《传感器原理与应用》课程设计报告浴室镜面自动清除器.docx
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《传感器原理与应用》课程设计报告浴室镜面自动清除器
《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
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2kΩ,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50kΩ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0~100%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0~100%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ρ上升,反之RH下降,溶液吸收水分子使浓度上升,电阻率ρ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
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
3何希才等编著实用传感器接口电路实例中国电力出版社
5何金田、张斌主编《传感器原理与应用》哈尔滨工业大学出版社
6张洪润、孙悦主编《传感器技术与应用教程》高等教育出版社
7周继明等主编传感器技术与应用电子工业出版社
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