全电子式汽车仪表总成设计.docx

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1、山前广播电视裔联传感器原理与应用课程设计设计题目：全电了式汽乍仪我总成设计专业：机械制造及自动化学生姓名：靳利铭学号:起迄日期：2012年10月22I1.2012年11门5|指导老师:全电子式汽车仪表总成设计一、目的同学们学过传感器原理及应用课程后，已初步了解了常用传感器的工作原理、特点等理论学何，但还缺乏实际设计应用的实力。今支配的课程设计一一汽车仪表总成，是种把汽车上全部测星仪表总装在一起，集中向村.装员供应各种驾驶信息的仪表板。选择这个课题，不仅因为这里检测的参数，正是很多其它工业测控中最常用到的温度、压力、液位、速度、大电流等参数，具有代表性、综合性，可以培育我们的实际工作实力：而J1

2、.因为全电子式仪表具有肯定的先进性，它代表r当前汽车仪表的发展方向，可以培育我们的研发实力传统汽车仪表属机电热力式仪表，其体积大、功耗大而寿命不长，故正朝电子化，微机化方向迅猛发展。希望同学们能在设计过程中学会从工程角度思索问题，熟识本专业领域的传感器产品，学会对产品传感器的正确接口、信号调理、线性化、校准及常用的电子显示/报警方法。二、设计资料1 .按任务书要求查阅传感器资料。2 .重点学习一种汽车专用IC（也可广泛用于家电等）1.M3914的内部结构原理，号虑如何用般运放1.M324仿制和用EWB仿真。3 .1.M3914的典型用法:A.固定增益（I.2V满量程）的最简洁用法一一只需外加一

3、只电阻,B.变更增益（最大可提高到200InV满量程）的方法一一内1.2V分压后作基准电压。C.闪耀报警方法一一看发放的资料。三、设计内容和步骤本课程要求同学从图汽车仪表总成图中的二组仪表中各任选半（即三只表），将其改进设计为全电子式的仪表。其中车速-里程表任务属于数字仪表设计训练,只要求考虑种老师建议的系统方案，要求通过查找IC手册，把完整具体的电路图画出来，讲清工作原理，进行必要的计算即可。不仿真、不制作，只作理论设计。组合仪表任务属于模拟仪表设计训练，这是传感接口技术中最近要的博本功,故要求任选二只表进行具体的EWB仿真设计和实际制作（每组同学可共同制作一只或二只表,登记调试数据！进行结

4、果误差分析。每只表都要探讨二种以上的设计方案，但只选择一种性价比嫌高的方案进行设计、仿真和制作。报告一律用五号字体WORD打印，一般6页左右即可。要特殊留意:传感器的选择。作为产品设计方案应优选当前市售商品，但本试险设计允许选用简易元件（如PN结二极管，一般热敏电阻等，具体见卜.提示），以便试验室仿真和制作。你若对产品设计饶有爱好,可在“方案探讨”中探讨下即可。最终的“发挥题”仅供思索，可与老师探讨，但不写入报告。全电子式汽车仪表总成车率里程表组合仪表信号灯H!程衣*油fit表*水水表图-全电f式汽乍仪表总成基本组成四、设计进度支配（明确时间、地点）查阅并自学常用汽车传感器资料1天,至少要查到

5、转速、油量、油压、温度传感器各二种类型以上，并记录其原理、特点及典型应用方法。查阅/自学IC资料和大电流检测方法并初拟各表的实现方案一一I大。至少要查到1.M2917频率电压转换器，1.M3914点/条状1.ED显示驱动器、1.M324单电源四运放、CD4040十二位二进制串行计数器、ICM7225四位半1.ED数码管的脉冲计数/译码/驱动器、7805三端稳压器、7660负电压产生器，大电流检测的四端点电阻采样法、密尔效应法。三只表的具体电路图设计一一3天。计算机仿真一一2大制作调试一一3天撰写设计报告一一4天。平常肯定要留意搜集/记录资料，设计计算、实测数据不行缺少。五、设计成果（一）设计方

6、案一、车速表只要求考虐如下一种系统方案，要求通过查找IC手册,把完整具体的电路图画出来，讲清工作原理，进行必要计算即可.不仿真、不制作.图二车速表原理图传感器概要：选用SZMB-5型磁电式转速传感错，协作高为90Oran的轮胎时，其特性为每转输出60个正弦波（幅度300mv,但不稳定），故车速0100km/h时，对应输出0589.2Hz近似正弦波。计算提示：先求出最大车速100km/h时，传感器输出信号的频率fi；二、里程表也不仿其和制作。B1.6位机械计数器车速表和里程表应共用一个SZMB-5型磁电式转速传感器，以降低成本.7225计数4位1.ED数码管译码注：为防止掉电而丢失里程数据.需选

