傳感器課程設(shè)計

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　人體為從外界獲取信息，必須借助于感覺器官，但是單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動中它們的功能就遠遠不夠了。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。 　　當今世界已進入信息時代，在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中

2、信息的主要途徑與手段。 　　在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達到最好的質(zhì)量。因此可以說，沒有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。 　　在基礎(chǔ)學科研究中，傳感器更具有突出的地位?，F(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，進入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到 cm的粒子世界，縱向上要觀察長達數(shù)十萬年的天體演化，短到 s的

3、瞬間反應(yīng)。此外，還出現(xiàn)了對深化物質(zhì)認識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強磁場、超弱磁碭等等。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著信息時代的到來，國內(nèi)外已經(jīng)將傳感器技術(shù)列為優(yōu)先發(fā)展的科技領(lǐng)域之一。國內(nèi)許

4、多高校相繼都開設(shè)相應(yīng)的課程。隨著高薪技術(shù)的發(fā)展，專業(yè)面的拓展和適應(yīng)傳感器與檢測技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用的需要，作者在北京理工大學多年講義的基礎(chǔ)上。廣取兄弟院校之所長，博采國內(nèi)外文獻、專注之精髓，結(jié)合多年來教學經(jīng)驗和科研實踐的成果。著作出傳感器。其中熱電式傳感器就是其中的一種。它是利用熱電阻Pt100測溫電路，是測量溫度的傳感器。它具有線性關(guān)系、正溫度系數(shù)。其中鉑電阻是典型的例子，它的測溫范圍在0到850攝氏度。它的測量電路是熱電阻測溫電橋的三線

5、連接法和四線連接法，這兩種接法主要是消除傳輸線上的誤差。傳感器的優(yōu)點很多，例如由硅材料構(gòu)成，具有體積小、重量輕、反應(yīng)快、靈敏度高以及成本低等優(yōu)點。</p><p>　　關(guān)鍵字：熱電阻 Pt100 測溫電路 橋式電路</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the advent of the infor

6、mation age, home and abroad will already sensor technology as priority development of technology in one. Many domestic universities have either offer corresponding courses. Along with the development of high-paying techn

7、ology, professional development and adapt to the sensor and testing technology development, application requirement, the author in Beijing university of science and technology on the basis of many years handouts. Take th

8、e wide brother institutions of d</p><p>　　Key word: thermal resistor Pt100 temperature detection circuit bridge type circuit</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　前言………………………………

9、………………………………………………………1</p><p>　　摘要………………………………………………………………………………………2</p><p>　　Abstract………………………………………………………………………………3</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1傳感器

10、的定義……………………………………………………………………5</p><p>　　1.2傳感器的組成……………………………………………………………………5</p><p>　　1.3傳感器的原理……………………………………………………………………5</p><p>　　1.4傳感器的分類……………………………………………………………………6</p>&

11、lt;p>　　第二章 熱電阻測溫電路特性及原理</p><p>　　2.1熱電阻的定義……………………………………………………………………7</p><p>　　2.2鉑電阻的特性……………………………………………………………………7</p><p>　　2.3測溫電路的種類………………………………………………………………8</p><p&

12、gt;　　2.4測溫原理圖………………………………………………………………………9</p><p>　　2.5穩(wěn)壓電路…………………………………………………………………………9</p><p>　　2.6 TL431特性及應(yīng)用……………………………………………………………10</p><p>　　2.7 LM324應(yīng)用電路圖………………………………………………………

13、……12</p><p>　　第三章 用Protel畫圖</p><p>　　3.1畫原理圖的設(shè)計步驟…………………………………………………………13</p><p>　　3.2生成的PCB板……………………………………………………………………13</p><p>　　3.3注意事項…………………………………………………………………………14

14、</p><p>　　第四章 測溫電路的調(diào)試及數(shù)據(jù)的處理</p><p>　　4.1測溫電路原理…………………………………………………………………16</p><p>　　4.2測溫電路調(diào)試…………………………………………………………………16</p><p>　　4.3數(shù)據(jù)的處理……………………………………………………………………16<

