传感器课程设计实验报告.doc
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1、河北科技大学课程设计报告姓名: 学号: 专业班级: 课程名称: 指导教师: 学年学期: 年 月课程设计成绩评定表学生姓名学 号成绩专业班级起止时间2011.11.252011.12.6设计题目追逐光源的小车指导教师评语指导教师: 年 月 日目录一、 设计目的1二、 摘要1三、 正文11. 设计题目12. 电路原理图13. 电路原理说明24. 电路组成说明25. 元器件明细表46. 制作加工元器件57. 焊接电路68. 调整与测试79. 实物图7四、 心得体会8五、 参考资料13一、课程设计目的1.通过解决相关实际问题,以巩固、加深对常用传感器的认识和相关知识的理解,提高综合运用课程知识的能力。
2、2.熟悉相关电子元器件和电路特性,能正确反映设计和实验成果,能正确绘制电路图等,提高自主创新能力。3.通过实际电路方案的分析比较,设计计算,元件选择,焊接安装,调试等环节,初步掌握简单传感器电路的分析方法和工程设计方法。4.掌握常用仪器设备的正确使用方法,学会简单传感器控制电路的实验调试和整机指标测试方法,提高独立动手能力。能在教师指导下,完成课题任务。5.培养严肃认真的工作作风和严谨科学态度。通过课程设计实践,获得初步的应用经验,为以后从事生产和科研工作打下的基础。6.培养根据课题需要选学参考书籍、查阅手册图表和文献资料的自学能力。通过独立思考,深入钻研有关问题,学会自己分析解决问题。7.了
3、解与课程有关的电子电路以及元器件技术规范,按课程设计任务书的要求编写设计说明书。提高自己的动手能力,培养严肃、认真的工作作风和科学态度。二、 概述本实验在电路中使用了2个光敏元器件来做小车的视觉传感器。根据光敏二极管见光导通的特性,它们用来感受光的强弱变化。同时用晶体三极管来对光敏传感器的输出信号做出反应,利用晶体三极管的输出电流来驱动电动机,使小车转向有光源的方向。关键字:视觉传感器 光敏传感器 追光电路可调电阻器 光敏元件 光敏二极管三、正文1.设计题目:追逐光源的小车2.电路原理图如图1所示,追光小车是利用两个光敏传感器(光敏二极管)受光照射时,使其电阻变小,电路导通,让反方向电机转动。
4、+3V左边右边PT-L左边R2100LED1VT2 8050R1 100VT1 8050RP1 10kVT38050RP2 10kPT-R右边R4100LED2VT4 8050R3 100M-LM-R图1 实验设计电路图3.电路原理说明小车电路原理很简单,它使用分别位于小车左右两边的2个光电二极管PT-L和PT-R作为视觉传感器来感受外界光线。同时利用晶体三极管的开关功能对视觉传感器的感受做出反应,接通或者断开相对侧的电动机以使小车产生相应动作向光源转动或停止。4. 电路组成说明1) .视觉传感器它有左右两套相同的电路,PT-L是安装在左边的光电管,他的信号通过VT1去驱动安装在右侧的电动机M
5、-R。可以把光电二极管看作是随光照强弱而改变电阻的可变电阻器。当光电二极管没有受到光照时,它的阻值很大,所以后续电路不能正常工作;相反,当光电二极管受到足够强度的光照时,它的阻值变小,使晶体三极管导通,产生电流,从而使电动机转动,改变小车方向。2) .电动机驱动电路小车左右两边分别装有一个电动机与晶体三极管的集电极相连,作为小车的驱动装置。位于左边的光电二极管PT-L受到光照,它的阻值变小,故有电流流过光电二极管PT-L和电阻R1,注入左边晶体管驱动电路,使晶体管驱动电路导通,电流流过右边电动机M-R,使其转动,所以小车会向左边转弯,转向它左边光源;同样,如果光源在小车右边,则光电二极管PT-
6、R导通,电流注入右边晶体管驱动电路,是电流流过左边电动机M-L,使其转动,所以小车向右转,朝向位于右边的光源。无论小车往那边转,当它转为正对光源时,左、右两边的光电二极管都感受到光线,使2个晶体三极管驱动电路全都导通,从而使左右两边的电动机一起转动,是小车对光源前进。3) .发光指示电路发光二极管LED1、LED2只是作为指示作用,它们分别与电阻器R2、R4相串联,再分别并联到2个电动机的接线两端。当那一侧的电动机转动时,与这一侧电动机并联的发光二极管就会发光,从而指示出那一侧的光电二极管受到了光照。4) .复合晶体管驱动电路VT1VT1BEC图2 “达林顿”复合三极管如果每一侧只用一个晶体三
7、极管作为放大电路,小车可能要有相当强的光照才会有反应。这是因为在光线较弱时,晶体管的基极没有足够的电流流过,因此晶体管不能饱和导通,所以集电极与发射极没有足够大的电流流过,因此连接在集电极回路中的电动机不能转动。所以本实验中用2个晶体三极管按照图2所示方式连接起来,将两个晶体三极管VT1和VT2“复合”为1个晶体三极管,即达林顿连接。在用达林顿方式连接的复合三极管的放大系数比单个晶体管的放大系数大了很多,是两个晶体管放大系数的乘积。如果光线没有照射到光敏二极管PT-L或者PT-R,晶体管VT1和VT3因为无基极偏压而截止,所以晶体管VT2和VT4也都截止电动机M-L和M-R中无电流通过,因此左
8、右两个电动机都不转动,小车停止转动。如果光线照射到光敏管,使它阻值变小,故有电流流过它注入晶体管VT1的基极,即使光线比较弱,致使电流流过晶体管VT1基极的电流较小,经过VT1放大后,就有比较大的电流注入VT2的基极,使VT2可以充分导通,所以电流流过晶体管VT2和电动机,使电动机转动,从而带动小车转动。5).其他电路组成说明可调电阻器RP1和RP2分别用来调整左、右两边电路的灵敏度。它是复合晶体三极管基极下偏置电阻器,将它的阻值调高,可以使灵敏度增加,若调低阻值,则降低灵敏度。与光电二极管串联的电阻器是限制电流用的,当外界光线非常强烈时,光电二极管的阻值可能变得非常小,这支串联的电阻器可以避
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