震动传感器原理图
地磁感应
利用地球磁场进行车辆检测的地磁传感器 地磁传感器可用于检测车辆的存在和车型识别。这种利用车辆通过道路时对地球磁场的影响来完成车辆检测的传感器与目前常用的地磁线圈（又称地感线圈）检测器相比，具有安装尺寸孝灵敏度高、施工量孝使用寿命长，对路面的破坏小（有线安装只需要在路面开一条5毫米宽的缝，无线安装只需要在路面打一个直径55毫米深150毫米的洞，当在检测点吊架或侧面安装时不用破坏路面）等优点，在智能交通系统的信息采集中必将起到非常重要的作用。 1.车辆检测传感器的现状 随着经济的飞速发展，基础设施的投资力度越来越大，表现之一就是道路建设。但是由于道路建设周期一般较长，其增长远远跟不上车辆的急剧增长，使得交通状况日益恶化，这几乎成为所有城市的通玻改变目前这种交通现状的有效解决办法就是在城市交通管理部门建立完善的交通监控系统。交通监控系统的主要目标是适应动态交通状况的变化。即通过采集交通数据并将其传输到交通管理中心，在中心进行分析，根据分析结果，中心通过控制车辆出入和信号灯，从而更好地管制交通；中心还可以利用这些数据在发生交通事故时迅速采取措施。同时管理中心可把采集的交通数据传给司机，这有助于减缓交通拥挤，优化行车路线。运用交通监控系统可以提高现有道路的通行能力，协调处理突发性交通事件，缓和交通阻塞，从而改善交通状况。数据采集系统在交通监控系统中起着非常重要的作用，所以研究有更高应用价值的数据采集系统是必要的。车辆检测传感器是数据采集系统的关键部分，传感器的性能对数据采集系统的准确性起决定作用。传统的交通数据采集是通过在路面上铺设地感线圈传感器，这种方法有以下缺点： 一、是线圈在安装或维护时必须直接埋入车道，这样交通会受到阻碍； 二、是埋置线圈的切缝软化了路面，容易使路面受损； 三、是工程施工时，出于无意或由于需要切断线圈的现象也会发生，结果常常使线圈无法使用； 四、是感应线圈易受到冰冻、盐碱或繁忙交通的影响； 五、是感应线圈寿命一般为二年，之后要破坏路面，重新铺设等。其它传感器如超声波传感器容易受环境的影响，当风速6级以上时，反射波产生漂移而无法正常检测；探头下方通过的人或物也会产生反射波，造成误检；红外传感器工作现场的灰尘、冰雾会影响系统的正常工作。 而且，以上几种传感器都是根据车长来识别车辆的类型，无法识别载重车辆。 在未来的智能交通运输系统中，交通数据采集器将大范围覆盖街道和公路，从而发挥数据采集的优势。传感器的检测准确度对区域监控方案的产生非常重要，所以用一种先进的、稳定准确的传感系统代替现有的落后的传感系统就成为一个亟待解决的问题。 另外，由于建设高速公路的投资较大，贷款筑路、收费还贷的政策早已深入人心。但是高速公路上的收费站大大地降低了高速公路的通行能力。国外已有实行不停车收费的例子。在国内内，不停车收费也是这种收费制式的发展方向。在不停车收费中，需要数据采集器自动识别车型以便根据不同的车型收取相应的费用。这就要求数据采集器不仅能检测车流，而且还要准确识别出过往车辆的类型。现有的数据采集系统通常都是根据车长来识别车型，无法识别载重车辆，更不能满足收费系统中根据车重来收费的要求。 2.地磁传感技术及其优点 地球的磁场在几公里之内基本上是恒定的，但大型的铁磁性物体会对地球磁场产生巨大的扰动，地磁传感器可以分辨出地球磁场6000分之1的变化，而当车辆通过时对地磁的影
声音传感器学习
声音传感器的学习 一、产品特点： 1 可以检测周围环境的声音强度,使用注意：此传感器只能识别声音的有无（根据震动原理）不能识别声音的大小或者特定频率的声音 2灵敏度可调（图中蓝色数字电位器调节） 3工作电压3.3V-5V 5输出形式数字开关量输出（0和1高低电平） 6设有固定螺栓孔，方便安装 7小板PCB尺寸：3.2cm * 1.7cm 二、模块接线说明 1 VCC 外接3.3V-5V电压（可以直接与5v单片机和3.3v单片机相连） 2 GND 外接GND 3 OUT 小板开关量输出接口（0和1） 三、使用说明 1声音模块对环境声音强度最敏感，一般用来检测周围环境的声音强度。 2 模块在环境声音强度达不到设定阈值时，OUT输出高电平，当外界环境声音强度超过设定阈值时，模块OUT输出低电平； 3 小板数字量输出OUT可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测环境的声音； 4 小板数字量输出OUT可以直接相应驱动继电器模块，由此可以组成一个声控开关；
四、示例代码 /* 读取一个模拟输入引脚，结果从0到255 使用结果集的脉宽调制（PWM）输出引脚。 也打印串行监视器的结果 LED的连接从数字引脚9到地面 */ //这些常量不会改变。它们被用来命名使用的引脚 const int analogInPin = A0; // 模拟输入引脚，该电位器连接到... const int analogOutPin = 9; // 模拟输出引脚，该引脚连接到... int sensorValue = 0; // 从器件读取值 int outputValue = 0; // 值输出到脉宽调制（模拟输出） void setup() { // 初始化串行通信在9600个基点： Serial.begin(9600); } void loop() { //读模拟值： sensorValue = analogRead(analogInPin); //将其映射到模拟输出的范围： outputValue = map(sensorValue, 0, 1023, 0, 255); // 改变模拟值： analogWrite(analogOutPin, outputValue); // 打印结果到串行监视器： Serial.print("sensor = " ); Serial.print(sensorValue); Serial.print("\t output = "); Serial.println(outputValue); //在下一个循环前等待10毫秒，模拟/数字转换器解决 // after the last reading: delay(10); }