15、;/p><p>　　設(shè)計體會……………………………………………………………………………17</p><p>　　致謝……………………………………………………………………………………18</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………………19</p><p><b>　　第一章 緒論</b>

16、</p><p><b>　　1.1傳感器的定義</b></p><p>　　國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯

17、示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。</p><p>　　1.2 傳感器的組成 </p><p>　　通常，傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。但是由于傳感器輸出信號一般都很微弱，需要有信號調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路將其放大或變換為容易傳輸、處理、記錄和顯示的形式。隨著半導體器件與集成技術(shù)在傳感器中的應(yīng)用，傳感器的信號調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換可以安裝在傳感器的殼體里或與敏感元件一起集成在同一芯片

18、上。因此，信號調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路以及所需電源都應(yīng)作為傳感器的組成部分?！　〕Ｒ姷男盘栒{(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路有放大器、電橋、振蕩器、電荷放大器等，它們分別與相應(yīng)的傳感器相配合。</p><p><b>　　1.3傳感器的原理</b></p><p>　　傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測信號量的微小

19、變化都將轉(zhuǎn)換成電信號?；瘜W傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。向傳感器提供±15V電源，激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生400Hz的方波，經(jīng)過TDA2030功率放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源，通過能源環(huán)形變壓器T1從靜止的初級線圈傳遞至旋轉(zhuǎn)的次級線圈，得到的交流電源通過軸上的整流濾波電路得到±5V的直流電源，該電源做運算放大器AD822的工作電源；由基準電源AD

20、589與雙運放AD822組成的高精度穩(wěn)壓電源產(chǎn)生±4.5V的精密直流電源，該電源既作為電橋電源，又作為放大器及V/F轉(zhuǎn)換器的工作電源。當彈性軸受扭時，應(yīng)變橋檢測得到的mV級的應(yīng)變信號通過儀表放大器AD620放大成1.5v±1v的強信號，再通過V/F轉(zhuǎn)換器LM131變換成頻率信號，通過信號環(huán)形變壓器T2從旋轉(zhuǎn)的初級線圈傳遞至靜止次級線圈，再經(jīng)過外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號，該

21、信號為TTL電平,既可提供給專用</p><p><b>　　1.4傳感器的分類</b></p><p>　　可以用不同的觀點對傳感器進行分類：它們的轉(zhuǎn)換原理(傳感器工作的基本物理或化學效應(yīng))；它們的用途；它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。</p><p>　　傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)

22、象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號。</p><p>　　化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。</p><p>　　有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運作的?；瘜W傳感器技術(shù)問題較多，例如可靠性問題，規(guī)模生產(chǎn)的可能性，價格問題等，解決了這

23、類難題，化學傳感器的應(yīng)用將會有巨大增長。</p><p>　　1、按照其用途，傳感器可分類為：</p><p>　　壓力敏和力敏傳感器 位置傳感器</p><p>　　液面?zhèn)鞲衅?能耗傳感器</p><p>　　速度傳感器 加速度傳感器</p><p>　　射線輻射傳感器 熱敏傳感器</p><p&

24、gt;　　24GHz雷達傳感器</p><p>　　2、按照其原理，傳感器可分類為：</p><p>　　振動傳感器 濕敏傳感器</p><p>　　磁敏傳感器 氣敏傳感器</p><p>　　真空度傳感器 生物傳感器等。</p><p>　　以其輸出信號為標準可將傳感器分為：</p><p>

25、　　模擬傳感器——將被測量的非電學量轉(zhuǎn)換成模擬電信號。</p><p>　　數(shù)字傳感器——將被測量的非電學量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。</p><p>　　膺數(shù)字傳感器——將被測量的信號量轉(zhuǎn)換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉(zhuǎn)換)。</p><p>　　開關(guān)傳感器——當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時，傳感器相應(yīng)地輸出一個設(shè)定的低電平

26、或高電平信號。</p><p>　　第二章 熱電阻測溫電路特性及原理</p><p>　　2.1 熱電阻定義 </p><p>　　金屬熱電阻的感溫元件有石英套管十字骨架結(jié)構(gòu)，麻花骨架結(jié)構(gòu)得桿式結(jié)構(gòu)等。金屬熱電阻常用的感溫材料種類較多，最常用的是鉑絲。工業(yè)測量用金屬熱電阻材料除鉑絲外，還有銅、鎳、鐵、鐵—鎳、鎢、銀等。薄膜熱電阻是利用電子陰極濺射的方法制造，可實現(xiàn)

