2004-10-11 电子系统设计 1

第二章常用传感器及其

应用第二章常用传感器及其应用

1.1 概述

1.2 温度传感器

1.3 光电传感器

1.4 霍尔传感器

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2.1 概述 2.1 概述

传感器的应用

气象观测系统

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2.1 概述

温度控制系统

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传感器的组成

传感器通常是指能感受被测非电量(包括物理量、化学量、生物量等)并能按一定规律将其转换成便于处理与传输的电量的器件或装置。传感器一般由敏感元件、转换元件组成。由于集成技

术的发展，近代传感器往往除敏感元件、转换元件外，还包含有测量电路及辅助电源，其组成框图如下图所示：

2.1 概述

敏感元件:感受和响应非电量；转换元件:将“感受”转成电量。

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传感器分类

分类方法：A. 按被测物理量分类；B. 按工作原理分类。

2.1 概述

按工作原理分类表

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2.1 概述

按被测物理量分类表

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2.2 温度传感器 2.2 温度传感器

温度传感器的种类

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2.2 温度传感器

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2.2 温度传感器

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2.2 温度传感器

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热敏电阻

负温度系数热敏电阻(NTC)，灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高，但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。

Rt

0

1 1( )

0

BT TR R e−

=

2.2 温度传感

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铂电阻

电阻温度探测器(RTD)实际上是一根特殊的导线，它的电阻随温度变化，材料为：铜、铂、镍及镍/铁合金。RTD元件也可以是一层薄膜，涂敷在陶瓷类材料基底上。

2.2 温度传感器

RTD以0阻值作为标称值。如：Pt100-200～0时：

0～850时：

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热电偶

热电偶：由两种不同金属结合而成，它受热时会产生

微小的电压，电压大小取决于热电偶的两种金属材料。

2.2 温度传感器

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二极管温度传感器 i

uo

T0T1>T2>

- ~2mV/K

1N4148/1-5mA

2.2 温度传感器

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集成温度传感器

⑴. AD590 （电流型）AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：

1、流过器件的电流（µA）等于器件所处环境的热力学温度度数，µA/KI T=

2、AD590的测温范围为-55～+150。3、AD590的电源电压范围为4V～30V。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。

4、输出电阻为710MΩ。

2.2 温度传感器

5、精度高。有I、J、K、L、M五档，M档精度最高，误差为±0.3。

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2.2 温度传感器

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⑵. LM20 (电压型)LM20是National Semiconductor(NS)的产品。适于移动电话等应用

The LM20 is a precision analog output CMOS ICtemperature sensor that operates over a −55°C to +130° C temperature range. The power supply operating range is +2.4 V to +5.5 V.

2.2 温度传感器

输出-温度函数：

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2.2 温度传感器

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2.2 温度传感器

⑶. DS1820 (数字型)

1–WireTM Digital Thermometer

测量范围： –55~ 125°C

分辨率：0.5°C位数： 9–bit

转换时间： 200 ms

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2.3 光电传感器 2.3 光电传感器

光敏电阻

光敏电阻是CdS、ZnS、PbS等半导体材料制成的电阻器。

工作 原理

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应用范围：照相机自动测光 室内光线控制 报警器工业控制 光控开关 电子玩具

2.3 光电传感器

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通常由硅材料制成，管壳有接收光照的透镜窗口。

光敏二极管

2.3 光电传感器

正常工作在反偏状态。

应用于：信号检测、光电传感器、电机转速测量等。

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BPW43 Silicon PIN Photodiode

2.3 光电传感器

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光敏三极管

结构 符号

2.3 光电传感器

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2.3 光电传感器

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2.3 光电传感器

热释电人体红外传感器

被动式热释电红外探头的工作原理

人体温～37度，会发出10um左右的红外线，该红外线通过菲泥尔透镜增强后聚集到热释电传感器上，向外释放电荷，后续电路即可检测。

可用于企业、宾馆、商场、库

房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。

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2.3 光电传感器

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2.3 光电传感器

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2.4 霍尔传感器

2.4 霍尔传感器霍尔传感器是依据霍尔效应制成的器件

霍尔效应：

霍尔常数

霍尔传感器主要有两大类：

一类为开关型器件，另一类为线性霍尔器件，从结构形式（品种）及

用量、产量前者大于后者。霍尔器件的响应速度大约在1us 量级。

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2.4 霍尔传感器

线性霍尔传感器：磁感应强度转换成电压

SS49/SS19 系列

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2.4 霍尔传感器

大电流测量

The Ammeter measures the battery current using a Hall effect sensor. This monitors the magnetic field produced by current flow in the battery leads.

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2.4 霍尔传感器

自动亮度控制

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开关型霍尔传感器：磁感应强度转换成高低电平

2.4 霍尔传感器

SS100 系列

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2.4 霍尔传感器

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2.4 霍尔传感器

用霍尔集成电路控制继电器的应用电路，当小磁铁靠近霍尔集成电路时，继电器吸合。

公共汽车关门指示电路。当门1、门2都关上时（磁铁靠近霍尔集成电路），或非门输出高电平，VT1导通，绿灯亮，司机可以开车。否则，红灯亮。