传感器课程设计——霍尔传感器测量磁场要点
目录 一、课程设计目的与要求 (2) 二、元件介绍 (3) 三、课程设计原理 (6) 3.1霍尔效应 (6) 3.2测磁场的原理,载流长直螺线管内的磁感应强度 (8) 四、课程设计内容 (10) 4.1电路补偿调节 (10) 4.2失调电压调零 (10) 4.3按图4-3接好信号处理电路 (10) 4.4按图4-4接好总测量电路 (11) 4.5数据记录与处理 (12) 4.6数据拟合 (14) 五、成品展示 (16) 六、分析与讨论 (17) 实验所需仪器 (19) 个人总结 (20) 致谢 (21) 参考文献 (22) 参考网址 (22)
一、课程设计目的与要求 1.了解霍尔传感器的工作原理 2.掌握运用霍尔传感器测量磁场的方法
二、元件介绍 CA3140 CA3140高输入阻抗运算放大器,是美国无线电公司研制开发的一种BiMOS高电压的运算放大器在一片集成芯片上，该CA3140A和CA3140 BiMOS运算放大器功能保护MOSFET的栅极（PMOS上）中的晶体管输入电路提供非常高的输入阻抗，极低输入电流和高速性能。操作电源电压从4V至36V（无论单或双电源),它结合了压电PMOS晶体管工艺和高电压双授晶体管的优点.(互补对称金属氧化物半导体)卓越性能的运放。 应用范围: .单电源放大器在汽车和便携式仪表 .采样保持放大器 .长期定时器 .光电仪表 .探测器 .有源滤波器 .比较器 .TTL接口 .所有标准运算放大器的应用 .函数发生器 .音调控制 .电源 .便携式仪器
3503霍尔元件 UGN3503LT，UGN3503U和UGN3503UA霍尔效应传感器准确地跟踪磁通量非常小的变化，密度变化通常太小以致不方便操作霍尔效应开关。 可作为运动探测器，齿传感器和接近探测器，磁驱动机械事件的镜像。作为敏感电磁铁的显示器，就可以有效地衡量一个系统的负载量可以忽略不计的性能，同时提供隔离污染和电气噪声。 每个霍尔效应集成电路包括一个霍尔传感元件，线性放大器和射极跟随器输出级。 三种封装形式提供了对磁性优化包大多数应用程序。封装后缀“LT”是一个缩影SOT-89/TO243AA表面贴装应用的晶体管封装;后缀“U”是一个微型三引脚塑料SIP，而'UA'是一个三引脚超小型SIP协议。所有器件的额定连续运行温度范围为-20 °C至+85°C。 特点: ·极为敏感 ·至23 kHz的平坦的响应Array·低噪声输出 ·4.5 V至6 V的操作 ·磁性优化装箱 图2-4 3503霍尔元件封装及引脚图
传感器及其工作原理 说课稿 教案
传感器及其工作原理 【三维目标】 1．知识与技能： （1）、了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义； （2）、知道传感器中常见的三种敏感元件光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件及其它们的工作原理。 （3）、了解传感器的应用。 2．过程与方法： 通过对实验的观察、思考和探究，让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践 能力和创新思维能力。 3．情感、态度与价值观 （1）、体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处，激发学生的学习兴趣，拓展学生的知识视野，并加强物理与STS的联系。 （2）、通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。【教学重点】：理解并掌握传感器的三种常见敏感元件的工作原理。 【教学难点】：分析并设计传感器的应用电路。 【教学方法】：实验、探究、讨论 【教学用具】：干簧管，磁铁，光敏电阻、热敏电阻演示仪、传感器简单应用实验盒、万用表。 【教学过程】 一、引入新课 准备知识：从上世纪八十年代起，国际上出现了“传感器热”，传感器在当今科技发展中有着十分重要的地位。本课的设计思路是通过对实验的观察、思考和探究，了解什么是传感器，传感器是如何将非电学量转换成电学量的，传感器在生产、生活中有哪些具体应用，为学生利用传感器制作简单的自控装置作一铺垫。教学时力避深奥的理论，侧重于联系实际，让学生感受传感器的巨大作用，进而提高学生的学习兴趣，培养学生热爱科学的情感和崇尚科学的精神。 今天我们生活中常用的电视、空调的遥控器是如何实现远距离操纵的？楼梯上的电灯如何能人来就开，人走就熄的？工业生产中所用的自动报警器、恒温烘箱是如何工作的？“非典”病毒肆虐华夏大地时，机场、车站、港口又是如何实现快速而准确的体温检测的？所有这些，都离不开一个核心，那就是本堂课将要学习的传感器。 二、新课教学 1．什么是传感器 演示实验1：如图1所示，小盒子的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，当把磁铁放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移开，灯泡熄灭。
基于地磁传感器的车位检测系统设计