27、工業(yè)化大批量生產(chǎn)。其中骨架用陶瓷，引線采用鉑鈀合金。</p><p><b>　　工作原理</b></p><p>　　熱電阻的測溫原理是基于導體或半導體的電阻值隨著溫度的變化而變化的特性。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。熱電阻通常需要把電阻信號通過引線傳遞到計算機控制裝置或者其它一次儀表上。</p&

28、gt;<p><b>　　信號接線</b></p><p>　　熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號通過引線傳遞到計算機控制裝置或者其  </p><p>　　它一次儀表上。工業(yè)用熱電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，與控制室之間存在一定的距離，因此熱電阻的引線對測量結(jié)果會有較大的影響。</p><p&

29、gt;　　目前熱電阻的引線主要有三種方式：二線制，三線制，四線制</p><p>　　由于本實驗用到的是二線制的接法：</p><p>　　二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導線來引出電阻信號的方式叫二線制：這種引線方法很簡單，但由于連接導線必然存在引線電阻r，r大小與導線的材質(zhì)和長度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合</p><p><b&

30、gt;　　2.2鉑電阻的特性</b></p><p>　　鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數(shù)關(guān)系而制成的溫度傳感器,由于其測量準確度高、測量范圍大、復現(xiàn)性和穩(wěn)定性好等,被廣泛用于中溫(-200℃～650℃)范圍的溫度測量中。</p><p>　　PT100是一種廣泛應(yīng)用的測溫元件，在-50~600℃℃范圍內(nèi)具有其他任何溫度傳感器無可比擬的優(yōu)勢，包括高精度、穩(wěn)定性好、抗

31、干擾能力強等。由于鉑電阻的電阻值與溫度成非線性關(guān)系，所以需要進行非線性校正。校正分為模擬電路校正和微處理器數(shù)字化校正，模擬校正有很多現(xiàn)成的電路，其精度不高且易受溫漂等干擾因素影響，數(shù)字化校正則需要在微處理系統(tǒng)中使用，將Pt電阻的電阻值和溫度對應(yīng)起來后存入EEPROM中，根據(jù)電路中實測的AD值以查表方式計算相應(yīng)溫度值。</p><p>　　常用的Pt電阻接法有三線制和兩線制，其中三線制接法的優(yōu)點是將PT100的兩側(cè)

32、相等的的導線長度分別加在兩側(cè)的橋臂上，使得導線電阻得以消除。常用的采樣電路有兩種：一為橋式測溫電路，一為恒流源式測溫電路。其中圖1為三線制橋式測溫電路，圖2為兩線制橋式測溫電路，圖3為恒流源式測溫電路。下面分別對橋式電路和恒流源式電路的原理在設(shè)計過程中應(yīng)注意事項進行說明（注：這兩個電路本人均有采用及試驗，證明可行）。</p><p>　　2.3測溫電路的種類</p><p><b&g

33、t;　　一、 橋式測溫電路</b></p><p>　　橋式測溫的典型應(yīng)用電路如圖1所示（圖1和圖2均為橋式電路，分別畫出來是為了說明兩線制接法和三線制接法的區(qū)別）。</p><p>　　測溫原理：電路采用TL431和電位器VR1調(diào)節(jié)產(chǎn)生4.096V的參考電源；采用R1、R2、VR2、Pt100構(gòu)成測量電橋（其中R1＝R2，VR2為100Ω精密電阻），當Pt100的電阻值和VR

34、2的電阻值不相等時，電橋輸出一個mV級的壓差信號，這個壓差信號經(jīng)過運放LM324放大后輸出期望大小的電壓信號，該信號可直接連AD轉(zhuǎn)換芯片。差動放大電路中R3＝R4、 R5＝R6、放大倍數(shù)＝R5/R3，運放采用單一5V供電。</p><p>　　設(shè)計及調(diào)試注意點： </p><p>　　1. 同幅度調(diào)整R1和R2的電阻值可以改變電橋輸出的壓差大?。?</p><p>

