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※2009级传感器 ※
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※※课程设计 ※※※※※ ※ ※ ※※
传感器课程设计报告书
课题名称 公共汽车门是否关闭检测装置
姓 名 张克玺
学 号 20096620
院、系、部
专 业
指导教师
电气工程系 电气工程及其自动化 高艳玲
2013年1月3日
公共汽车门是否关闭检测装置
一、设计目的
利用与非门与3片霍尔传感器构成车门状态指示电路，用来实现检测汽车车门是否关好，以保证行车安全。
二、设计要求
1．3片霍尔传感器分别装在汽车的三个门框上，当车门开着时，磁钢远离霍尔传感器，故霍尔传感器输出高电平；门1、门2、门3只要有一个门开着，就有一个霍尔传感器输出高电平，后续或非门输出低电平，红灯亮（LED）表示车门未关好。
2.当绿灯亮，表示车门全关好，司机可以放心开车。
三、设计的相关元件介绍和使用
3.1 霍尔效应
所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。如果在一块矩形半导体薄片上沿x轴方向通以电流，在z轴方向上加磁场B，则在垂直于电流和磁场的方向(即Y轴方向)上产生电势差VH，这一现象称为霍尔效应。VH称为霍尔电压。产生霍尔效应的原因是形成电流的做定向运动的带电粒子即载流子（N型半导体中的载流子是带负电荷的电子，P型半导体中的载流子是带正电荷的空穴）在磁场中所受到的洛伦兹力作用而产生的。
图3-2-1 霍尔效应原理图
3.2 霍尔传感器
本设计采用的霍尔元件是OH137。
OH137霍尔开关电路是为了适用客户低成本高性能要求开发生产的系列产品，其应用领域广泛，性能可靠稳定。电路内部由反向电压保护器、电压调整器，霍尔电压发生器，差分放大器，史密特触发器和集电极开路输出级组成，能将变化的磁场讯号转换成数字电压输出。
该产品的特点是其一致性好、灵敏度可按照客户要求定制、电路可和各种逻辑电路直接接口，可实现很多功能，如无触点开关、位置检测、速度检测、流量检测等。
本设计采用此霍尔元件来检测公共汽车的门是打开和关闭状态。
(a) (b)
图3-2-2 霍尔传感器外观图(a)和引脚图（b）
1．引脚1接高电平12V高电平
2．引脚2接地
3．引脚3输出电压
3.3三极管8050
8050是常见的NPN型小功率晶体三极管，在各种放大电路中经常看到它，应用范围很广，主要用于高频放大。
8050三极管的类型是开关型，其材料是硅，最大集存器电流为0.5 A，直流电增益为10 to 60，功耗为625 mW，最大集存器发射电（VCEO）为25，频率为150 KHz。
本设计中用三级管作为开关管，使电路处于开通或关断状态。工作时，保证三极管Ube=0.7v
3.4 发光二极管
发光二极管简称为LED。由镓与砷、磷的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。
它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
本电路中发光二极管的作用是显示公交门的开与关的状态。若公交门开则显示红色，反之则选择绿色。
二极管的参数选择
编辑本段限流电阻计算公式 R=（E－UF）/IF。
式中E为经过保护电阻分压后的电压，UF为LED的正向压降，IF为LED
的一般工作电流，LED（红色）工作电压是2—2.3v，LED（绿色）工作电压是3—3.2v。工作电流是IF=20mA。
电阻的选择
R6=（12-3-0.4）／0.02=430Ω
R7=(12-2-0.4) ／0.02=480Ω
为了留一定的裕量R6取500Ω，R7取500
Ω。
四、课程设计内容
4.1实验设计结构图
图3-1系统结构框图
4.2检测装置原理图
图4-1检测装置原理图
器件清单：S137霍尔元件（3个），7427TTL或非门（1个），三极管（2个一NPN型一PNP型），发光二极管（一个红色，一个绿色），电阻（7个）
4.3 原理与现象分析
实验总体电路构造方案比较简单，主要包括霍尔传感器和显示部分（二极管）。通过霍尔传感器将车门的开关转换为电信号。