基于地磁传感器的车位检测系统设计 摘要：针对近年来兴起的开放式停车场技术，文章 利用三轴地磁传感器HMC5883检测车位中的车辆停放状况，并将传感器的检测数据送至stc12c1052ad单片机，利用动 态波形特征提取算法运算处理，从而确定车辆的停放状态，通过无线发送模块将数据传送到管理终端。管理终端接收的数据通过stc89c52芯片运算整合，将车位状态显示在液晶 屏上，极大的方便了停车场的管理。 关键词：地磁传感器；车位检测；无线传感器网络 1 系统方案设计 1.1 地磁传感器原理 地磁场是一个磁场强度随位置和时间变化而变化的弱 磁场，平均感应强度为50000-60000nT。在没有外部磁场干扰时，传感器内部磁阻电流密度矢量[2]一般呈直线状态；当外部磁场扰动时，电流密度矢量因霍尔效应会与电场方向偏离一定角度，因此，电流的大小和方向将变化，电阻值变化。 设计采用霍尼韦尔公司的三轴地磁传感器HMC5883，HMC5883可以同时感应水平和垂直三个方向的地磁强度。 仅需要判断车位中是否有车辆停放，不必知道车辆停放的空间姿态，所以只使用到了其中的X轴，而另外两轴可以为其
他功能的扩展提供用途，如通过三个轴的磁场感应强度计算出车辆的空间位置状态，从而实现帮助驾驶员规范停车等功能。检测停车位是否有车辆，HMC5883地磁传感器放置如图1，车辆沿x轴的负方向进入停车位，当车辆进入停车位时，x轴产生的磁场变化最大，因此只需读取x轴的变化便可判断车辆的有无，Y轴和z轴均与x轴垂直，z轴指向天空，Y轴与车辆行驶方向垂直，因此几乎不受影响。 1.2 系统结构设计 系统主要由车位检测小板，网络节点，管理终端组成[3]。由安装在车位中的检测小板检测车位数据，通过无线网络将数据发送到管理终端运算处理，显示车位信息，并将数据存入数据库。 2系统硬件电路设计 地磁车位检测小板的检测与发送装置的电路，主要由芯片STC12C1052、霍尼韦尔HMC5883、315MHz无线收发模块，tps61070电源模块等组成，实现对地面磁感线疏密度的检测功能，当车辆停止在检测板上方时，会对该处的地球磁场产生扰动，影响HMC5883内部的铁镍合金的电阻率改变，进而将磁场变动的信号发送给STC12C1052，由 STC12C1052运算处理，再控制315MHz发射模块发送信息给管理终端。检测发送装置的原理设计电路如图3所示。 3 系统软件设计
声音传感器的原理
声音传感器 1 简介 声音传感器又可称之为声敏传感器，它是一种在气体液体或固体 中传播的机械振动转换成电信号的器件或装置。它采用接触或非接触的方式检测信号。声敏传感器的种类很多，按测量原理可分为压电、电致伸缩效应、电磁感应、静电效应和磁致伸缩等等。本次作业我想就电容式声敏传感器中的一种也就是电容式驻极体话筒做个简单的介绍。 2 组成该传感器是内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。驻极体 话筒主要由两部分组成——声电转换部分和阻抗部分。声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当驻极体膜片遇到声波振动时，引起电容两端的电场发生变化，从而产生了随声波变化而变化的交变电压。驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小。因而它的输出阻抗值很高，约几十兆欧以上。这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的。所以在话筒内接入一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。场效应管的特点是输入阻抗极高、噪声系数低。普通场效应管有源极(S)、栅极(G)和漏 极(D)三个极。这里使用的是在内部源极和栅极间再复合一只二极管 的专用场效应管。接二极管的目的是在场效应管受强信号冲击时起保护作用。场效应管的栅极接金属极板。这样，驻极体话筒的输出线便有两根。即源极S, —般用蓝色塑线，漏极D,—般用红色塑料线和连接金属外壳的编织屏蔽线。
内肺龙弊壳 (b)电JA 3原理 该传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。这一电压随后被转化成0-5V的电压，经过A/D转换被数据采集器接受，并传送给计算机。 4型号及其技术指标 BR-ZSI声音传感器是一款工业标准输出（4?20mA ）的积分噪声监测仪，符合GB3785、GB/T17181等噪声监测标准，BR-ZSI 声音传感器针对噪声测试需求而设计，支持现场噪声分贝值实时显示，兼容用户的监控系统，对噪声进行定点全天侯监测，可设置报警极限对环境噪声超标报警，该监测仪精度高、通用性强、性价比高成为其显著的特点。 BR-ZSI声音传感器的技术参数： 测量范围：30?12OdB（A） 频率范围：20Hz?8kHz 频率计权：A （计权） 时间计权：F （快） 输出接口：4~20mA∕RS232灵敏度：
GMR磁场传感器的工作原理
GMR磁场传感器的工作原理 巨磁电阻（GMR）效应是1988年发现的一种磁致电阻效应，由于相对于传统的磁电阻效应大一个数量级以上，因此名为巨磁电阻(Giant Magnetoresistanc)，简称GMR。 1. 巨磁电阻（GMR）原理，见图一。 巨磁电阻（GMR）效应来自于载流电子的不同自旋状态与磁场的作用不同，因而导致的电阻值的变化。这种效应只有在纳米尺度的薄膜结构中才能观测出来。赋以特殊的结构设计这种效应还可以调整以适应各种不同的性能需要。 2. 巨磁电阻（GMR）传感器原理，见图二。 巨磁电阻（GMR）传感器将四个巨磁电阻（GMR）构成惠斯登电桥结构，该结构可以减少外界环境对传感器输出稳定性的影响，增加传感器灵敏度。工作时图中“电流输入端”接5V~20V的稳压电压，“输出端”在外磁场作用下即输出电压信号。