35、　　2. 改變R5/R3的比值即可改變電壓信號的放大倍數(shù)，以便滿足設(shè)計者對溫度范圍的要求</p><p>　　3. 放大電路必須接成負反饋方式，否則放大電路不能正常工作（以前就有個豬頭特別提醒說只有接成正反饋才能正常工作，我也沒做試驗就拿它當經(jīng)驗，害得我重新做板）。</p><p>　　4. VR2也可為電位器，調(diào)節(jié)電位器阻值大小可以改變溫度的零點設(shè)定，例如Pt100的零點溫度為0℃，即0

36、℃時電阻為100Ω，當電位器阻值調(diào)至109.885Ω時，溫度的零點就被設(shè)定在了25℃。測量電位器的阻值時須在沒有接入電路時調(diào)節(jié)，這是因為接入電路后測量的電阻值發(fā)生了改變。</p><p>　　5. 理論上，運放輸出的電壓為輸入壓差信號×放大倍數(shù)，但實際在電路工作時測量輸出電壓與輸入壓差信號并非這樣的關(guān)系，壓差信號比理論值小很多，實際輸出信號為</p><p>　　4.096*(R

37、Pt100/(R1+RPt100)- RVR2/(R1+RVR2)) （1） </p><p>　　式中電阻值以電路工作時量取的為準。 </p><p>　　6. 電橋的正電源必須接穩(wěn)定的參考基準，因為如果直接VCC的話，當網(wǎng)壓波動造成VCC發(fā)生波動時，運放輸出的信號也會發(fā)生改變，此時再到以VCC未發(fā)生波動時建立的溫度-電阻表中去查表求值時就不正確了，這可以根據(jù)式（1）進行計算得知。<

38、;/p><p>　　二、 恒流源式測溫電路</p><p>　　恒流源式測溫的典型應(yīng)用電路如圖3所示。</p><p>　　測溫原理：通過運放U1A將基準電壓4.096V轉(zhuǎn)換為恒流源，電流流過Pt100時在其上產(chǎn)生壓降，再通過運放U1B將該微弱壓降信號放大（圖中放大倍數(shù)為10），即輸出期望的電壓信號，該信號可直接連AD轉(zhuǎn)換芯片。</p><p>

39、　　根據(jù)虛地概念“工作于線性范圍內(nèi)的理想運放的兩個輸入端同電位”，運放U1A的“+”端和“-”端電位V+＝V-＝4.096V；假設(shè)運放U1A的輸出腳1對地電壓為Vo，根據(jù)虛斷概念，（0-V-）/R1+（Vo-V-）/RPt100＝0，因此電阻Pt100上的壓降VPt100＝Vo-V-＝V-*RPt100/R1，因V-和R1均不變，因此圖3虛線框內(nèi)的電路等效為一個恒流源流過一個Pt100電阻，電流大小為V- /R1，Pt100上的壓降僅和

40、其自身變化的電阻值有關(guān)。</p><p>　　設(shè)計及調(diào)試注意點： </p><p>　　1. 電壓基準源可以采用TL431按圖1的電路產(chǎn)生可調(diào)的。</p><p>　　2. 等效恒流源輸出的電流不能太大，以不超過1mA為準，以免電流大使得Pt100電阻自身發(fā)熱造成測量溫度不準確，試驗證明，電流大于1.5mA將會有較明顯的影響。</p><p>

41、;　　3. 運放采用單一5V供電，如果測量的溫度波動比較大，將運放的供電改為±15V雙電源供電會有較大改善。</p><p>　　4. 電阻R2、R3的電阻值取得足夠大，以增大運放的U1B的輸入阻抗。</p><p>　　5. 當然做恒流源還有很多方法，TL431的Datasheet上就有其作為恒流源的詳細介紹</p><p><b>　　2.4

42、工作原理圖</b></p><p><b>　　2.5穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　使VCC接入5伏的電壓。然后再通過滑動變阻器的調(diào)節(jié)使輸出的電壓為4.096伏</p><p>　　調(diào)節(jié)完之后再調(diào)節(jié)其他的器件然后再連接器件。</p><p>　　2.6 TL431特性及應(yīng)用1 TL431的簡介　　

