傳感器實(shí)用電路設(shè)計(jì)與制作

第1章 傳感器電路基礎(chǔ)知識(shí)

1.1 傳感器電路設(shè)計(jì)須知

1.1.1 傳感器

1.1.2 傳感器最好具有較小的參數(shù)分散性

1.1.3 怎樣處理參數(shù)的溫度漂移現(xiàn)象

1.1.4 為了能夠用電池供電必須降低消耗電流

1.1.5 傳感器的互換性越好調(diào)試起來(lái)就越方便

1.2 傳感器的驅(qū)動(dòng)電路與電路元器件

1.2.1 驅(qū)動(dòng)傳感器所必需的電路

1.2.2 傳感器的特征電路

1.2.3 制作電路所必備的元器件

第2章 熱電偶的使用方法

2.1 熱電偶的原理與測(cè)量方法

2.1.1 熱電偶產(chǎn)生與溫差成比例的熱電動(dòng)勢(shì)

2.1.2 熱電偶的最高使用溫度因芯線粗細(xì)而異

2.1.3 熱電偶如果直接以裸線使用其壽命會(huì)縮短

2.1.4 補(bǔ)償線的使用方法

2.2 熱電偶的基本電路

2.2.1 熱電偶的放大電路

2.2.2 線性化電路

2.2.3 用運(yùn)算放大器集成電路制作平方律電路

2.2.4 基準(zhǔn)接點(diǎn)補(bǔ)償電路

2.2.5 用2端式溫度傳感器集成電路測(cè)量基準(zhǔn)接點(diǎn)的溫度

2.3 剛熱電偶制作測(cè)溫電路

2.3.1 用J型熱電偶制作溫度計(jì)（兩個(gè)量程：0～300℃和300～600℃）

2.3.2 用K型熱電偶制作溫度計(jì)（兩個(gè)量程、總測(cè)溫范圍為0～1000℃）

專欄2.1 熱電偶的精度

專欄2.2 求解熱電偶近似表達(dá)式的程序

2.4 使用溫度傳感器的RMS-DC轉(zhuǎn)換器

2.4.1 交流電壓的平均值與有效值

2.4.2 熱轉(zhuǎn)換型RMS-DC轉(zhuǎn)換器集成電路LT1088

2.4.3 RMS-DC轉(zhuǎn)換器的基本電路

2.4.4 實(shí)際的特性

第3章 鉑電阻的使用方法

3.1 鉑電阻

3.1.1 利用鉑電阻的電阻值隨溫度變化的規(guī)律測(cè)量溫度

3.1.2 JIS（日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）與DIN（德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）中的鉑電阻

3.1.3 溫度系數(shù)的分散性會(huì)極大地影響測(cè)量精度

3.2 鉑電阻的基本電路

3.2.1 恒電流工作

3.2.2 恒電壓工作

3.3 用鉑電阻制作溫度測(cè)量電路

3.3.1 制作測(cè)溫范圍為0～200℃的DMM用溫度計(jì)探頭

3.3.2 制作測(cè)溫范圍為0～500℃的DMM用溫度計(jì)探頭

3.3.3 用電流為4～20 mA的環(huán)形電路測(cè)量0～600℃的溫度

3.3.4 制作測(cè)溫范圍為0～600℃的帶有線性化電路的環(huán)形電流電路

專欄3.1 在需要延長(zhǎng)傳感器的長(zhǎng)度時(shí)將其制作成3線式連線

專欄3.2 鉑電阻的散熱常數(shù)與測(cè)量誤差

第4章 光敏傳感器的使用方法

4.1 光敏傳感器的種類與特征

4.1.1 光敏二極管的短路電流與開(kāi)路電壓

4.1.2 光敏二極管的暗電流

4.1.3 光敏二極管的分光靈敏度

4.1.4 光敏二極管的響應(yīng)速度

4.1.5 光敏三極管的特征

4.1.6 光敏三極管的分光靈敏度與響應(yīng)速度

4.2 光敏傳感器的基本電路

4.2.1 光敏二極管的基礎(chǔ)是照度測(cè)量

4.2.2 用BS500B作光敏二極管

4.2.3 簡(jiǎn)單的照度計(jì)電路

4.3 用光敏傳感器制作便攜式照度計(jì)