三片霍尔传感器分别装在汽车的3个门的门框上，在车门上的适当位置各固定一块磁钢。（1）当磁钢远离霍尔传感器，输出的是高电平，若三个门中有一个未关好，则或非门输出为低电平，此时三极管PNP三极管的基极有电流流过，PNP三极管导通，红灯亮，表示还有门未关好，其他几个同理；（2）当所有门均关好时，当所有门均关好时，则或非门输出为高电平，三极管VT1的基极没有电流流过，VT1处于截止状态，电流只能通过电阻R6，流向VT4的基极，此时VT4导通，则绿灯亮，这种状态表示门都关好，司机可以放心开车；（3）另外图中的三极管起到开关的作用，电阻起到对三极管和发光二极管的限流保护作用。
4.4仿真结果
五、设计总结
本次小学期设计，公共汽车门是否关闭检测装置使用了霍尔传感器。它是自动控制系统中使用十分普遍的一种传感器，其最大特点是非接触性和可靠性高。利用霍尔开关的这两个特点正好可以满足装置中所需要非接触开关的要求。该装置制作容易，动作稳定、可靠，具有一定的实用价值，能够大大方便人们的日常生活。
通过这次课程设计，我拓宽了知识面，锻炼了能力，综合素质得到较大提高。而安排课程设计的基本目的，是在于通过理论与实际的结合、人与人的沟通，进一步提高思想觉悟和领悟力。尤其是分析和解决问题的实际工作能力。课程设计的一个重要功能，在于运用所学知识，检验学习成果，把课堂上学到的系统化的理论知识，尝试性地应用于实际设计工作，并从理论的高度对设计工作的现代化提出一些有针对性的建议和设想。检验学习成果，看一看课堂学习与实际工作到底有多大距离，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，改变学习内容与方法提供实践依据。对我们来说，实际能力的培养至关重要，而这种实际能力的培养单靠课堂教学是远远不够的，必须从课堂走向实践。通过课程设计，让我们找出自身状况与实际需要的差距，并在以后的学习期间及时补充相关知识，本次小学期中，虽然遇到了很多的困惑和不解，但是通过查阅资料以
及咨询老师和同学，让我对传感器产生了浓厚的兴趣，我相信这次课程设计会对我以后的工作会有很大的帮助，感谢老师对我的指导和帮助。
六、参考文献
[1]《传感器与检测技术》胡向东 刘京诚编著。机械工业出版社。
[2]《传感器原理与应用技术》刘爱华 人民邮电出版社。
[3]《传感器原理及应用技术》(第二版)刘笃仁 韩保君 刘勒编著。
[4]《霍尔效应的发展及应》张勇 孟建新编著。
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※2009级传感器 ※
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※※课程设计 ※※※※※ ※ ※ ※※
传感器课程设计报告书
课题名称 公共汽车门是否关闭检测装置
姓 名 张克玺
学 号 20096620
院、系、部
专 业
指导教师
电气工程系 电气工程及其自动化 高艳玲
2013年1月3日
公共汽车门是否关闭检测装置
一、设计目的
利用与非门与3片霍尔传感器构成车门状态指示电路，用来实现检测汽车车门是否关好，以保证行车安全。
二、设计要求
1．3片霍尔传感器分别装在汽车的三个门框上，当车门开着时，磁钢远离霍尔传感器，故霍尔传感器输出高电平；门1、门2、门3只要有一个门开着，就有一个霍尔传感器输出高电平，后续或非门输出低电平，红灯亮（LED）表示车门未关好。
2.当绿灯亮，表示车门全关好，司机可以放心开车。
三、设计的相关元件介绍和使用
3.1 霍尔效应
所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。如果在一块矩形半导体薄片上沿x轴方向通以电流，在z轴方向上加磁场B，则在垂直于电流和磁场的方向(即Y轴方向)上产生电势差VH，这一现象称为霍尔效应。VH称为霍尔电压。产生霍尔效应的原因是形成电流的做定向运动的带电粒子即载流子（N型半导体中的载流子是带负电荷的电子，P型半导体中的载流子是带正电荷的空穴）在磁场中所受到的洛伦兹力作用而产生的。
图3-2-1 霍尔效应原理图
3.2 霍尔传感器
本设计采用的霍尔元件是OH137。
OH137霍尔开关电路是为了适用客户低成本高性能要求开发生产的系列产品，其应用领域广泛，性能可靠稳定。电路内部由反向电压保护器、电压调整器，霍尔电压发生器，差分放大器，史密特触发器和集电极开路输出级组成，能将变化的磁场讯号转换成数字电压输出。
该产品的特点是其一致性好、灵敏度可按照客户要求定制、电路可和各种逻辑电路直接接口，可实现很多功能，如无触点开关、位置检测、速度检测、流量检测等。
本设计采用此霍尔元件来检测公共汽车的门是打开和关闭状态。