43、 德州儀器公司（TI）生產(chǎn)的TL431是一是一個有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設(shè)置到從Vref（2.5V）到36V范圍內(nèi)的任何值（如圖2）。該器件的典型動態(tài)阻抗為0.2Ω，在很多應(yīng)用中可以用它代替齊納二極管，例如，數(shù)字電壓表，運放電路、可調(diào)壓電源，開關(guān)電源等等?！　　　　　　　∽髨D是該器件的符號。3個引腳分別為：陰極（CATHODE）、陽極（ANODE）和參考端（REF）。TL431的具體功

44、能可以用如圖1的功能模塊示意?！　∮蓤D可以看到，VI是一個內(nèi)部的2.5V基準源，接在運放的反相輸入端。由運放的特性可知，只有當REF端（同相端）的電壓非常接近VI（2.5V）時，三極管中才會有一個穩(wěn)定的非飽和電流通過，而且隨著REF端電壓的微小變化，通過三極管 圖1 的電流將從1到100mA變化。當然，該圖絕不是TL431的實際內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以不能簡單地用這種組合來代替它。但如果在設(shè)計、分析應(yīng)用TL431的電路時，這個模塊圖對開啟思路

45、，理解電路都是很有幫助的，本文的一些分析也將基于此模塊而展開。</p><p>　　2. 恒壓電路應(yīng)用　　前面提到TL431的內(nèi)部含有一個2.5V的基準電壓，所以當在REF端引入輸出反饋時，器件可以通過從陰極到陽極很寬范圍的分流，控制輸出電壓。如圖2所示的電路，當R1和R2的阻值確定時，兩者對Vo的分壓引入反饋，若V o增大，反饋量增大，TL431的分流也就增加，從而又導致Vo下降。顯見，這個深度的負反饋電路

46、必然在VI等于基準電壓處穩(wěn)定，此時Vo=(1+R1/R2)Vref。選擇不同的R1和R2的值可以得到從2.5V到36V范圍內(nèi)的任意電壓輸出，特別地，當R1=R2時，Vo=5V。需要注意的是，在選擇電阻時必須保證TL431工作的必要條件，就是通過陰極的電流要大于1 mA 。</p><p>　　當然，這個電路并不太實用，但它很清晰地展示了該器件的工作原理在應(yīng)用中的方法。將這個電路稍加改動，就可以得到在很多實用的電源

47、電路，如圖3，4?！　　　　　　　　　D3 大電流的分流穩(wěn)壓電路　　　　　　　　　　　　　　　　　圖4 精密5V穩(wěn)壓器3、實驗手記　　阻值取值：R0取1.5K，R1、R2分別取10K，按結(jié)果，應(yīng)得到5V的輸出電壓。Vin使用12V，實測電壓為5V。Vin使用24V，實測電壓5V（我的3 1/2位電表的顯示值），因此，此種器件的精度很高。接入負載，在C、A端并接負載電阻，Vin用12V。當負載電阻大于2K時，輸出電壓幾乎看不出任

48、何變化。當電阻小于2K時，輸出電壓開始減小，此時應(yīng)當是前面所說的陰極電流的條件不符合了?！　　　　　　∮肨L431制成的高精度穩(wěn)壓直流電源</p><p>　　2.7 LM324應(yīng)用電路圖 LM324系列運算放大器是價格便宜的帶差動輸入功能的四運算放大器。 可工作在單電源下，電壓范圍是3.0V-32V或+16V. LM324的特點： 1.短跑保護輸出 2.真差動輸入級 3.可單電源工作：3V-32

49、V 4.低偏置電流：最大100nA（LM324A） 5.每封裝含四個運算放大器。 6.具有內(nèi)部補償?shù)墓δ堋?7.共模范圍擴展到負電源 8.行業(yè)標準的引腳排列 9.輸入端具有靜電保護功能 </p><p>　　第三章用protel畫圖</p><p>　　3.1原理圖的設(shè)計步驟</p><p>　　(1)設(shè)置原理圖設(shè)計環(huán)境。設(shè)計環(huán)境對畫原理圖影響很大，在