4.3.1 用TFA1001W作光敏傳感器

4.3.2 為了拓寬動(dòng)態(tài)范圍而采用對(duì)數(shù)輸出型

專欄4.1 輻射量與測(cè)光量

專欄4.2 觀察紅外遙控器的波形

專欄4.3 熱釋電紅外傳感器

4.4 用熱電堆進(jìn)行非接觸式溫度測(cè)量

4.4.1 非接觸式溫度計(jì)電路的設(shè)計(jì)

4.4.2 4次方根運(yùn)算電路的制作方法

第5章 霍爾效應(yīng)傳感器的使用方法

5.1 霍爾效應(yīng)傳感器的工作原理與特征

5.1.1 霍爾效應(yīng)傳感器是一個(gè)四端器件

5.1.2 霍爾效應(yīng)傳感器的輸出電壓與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比

5.1.3 霍爾效應(yīng)傳感器的線性度

5.1.4 GaAs霍爾效應(yīng)傳感器與InSb霍爾效應(yīng)傳感器的特征

5.2 霍爾效應(yīng)傳感器的基本電路

5.2.1 簡(jiǎn)單的恒電壓工作電路

5.2.2 適于高精度測(cè)量的恒電流工作電路

5.2.3 作為霍爾效應(yīng)傳感器放大電路基礎(chǔ)的差動(dòng)放大器

5.2.4 用來(lái)測(cè)量變壓器的漏磁

5.3 霍爾效應(yīng)傳感器的使用

5.3.1 制作通用型高斯計(jì)

5.3.2 磁極檢測(cè)器的制作

專欄5.1 使用InSb霍爾效應(yīng)傳感器時(shí)應(yīng)當(dāng)注意其自加熱效應(yīng)

5.4 關(guān)于霍爾效應(yīng)傳感器的不平衡電壓

5.4.1 最好選擇不平衡電壓小的霍爾效應(yīng)傳感器

5.4.2 不平衡電壓不穩(wěn)定時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮是不是產(chǎn)生了熱電動(dòng)勢(shì)

5.4.3 使用交流電流作為控制電流可消除熱電動(dòng)勢(shì)

5.4.4 關(guān)于霍爾效應(yīng)傳感器的噪聲

第6章 磁敏電阻器的使用方法

6.1 磁敏電阻器的工作原理與特征

6.1.1 半導(dǎo)體磁敏電阻器的特征

6.1.2 鐵磁體磁敏電阻器的特征

6.2 磁敏電阻器的基本電路與輸出波形

6.2.1 半導(dǎo)體磁敏電阻器的基本電路與輸出波形

6.2.2 鐵磁體磁敏電阻器的基本電路與輸出波形

6.3 磁敏電阻器的使用

6.3.1 非接觸式交流電流檢測(cè)器的制作

專欄6.1 磁學(xué)單位

……

第7章 壓力傳感器的使用方法

第8章 交流電流傳感器的使用方法

第9章 超聲波傳感器的使用方法

附錄 31/2位A-D轉(zhuǎn)換器的使用方法 2100433B

《傳感器實(shí)用電路設(shè)計(jì)與制作》是"圖解電路設(shè)計(jì)與制作系列"之一。本系列共四本。本系列以初學(xué)電子電路的電子愛(ài)好者為讀者對(duì)象，培養(yǎng)初學(xué)者動(dòng)手能力為目的，因此講解通俗易懂、細(xì)致，實(shí)用性強(qiáng)。通過(guò)本系列的學(xué)習(xí)，可以制作簡(jiǎn)單到較復(fù)雜的電路。

《傳感器實(shí)用電路設(shè)計(jì)與制作》介紹從最基本的電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)到實(shí)用電路設(shè)計(jì)技術(shù)，內(nèi)容共分9章，即傳感器概要、熱電偶、白金測(cè)溫電阻、光傳感器、活兒傳感器、磁性電阻元件、壓力傳感器、交流電路傳感器、超聲波傳感器等。