7、用仃记忆功能的机械计数器，如吉岛海泰电气股份公司的876-1（II、HD型六位电磁计数器，它不带回零装置，可防止篡改.三、油量表传感器：可用电阻式油垃表，它有正向和反向变更式二种.典型正向变更式特性为油量：01/2I对量输出电阻:03060反向变更式（昌河U1.GT7）油量：01.21.对应输出电阻：I1032.5OC系统方案1一一干脆电阻分压取样+5VRs=IWI.M39I4条形显示OIK此法简洁，但因RS小，故非线性大，接近此ED（应自行计算分析）,无法接受。系统方案2一恒流源电阻取压采样20mA恒流源+5V1.M3914条形显示IK+1.2V波.KA此法线性及抗干扰性均好，是电网性传感器

8、的优选取样电路之.故确定采纳。精密恒潦源参考电路:简易恒流源参考电路:R1.,尸31.gm1.J1.=20mAC90I2唧+1.2VIJ11Rx=一。5VVR1=2VR1.820_1.M324一W=I(X)1.=2()mAC90I2rx=简易恒流源计算提示：1 .基极分压电阻应较小，使510上压降稔定在2V上，2 .为使Rx上能产生满幅显示所需1.2V.I=(2-0.7)VW应为20mA条形显示落的忒验制作：考虑到任务指标只要中学低三档显示，故可以用一只1.M324仿照1.M3914(见附录“参考资料”)自制。四、油压表系统方案：常用油压表也是电阻式的，故也有如上二种方案可选，不过因其阻值较高

9、(185)非线性不大，故取第一种方案一一干脆电阻分压取样。传感器特性:一种典型的电阻式油压传感器的实测数据为:3.5,4,4.5,133,150,168,133,150,168,输入压力：0,0.5,1,1.5,2,2.5,3,5 bar实际输出：10,28,48,65,82,98,116,185欧姆线性输出：10,32,45,63,80,98,115,185欧姆可见线性已经比较志向.+I.2V1.M3914条形显示IKDD计算:5V(185)/(185+Rs)=1.2V解得Rs=585条形显示器的试验制作：考虑到试验制作指标可降低到7档显示，故可以用二只二只4仿照1.M3914自制。五、水温

10、表系统方案探讨：常用的温度传感器种类很多，如热电偶，热电阻，热敏电阻，PN结，AD590等。可考虑用热敏电阻或PN结.I.热敏电阻方案：热敏电阻公式:Rt=Ro*expB(1T-1.To),B为材料常数，T为肯定温度。为克服热敏电阻低端电阻不为零的特性,宜采纳电桥检测电路.(留意热敏电阻的负温度电阻特性，应将热敏电阻放在电桥的合适部位)。+5VIk口2K/24加口书URC逑波1.M3914条状显示调地程为克服热敏电阻的严峻非线性影响，可在其上并一只合适电阻RP=Rm(B-2Tm)/B+2Tm),其中Rm为量程中点温度处的热敏电阻阻值：B为热敏电阻的材料常数：Tm为量程中点处的肯定温度。RC谑波

11、1.M3914条状显示传感器特性:RC7-1型电阻式温度传感器的实测数据为：输入温度：30,60,90,120,150,160C对应电阳：2013,581,205,8540.32可见线性很差。计算:B=In(R1.ZRo)/(1.T1.-1.To)=In(32/581)/(1/433-1/333)=4180则得公式：Rt=581*exp4180(1/T-1/333)由此计算得:输入温度：5060708090100T对应电阻：85758140328520515I线性化计算：采纳并电阻方案RP=Rm(B-2Tm)(B+2Tm)=338(4180-2*348)/(4180+2*348)=241,则5

12、0,60,70,80,90,10OC时,对应总电阻分别为188,170,151,131,111,93Q,由此画出曲线如下,可见线性大大改善.I(XX)2.PN结试验方案:图三PN结水温表传感器试验制作.ewb六、电流表系统方案探讨：Rs=(“MEMO调地程差动放大，以提高共模桁制比1.M39I4条状显示常用的直流大电流检测主要有二种：四端电阻法和霍耳效应法。由于前者可以用筒洁结构避开不稳定的接触电阻影响，成本低,工作牢靠,故选择四端电阻法.为削减能耗，应尽后减小其上的电压降。自制大电流传感器原理：本电流端1if)r0RS为0.0024Or2O右中滞洪Ia4取压+端Vi+取压-决Vi-rKr2上

13、的压降并不输入到测量放大器，而3、M相对测量放大器的高输入阻抗，可以忽视,保证了测量精度。（二）设计电路一、车速表+5VVout0.0247uF0SZMB-5里fi转瞥%IOKc0三-0.023三r+,2v200K111R1.调鼠程I8i716514321110Vi1.M3914高位2.2KS7MR-SIOK一D.021N4148+%F三h1.2v220uF16位机械式项?233CONTRST二、里程表ftT(IOK31CONTTNHBRTvICM722513-1931C90131.一-fCoM-fGNDGND36-4O2I+5sin三、油量表油量表试验制作:因只要3级1.ED显示，故用只1.M324仿制1.M3914即可。1.M3914原理与仿真:MOD外接电路Vccidea1.1CaT4R1.T1.ED5Idea1.IOV1k1