50、畫原理圖之前，應(yīng)該把設(shè)計環(huán)境設(shè)置好。工作環(huán)境設(shè)置用Desing/Options和Tool/Preferences菜單進行的。畫原理圖環(huán)境的設(shè)置主要包括圖紙大小、捕捉柵格、電氣柵格、模板設(shè)置等。</p><p>　　(2)放置元件。將電氣和電子元件放置在圖紙上。一般情況下元件的原理圖符號在元件庫都可以找到，只需要將元件庫中的元件從庫中取出，放置在圖上。由于元件的種類非常的多，都被分別放在不同的元件庫中，所以應(yīng)該知道

51、哪類元件在哪些元件庫中。</p><p>　　(3)原理圖布線。元件一旦放在原理圖上，就需要用導線將元件連接起來，連接時一定要符合電氣規(guī)則。</p><p>　　(4)編輯于調(diào)整。編輯元件的屬性，這些屬性包括元件名、參數(shù) 封裝圖等。調(diào)整元件和導線的位置等操作。</p><p>　　(5)檢查原理圖。使用Protel 99SE的電氣規(guī)則檢查功能檢查原理圖的連線是否合理

52、與正確，給出檢查報告。若有錯誤情況進行改正。</p><p>　　(6)生成網(wǎng)絡(luò)表。生成原理圖的網(wǎng)絡(luò)表，所謂網(wǎng)絡(luò)表就是元件名、封裝、參數(shù)及元件之間的連接表，通過該表可以確定各元件和它們之間的連接關(guān)系。</p><p>　　(7)打印輸出。打印輸出原理圖</p><p>　　3.2生成PCB板如圖</p><p><b>　　鏡像圖&

53、lt;/b></p><p><b>　　原圖</b></p><p><b>　　3.3注意事項</b></p><p><b>　　1. 單面焊盤： </b></p><p>　　不要用填充塊來充當表面貼裝元件的焊盤，應(yīng)該用單面焊盤，通常情況下單面焊盤不鉆孔，所以應(yīng)將

54、孔徑設(shè)置為0。 </p><p>　　2. 過孔與焊盤： </p><p>　　過孔不要用焊盤代替，反之亦然。 </p><p><b>　　3. 文字要求： </b></p><p>　　字符標注等應(yīng)盡量避免上焊盤，尤其是表面貼裝元件的焊盤和在Bottem層上的焊盤，更不應(yīng)印有字符和標注。如果實在空間太小放不了字符而需

55、放在焊盤上的，又無特殊聲明是否保留字符，我們在做板時將切除Bottem層上任何上焊盤的字符部分（不是整個字符切除）和切除TOP層上表貼元件焊盤上的字符部分，以保證焊接的可靠性。大銅皮上印字符的，先噴錫后印字符，字符不作切削。板外字符一律做刪除處理。 </p><p>　　4. 阻焊綠油要求： </p><p>　　A.凡是按規(guī)范設(shè)計，元件的焊接點用焊盤來表示，這些焊盤（包括過孔）均會自動不

56、上阻焊，但是若用填充塊當表貼焊盤或用線段當金手指插頭，而又不作特別處理，阻焊油將掩蓋這些焊盤和金手指，容易造成誤解性錯誤。 </p><p>　　B.電路板上除焊盤外，如果需要某些區(qū)域不上阻焊油墨（即特殊阻焊），應(yīng)該在相應(yīng)的圖層上（頂層的畫在Top Solder Mark層，底層的則畫在Bottom Solder Mask 層上）用實心圖形來表達不要上阻焊油墨的區(qū)域。比如要在Top層一大銅面上露出一個矩形區(qū)域上鉛

57、錫，可以直接在Top Solder Mask層上畫出這個實心的矩形，而無須編輯一個單面焊盤來表達不上阻焊油墨。 </p><p>　　C．對于有BGA的板，BGA焊盤旁的過孔焊盤在元件面均須蓋綠油。 </p><p>　　5. 鋪銅區(qū)要求： </p><p>　　大面積鋪銅無論是做成網(wǎng)格或是鋪實銅，要求距離板邊大于0.5mm。對網(wǎng)格的無銅格點尺寸要求大于15mil&

