Se necesitan con urgencia los datos y los resultados del procesamiento del informe de un experimento de física universitario "Uso de sensores de presión y CCD".
Este artículo estudia la aplicación conjunta de sensores de cable de presión y sistemas CCD en antirrobo, monitoreo y vigilancia. Según sus características, puede utilizarse para seguimiento en prisiones, campos de trabajo y centros de rehabilitación de drogadictos. También se puede utilizar en museos, hogares, etc. , desempeña el papel de antirrobo. En estos campos de aplicación, se requiere ocultar el sensor y comprender oportunamente la situación en el lugar, por lo que el sensor de cable de presión se utiliza junto con el CCD. Este tipo de sensor no es fácil de encontrar y puede desempeñar una mejor función antirrobo y de monitoreo cuando se usa con CCD.
Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, la gente tiene cada vez más demandas de productos de monitoreo antirrobo para necesidades públicas o privadas. Las personas requieren alta eficiencia, alto rendimiento (por ejemplo, la capacidad de adaptarse a entornos especiales como temperaturas altas y bajas al mismo tiempo), bajo costo y operación simple. Este tema fue creado para satisfacer esta necesidad social.
Encuesta (Encuesta Social):
La tecnología de sensores es una de las tecnologías importantes en los sistemas modernos de medición y automatización. Desde el desarrollo del universo hasta la exploración de los fondos marinos, desde el control de los procesos de producción hasta la vida civilizada moderna, casi todas las tecnologías son inseparables de los sensores. Por lo tanto, muchos países conceden gran importancia al desarrollo de la tecnología de sensores. Por ejemplo, Japón incluye la tecnología de sensores como una de sus seis tecnologías principales (computadora, comunicaciones, láser, semiconductores, superconductores y sensores).
Entre varios sensores, los sensores de presión tienen las ventajas de tamaño pequeño, peso ligero, alta sensibilidad, estabilidad y confiabilidad, bajo costo, fácil integración, etc., y pueden usarse ampliamente en presión, altura y aceleración. , caudal de líquido, caudal, medición y control de nivel y presión de líquido. Además, también se utiliza ampliamente en conservación de agua, geología, meteorología, industria química, medicina y salud y otros campos. Debido a que esta tecnología es una combinación de tecnología plana y procesamiento tridimensional, y es fácil de integrar, se puede utilizar para fabricar monitores de presión arterial, anemómetros, velocímetros del agua, manómetros, básculas electrónicas y dispositivos de alarma automáticos. Los sensores de presión se han convertido en la tecnología más madura, el rendimiento más estable y el sensor más rentable.
Los CCD se utilizan ampliamente en fotografía digital y astronomía, especialmente en telemetría óptica, telescopios ópticos y espectroscópicos y fotografía de alta velocidad, como Lucky Imaging. El CCD se usa ampliamente en cámaras de video, cámaras digitales y escáneres. Sin embargo, las cámaras usan CCD de matriz de puntos, que incluyen direcciones X e Y para tomar imágenes planas, mientras que los escáneres usan CCD de matriz de líneas, que solo tienen dirección X, Y-. El escaneo direccional se completa mediante el dispositivo mecánico del escáner.
Existen dos tipos de tecnologías de procesamiento CCD, una es la tecnología TTL y la otra es la tecnología CMOS. Los TTL y CMOS que se encuentran actualmente en el mercado son en realidad CCD, pero las técnicas de procesamiento son diferentes. El primero es el consumo de energía en miliamperios y el segundo es el consumo de energía en microamperios. La calidad de imagen CCD del proceso TTL es mejor que la del proceso CMOS. El CCD se utiliza ampliamente en productos industriales y civiles.
Métodos de investigación planificados: (Anote en detalle los métodos de investigación y el plan de implementación de este tema)
(1) De acuerdo con las características del sensor de cable de presión, un frente de detección El circuito final está diseñado para cumplir con los requisitos de características de resistencia a altas y bajas temperaturas. Si ocurre una situación fuera de los límites, el sensor de presión del cable emitirá una alarma después de detectar la situación. El CCD monitoreará la situación en el sitio y enviará la señal de alarma del sensor y la señal de monitoreo del CCD al mismo nodo de puerta de enlace. luego envíe la señal de forma inalámbrica a la computadora host.
Entre ellos, el microprocesador del nodo de puerta de enlace utiliza un núcleo simplificado de 51.
El diagrama de estructura general es el siguiente:
(2) El circuito frontal incluye principalmente el módulo de presión y el módulo CCD. El módulo de presión incluye una unidad de sensor de presión y una unidad de amplificación de señal. El módulo de sensor de presión se usa para detectar la presión externa y convertir la presión en un valor de voltaje diferencial. La unidad de amplificación de señal se usa principalmente para amplificar la señal de voltaje de entrada y convertir la. señal diferencial en una señal de voltaje de un solo canal.
Plan de investigación: (completar el contenido de la investigación y los momentos temporales del tema)
(Calendario de la fase:
El proyecto de graduación se abrirá en marzo 15 de mayo de 2012, y los estudiantes presentarán el informe y la defensa de la propuesta del proyecto de graduación.