(a) (b)
图3-2-2 霍尔传感器外观图(a)和引脚图（b）
1．引脚1接高电平12V高电平
2．引脚2接地
3．引脚3输出电压
3.3三极管8050
8050是常见的NPN型小功率晶体三极管，在各种放大电路中经常看到它，应用范围很广，主要用于高频放大。
8050三极管的类型是开关型，其材料是硅，最大集存器电流为0.5 A，直流电增益为10 to 60，功耗为625 mW，最大集存器发射电（VCEO）为25，频率为150 KHz。
本设计中用三级管作为开关管，使电路处于开通或关断状态。工作时，保证三极管Ube=0.7v
3.4 发光二极管
发光二极管简称为LED。由镓与砷、磷的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。
它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
本电路中发光二极管的作用是显示公交门的开与关的状态。若公交门开则显示红色，反之则选择绿色。
二极管的参数选择
编辑本段限流电阻计算公式 R=（E－UF）/IF。
式中E为经过保护电阻分压后的电压，UF为LED的正向压降，IF为LED
的一般工作电流，LED（红色）工作电压是2—2.3v，LED（绿色）工作电压是3—3.2v。工作电流是IF=20mA。
电阻的选择
R6=（12-3-0.4）／0.02=430Ω
R7=(12-2-0.4) ／0.02=480Ω
为了留一定的裕量R6取500Ω，R7取500
Ω。
四、课程设计内容
4.1实验设计结构图
图3-1系统结构框图
4.2检测装置原理图
图4-1检测装置原理图
器件清单：S137霍尔元件（3个），7427TTL或非门（1个），三极管（2个一NPN型一PNP型），发光二极管（一个红色，一个绿色），电阻（7个）
4.3 原理与现象分析
实验总体电路构造方案比较简单，主要包括霍尔传感器和显示部分（二极管）。通过霍尔传感器将车门的开关转换为电信号。
三片霍尔传感器分别装在汽车的3个门的门框上，在车门上的适当位置各固定一块磁钢。（1）当磁钢远离霍尔传感器，输出的是高电平，若三个门中有一个未关好，则或非门输出为低电平，此时三极管PNP三极管的基极有电流流过，PNP三极管导通，红灯亮，表示还有门未关好，其他几个同理；（2）当所有门均关好时，当所有门均关好时，则或非门输出为高电平，三极管VT1的基极没有电流流过，VT1处于截止状态，电流只能通过电阻R6，流向VT4的基极，此时VT4导通，则绿灯亮，这种状态表示门都关好，司机可以放心开车；（3）另外图中的三极管起到开关的作用，电阻起到对三极管和发光二极管的限流保护作用。
4.4仿真结果
五、设计总结
本次小学期设计，公共汽车门是否关闭检测装置使用了霍尔传感器。它是自动控制系统中使用十分普遍的一种传感器，其最大特点是非接触性和可靠性高。利用霍尔开关的这两个特点正好可以满足装置中所需要非接触开关的要求。该装置制作容易，动作稳定、可靠，具有一定的实用价值，能够大大方便人们的日常生活。
通过这次课程设计，我拓宽了知识面，锻炼了能力，综合素质得到较大提高。而安排课程设计的基本目的，是在于通过理论与实际的结合、人与人的沟通，进一步提高思想觉悟和领悟力。尤其是分析和解决问题的实际工作能力。课程设计的一个重要功能，在于运用所学知识，检验学习成果，把课堂上学到的系统化的理论知识，尝试性地应用于实际设计工作，并从理论的高度对设计工作的现代化提出一些有针对性的建议和设想。检验学习成果，看一看课堂学习与实际工作到底有多大距离，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，改变学习内容与方法提供实践依据。对我们来说，实际能力的培养至关重要，而这种实际能力的培养单靠课堂教学是远远不够的，必须从课堂走向实践。通过课程设计，让我们找出自身状况与实际需要的差距，并在以后的学习期间及时补充相关知识，本次小学期中，虽然遇到了很多的困惑和不解，但是通过查阅资料以
及咨询老师和同学，让我对传感器产生了浓厚的兴趣，我相信这次课程设计会对我以后的工作会有很大的帮助，感谢老师对我的指导和帮助。
六、参考文献
[1]《传感器与检测技术》胡向东 刘京诚编著。机械工业出版社。
[2]《传感器原理与应用技术》刘爱华 人民邮电出版社。
[3]《传感器原理及应用技术》(第二版)刘笃仁 韩保君 刘勒编著。
[4]《霍尔效应的发展及应》张勇 孟建新编著。