58、#215;15mil，即網(wǎng)格參數(shù)設(shè)定窗口中Plane Settings中的，(Grid Size值)-(Track Width值)≥15mil，Track Width值≥10,如果網(wǎng)格無銅格點小于15mil×15mil在生產(chǎn)中容易造成線路板其它部位開路，此時應(yīng)鋪實銅，設(shè)定:(Grid Size值)-(Track Width值)≤-1mil。 </p><p>　　6. 外形的表達方式: </p&g

59、t;<p>　　外形加工圖應(yīng)該在Mech1層繪制，如板內(nèi)有異形孔、方槽、方孔等也畫在Mech1層上，最好在槽內(nèi)寫上CUT字樣及尺寸，在繪制方孔、方槽等的輪廓線時要考慮加工轉(zhuǎn)折點及端點的圓弧，因為用數(shù)控銑床加工，銑刀的直徑一般為φ2.4mm，最小不小于φ1.2mm。如果不用1/4圓弧來表示轉(zhuǎn)折點及端點圓角，應(yīng)該在Mech1層上用箭頭加以標注，同時請標注最終外形的公差范圍。 </p><p>　　7.

60、焊盤上開長孔的表達方式： </p><p>　　應(yīng)該將焊盤鉆孔孔徑設(shè)為長孔的寬度，并在Mech1層上畫出長孔的輪廓，注意兩頭是圓弧，考慮好安裝尺寸。 </p><p>　　8. 金屬化孔與非金屬化孔的表達： </p><p>　　一般沒有作任何說明的通層（Multilayer）焊盤孔，都將做孔 </p><p>　　金屬化，如果不要做孔金屬化

61、請用箭頭和文字標注在Mech1層上。對于板內(nèi)的異形孔、方槽、方孔等如果邊緣有銅箔包圍，請注明是否孔金屬化。常規(guī)下孔和焊盤一樣大或無焊盤的且又無電氣性能的孔視為非金屬化孔。 </p><p>　　9. 元件腳是正方形時如何設(shè)置孔尺寸： </p><p>　　一般正方形插腳的邊長小于3mm時，可以用圓孔裝配，孔徑應(yīng)設(shè)為稍大于（考慮動配合）正方形的對角線值，千萬不要大意設(shè)為邊長值，否則無法裝配。

62、對較大的方形腳應(yīng)在Mech1繪出方孔的輪廓線。 </p><p>　　10. 當多塊不同的板繪在一個文件中，并希望分割交貨請在Mech1層為每塊板畫一個邊框，板間留100mil的間距。 </p><p>　　11.鉆孔孔徑的設(shè)置與焊盤最小值的關(guān)系： </p><p>　　一般布線的前期放置元件時就應(yīng)考慮元件腳徑、焊盤直徑、過孔孔徑及過孔盤徑，以免布完線再修改帶來的不

63、便。如果將元件的焊盤成品孔直徑設(shè)定為X mil，則焊盤直徑應(yīng)設(shè)定為≥X+18mil。過孔設(shè)置類似焊盤：一般過孔孔徑≥0.3mm，過孔盤設(shè)為≥X+16mil。 </p><p><b>　　12. </b></p><p>　　線寬 線距 焊盤與線間距 焊盤與焊盤間距 字符線寬 字符高度 </p><p>　　建議值： ≥8mil ≥8mil ≥

64、8mil ≥8mil ≥8mil ≥45mil </p><p>　　極限值： 5mil 5mil 5mil 5mil 6mil 35mil </p><p>　　13．成品孔直徑（X）與電地隔離盤直徑（Y）關(guān)系：Y≥X+42mil，隔離帶寬12mil。以上參數(shù)的下限值為工藝極限，為了更可靠請盡量略大于此值。</p><p>　　第四章 測溫電路的調(diào)試及數(shù)據(jù)處理&l

65、t;/p><p><b>　　4.1測溫原理</b></p><p>　　通過運放U1A將基準電壓4.096V轉(zhuǎn)換為恒流源，電流流過Pt100時在其上產(chǎn)生壓降，再通過運放U1B將該微弱壓降信號放大（圖中放大倍數(shù)為10），即輸出期望的電壓信號，該信號可直接連AD轉(zhuǎn)換芯片。</p><p>　　根據(jù)虛地概念“工作于線性范圍內(nèi)的理想運放的兩個輸入端同電位

