傳感器課程設計-- 公共汽車門是否關閉檢測裝置

1、<p>　　傳感器課程設計報告書</p><p><b>　　2013年1月3日</b></p><p>　　公共汽車門是否關閉檢測裝置</p><p><b>　　一、設計目的</b></p><p>　　利用與非門與3片霍爾傳感器構成車門狀態(tài)指示電路，用來實現(xiàn)檢測汽車車門是否關好，以保

2、證行車安全。</p><p><b>　　二、設計要求</b></p><p>　　1．3片霍爾傳感器分別裝在汽車的三個門框上，當車門開著時，磁鋼遠離霍爾傳感器，故霍爾傳感器輸出高電平；門1、門2、門3只要有一個門開著，就有一個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）表示車門未關好。</p><p>　　2.當綠燈亮，表示車

3、門全關好，司機可以放心開車。</p><p>　　三、設計的相關元件介紹和使用</p><p><b>　　3.1 霍爾效應</b></p><p>　　所謂霍爾效應，是指磁場作用于載流金屬導體、半導體中的載流子時，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。如果在一塊矩形半導體薄片上沿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)生電勢差VH，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應。VH稱為霍爾電壓。產(chǎn)生霍爾效應的原因是形成電流的做定向運動的帶電粒子即載流子（N型半導體中的載流子是帶負電荷的電子，P型半導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 霍爾效應原理圖</p><p><b>　　3.2 霍爾傳感器</b></p>&l

5、t;p>　　本設計采用的霍爾元件是OH137。</p><p>　　OH137霍爾開關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，其應用領域廣泛，性能可靠穩(wěn)定。電路內部由反向電壓保護器、電壓調整器，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組成，能將變化的磁場訊號轉換成數(shù)字電壓輸出。</p><p>　　該產(chǎn)品的特點是其一致性好、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，可實現(xiàn)很多功能，如無觸點開關、位置檢測、速度檢測、流量檢測等。</p><p>　　本設計采用此霍爾元件來檢測公共汽車的門是打開和關閉狀態(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)?？吹剿?，應

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>　　本設計中用三級管作為開關管，使電路處于開通或關斷狀態(tài)。工作時，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，當電子與空穴復合時能輻射出可見光，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>　　它是半導體二極管的一種，可以把電能轉化成光能；常簡寫為LED。發(fā)光

10、二極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向導電性。當給發(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結附近數(shù)微米內分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復合時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算公式 R=（E－UF）/IF。 </p><p>　　式中E為經(jīng)過保護電阻分壓后的電壓，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>　　課程設計內容</b></p><p>　　4.1實驗設計結構圖</p><p>　　圖3-1系統(tǒng)結構框圖</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）

14、，7427TTL或非門（1個），三極管（2個一NPN型一PNP型），發(fā)光二極管（一個紅色，一個綠色），電阻（7個）</p><p>　　4.3 原理與現(xiàn)象分析</p><p>　　實驗總體電路構造方案比較簡單，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轉換為電信號。</p><p>　　三片霍爾傳感器分別裝在汽車的3個門的門框上，在車門上的適

15、當位置各固定一塊磁鋼。（1）當磁鋼遠離霍爾傳感器，輸出的是高電平，若三個門中有一個未關好，則或非門輸出為低電平，此時三極管PNP三極管的基極有電流流過，PNP三極管導通，紅燈亮，表示還有門未關好，其他幾個同理；（2）當所有門均關好時，當所有門均關好時，則或非門輸出為高電平，三極管VT1的基極沒有電流流過，VT1處于截止狀態(tài)，電流只能通過電阻R6，流向VT4的基極，此時VT4導通，則綠燈亮，這種狀態(tài)表示門都關好，司機可以放心開車；（3）另

16、外圖中的三極管起到開關的作用，電阻起到對三極管和發(fā)光二極管的限流保護作用。</p><p><b>　　4.4仿真結果</b></p><p><b>　　五、設計總結</b></p><p>　　本次小學期設計，公共汽車門是否關閉檢測裝置使用了霍爾傳感器。它是自動控制系統(tǒng)中使用十分普遍的一種傳感器，其最大特點是非接觸性和

17、可靠性高。利用霍爾開關的這兩個特點正好可以滿足裝置中所需要非接觸開關的要求。該裝置制作容易，動作穩(wěn)定、可靠，具有一定的實用價值，能夠大大方便人們的日常生活。</p><p>　　通過這次課程設計，我拓寬了知識面，鍛煉了能力，綜合素質得到較大提高。而安排課程設計的基本目的，是在于通過理論與實際的結合、人與人的溝通，進一步提高思想覺悟和領悟力。尤其是分析和解決問題的實際工作能力。課程設計的一個重要功能，在于運用所學知

18、識，檢驗學習成果，把課堂上學到的系統(tǒng)化的理論知識，嘗試性地應用于實際設計工作，并從理論的高度對設計工作的現(xiàn)代化提出一些有針對性的建議和設想。檢驗學習成果，看一看課堂學習與實際工作到底有多大距離，并通過綜合分析，找出學習中存在的不足，以便為完善學習計劃，改變學習內容與方法提供實踐依據(jù)。對我們來說，實際能力的培養(yǎng)至關重要，而這種實際能力的培養(yǎng)單靠課堂教學是遠遠不夠的，必須從課堂走向實踐。通過課程設計，讓我們找出自身狀況與實際需要的差距，并在

19、以后的學習期間及時補充相關知識，本次小學期中，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，讓我對傳感器產(chǎn)生了濃厚的興趣，我相信這次課程設計會對我以后的工作會有很大的幫助，感謝老師對我的指導和幫助。</p><p><b>　　六、參考文獻</b></p><p>　　[1]《傳感器與檢測技術》胡向東 劉京誠編著。機械工業(yè)出版社。</p>