電路系統設計與實踐2011.08.29負責教師侯汝舜王鵬傅志斌張金彭波盧孟燕為什么要上這門課？機械專業的本科生必修實踐課傳感器、電路與測試知識的綜合應用掌握典型電路的設計與調試方法為縮短研究性工作適應期打基礎特點：綜合性。以傳感器為研究對象、電路為手段、應用為目的、實踐為重點

培養綜合應用已學知識、開拓新思路的設計能力以及團結協作的精神。（1）自己設計，自己調試，自己總結。（2）教師對個別問題提示解決辦法，針對共性問題集中講解。（3）對于難度較大的題目，達到基本要求后，有興趣的可由實驗室提供條件繼續深入研究。

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課程以自學為主，親自動手什么是傳感器？

傳感器（Sensor）定義：能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，它通常由敏感元件和轉換元件組成。（1）敏感元件是指能直接感測或響應被測量的部件。（2）轉換元件是指傳感器中能將敏感元件感受或響應的被測量轉換成傳輸或測量的電信號部分。

在傳感器設計中，習慣上將敏感元件稱為傳感器，而轉換元件與信號調節/轉換電路合稱為傳感器轉換電路。傳感器有哪些特性？靜態特性：在靜態條件下，傳感器的輸出量與輸入量之間的關系特性，又稱穩態特性。包括：線性度、靈敏度、精確度、重復性、零漂和溫漂等。動態特性：反映傳感器輸出信號跟蹤輸入信號變化的響應能力和特性。線性度是指傳感器實際輸出－輸入曲線與理論直線之間的最大偏差與輸出滿度值之比。靈敏度是指傳感器在穩定條件下，輸出變化量與輸入變化量的比值。重復性是指傳感器輸入量在同一方向做全量程內連續重復測量所得輸出－輸入特性曲線不一致的程度。零漂是指傳感器在輸入量為零時輸出的變化。溫漂是指傳感器輸出隨外界溫度變化的變化。精確度是指測量量偏差的綜合指標。設計完成熱敏電阻的橋式測溫電路，實現信號放大、壓頻轉換，并進行三位數碼管（小數點后一位）的溫度值顯示（通過調零、調增益和分頻/倍頻實現）和溫度超限報警（采用發光二極管報警）。A、橋式測溫主電路，信號放大電路，壓頻轉換電路，波形放大、整形電路；B、報警電路，三位數碼管顯示電路；A、B共同完成：采用室溫和人體手心處溫度兩點溫度標定，獲取活體采樣數據，確定傳感器零漂和重復性等指標；每人完成5000字左右報告一份。技術指標：測溫范圍：25℃～45℃輸出頻率：小于100kHz靈敏度：1kHz/℃

題目一、熱敏電阻人體體溫測量報警系統電路熱敏電阻集成溫度傳感器選用AD590JH，為電流輸出型器件，設計完成電流－電壓轉換主電路，信號放大電路；壓頻轉換電路；進行三位數碼管（小數點后一位）顯示，報警電路（采用發光二極管報警）。A、主電路，信號放大電路，壓頻轉換電路，波形放大、整形電路；B、報警電路，三位數碼管顯示電路；A、B共同完成：采用室溫和人體手心處溫度兩點溫度標定，獲取活體采樣數據，確定傳感器零漂和重復性等指標；每人完成5000字左右報告一份。技術指標：測溫范圍：25℃～45℃輸出頻率：小于100kHz靈敏度：1kHz/℃題目二、集成溫度傳感器體溫測量報警系統電路集成溫度傳感器設計PWM電路驅動電動機，控制給定電機的轉動圈數，要求圈數輸入方便、直觀，能夠實現正反轉控制，并能夠顯示預置值（兩位數碼管顯示）和電機實際旋轉圈數（兩位數碼管顯示）。其中，電機正轉時，顯示值正向增加；電機反轉時，顯示值反向減小。同組同學兩名，共同完成總體方案設計，具體任務自行組內分工。每人完成5000字左右報告一份。技術指標：記錄至少十個設定圈數及控制結果；電機轉圈數的控制范圍：正向5～99圈；轉動精度：±1圈題目三、繞線機圈數測控系統電路電機正反轉信號由光電傳感器（發光二極管和光敏二極管）獲得。實驗電機題目五、超聲波測距測量系統電路利用超聲波換能器實現物體間距離（位移）的測量。設計傳感器的信號放大電路、脈沖放大/整形電路、定時計數，并進行三位數碼管顯示。具體分工：同組同學兩名，共同完成總體方案設計；每人完成5000字左右報告一份。

技術指標：測量范圍：0～1m；精度：2%。超聲波傳感器題目六、磁場強度檢測系統電路設計完成霍爾磁強計電源電路、信號放大電路和壓頻轉換電路；進行三位數碼管（小數點后兩位）顯示磁場強度值（即與磁場強度相同數碼的頻率值，通過調零、調增益和分頻電路實現）。具體分工：同組同學兩名，共同完成總體方案設計；每人完成5000字左右報告一份。

技術指標：測量范圍：0～2T

輸出頻率：小于200kHz

靈敏度：100Hz/10G霍爾傳感器題目七、脈搏波檢測系統由發光二級管和光敏二極管組成脈搏波檢測傳感器。其工作原理是:利用手指動脈血在血液循環過程中周期性的脈動變化，通過發光二極管發出的光透射過手指,經過手指組織的血液吸收和衰減，由光敏二極管接收。光敏二極管輸出信號的變化反映了動脈血的脈動變化。

任務：設計完成恒流源發光電路，接收信號放大電路，濾波整形電路，壓頻轉換電路。兩位數碼管顯示脈搏。（數/每分）。具體分工：同組同學兩名，共同完成總體方案設計；每人完成5000字左右報告一份。

技術指標：頻率范圍：0.1-10Hz

精度：3%±1個字實驗設備：實驗臺、示波器和數字式萬用表電源：±12V,±5V，共地；鍵盤和數碼管顯示：4＊4鍵盤，8位七段LED數碼管，可任選顯示器驅動方式和顯示位數；面包板：用戶設計調試電路；計數器/頻率計：8位七段LED數碼管顯示；信號發生器：輸出頻率為小于1Hz–300kHz的三角波、方波和正弦波；PWM電路：直流電動機驅動電路主電路－功率放大電路。實驗臺組成鍵盤和數碼顯示電機控制電路面包板鍵盤電源實驗臺前面板1、器件管腳的排列：DIP（U型順序排列），其他封裝形式查手冊，各管腳定義查手冊或網上查詢：21。2、測量儀器：萬用表：測直流電壓、低頻交流電壓，查線，測三極管、二極管的好壞。示波器，頻率計：信號輸入兩根線（地線和信號線）。信號發生器：輸出波形、頻率（輸出不可對接）。面包板：要求插接線整齊（一便于查線，二電路工作可靠），作為考核的一項。3、注意實驗安全：檢查電源、輸入/出，接線正確方可上電；電源指示燈不正常時立即斷電！注意事項課程進度安排8.29日上午，課程、題目介紹、分組8.29日下午，資料收集、基礎訓練8.30日全天，方案設計、電路仿真（熟悉軟件：WorkBench

和Multisim），與教師進行方案討論。8.31～9.5日，