3. 巨磁电阻（GMR）传感器性能，见图三，表一。 图三所示为巨磁电阻（GMR）传感器在外场中的性能曲线，表明该传感器在±200Oe的磁场范围类有较好的线性。 表一所示为国际上各公司生产的巨磁电阻（GMR）传感器的性能对照，表中标注有（库万军）处为本公司产品。对比表明本公司的产品无论灵敏度或线性范围都有较大的优越性，而且本公司产品性能仍在不停的丰富和完善过程中。更为重要的是，本公司产品采用特殊的结构，适宜于采用半导体集成化规模生产，因此生产成本低。
3. 产品使用说明 a.巨磁电阻（GMR）传感器作为一种有源器件，其工作必须提供5~20V的直流电源。而且该 电源的稳定性直接影响传感器的测试精度，因此要求以稳压电源提供；使用中也应避免过电压供电； b.巨磁电阻（GMR）传感器作为一种高精度的磁敏传感器，对使用磁环境也有一定的要求， 其型号选用应根据使用环境的磁场大小来决定； c.巨磁电阻（GMR）传感器对磁场的灵敏度与方向有关。其外形结构上标注的敏感轴为传感 器对磁场最为灵敏的方向，参见图四。当不平行时，灵敏度降低，其关系为 Sθ=S0COSθ 其中Sθ为磁场方向与传感器敏感轴间的夹角为θ时的灵敏度，S0为磁场方向与传感器敏感轴平行时的灵敏度。 图4 巨磁电阻（GMR）传感器外形结构及接线图 d.对于输出特性相对于外磁场为偶函数时，则将传感器作为测量使用时需要外加偏置磁场。理想情况偏置磁 场的大小为传感器保持线性范围磁场的1/2。
传感器及其工作原理教案
江苏省淮阴中学06－07年度优秀教学案例 《传感器及其工作原理》的创新教学设计 王刚 教学依据 ①物理（新人教版）选修3－2第六章第1节《传感器及其工作原理》（P56－P60）； ②新物理课程标准（实验）. 教学流程图
教学目标1.知识与技能：①知道非电学量转换成电学量的技术意义；②通过实验，知道常见传感器的工作原理；③初步探究利用和设计简单的传感器. 2.过程与方法：①通过对实验的观察、思考和探究，让学生了解传感器、熟悉传感器工作原理；②让学生自己设计简单的传感器，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的实践能力和创新思维能力. 3.情感态度与价值观：在理解传感器工作原理的基础上，通过自己设计简单的传感器，体验科技创新的乐趣，激发学习物理的兴趣. 重、难点 1.几种常见传感器的工作原理（演示实验）；2.学生自己设计简单的传感器. 教学策略 用几个有趣的传感器实验引入课题，激发学生探究传感器原理的兴趣.给出“传感器就是把非电学量转换为电学量”的概念之后，重点介绍光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻.安排音乐茶杯和火警装置两个设计性问题让学生体会传感器的简单应用.结合电容、霍尔效应、电阻定律等知识让学生设计传感器，进一步深化传感器的工作原理.最后在对本节课总结的基础上，结合《思考与讨论》进行教学反馈. 教学程序 教学环节教学内容及师生互动设计情感与方法 一．课题的引入 二．什么是传感器？【演示实验1】干簧管控制电路的通断 如图，小盒子A的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开 关，但是把磁铁B放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移 走，灯泡熄灭. 师问：盒子里有怎样的装置，才能实现这样的控制？ 生猜：（可以自由讨论，也可以请学生回答） 师生探究：打开盒子，用实物投影仪展示盒内的电路 图，了解元件“干簧管”的结构。探明原因：玻璃管内封入 两个软磁性材料制成的簧片。当磁铁靠近干簧管时，两个簧 片被磁化而接通，电路导通。所以，干簧管能起到开关的作 用。 师点拨：这个装置反过来还可以让我们通过灯泡的发 光情况，感知干簧管周围是否存在着磁场。 【演示实验2】声光控开关控制电路的通断 ①先在普通光照条件下， ②在把开关置于黑暗环境中。 师生总结：声光控开关 师：刚才的两个实验，都用了一种元件，这些元件能够 感受某些信息，通过它能实现电路的自动控制，这种元件有 一个专门的名称：传感器。什么是传感器呢？它能够感受诸 如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按 照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的 通断。我们把这种元件叫做传感器。它的优点是：把非电学 量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处 理和控制了。 其实，传感器并不神秘。你家里可能就有很多的传感 器。请大家相互说说看，你家里，或者在你的生活当中，都 （演示实验1： 干簧管传感器） （干簧管的实 物及原理图） 学生对干簧 管并不熟悉，因 此才有了好奇。 声光控开关在 生活中很普及， 所以又有亲切 感
普及一下基础知识霍尔传感器工作原理