66、”，運放U1A的“+”端和“-”端電位V+＝V-＝4.096V；假設(shè)運放U1A的輸出腳1對地電壓為Vo，根據(jù)虛斷概念，（0-V-）/R1+（Vo-V-）/RPt100＝0，因此電阻Pt100上的壓降VPt100＝Vo-V-＝V-*RPt100/R1，因V-和R1均不變，因此圖3虛線框內(nèi)的電路等效為一個恒流源流過一個Pt100電阻，電流大小為V- /R1，Pt100上的壓降僅和其自身變化的電阻值有關(guān)。</p><p&g

67、t;　　4.2測溫電路的調(diào)試</p><p>　　設(shè)計及調(diào)試注意點： </p><p>　　1. 電壓基準源可以采用TL431按圖1的電路產(chǎn)生可調(diào)的。</p><p>　　2. 等效恒流源輸出的電流不能太大，以不超過1mA為準，以免電流大使得Pt100電阻自身發(fā)熱造成測量溫度不準確，試驗證明，電流大于1.5mA將會有較明顯的影響。</p><p&

68、gt;　　3. 運放采用單一5V供電，如果測量的溫度波動比較大，將運放的供電改為±15V雙電源供電會有較大改善。</p><p>　　4. 電阻R2、R3的電阻值取得足夠大，以增大運放的U1B的輸入阻抗。</p><p>　　5. 當然做恒流源還有很多方法，TL431的Datasheet上就有其作為恒流源的詳細介紹</p><p><b>　　4

69、.3數(shù)據(jù)處理</b></p><p><b>　　設(shè)計體會</b></p><p>　　通過傳感器的課程設(shè)計讓我們體會到了各學科的知識是通匯貫通的。同時也讓我們鍛煉了自己的動手能力，從而也加強對問題的思考能力。還能讓我們溫習以前學過的Protel的知識。</p><p>　　設(shè)計的過程中需要我們不斷的查資料，整理，思考等等，不僅對傳

70、感器有所了解，而且對設(shè)備的選擇也有或淺或深的認識，最重要的是我們掌握了一種設(shè)計的方法，思維的方式，真是受益匪淺。感謝老師給我們一次動腦的機會，學而不思則罔，我想老師讓我們自由選題的目的大概就是讓我們自由地放飛我們的想像，也讓我們懂得行成于思毀于隨的道理吧！</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本課程設(shè)計是在xx老師的精心指導和嚴格要求下完成的

71、。從在做設(shè)計以來，我不僅在專業(yè)上有了很大的進步，而且恩師的嚴謹治學態(tài)度、務(wù)實工作作風、高度的責任心，也使我受益非淺。在此，我要向xx老師表示深深的敬意和衷心的感謝!</p><p>　　此外，作者在學習期間，還得到許多老師、同學、朋友的幫助，在此表示衷心的感謝!</p><p>　　在這兩周里有許多讓我感動的事和讓我感激的人。但由于時間的倉促和主客觀條件的限制我們只是做出的演示，當然這與真

72、正的電梯實物相比，在運行上還有很大差距，盡管有些不太完美的地方，但我們已經(jīng)很努力了。</p><p>　　最后祝愿老師們工作順利，身體健康！祝愿同學們前程似錦，一切順利！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1．李廣第,朱月秀,冷祖祁.單片機基礎(chǔ)【M】.北京:北京航空航天大學出版社.2007.2．郁有文,常健.傳

73、感器原理及工程應(yīng)用【M】.長春：長春大學出版社.2008.3．周琳勃.熱電偶K分度線性化【D】.西安:西安外事學院.2008.4．楊拴科著.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)【M】.北京:高等教育出版社.20035．楊幫文編.新編傳感器實用寶典【M】.北京:機械工業(yè)出版社.20056．何立民主編.單片機高級教程【M】.北京:北京航空航天大學出版社.2001</p><p>　　7．Analog Devices,I