開關(guān)門顯示器課程設(shè)計

1、<p><b>　　傳感器課程設(shè)計報告</b></p><p>　　姓 名 </p><p>　　專 業(yè) 測控技術(shù)與儀器 </p><p>　　班 級 80班 </p><p>　　學(xué) 號 </p

2、><p>　　完成日期 2013.7.03. </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一 引 言2</b></p><p>　　二 試驗(yàn)原理分析和相關(guān)元件介紹2</p><p>　　2.1 開關(guān)門顯示器設(shè)計要求2&

3、lt;/p><p>　　2.2 經(jīng)典霍爾效應(yīng)3</p><p>　　2.3 霍爾傳感器3</p><p>　　2.4 霍爾接近開關(guān)4</p><p>　　2.5發(fā)光二極管5</p><p><b>　　2.6 三極管5</b></p><p>　　三 電路原理分析及

4、軟件模擬仿真6</p><p>　　3.1 電路原理分析6</p><p>　　3.2 軟件模擬仿真6</p><p>　　3.3 安裝測試結(jié)果9</p><p><b>　　四 結(jié)語9</b></p><p>　　五 總結(jié)與思考及答謝10</p><p>

5、<b>　　參考文獻(xiàn)10</b></p><p><b>　　一 引言</b></p><p>　　傳感器技術(shù)是一門以傳感器為核心，與測量學(xué)，物理學(xué)，微電子學(xué)和光學(xué)等多門學(xué)科相互交叉，互相滲透和結(jié)合的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。傳感器是現(xiàn)代電子控制系統(tǒng)的主要組成部分，在實(shí)現(xiàn)車輛電子化中占有舉足輕重的地位,一輛電子控制系統(tǒng)比較完整的豪華轎車中，幾乎可以有20-

6、-30個霍爾傳感器用于下列工作狀態(tài)的測量和控制：在汽車汽缸點(diǎn)火器中作電子斷續(xù)分電點(diǎn)火用；作各種自動門窗的開關(guān)系統(tǒng)；作速度表和里程表；作防鎖死剎車系統(tǒng)(ABS)中的速度傳感器；各種液體液位檢測器；作各種用電負(fù)載的電流檢測及工作狀態(tài)診斷；發(fā)動機(jī)熄火檢測；作自動剎車系統(tǒng)(替代手剎)中的速度傳感器；作蓄電池充電的電流控制器等。</p><p>　　在自動控制系統(tǒng)的電子電路中，普遍使用的是霍爾開關(guān)，它能夠感受接近物體磁通的

7、變化，利用這種傳感器對接近物體磁通變化的敏感特性達(dá)到控制開關(guān)通、斷的目的。</p><p>　　本課程設(shè)計目的是設(shè)計一個由霍爾傳感器構(gòu)成的公共汽車門顯示裝置。</p><p>　　二 實(shí)驗(yàn)原理分析和相關(guān)元件介紹</p><p>　　2.1 開關(guān)門顯示器設(shè)計要求：</p><p>　　以霍爾傳感器為控制核心，實(shí)現(xiàn)車門開關(guān)狀態(tài)的顯示與提醒功能

8、。當(dāng)車門關(guān)閉時，顯示為綠燈亮，當(dāng)車門開啟時，顯示為紅燈亮。</p><p>　　2.2 經(jīng)典霍爾效應(yīng)</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，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，則在垂寅于電流和磁場的方向(即Y軸方向)上產(chǎn)生電勢差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

9、原因是形成電流的做定向運(yùn)動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>　　2.3 霍爾傳感器</p><p>　　霍爾傳感器外觀圖（1）和引腳圖（2）</p><p>　?、僖_1接高電平12V高電平</p><p><b>

10、;　?、谝_2接地</b></p><p><b>　?、垡_3輸出電壓</b></p><p>　　霍爾開關(guān)是開關(guān)型霍爾集成電路的一種應(yīng)用形式。首先，開關(guān)型霍爾集成電路輸出的是數(shù)字信號，“0”代表低電平，“1”代表高電平。其次，霍爾器件是一種磁電轉(zhuǎn)換的磁敏傳感器，它可以感受磁場的變化，因此需要使用磁性物體作為其接近物體，通過霍爾開關(guān)檢測磁性物體的存在與否

11、，達(dá)到控制開關(guān)通、斷的目的?；魻柦咏_關(guān)應(yīng)用示意圖如圖2所示。在圖2 中，磁極的軸線與霍爾接近開關(guān)的軸線在同一直線上。當(dāng)磁鐵隨運(yùn)動部件移</p><p>　　動到距霍爾接近開關(guān)幾毫米時，霍爾接近開關(guān)的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖健?lt;/p><p>　　2.4 霍爾接近開關(guān)</p><p>　　霍爾開關(guān)是開關(guān)型霍爾集成電路的一種應(yīng)用形式。首先，開關(guān)型霍爾集成電路輸出的是數(shù)