本教程以Mentor Graphics公司的開(kāi)發(fā)軟件PADS為平臺(tái)，以一個(gè)STM32核心板電路為載體，引入TDBU教學(xué)模式，對(duì)電路設(shè)計(jì)與制作的過(guò)程進(jìn)行講解，包括STM32核心板驗(yàn)證、焊接材料采購(gòu)、樣板焊接、原理圖繪制、PCB設(shè)計(jì)、生產(chǎn)文件輸出以及打樣貼片，讓讀者通過(guò)實(shí)訓(xùn)，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)電路設(shè)計(jì)與制作的整個(gè)過(guò)程有一個(gè)立體的認(rèn)識(shí)，最終實(shí)現(xiàn)能夠獨(dú)立進(jìn)行簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)與制作的目標(biāo) 。

本書主要介紹常用傳感器的接口電路，包括溫敏傳感器、光敏傳感器、磁敏傳感器、力敏傳感器、濕敏傳感器、氣敏傳感器、超聲波傳感器、熱釋電和紅外傳感器等實(shí)用接口電路。這些電路設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)合理、性能優(yōu)良、實(shí)用性強(qiáng)。本書可供傳感器應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員、電路設(shè)計(jì)工程師、電子愛(ài)好者和大專院校師生使用。

第1章 基于STM32核心板的電路設(shè)計(jì)與制作流程 1

1.1 什么是STM32核心板 1

1.2 為什么選擇STM32核心板 2

1.3 電路設(shè)計(jì)與制作流程 3

1.4 本書配套資料包 5

1.5 本書配套開(kāi)發(fā)套件 6

本章任務(wù) 8

本章習(xí)題 8

第2章 STM32核心板介紹 9

2.1 STM32芯片介紹 9

2.2 STM32核心板電路簡(jiǎn)介 10

2.2.1 通信-下載模塊接口電路 10

2.2.2 電源轉(zhuǎn)換電路 11

2.2.3 JTAG/SWD調(diào)試接口電路 11

2.2.4 獨(dú)立按鍵電路 12

2.2.5 OLED顯示屏接口電路 12

2.2.6 晶振電路 14

2.2.7 LED電路 14

2.2.8 STM32微控制器電路 14

2.2.9 外擴(kuò)引腳 16

2.3 基于STM32核心板可以開(kāi)展的實(shí)驗(yàn) 17

本章任務(wù) 17

本章習(xí)題 17

第3章 STM32核心板程序下載與驗(yàn)證 19

3.1 準(zhǔn)備工作 19

3.2 將通信-下載模塊連接到STM32核心板 19

3.3 安裝CH340驅(qū)動(dòng) 20

3.4 通過(guò)mcuisp下載程序 21

3.5 通過(guò)串口助手查看接收數(shù)據(jù) 22

3.6 查看STM32核心板工作狀態(tài) 23

3.7 通過(guò)ST-Link下載程序 23

本章任務(wù) 27

本章習(xí)題 27

第4章 STM32核心板焊接 28

4.1 焊接工具和材料 28

4.2 STM32核心板元器件清單 31

4.3 STM32核心板焊接步驟 34

4.4 STM32核心板分步焊接 35

4.5 元器件焊接方法詳解 39

4.5.1 STM32F103RCT6芯片焊接方法 39

4.5.2 貼片電阻（電容）焊接方法 41

4.5.3 發(fā)光二極管（LED）焊接方法 42

4.5.4 肖特基二極管（SS210）焊接方法 42

4.5.5 低壓差線性穩(wěn)壓芯片（AMS1117）焊接方法 43

4.5.6 晶振焊接方法 44

4.5.7 貼片輕觸開(kāi)關(guān)焊接方法 45

4.5.8 直插元器件焊接方法 46

本章任務(wù) 46

本章習(xí)題 47

第5章 PADS VX.2軟件介紹 48

5.1 PADS軟件介紹 48

5.2 硬件系統(tǒng)配置要求 50

5.3 PADS VX.2軟件安裝 50

本章任務(wù) 53