普及一下基础知识——霍尔传感器工作原理 霍尔传感器工作原理 霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器 霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。 霍尔效应 在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压。 霍尔元件 根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。 霍尔传感器的分类 霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。 （一）线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。 （二）开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。
霍尔IC S-5711A系列 SII的霍尔IC是采用小型封装的高灵敏度、低消耗电流的IC。 可检测两极(N极和S极) 磁性，通过与磁石的组合，可进行各种设备的开/关检测。 S-5711A 系列是采用CMOS 技术开发的高灵敏度、低消耗电流的霍尔IC(磁性开关IC)。 可检测出磁束密度的强弱，使输出电压发生变化。通过与磁石的组合，可进行各种设备的开/关检测。 由于采用了超小型的SNT-4A 或SOT-23-3 封装，因此可高密度安装。同时，由于消耗电流低，因此最适用于便携设备。 特点 ? 内置斩波放大器 ? 可选范围广，支持各种应用 检测两极、检测S极、检测N极(*1)、 动态“L”、动态“H”(*1) Nch开路漏极输出、CMOS输出 ? 宽电源电压范围：2.4 V ~ 5.5 V ? 低消耗电流：5.0 μA 典型值、8.0 μA 最大值 ? 工作温度范围：－40℃~ ＋85℃ 磁性的温度依赖性较小 ? 采用小型封装：SNT-4A, SOT-23-3 ? 无铅产品 用途 ? 手机(翻盖式、滑盖式等) ? 膝上型电脑 ? 数码摄像机 ? 玩具、游戏机 ? 家用电器产品 标准电路
MEMS陀螺仪与地磁传感器
尽管2009年全球经历了空前的经济危机，但是MEMS市场并没有受到影响，市场总值几乎与2008持平，出货量比2008年同期增长大约10%，这些数据表明，MEMS在消费电子市场的渗透率正在不断提高。据市调机构iSuppli的最近一份市场研究报告显示，2010年以及以后的MEMS市场前景光明，预计2010年MEMS市场重新回到的两位数增幅，2009-2013期间的总年复合增长率达到12.2%。 事实上，MEMS传感器是消费电子实现创新应用不可或缺的关键元器件。近年来，从游戏机到手机，从笔记本电脑到白色家电，很多消费电子产品利用低g加速计，实现了运动控制的用户界面和增强型保护系统。现在该轮到MEMS陀螺仪和地磁感应计发挥作用，推动新一波令人兴奋的创新应用高速增长。 有关能够测量线性加速度的MEMS加速计的技术文章已经很多，因此，本文基本上不涉及加速传感器，把更多的笔墨留给陀螺仪、地磁感应计等具有多个自由度检测功能的元器件。 MEMS陀螺仪 陀螺仪能够测量沿一个轴或几个轴运动的角速度，是补充MEMS加速计功能的理想技术。事实上，如果组合使用加速计和陀螺仪这两种传感器，系统设计人员可以跟踪并捕捉三维空间的完整运动，为最终用户提供现场感更强的用户使用体验、精确的导航系统以及其它功能。 ST在MEMS市场的份额正在快速增长。作为全球公认的消费电子和手机市场最大的MEMS传感器供应商，ST最近推出了30款以低功耗和小封装为特色的高性能陀螺仪。 ST陀螺仪的核心元件是一个微加工机械单元，在设计上按照一个音叉机制运转，利用科里奥利原理把角速率转换成一个特定感应结构的位移。 我们以一个单轴偏航陀螺仪为例，探讨最简单的工作原理（图1）。两个正在运动的质点向相反方向做连续运动，如蓝色箭头所示。只要从外部施加一个角速率，就会出现一个科里奥利力，力的方向垂直于质点运动方向，如黄色箭头所示。产生的科里奥利力使感应质点发生位移，位移大小与所施加的角速率大小成正比。因为传感器感应部分的运动电极（转子）位于固定电极（定子）的侧边，上面的位移将会在定子和转子之间引起电容变化，因此，在陀螺仪输入部分施加的角速率被转化成一个专用电路可以检测的电参数。 图1:单轴MEMS偏航陀螺仪
实验四 声音传感器实验
信息工程学院实验报告 课程名称：传感器原理及应用 实验项目名称：实验四声音传感器实验实验时间：2016.10.21 班级：姓名：学号： 一、实验目的 1. 学习CC2530 单片机GPIO 的使用。 2. 学习声音传感器的使用 二、实验原理 1. CC2530 节点与三轴加速度传感器的硬件接口成绩： 指导老师(签名)：
(1). 声音传感器模块(MIC)引脚 GND：外接GND DO：数字量输出接口(0 和1) +5V：外接5V 电源 (2). 传感器模块与CC2530 模块之间的连接 传感器模块CC2530 模块 GND GND DO P1_4 +5V VDD(5V) 2. GPIO (1). 简介 CC2530单片机具有21个数字输入/输出引脚，可以配置为通用数字I/O或外设I/O信号，配置为连接到ADC、定时器或USART外设。这些I/O口的用途可以通过一系列寄存器配置，由用户软件加以实现。 I/O端口具备如下特性： ●21个数字I/O引脚 ●可以配置为通用I/O或外部设备I/O ●输入口具备上拉或下拉能力 ●具有外部中断能力。 这21个I/O引脚都可以用作于外部中断源输入口。因此如果需要外部设备可以产生中断。外部中断功能也可以从睡眠模式唤醒设备。 (2). 寄存器简介 本次实验中主要涉及到GPIO的寄存器如下：