9 de mayo de 2012; la universidad realizará el examen de mitad de período del proyecto de graduación y presentará la traducción. 30 de mayo de 2012; presentar la tesis del proyecto de graduación. Revisión centralizada por parte de la universidad
2065438 + Defensa de graduación del estudiante del 2 al 15 de junio)
Revisión de la literatura (nada menos que). 1.000 palabras + 15 referencias, incluidas referencias en inglés)
1. Se utiliza ampliamente en computadoras, robots y tecnología de control automático. Las aplicaciones prácticas son muy amplias, desde máquinas herramienta CNC hasta automóviles y electrodomésticos. Varios factores, como el método de instalación y conexión del sensor, afectarán los resultados de la medición del sensor. Sólo practicando y utilizando el sensor de forma práctica podrá saber cómo se debe conectar el sensor a otros circuitos y cómo puede funcionar correctamente. Los sensores de presión que utilizamos habitualmente se fabrican principalmente mediante efecto piezoeléctrico, también llamados sensores piezoeléctricos.
Los principales materiales piezoeléctricos utilizados en los sensores piezoeléctricos incluyen piezoeléctricos, tartrato de sodio y potasio y fosfato dihidrógeno. Entre ellos, el dióxido de silicio es un cristal natural en el que se encuentra el efecto piezoeléctrico. Dentro de un cierto rango de temperatura, las propiedades piezoeléctricas siempre existen, pero cuando la temperatura excede este rango, las propiedades piezoeléctricas desaparecen por completo (esta alta temperatura es el llamado punto de Curie).
El efecto piezoeléctrico es el principal principio de funcionamiento de los sensores piezoeléctricos. Los sensores piezoeléctricos no se pueden utilizar para mediciones estáticas porque la carga después de una fuerza externa se retiene sólo cuando el bucle tiene una impedancia de entrada infinita. Ésta no es la situación real, por lo que los sensores piezoeléctricos sólo pueden medir la tensión dinámica.
Los sensores piezoeléctricos se utilizan principalmente para medir la aceleración, la presión y la fuerza. El acelerómetro piezoeléctrico es un acelerómetro de uso común. Tiene las ventajas de una estructura simple, tamaño pequeño, peso ligero y larga vida útil. Los acelerómetros piezoeléctricos se han utilizado ampliamente en mediciones de vibraciones y golpes de aviones, automóviles, barcos, puentes y edificios, especialmente en los campos de la aviación y el aeroespacial. Los sensores piezoeléctricos también se pueden utilizar para medir la presión de combustión interna y el vacío en los motores. También se puede utilizar en la industria militar, como para medir los cambios en la presión de la recámara y la presión de la onda de choque en el momento en que se dispara una bala en la recámara. Se puede utilizar para medir presiones grandes y pequeñas.
2. Sensor de imagen CCD, es decir, sensor de imagen CCD. Puede convertir datos de imágenes de señales ópticas a señales eléctricas y es un elemento de imagen indispensable para ingresar al mundo de las imágenes. En comparación con los tubos de cámara tradicionales, los sensores de imagen CCD tienen las ventajas de tamaño pequeño, peso ligero, ahorro de energía, precio bajo, larga vida útil, fuerte resistencia al impacto y no se ven afectados por los campos magnéticos.
Para un sistema de cámaras de vigilancia múltiple, es deseable que todas las señales de entrada de vídeo estén sincronizadas verticalmente para que la imagen no se distorsione al cambiar la salida de la cámara. Sin embargo, dado que la alimentación de cada cámara en un sistema multicámara puede provenir de diferentes fases de la fuente de alimentación trifásica, o incluso todo el sistema no está sincronizado con la fuente de alimentación de CA, las medidas que se pueden tomar en este momento El tiempo son: enviar todas las señales de sincronización generadas por el mismo generador de señales de sincronización externo a Ir a la entrada de sincronización externa de cada cámara para ajustar la sincronización y obtener la sincronización vertical adecuada. El rango de ajuste de fase es 0 ~ 360°.
El núcleo del elemento fotosensible CCD es el fotodiodo. El fotodiodo genera una corriente de salida después de recibir la irradiación de luz, y la intensidad de la corriente corresponde a la intensidad de la luz.
Además del diodo fotosensible, el elemento fotosensible CCD también incluye celdas de memoria que controlan las cargas adyacentes. Sin embargo, el diodo fotosensible ocupa un área grande, lo que significa que el área fotosensible efectiva del CCD es fotosensible. El elemento es grande En las mismas condiciones, se puede recibir una señal de luz fuerte bajo la condición y la corriente de salida correspondiente también es muy fuerte, lo que indica que el contenido de la imagen capturada en el resultado de salida es rico y claro;
Principio de funcionamiento: el elemento fotosensible genera una corriente correspondiente después de recibir la luz, y la corriente El tamaño corresponde a la intensidad de la luz, por lo que la señal eléctrica emitida por el elemento fotosensible es analógica. En el CCD, cada elemento fotosensible no realiza procesamiento adicional, sino que envía directamente la señal eléctrica a la unidad de almacenamiento del siguiente elemento fotosensible, combina la señal analógica generada por el elemento y la envía al tercer elemento fotosensible. La señal combinada con el último elemento fotosensible finalmente forma una salida unificada. Dado que la señal eléctrica generada por el elemento fotosensible es demasiado débil para convertirse directamente al formato analógico a digital, estos datos de salida deben amplificarse uniformemente, lo cual es responsabilidad del amplificador en el sensor. Después del procesamiento del amplificador, la intensidad de la señal eléctrica de cada punto de la imagen aumenta en la misma magnitud. Sin embargo, dado que el CCD por sí solo no puede realizar la conversión AD, requiere un chip de conversión analógico a digital especializado para el procesamiento y, finalmente, lo envía a un chip de procesamiento DSP especializado en forma de una matriz de imagen digital binaria.
3. Utilizar ordenadores y sistemas de desarrollo experimental de microcontroladores para completar la edición, compilación, descarga y otras tareas de programas.
Materiales de referencia:
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