12、字信號，“0”代表低電平，“1”代表高電平。其次，霍爾器件是一種磁電轉(zhuǎn)換的磁敏傳感器，它可以感受磁場的變化，因此需要使用磁性物體作為其接近物體。</p><p>　　通過霍爾開關(guān)檢測磁性物體的存在與否，達(dá)到控制開關(guān)通、斷的目的?；魻柦咏_關(guān)應(yīng)用示意圖如圖8所示。在圖8b中，磁極的軸線與霍爾接近開關(guān)的軸線在同一直線上。當(dāng)磁鐵隨運(yùn)動部件移動到距霍爾接近開關(guān)幾毫米時，霍爾接近開關(guān)的輸出由高</p><

13、;p><b>　　電平變?yōu)榈碗娖健?lt;/b></p><p>　　2.5 發(fā)光二極管</p><p>　　發(fā)光二極管簡稱為LED，由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）</p><p>　　的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)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)

14、紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個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。本課程設(shè)計采用

15、發(fā)紅光與發(fā)綠光的二極管各一個。</p><p><b>　　2.6 三極管</b></p><p>　　8550是一種常用的普通三極管。 它是一種低電壓,大電流,小信號的PNP型硅三極管。</p><p>　　8550三極管（TO-92封裝）管腳圖 </p><p>　　發(fā)射極　2、基極　3、集電極&

16、lt;/p><p>　　集電極-基極電壓：-40V;工作溫度：-55℃--+150℃;最大集電極電流(A):0.5 A; 直流電增益:10--60; 功耗:625mW;最大集電極</p><p>　　發(fā)射電壓（VCEO）:25; 頻率:150MHz</p><p>　　8050是非常常見的NPN型晶體三極管，在各種放大電路中經(jīng)?？吹剿瑧?yīng)用范圍很廣，主要用于高頻放大。8

17、050三極管（TO-92封裝）管腳圖:</p><p>　　8050（TO-92封裝）管腳圖（平面對自己ebc)</p><p>　　最大集電極電流(A):0.5 A;直流電增益:10--60;功耗:625mW;最大集電極-發(fā)射極電壓（VCEO）:25;特征頻率:150 MHz </p><p&g

18、t;　　三 電路原理分析及軟件模擬仿真</p><p>　　3.1 電路原理分析</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（發(fā)光二極管）。</p><p>　　在車門適當(dāng)位置固定一塊磁鋼，當(dāng)車門開著時，磁鋼遠(yuǎn)離霍爾開關(guān)，輸出端為高電平，三極管8050“開”，三極管8550“關(guān)”，此時紅燈亮綠燈滅：當(dāng)車門關(guān)閉時，磁鋼接近霍爾開關(guān)

19、，輸出端為低電平，綠燈亮紅燈滅。</p><p>　　3.2 軟件模擬仿真</p><p>　　3.3 安裝測試結(jié)果</p><p>　　霍爾開關(guān)的具體實(shí)現(xiàn)方式示意圖如圖1所示。霍爾開關(guān)(用B表示)安裝在門框上，而磁鋼安裝在門的上邊框上。當(dāng)關(guān)門時，磁鋼剛好在霍爾開關(guān)正下方，且靠近霍爾開關(guān)，利用霍爾開關(guān)檢測面的霍爾效應(yīng)，使開關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，霍爾開關(guān)能感受到磁

20、鋼的存在。當(dāng)門未關(guān)好時，磁鋼離開霍爾開關(guān)，沒有磁場通過檢測面，檢測面不發(fā)生霍爾效應(yīng)，感知到門沒有關(guān)嚴(yán)。</p><p><b>　　四、 結(jié)語</b></p><p>　　文中以車身前門的設(shè)計為例來說明整個系統(tǒng)設(shè)計過程，其實(shí)稍作改動該系統(tǒng)便可以應(yīng)用到其他幾個車門。本文所研究和設(shè)計的開關(guān)門顯示裝置的特點(diǎn)是使用了非接觸霍爾開關(guān)。它是自動控制系統(tǒng)中使用十分普遍的一種傳感器，

21、其最大特點(diǎn)是非接觸性和可靠性高。利用霍爾開關(guān)的這兩個特點(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，動作穩(wěn)定、可靠，具有一定的實(shí)用價值，能夠大大方便人們的日常生活。</p><p>　　五、總結(jié)與思考及致謝</p><p>　　我們進(jìn)行了為期二周的課程設(shè)計。通過課程設(shè)計，讓我們找出自身狀況與實(shí)際需要的差距，并在以后的學(xué)習(xí)期間及時補(bǔ)充相關(guān)知識，為求職與正式工作做好充分的知識、能

22、力準(zhǔn)備，從而縮短從校園走向社會的心理轉(zhuǎn)型期。課程設(shè)計達(dá)到了專業(yè)學(xué)習(xí)的預(yù)期目的。對于學(xué)習(xí)測控專業(yè)的我來說，在剩下的大學(xué)生活里，我應(yīng)該好好珍惜，好好學(xué)習(xí)各方面的知識，拓寬自己的知識面，提高自己的綜合素質(zhì)。這樣以后在工作中也不至于落下遺憾。我相信這次課程設(shè)計會對我以后的工作會有很大程度的益處，在此還要謝謝老師的用心指導(dǎo)！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><