3. MIC 声音传感器 (1). 概述 声音传感器的作用相当于一个话筒（麦克风）。它用来接收声波，显示声音的振动图象。但不能对噪声的强度进行测量。 该传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。这一电压随后被转化成0-5V 的电压，经过比较器转换数字信号后，被数据采集器接受，并传送给计算机。 传感器特点： ●具有信号输出指示。 ●输出有效信号为低电平。 ●当有声音时输出低电平，信号灯亮。 应用范围： ●可以用于声控灯，配合光敏传感器做声光报警，以及声音控制，声音检测的场合。 (2). 使用方法 本实验利用CC2530 的GPIO 读取声音传感器模块的检测结果输出端，当检测到一定的声音时，此输出端为低电平；未检测到一定的声音时，此输出端为高电平。因此在实际应用中可以根据这种情况判断是否有声音在传感器附近产生。 4.程序流程
地磁传感器_磁感应计_电子罗盘(compass)原理
内容 MID中的传感器 1 加速计 2 陀螺仪 3 地磁传感器 4
MID中的传感器——已商用的传感器 ◆触摸屏 ◆摄像头 ◆麦克风（ST：MEMS microphones……） ◆光线传感器 ◆温度传感器 ◆近距离传感器 ◆压力传感器（ALPS：MEMS气压传感器……） ◆陀螺仪（MEMS） ◆加速度传感器（MEMS） ◆地磁传感器（MEMS）
集成电路（Integrated Circuit，IC） 把电子元件/电路/电路系统集成到硅片（或其它半导体材料）上。 微机械（Micro-Mechanics） 把机械元件/机械结构集成到硅片（或其它半导体材料）上。 微机电系统（Micro Electro Mechanical Systems，MEMS）MEMS = 集成电路+ 微机械
陀螺仪（Gyroscope） ?测量角速度 ?可用于相机防抖、视频游戏动作感应、汽车电子稳定控制系统（防滑）加速度传感器（Accelerometer） ?测量线加速度 ?可用于运动检测、振动检测、撞击检测、倾斜和倾角检测 地磁传感器（Geomagnetic sensor） ?测量磁场强度 ?可用于电子罗盘、GPS导航
陀螺仪+加速计+地磁传感器 ?电子稳像(EIS: Electronic Image Stabilization)?光学稳像(OIS: Optical Image Stabilization)?“零触控”手势用户接口 ?行人导航器 ?运动感测游戏 ?现实增强
1、陀螺仪（角速度传感器）厂商： 欧美：ADI、ST、VTI、Invensense、sensordynamics、sensonor 日本：EPSON、Panasonic、MuRata、konix 、Fujitsu、konix、SSS 国产：深迪 2、加速度传感器（G-sensor）厂商： 欧美：ADI、Freescale、ST、VTI、Invensense、Sensordynamics、Silicon Designs 日本：konix、Bosch、MSI、Panasonic、北陆电气 国产：MEMSIC（总部在美国） 3、地磁传感器（电子罗盘）厂商： 欧美：ADI、Honeywell 日本：aichi、alps、AsahiKASEI、Yamaha 国产：MEMSIC（总部在美国）
无线地磁传感器原理是什么,会不会取代地感线圈
无线地磁传感器原理是什么?会不会取代地感线圈? 时代在进步，科技在发展，更好的科学技术带给我们的不只是文明成果，也更是造福全人类，而在这城市拥挤的道路上，我们又看到了科技带来的便利，很多地方的路边停车位都采用了无线地磁传感器，能更好的能够判断车位的空失，也极大的杜绝了白停车的现象。那么，无线地磁传感器其原理是什么?会不会取代地感线圈成为主流呢?下面就和德立达小编一起来分析分析。 其实，在早些年，就有一些停车行业采取过无线地磁传感器来作为停车场的感应系统，但由于其存在着准确度低、易受干扰、高功耗等一些问题，就没有受到广泛的推广，而随着科技的发展，这将不再是问题。当然能不能推广，还得看它的实际应用价值，原理是什么?比之传统的地感线圈有什么不同?
无线地磁传感器这一最新技术的作用原理就是利用地球磁 场的变化。当车辆经过或者停在无线地磁传感器上方时，相应区域内的磁场将发生变化，无线地磁传感器感知到这种变化，会对当前车辆行驶状态进行判断，并把相关信息通过无线通讯实时传送给管理系统。 与地感线圈相比，无线地磁传感器探测车辆具有极高的灵敏度，通过对磁场变化的细微体察，使得车辆识别性能优越，能够最大程度地保证数据采集的准确度。此外，无线地磁传感器还具有以下显著优势： 1、安装简单易行，维护方便 无线地磁传感器不用钻孔破地埋设，而是直接牢牢粘附于地表，避免了对地面的破坏，同时极大地降低了施工的难度，缩短工期，节省安装费用，使得设备可以迅速有效地投入到使用当中。
2、抗干扰能力强 地磁检测技术不受外界电磁波干扰，雷雨天也可以正常使用，而且防水性能优良，可全天候工作。 3、安装位置灵活 在任何路面同样适用，不受附近的铁磁性物体干扰，且安装尺寸小。 4、易于掌握，管理方便 对于使用者来说，无线地磁传感器不仅成本低廉，而且操作简单，易于掌握，管理起来也十分方便，使用寿命长，一般不需维护。
地磁传感器和加速度传感器原理说明
