開(kāi)關(guān)門(mén)顯示器課程設(shè)計(jì)

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1、傳感器課程設(shè)計(jì)報(bào)告姓名專(zhuān)業(yè)測(cè)控技術(shù)與儀器班級(jí)80班學(xué)號(hào)201008006完成日期2013.7.03.華北水利水電大學(xué)19目錄一引言2二試驗(yàn)原理分析和相關(guān)元件介紹22.1開(kāi)關(guān)門(mén)顯示器設(shè)計(jì)要求22.2經(jīng)典霍爾效應(yīng)32.3霍爾傳感器32.4霍爾接近開(kāi)關(guān)42.5發(fā)光二極管52.6三極管5三電路原理分析及軟件模擬仿真63.1電路原理分析63.2軟件模擬仿真63.3安裝測(cè)試結(jié)果9四結(jié)語(yǔ)9五總結(jié)與思考及答謝10參考文獻(xiàn)1019一引言傳感器技術(shù)是一門(mén)以傳感器為核心，與測(cè)量學(xué)，物理學(xué)，微電子學(xué)和光學(xué)等多門(mén)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(chē)

2、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(chē)中，幾乎可以有20--30個(gè)霍爾傳感器用于下列工作狀態(tài)的測(cè)量和控制：在汽車(chē)汽缸點(diǎn)火器中作電子斷續(xù)分電點(diǎn)火用；作各種自動(dòng)門(mén)窗的開(kāi)關(guān)系統(tǒng)；作速度表和里程表；作防鎖死剎車(chē)系統(tǒng)(ABS)中的速度傳感器；各種液體液位檢測(cè)器；作各種用電負(fù)載的電流檢測(cè)及工作狀態(tài)診斷；發(fā)動(dòng)機(jī)熄火檢測(cè)；作自動(dòng)剎車(chē)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。在自動(dòng)控制系統(tǒng)的電子電路中，普遍使用的是霍爾開(kāi)關(guān)，它能夠感受接近物體磁通的變化，利用這種傳感器對(duì)接近物體磁通變化的敏感特性達(dá)到控制開(kāi)關(guān)通、斷的目的。本課程設(shè)計(jì)目的是設(shè)計(jì)一個(gè)由霍爾傳

3、感器構(gòu)成的公共汽車(chē)門(mén)顯示裝置。二實(shí)驗(yàn)原理分析和相關(guān)元件介紹2.1開(kāi)關(guān)門(mén)顯示器設(shè)計(jì)要求：以霍爾傳感器為控制核心，實(shí)現(xiàn)車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的顯示與提醒功能。當(dāng)車(chē)門(mén)關(guān)閉時(shí)，顯示為綠燈亮，當(dāng)車(chē)門(mén)開(kāi)啟時(shí)，顯示為紅燈亮。2.2經(jīng)典霍爾效應(yīng)19所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場(chǎng)作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時(shí)，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(chǎng)B，則在垂寅于電流和磁場(chǎng)的方向(即Y軸方向)上產(chǎn)生電勢(shì)差VH，這一現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)。VH稱(chēng)為霍爾電壓。產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的原因是形成電流的做定向運(yùn)動(dòng)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

4、中的載流子是帶正電荷的空穴）在磁場(chǎng)中所受到的洛倫茲力作用而產(chǎn)生的。2.3霍爾傳感器霍爾傳感器外觀圖（1）和引腳圖（2）①引腳1接高電平12V高電平②引腳2接地③引腳3輸出電壓霍爾開(kāi)關(guān)是開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路的一種應(yīng)用形式。首先，開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路輸出的是數(shù)字信號(hào)，“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(chǎng)的變化，因此需要使用磁性物體作為其接近物體，通過(guò)霍爾開(kāi)關(guān)檢測(cè)磁性物體的存在與否，達(dá)到控制開(kāi)關(guān)通、斷的目的。霍爾接近開(kāi)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(kāi)關(guān)的軸線在同一直線上。當(dāng)磁鐵隨運(yùn)動(dòng)部件移19動(dòng)到距霍爾接近開(kāi)

5、關(guān)幾毫米時(shí)，霍爾接近開(kāi)關(guān)的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖健?.4霍爾接近開(kāi)關(guān)霍爾開(kāi)關(guān)是開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路的一種應(yīng)用形式。首先，開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路輸出的是數(shù)字信號(hào)，“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(chǎng)的變化，因此需要使用磁性物體作為其接近物體。通過(guò)霍爾開(kāi)關(guān)檢測(cè)磁性物體的存在與否，達(dá)到控制開(kāi)關(guān)通、斷的目的?；魻柦咏_(kāi)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(kāi)關(guān)的軸線在同一直線上。當(dāng)磁鐵隨運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)到距霍爾接近開(kāi)關(guān)幾毫米時(shí)，霍爾接近開(kāi)關(guān)的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖健?.5發(fā)光二極管發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)ED，由鎵（Ga）與砷（

6、AS）、磷（P）19的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見(jiàn)光，因而可以用來(lái)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。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)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(shí)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(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃

7、光的二極管。本課程設(shè)計(jì)采用發(fā)紅光與發(fā)綠光的二極管各一個(gè)。2.6三極管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(hào)的PNP型硅三極管。8550三極管（TO-92封裝）管腳圖1、發(fā)射極　2、基極　3、集電極集電極-基極電壓：-40V;工作溫度：-55℃--+150℃;最大集電極電流(A):0.5A;直流電增益:10--60;功耗:625mW;最大集電極19發(fā)射電壓（VCEO）:25;頻率:150MHz8050是非常常見(jiàn)的NPN型晶體三極管，在各種放大電路中經(jīng)常看到它，應(yīng)用范圍很