内容发布更新时间 : 2024/11/9 14:38:06星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
测量的变化。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此，光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（红外、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件。光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。近年来，新的光电器件不断涌现，特别是CCD图像传感器的诞生，为光电传感器的进一步应用开创了新的一页。
由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的，按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类,即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器。模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流，它与被测量间呈单值关系。模拟式光电传感器按被测量(检测目标物体)方法可分为透射(吸收)式，漫反射式，遮光式(光束阻档)三大类。所谓透射式是指被测物体放在光路中，恒光源发出的光能量穿过被测物，部份被吸收后，透射光投射到光电元件上。所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上，再从被测物体表面反射后投射到
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光电元件上。所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份，使投射刭光电元件上的光通量改变，改变的程度与被测物体在光路位置有关。
光敏二极管是最常见的光传感器。光敏二极管的外型与一般二极管一样，只是它的管壳上开有一个嵌着玻璃的窗口，以便于光线射入，为增加受光面积，PN结的面积做得较大，光敏二极管工作在反向偏置的工作状态下，并与负载电阻相串联，当无光照时，它与普通二极管一样，反向电流很小，称为光敏二极管的暗电流；当有光照时，载流子被激发，产生电子-空穴，称为光电载流子。在外电场的作用下，光电载流子参于导电，形成比暗电流大得多的反向电流，该反向电流称为光电流。光电流的大小与光照强度成正比，于是在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号[5]。光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外，还有对电信号放大的功能。光敏三级管的外型与一般三极管相差不大，一般光敏三极管只引出两个极——发射极和集电极，基极不引出，管壳同样开窗口，以便光线射入。为增大光照，基区面积做得很大，发射区较小，入射光主要被基区吸收。工作时集电结反偏，发射结正偏。在无光照时管子流过的电流为暗电流Iceo=（1+β）Icbo（很小），比一般三极管的穿透电流还小；当有光照时，激发大量的电子-空穴对，使得基极产生的电流Ib增大，此刻流过管子的电流称为光电流，集电极电流Ic=（1+β）Ib，可见光电三极管要比光电二极管具有
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更高的灵敏度。
光敏二极管和光敏三极管是最常见的光敏元件，现在的集成式的光数字传感器大部分的感光元件就是就是光敏二极管和光敏三极管，光数字传感器在模拟输出的基础上内置了A/D转换器，实现了可编程的I2C输出形式，可直接与MCU连接，大大简化了硬件电路的设计。
1.3 课题主要内容及结构安排
本设计以STC89C52单片机为核心来对环境的温湿度及光照度进行实时巡检。各检测单元(传感器)能独立完成各自功能，同时能根据主控机的指令对温湿度、光照度信息进行实时采集。并将采集来的信息通过液晶屏显示清晰的呈现给用户，如果采集的信息超出了预设范围，蜂鸣器将给出报警示意用户，以便做出及时决定。
本系统能够同时检测多路温湿度，检测温度范围-55℃~+125℃。根据实际需要，检测点数可以扩展。系统采用DHT11湿度传感器，产生数字信号传输给单片机进行分析、处理和控制显示。湿度检测范围为20％~90％RH，其检测精度为±5％。光照度传感器采用TSL2561数字式传感器，它将光强转换成数字信号输出，具有直接I2C接口或者SMBus接口，此外，本系统还具有报警模块，可设定报警上下限，当检测到任何数据超过设定上下限就进行报警。
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第二章 方案比较和选择
2.1 温度传感器的选择
方案一：采用热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好，电阻率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。按IEC标准测温范围-200℃～650℃，百度电阻比W(100)=1．3850时，R0为100?和10?，其允许的测量误差A级为±(0．15℃+0.002|t|)，B级为±(0.3℃+0.005|t|)。铜电阻的温度系数比铂电阻大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在腐蚀性介质中使用稳定性差。
方案二：采用模拟集成温度传感器AD590，它的测温范围在-55℃～+150℃之间，而且精度高。M档在测温范围内非线性误差为±0.3℃。AD590可以承受44V下向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会损坏，使用可靠。它只需直流电源就能工作，而且，无需进行线性校正，所以使用也非常方便，接El也很简单。作为电流输出型传感器和电压输出型相比，它有很强的抗外界干扰能力。AD590的测量信号可远传百余米。
方案三：采用数字化温度传感器。DSl8B20是Dallas半导体
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