MEMSIC地磁与G-SENSOR 气泡式加速度传感器原理 IC内嵌入一个MEMS（微机电系统），内部充满特定气体，MEMS中间是加热点，工作时加热，当手机变动时，MEMS内的加热的气体向四周移动，四周有热偶电阻，可以检测移动方向；阻值变化转化为电压变化，在由IC内的ASIC电路放大输出； 电容式G-SENSOR 硅片蚀刻成三个轴上的平板电容，每个平板电容的两块导电板之间有有弹性的介质（这种介质应是硅材料），当甩动手机时，弹簧变动，平行电容板的两块导电板之间间距变化，使得电容发生变化，经过放大输出； 电容式G-SENSOR有共振和抖动问题 地磁传感器原理 地球磁场强度约为0.4-0.6高斯 地磁种类： AMR：异响磁阻，磁体通电后，内部小磁体会与水平位置产生一个夹角，磁体阻抗发生变化，转化为电信号； AMR材质的磁性强度刚好可以覆盖地球磁场，无需处理， GMR：两个磁体之间有一层特殊金属介质，当通电后，金属层的阻抗会发生变化，转化为电信号； HALL: 霍尔效应是电磁效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机制时发现的。当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象就是霍尔效应。这个电势差也被称为霍尔电势差。霍尔效应应使用左手定则判断 GMR和HALL磁场强度超过地磁场，因此GMR和HALL效应做的地磁传感器还增加了集磁器，提高磁场强度。 硬磁与软磁 磁性材料按照磁化后去磁的难易程度，可分为软磁性材料和硬磁性材料。磁化后容易 去掉磁性的物质叫软磁材料，不容易去磁的物质叫硬磁材料。一般来讲软磁性材料剩磁较小，硬磁性材料剩磁较大。 硬磁材料是指磁化后不易退磁而能长期保留磁性的一种铁氧体材料，也称为永磁材料 或恒磁材料。
传感器及其工作原理 说课稿 教案 教学设计
传感器 【教材分析】： 《6.1 传感器及其工作》是新人教版高中物理选修3-2第六章第一节的教学内容，主要学习一些简单传感器，以介绍为主，课程内容比较简单。 【教学目标】 一、知识与技能： （1）、了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义； （2）、知道传感器中常见的三种敏感元件光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件及其它们的工作原理。 （3）、了解传感器的应用。 二、过程与方法： 通过对实验的观察、思考和探究，让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力。 三、情感、态度与价值观： （1）、体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处，激发学生的学习兴趣，拓展学生的知识视野，并加强物理与STS的联系。 （2）、通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。 【教学重点】：理解并掌握传感器的三种常见敏感元件的工作原理。 【教学难点】：分析并设计传感器的应用电路。 学情分析： 从上世纪八十年代起，国际上出现了“传感器热”，传感器在当今科技发展中有着十分重要的地位。本课的设计思路是通过对实验的观察、思考和探究，了解什么是传感器，传感器是如何将非电学量转换成电学量的，传感器在生产、生活中有哪些具体应用，为学生利用传感器制作简单的自控装置作一铺垫。学生对传感器了解较少，教学时力避深奥的理论，侧重于联系实际，让学生感受传感器的巨大作用，进而提高学生的学习兴趣，培养学生热爱科学的情感和崇尚科学的精神。 【教学方法】：实验、探究、讨论 【教学用具】：干簧管，磁铁，光敏电阻、热敏电阻演示仪、传感器简单应用实验盒、万用表。 【课时安排】1课时 【教学过程】 预习检查、总结疑惑 检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性 一、引入新课： 今天我们生活中常用的电视、空调的遥控器是如何实现远距离操纵的？楼梯上的电灯如何能人来就开，人走就熄的？工业生产中所用的自动报警器、恒温烘箱是如何工作的？“非典”病毒肆虐华夏大地时，机场、车站、港口又是如何实现快速而准确的体温检测的？所有这些，都离不开一个核心，那就是本堂课将要学习的传感器。 二、新课教学 1．什么是传感器 演示实验1：如图1所示，小盒子的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，当把磁铁放
红外避障传感器原理图
一、实验原理： 避障传感器基本原理，和循迹传感器工作原理基本相同，利用物体的反射性质。在一定范围内，如果没有障碍物，发射出去的红外线，因为传播距离越远而逐渐减弱，最后消失。如果有障碍物，红外线遇到障碍物，被反射到达传感器接收头。传感器检测到这一信号，就可以确认正前方有障碍物，并送给单片机，单片机进行一系列的处理分析，协调小车两轮工作，完成一个漂亮的躲避障碍物动作，传感器原理图如图6。 图6 红外避障传感器原理图 二、实验接线： 实验时只需把信号输出端（signal）与单片机的P1^0口相连。VCC端接5V电源，GND接电源负极或单片机上的逻辑地。注意：如果对红外避障传感器的使能感兴趣，可以把传感器的TC端接单片机的I/O口，通过控制TC实现是否开启红外避障传感器，当TC 为高电平时传感器工作，为低电平时，传感器关闭，参照图7。 三、实验任务： 1、把红外避障传感器固定在小车的正前方，接好线。注意：红外传感器的避障距离也是可调，调节滑动变阻器可以调节避障距离。 2、编制程序，实现小车检测到前方有障碍物时，向左转弯，再检测，没有障碍物，继续前进，有障碍物，继续左转弯。
