF=20mA。</p><p><b>　　電阻的選擇</b></p><p>　　R6=（12-3-0.4）／0.02=430Ω</p><p>　　R7=(12-2-0.4) ／0.02=480Ω</p><p>　　為了留一定的裕量R6取500Ω，R7取500Ω。&

13、lt;/p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　4.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖3-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　4.2檢測裝置原理圖</p><p>　　圖4-1檢測裝置原理圖</p><p>　　器件清單：S137霍爾元件（3個(gè)）

14、，7427TTL或非門（1個(gè)），三極管（2個(gè)一NPN型一PNP型），發(fā)光二極管（一個(gè)紅色，一個(gè)綠色），電阻（7個(gè)）</p><p>　　4.3 原理與現(xiàn)象分析</p><p>　　實(shí)驗(yàn)總體電路構(gòu)造方案比較簡單，主要包括霍爾傳感器和顯示部分（二極管）。通過霍爾傳感器將車門的開關(guān)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。</p><p>　　三片霍爾傳感器分別裝在汽車的3個(gè)門的門框上，在車門上的適

15、當(dāng)位置各固定一塊磁鋼。（1）當(dāng)磁鋼遠(yuǎn)離霍爾傳感器，輸出的是高電平，若三個(gè)門中有一個(gè)未關(guān)好，則或非門輸出為低電平，此時(shí)三極管PNP三極管的基極有電流流過，PNP三極管導(dǎo)通，紅燈亮，表示還有門未關(guān)好，其他幾個(gè)同理；（2）當(dāng)所有門均關(guān)好時(shí)，當(dāng)所有門均關(guān)好時(shí)，則或非門輸出為高電平，三極管VT1的基極沒有電流流過，VT1處于截止?fàn)顟B(tài)，電流只能通過電阻R6，流向VT4的基極，此時(shí)VT4導(dǎo)通，則綠燈亮，這種狀態(tài)表示門都關(guān)好，司機(jī)可以放心開車；（3）另

16、外圖中的三極管起到開關(guān)的作用，電阻起到對(duì)三極管和發(fā)光二極管的限流保護(hù)作用。</p><p><b>　　4.4仿真結(jié)果</b></p><p><b>　　五、設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　本次小學(xué)期設(shè)計(jì)，公共汽車門是否關(guān)閉檢測裝置使用了霍爾傳感器。它是自動(dòng)控制系統(tǒng)中使用十分普遍的一種傳感器，其最大特點(diǎn)是非接觸性和

17、可靠性高。利用霍爾開關(guān)的這兩個(gè)特點(diǎn)正好可以滿足裝置中所需要非接觸開關(guān)的要求。該裝置制作容易，動(dòng)作穩(wěn)定、可靠，具有一定的實(shí)用價(jià)值，能夠大大方便人們的日常生活。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)，我拓寬了知識(shí)面，鍛煉了能力，綜合素質(zhì)得到較大提高。而安排課程設(shè)計(jì)的基本目的，是在于通過理論與實(shí)際的結(jié)合、人與人的溝通，進(jìn)一步提高思想覺悟和領(lǐng)悟力。尤其是分析和解決問題的實(shí)際工作能力。課程設(shè)計(jì)的一個(gè)重要功能，在于運(yùn)用所學(xué)知

18、識(shí)，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果，把課堂上學(xué)到的系統(tǒng)化的理論知識(shí)，嘗試性地應(yīng)用于實(shí)際設(shè)計(jì)工作，并從理論的高度對(duì)設(shè)計(jì)工作的現(xiàn)代化提出一些有針對(duì)性的建議和設(shè)想。檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果，看一看課堂學(xué)習(xí)與實(shí)際工作到底有多大距離，并通過綜合分析，找出學(xué)習(xí)中存在的不足，以便為完善學(xué)習(xí)計(jì)劃，改變學(xué)習(xí)內(nèi)容與方法提供實(shí)踐依據(jù)。對(duì)我們來說，實(shí)際能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，而這種實(shí)際能力的培養(yǎng)單靠課堂教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須從課堂走向?qū)嵺`。通過課程設(shè)計(jì)，讓我們找出自身狀況與實(shí)際需要的差距，并在

19、以后的學(xué)習(xí)期間及時(shí)補(bǔ)充相關(guān)知識(shí)，本次小學(xué)期中，雖然遇到了很多的困惑和不解，但是通過查閱資料以及咨詢老師和同學(xué)，讓我對(duì)傳感器產(chǎn)生了濃厚的興趣，我相信這次課程設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)我以后的工作會(huì)有很大的幫助，感謝老師對(duì)我的指導(dǎo)和幫助。</p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]《傳感器與檢測技術(shù)》胡向東 劉京誠編著。機(jī)械工業(yè)出版社。</p>