传感器技能实习详解.docx

传感器与测试技术 技能实习 学院： 工学部 班级： 姓名： 指导老师： 实训时间： 目录 技能实习内容及要求…………………………………………………………………3 测量原理……………………………………………………………………………… 测试系统组成…………………………………………………………………………. 硬件的选用·………………………………………………………………………….. 硬件电路设计………………………………………………………………………….. 软件设计 ……………………………………………………………………………… 程序设计………………………………………………………………………………. 运行界面截图·…………………………………………………………………………. 小结 ·………………………………………………………………………………… 技能实习内容及要求 （一）.实验内容： 基于环形输送带模块，设计一个测量系统，能对通过某工位的元件按照材料（金属或非金属）进行计数：并测量输送线的转速，转速只能处于一个速度范围之内，若超出，则报警，并输出一个数字停止信号。另外，软件能对转速大小进行控制。 （二）.实验要求： 1. 提出设计方案（提出测量原理，选用传感器，构建测试系统） 2. 设计测量电路（转速测量电路及制作） 3. 测试软件设计 利用Labview或其他开发程序（VB VC等），设计测量软件进行数据采集和分析。 4. 调试 5. 撰写综合实验报告 总体方案设计 环形输送带转速测量和计数系统，基于环形输送带模块，对工位元件计数，用光电传感器测量工位元件的总个数，用电涡流传感器测试金属元件个数，用霍尔传感器测量环形输送带频率f,通过频率f得出环形输送带转速，从而实现环形输送带转速测量和计数 1．测量原理: 1） 霍尔传感器侧转速原理 霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。1879年美国物理学家霍尔首先在金属材料中发现了霍尔效应，但由于金属材料的霍尔效应太弱而没有得到应用，随着半导体技术的???展，开始用半导体材料制成霍尔元件，由于他的霍尔效应显著而得到了应用和发展.霍尔传感器的磁敏元件对磁场敏感，能将磁学物理量转换成电信号。霍尔效应的产生是由于运动电荷在磁场中受到洛伦兹力作用的结果。霍尔元件一般由半导体材料组成。将霍尔元件 放大器 温度补偿电路及稳压电源集成于一个芯片上所构成的线性霍尔传感器。霍尔传感器。霍尔传感器测速原理： 电流的测量采用磁平衡式霍尔电流传感器 传感器可测量从直流到100kHz的交流量在自动测控系统中,常需要测量和显示有关电参量。目前大多数测量系统仍采用变压器式电压、电流互感器,由于互感器的非理想性,使得变比和相位测量都存在较大的误差,常需要采用硬件或软件的方法补偿,从而增加了系统的复杂性。 采用霍尔检测技术,可以克服互感器这些缺点,能测量从直流到上百千赫兹的各种形状的交流信号,并且达到原副边不失真传递。 因此霍尔传感器已广泛应用于微机测控系统及智能仪表中,是替代互感器的新一代产品。在此提出了利用霍尔传感器对电参量特别是对高电压、大电流的参数的测量。霍尔传感器测速原理： 霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片，器件的长、宽、高分别为 l、ｂ、ｄ。若在垂直于薄片平面（沿厚度 ｄ）方向施加外磁场Ｂ，在沿ｌ方向的两个端面加一外电场，则有一定的电流流过。由于电子在磁场中运动，所以将受到一个洛仑磁力，其大小为：f=qVB 式中：f—洛仑磁力， ｑ—载流子电荷， Ｖ—载流子运动速度， Ｂ—磁感应强度。 这样使电子的运动轨迹发生偏移，在霍尔元器件薄片的两个侧面分别产生电子积聚或电荷过剩，形成霍尔电场，霍尔元器件两个侧面间的电位差HU称为霍尔电压。它表示该霍尔元件在单位磁感应强度和单位控制电流下输出霍尔电动势的大小。应注意，当电磁感应强度Ｂ反向时，霍尔电动势也反向。 若控制电流保持不变，则霍尔感应电压将随外界磁场强度而变化，根据这一原理，可以将永久磁钢固定在环形输送带的转盘的边沿，转盘随被测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘附近安装一个霍尔元件，转盘随轴旋转时，霍尔元件受到磁钢所产生的磁场影响，输出脉冲信号。传感器内置电路对该信号进行放大、整形，输出良好的矩形脉冲信号，测量频率范围更宽，输出信号更精确稳定，由n=60f/z，z为固定在环形输送带的转盘的边沿永久磁钢。在此环形输送带上为z=12。测出脉冲的周期或频率即可计算出转速。 2） 电涡流式传感器测金属元件个数 电涡流式传感器是将金属导体置于变化的磁场中，到体内就会产生感应电流，这种电流的流线在导体内自行闭合，像水中涡流一样，故称之为电涡流。电涡流传感器的变换电路由阻抗分压式调频