《传感器原理与应用》课程设计报告-浴室镜面自动清除器.doc

传感器原理与应用课程设计报告 题目：浴室镜面自动清除器 专 业：电子信息科学与技术 目录一、整体机构图3二、电路原理图42.1电路原理42.2电路的安装52.3加热电阻丝的安装5三、元器件的选择53.1 主要是关于湿敏传感器选择：53.3.1 分类53.3.2指标63.3.4以氯化锂湿敏电阻为例6四、仿真94.1软件仿真94.2硬件仿真9五、 实物制作与调试。9六、 心得体会9七、 参考文献9 引言序随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。本设计以镜面自动清除器为例，介绍其设计及应用过程。浴室镜面的玻璃常常因凝结一层水汽而影响使用，给人们带来了不便。本设计的水汽自动清除器，当检测到玻璃镜面有水汽时，自动加热板，直到水汽蒸发，从而保证镜面一直清晰明亮。它可广泛应用于家庭、公共浴室和高级宾馆等诸多场所，给人们带来了很多的方便。提供给人们一个安逸坏境。一、整体机构图 图一 结构框图 如图1所示：为浴室镜面水汽清除器的整体结构。它主要由电热丝、结露传感器、控制电路等组成。二、电路原理图 图二 控制电路原理图2.1电路原理 电路见图1。b为结露传感器，用来检测水汽。感知被测物附着水汽后的阻值变化，t1和t2组成施密特电路实现两种稳定状态。当镜面周围的空气湿度变低时，b阻值变小，约为2k，此时t1的基极电位约0.5v，t2的集电极为低电位，t3和t4处于截止状态，双向晶闸管vs的控制极无电流通过。如果玻璃镜面周围的湿度增加，使b阻值增大到50k时，t1导通，t2截止，其集电极变为高电位，t3和t4均处于导通状态，vs控制极有控制电流导通，电流流过加热丝r7,给玻璃镜面加热。随着镜面温度逐步升高，使镜面水汽被蒸发，镜面恢复清晰。加热丝加热的同时，指示灯d2点亮。调节r1的阻值，可使加热丝在确定的某一相对湿度条件下开始加热。控制电路的电源由c3降压，经整流、滤波和vd3稳压后供给。由于采用电容降压，安装调试时应注意安全。2.2电路的安装 可自选一塑料盒作为控制盒，将电路板水平安装固定好，注意线路中的电源、加热电阻丝、发光二极管、结露元件的安装。一般地，结露元件和加热电阻丝安装在镜子的背面，用导线与控制电路相连。使用时通过改变电阻r3的阻值，可使加热丝的通和断预先确定在某湿度范围内。2.3加热电阻丝的安装 选用高绝缘电阻丝作为加热器件，其长度根据镜面大小来确定。三、元器件的选择 3.1 主要是关于湿敏传感器选择： 3.3.1 分类3.3.2指标 湿度是指空气中的水蒸气含量，通常用绝对湿度和相对湿度表示： 1绝对湿度，单位空间所含水蒸汽的绝对含量或浓度，用符号ah表示，单位（g/m3）。 2相对湿度，被测气体中蒸汽压和该气体在相同温度下饱和水蒸气压的百分比，一般用%rh表 示，无量纲。一般使用湿度，量程0100%rh。 不同环境所需湿度不同，测量方法很多，但精度不高。目前世界上最高水平湿度测量精度在0.01%左右，理想测湿量程应是0100%rh，量程越大实用价值越大。3.3.4以氯化锂湿敏电阻为例 氯化锂湿敏电阻即电解质湿敏电阻，利用物质吸收水分子而导电率发生变化检测湿度。 在氯化锂（licl）溶液中，li和cl以正负离子的形式存在，锂离子（li+）对水分子的吸收力强，离子水合成度高，溶液中的离子导能力与溶液浓度成正比，溶液浓度增加，导电率上升。 当溶液置于一定湿度场中，若环境rh上升，溶液吸收水分子使浓度下降电阻率上升，反之rh下降，溶液吸收水分子使浓度上升，电阻率下降。 通过测量溶液电阻r值实现对湿度测量。氯化锂湿敏电阻氯化锂湿敏电阻优点:滞后小，不受测试环境风速影响，检测精度高达5缺点：耐热性差，不能用于露点以下测量。若用做露点检测，湿敏元件必须3个月左右清洗1次和涂敷（浸渍）氯化锂，维护麻烦。半导体陶瓷湿敏电阻 半导体陶瓷湿敏电阻通常用两种以上的金属 氧化物半导体烧结成多孔陶瓷，材料有正温度 系数和负温度系数两种。半导体陶瓷湿敏电阻通常用两种以上的金属 氧化物半导体烧结成多孔陶瓷，材料有正温度 系数和负温度系数两种。半导体陶瓷湿敏电阻 负湿敏特性半导体瓷湿敏电阻，电阻随湿度增加而下降。由于水分子中氢原子具有很强的正电场，当水分子在半导体瓷表面吸附时可能从半导体瓷表面俘获电子，使半导体表面带负电，相当表面电势变负，电阻率随湿度增加而下降。 正温度系数 负温度系数 四、仿真 4.1软件仿真 按电路原理图进行图形仿真、修改，直到达最大理想状态。4.2硬件仿真 对各个元器件的参数进行测量，对各个子电路测量等。五、 实物制作与调试。六、 心得体会 通过本次课题设计，使我发现自己有许多缺点。首先，对所学过的知识不能串联地运用起来，由于没有及时的复习和运用，所以很容易就遗忘了。其次，对刚学的新知识也理解不透彻，不能很好地运用到实践当中去。再次，通过收集和筛选的那些有用的资料，对自己的设计有很大的帮助。最后，这次课题设计，使自己的动手能力得到进一步提高。通过老师和同学的帮助，解决了在设计中自己不能解决的问题，克服了不少困难，最终才能顺利地完成本次设计。由于经验和时间有限，本次课题设计仍存在不少漏洞，望老师给予指出，争取以后做的更好。七、 参考文献1 张洪瑞 孙悦 张亚凡 编著传感器技术与应用教材 第二版2 黄贤武、郑莜霞 编著 传感器原理与应用 电子科技大学出版社