图7 避障传感器与单片机连接图 四、红外避障传感器电路分析： 电路中HEF4011BT是一个4通道2输入与非门。455是晶振，它产生38k的方波，HEF4024BT是7位二进制计数器，38k的方波作为计数器HEF4024BT的时钟输入。HEF4024BT的O2与O3接与非门加一个非门去控制HEF4024BT的复位端。也就是说当HEF4024BT计数到第四位与第三位同时为1时，HEF4024BT就会被清零。同时当HEF4024BT的O3为1时，HEF4011BT的O4为低电平，触发红外发光二极管发送信号。当HEF4024BT的O3为0时，HEF4011BT的O4为高电平，关闭发光二极管，这段时间为4个方波周期。也就实现了38k载波调制的红外。接收头是红外线一体化接收头是集红外接收、放大、滤波和比较器输出的模块。当收到信号时，OUT端输出低电平，LEDR被点亮，指示收到信号，前方有障碍物。没有收到信号，OUT端输出反之。 五、实验源程序： /************************************************************* ****** 模块名称：007.c 功能：小车躲避障碍物。 说明：通过定时器0产生PWM调速。 设计时间：2009.09.15 版本号: ************************************************************** *******/ #define uchar unsigned char #define uint unsigned int
用磁阻传感器测量地磁场
实验三十七 用磁阻传感器测量地磁场 地磁场的数值比较小，约T 5 10-量级，但在直流磁场测量，特别是弱磁场测量中，往往需要知道其数值，并设法消除其影响，地磁场作为一种天然磁源，在军事、工业、医学、探矿等科研中也有着重要用途。本实验采用新型坡莫合金磁阻传感器测定地磁场磁感应强度及地磁场磁感应强度的水平分量和垂直分量；测量地磁场的磁倾角，从而掌握磁阻传感器的特性及测量地磁场的一种重要方法。 【实验目的】 1. 掌握磁阻传感器的特性和定标方法。 2. 掌握地磁场的测量方法。 【实验原理】 物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。对于铁、钴、镍及其合金等磁性金属，当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时，电阻几乎不随外加磁场变化；当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时，此类金属的电阻减小，这就是强磁金属的各向异性磁阻效应。 HMC1021Z 型磁阻传感器由长而薄的坡莫合金(铁镍合金)制成一维磁阻微电路集成芯片(二维和三维磁阻传感器可以测量二维或三维磁场)。它利用通常的半导体工艺，将铁镍合金薄膜附着在硅片上，如图1所示。薄膜的电阻率)(θρ依赖于磁化强度M 和电流I 方向间的夹角θ，具有以下关系式 θρρρθρ2cos )()(⊥⊥-+=∥ (1) 其中∥ρ、⊥ρ分别是电流I 平行于M 和垂直于M 时的电阻率。当沿着铁镍合金带的长度方向通以一定的直流电流，而垂直于电流方向施加一个外界磁场时，合金带自身的阻值会生较大的变化，利用合金带阻值这一变化，可以测量磁场大小和方向。同时制作时还在硅片上设计了两条铝制电流带，一条是置位与复位带，该传感器遇到强磁场感应时，将产生磁畴饱和现象，也可以用来置位或复位极性；另一条是偏置磁场带，用于产生一个偏置磁场，补偿环境磁场中的弱磁场部分(当外加磁场较弱时，磁阻相对变化值与磁感应强度成平方关系)，使磁阻传感器输出显示线性关系。 HMC1021Z 磁阻传感器是一种单边封装的磁场传感器，它能测量与管脚平行方向的磁场。传感器由四条铁镍合金磁电阻组成一个非平衡电桥，非平衡电桥输出部分接集成运算放大器，将信号放大输出。传感器内部结构如图2所示，图中由于适当配置的四个磁电阻电流方向不相同，当存在外界磁场时，引起电阻值变化有增有减。因而输出电压out U 可以用下式
地磁传感器检测车辆存在
地磁传感器对车辆存在性检测原理 ?发表时间：2013-07-26 14:16:00 ?文章出处：传感器专家网 ?相关专题：传感器知识 地球磁场的强度在0.5 至0.6 高斯，地球磁场在很广阔的区域内（大约几公里）其强度是一定的。当一个铁磁性物体，如汽车，置身于磁场中，它会使磁场扰动，如图1，此时，放置于其附件的地磁传感能测量出地磁场强度的变化，从而对车辆的存在性进行判断。 图1，汽车对地磁场的扰动 对于车辆的存在和方向检测，不需要象对车辆进行分类时那么详细的信息，所以只需将磁传感器放置在路边，沿着被检测的车道即可，而不需要在车道上挖坑埋入磁传感器。 三轴磁传感器放在距地面1英尺高的位置，X、Y、Z轴方向定义如图2所示。
图2，车辆与磁传感器初始化设置 沿着向上方向的Z轴磁场可用来检测车辆的存在，如图3，轿车经过时Z轴的曲线，该曲线的特点是：当传感器与车辆平行时出现峰值。当在车辆距传感器1英尺的情形下，对该曲线进行平滑处理后，可用来指示车辆的存在。通过建立合适的阀值，可以滤掉旁边车道的车辆或远距离车辆带来的干扰信号。 图3，轿车经过时Z轴磁传感器的曲线图 除了上述沿着向上方向的Z轴检测到手磁场变化可用来检测车辆的存在，检测车辆存在的另一方法是观察磁场变化的大小，也就是计算出整个地磁场在汽车经过时的磁场强度变化情况，从面判断出有无汽车经过：磁场的大小＝（X^2+Y^2+Z^2）^1/2
图4显示了磁传感器距车辆1 英尺、5 英尺、10 英尺和21 英尺时，一辆轿车通过所产生的曲线。在不同距离下，Z轴的曲线形状很相似，但是信号强度却大不相同。从1英尺到5英尺，信号强度衰减得非常快。距离越远，数值快速衰减。当传感器只检测单一车道车辆，而忽略其他车道车辆的存在时，这种特点非常有用。 图4，轿车经过时磁场强度的变化曲线 磁传感器在1 至4 英尺的路边检测距离范围内可以工作得很好。通过观察磁场的变化，可以确定通过车辆的存在。这种检测方法的好处是不用将传感器及相关电路埋在地底，磁传感器也可以安装在铝制外壳中。