本章習(xí)題 53

第6章 STM32核心板原理圖設(shè)計(jì) 54

6.1 原理圖設(shè)計(jì)流程 54

6.2 新建原理圖文件 54

6.3 原理圖設(shè)計(jì)規(guī)范 57

6.4 快捷鍵介紹 60

6.5 元器件庫(kù)的加載和卸載 61

6.5.1 加載元器件庫(kù) 62

6.5.2 卸載元器件庫(kù) 63

6.6 放置和刪除元器件 63

6.7 元器件的連線 67

6.8 添加網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào) 68

6.9 文本的放置 69

6.10 原理圖的編譯 71

本章任務(wù) 73

本章習(xí)題 73

第7章 STM32核心板PCB設(shè)計(jì) 74

7.1 PCB設(shè)計(jì)流程 74

7.2 創(chuàng)建PCB文件 74

7.3 設(shè)置規(guī)則 75

7.4 基本操作 78

7.4.1 繪制板框 78

7.4.2 繪制定位孔 79

7.4.3 統(tǒng)一修改編號(hào)絲印大小 84

7.5 元器件的布局 84

7.5.1 布局原則 85

7.5.2 布局基本操作 87

7.6 元器件的布線 89

7.6.1 布線基本操作 89

7.6.2 布線注意事項(xiàng) 91

7.6.3 STM32分步布線 92

7.7 絲印 99

7.7.1 添加絲印 100

7.7.2 批量添加絲印 100

7.8 淚滴 101

7.8.1 添加淚滴 101

7.8.2 刪除淚滴 102

7.9 添加電路板信息和信息框 103

7.9.1 添加電路板名稱絲印 103

7.9.2 添加版本信息和信息框 104

7.9.3 添加PCB信息 105

7.10 覆銅 105

7.10.1 設(shè)置覆銅規(guī)則 105

7.10.2 覆銅的基本操作 106

7.11 DRC規(guī)則檢測(cè) 109

本章任務(wù) 110

本章習(xí)題 110

第8章 創(chuàng)建元器件庫(kù) 111

8.1 元器件庫(kù)的組成 111

8.2 元器件庫(kù)的創(chuàng)建步驟 112

8.3 創(chuàng)建PCB封裝庫(kù) 114

8.3.1 制作電阻的PCB封裝 114

8.3.2 制作發(fā)光二極管的PCB封裝 120

8.3.3 制作簡(jiǎn)牛的PCB封裝 123

8.3.4 制作STM32F103RCT6的PCB封裝 128

8.4 創(chuàng)建原理圖邏輯庫(kù) 132

8.4.1 創(chuàng)建原理圖邏輯庫(kù)的流程 132

8.4.2 新建電阻邏輯符號(hào) 132

8.4.3 新建發(fā)光二極管邏輯符號(hào) 135

8.4.4 新建簡(jiǎn)牛邏輯符號(hào) 137

8.4.5 新建STM32F103RCT6邏輯符號(hào) 138

8.5 創(chuàng)建元器件類型庫(kù) 140

8.5.1 新建元器件類型——電阻 140

8.5.2 新建元器件類型——發(fā)光二極管 145

8.5.3 新建元器件類型——簡(jiǎn)牛 149

8.5.4 新建元器件類型——STM32F103RCT6芯片 153

本章任務(wù) 157

本章習(xí)題 158

第9章 輸出生產(chǎn)文件 159

9.1 生產(chǎn)文件的組成 159

9.2 PCB源文件的輸出 159

9.3 Gerber文件的輸出 160

9.4 IPC網(wǎng)表的輸出 169

9.5 SMT文件的輸出 170

9.6 裝配圖的輸出 174

9.7 BOM的輸出 178

本章任務(wù) 180

本章習(xí)題 180

第10章 制作電路板 181

10.1 PCB打樣在線下單流程 181

10.2 元器件在線購(gòu)買流程 186

10.3 PCB貼片在線下單流程 189

10.4 嘉立創(chuàng)下單助手 193

本章任務(wù) 195

本章習(xí)題 195

附錄 STM32核心板PDF版本原理圖 196

參考文獻(xiàn) 197 2100433B