毕业设计－汽车油量检测报警器

毕业设计－汽车油量检测报警器内容摘要：

的尝试非常多。 例如使用贵金属材料和高分子复合材料等。 Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()4 电路工作原理 主电路工作原理 该汽车油量监测报警器电路由 油位 监测电路、油位显示电路、缺油 警示电路和电源电路等组成，如图 2 所示。 图 2 汽车油量检测报警电路 油位监测电路由二极管 VD辅助电位器 RP1 和汽车油箱内浮筒式电位器 RP2 组成。 油位显示电路由发光二极管 VL2~VL 晶体管 V2~V7 等组成。 缺油警示电路由二极管 VD晶体管 V发光二极管 VL1， 集成电路 IC 扬声器 BL 和有关阻容元件组成。 电源电路由二极管 VD三端集成稳压器 IC1 和滤波电容器 C1~C3 组成。 +l2V 电压经 VD1 降压和 IC1 稳压后，产生 +9V电压，供给 IC2 和 V1~V7 等电路。 在汽车油箱内储满燃油时， RP2 的阻值在浮标的作用下滑向最 小值，使 V2~V7 均导通，发光二极管 VL2~VL7 均点亮。 当油箱内油量降为一半时， RP2 的中心头滑至中间位置，使 V2~V4 导通， V5~V7截止， VL2~VL4 仍亮， VL5~VL7 熄灭。 当油箱内油位降低至限位时， RP2 的阻值变为最大值， V2~V7 均截止。 VL2~VL7均熄灭，使 V1 导通， IC2 的 4脚由低电平变为高电平，由 IC2 和外围元器件组成的多谐振荡器振荡 (工作频率为 lOHz 左右 )工作， IC2 的 3 脚间断输出高电平，使发光二极管 VL1 闪亮，扬声器 BL 发出 嘟、嘟 的报警声。 声音报警 5S 结束，灯泡持续报警直到油箱内油量达到适当值。 若仅黄色发光二极管 VL2 亮，则说明油箱内即将缺油。 Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB() 主电路元器件选择 R1~R9 均选用 1/4W 碳膜电阻 器。 RP1~RP3 可选用小型膜式电位器或全密封式电位器。 C C4~C C9 均选用耐压值为 16V 的铝 电解 电容器。 C C3 和 C8 均选用涤纶电容器或 独石电容 器。 VD VD2 均选用 IN4001 或 IN4007 型硅整流二极管， VD3 选用 IN4148型硅开关二极管。 VL1~VL7 均选用 φ 3mm高亮度发光二极管 ,其中 VL1 选红色， VL2 选黄色 ,VL3~VL7 均选绿色。 V1选用 S8550 或 C8550 型硅 PNP晶体管。 V2~V7 均选用 S8050 或 C8O5O型硅 NPN 晶体管。 IC1 选用 LM7809 型三端集成稳压器。 IC2 选用 NE555 型时基集成电路。 BL 选用 ~、 8Ω 电动式扬声器。 各组合电路的设计及其工作原理 油量采集及放大电路设计 油量采集及放大电路图如图 3 所示 ： 图 3 油量采集及放大电路 油量采集及放大电路的构成及原理 仪表 放大器电路的典型结构如图 3 所示。 它主要 由两级差分放大器电路构成。 其中 ,运放 A1, A2为同 相差分输入方式 ,同相输入可以大幅度提高电路的输入阻抗 ,减小电路对微弱输入信号的衰减。 差分输入可以使电路只对差模信号放大 ,而Uo Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()对共模输入信号只起跟随作用 ,使得送到后级的差模信号与共模信号的幅值之比 (即共模抑制比 CM R R) 得到提高。 这样在以运放 A3为核心部件组成的差分放大电路中 ,在 CM R R 要求不 变情况下 ,可明显降低对电阻 R3和 R4, Rf和 R5的精度匹配要求 ,从而使仪表放大器 电路比简单的差分放大电路具有更好的共模抑制能力。 在 R1= R2, R3 = R4 , Rf = R5的条件下 , 图 1 电路的增益为 : G= ( 1 +2 R1 / Rg ) ( Rf / R3 ) [ 3 ]。 由公式可见 ,电路增益的调节可以 通过改变 Rg 阻值实现。 （ 其中A1 ～ A3都是使用 L M741） 油量采集及放大电路 采用 4个电阻组成电桥电路的形式 ,将双端差分输入变为单端的信号源输入。 性能测试主要是从信号源 V s 的最大输入和 V s 最小输入、电路的最大增益及共模抑制比几 方面进 行仿真和实际电路性能测试。 测试数据分别见表 1 和表 2。 其中 ,V最大输入是指在给定测试条件下使电路输出不失真时的信号源最大 (小 ) 输入。 最 大 增益是指在 给 定测试条 件 下 ,使 输出不失 真 时可以实 现 的电 路 最 大 增 益 值。 共 模 抑 制 比 由 公 式 KCM RR=20l gA vd / A vc ( dB) 计 算得 出。 表 1 仿 真 数据 V s 最大输入 V s最小输入 最大增益 KCMRR 测试条 件 f=25HZ。 G=4100。 Rp=5kΩ ； V s = 100 μ V； Rp = 5 kΩ； V cm = 10 V 15 . 2 mV 2 μ V 204 204 123 dB 表 2 实测 数据 V s 最大输入 V s最小输入 最大增益 KCMRR测 测试条 件 f=25HZ。 G=4100。 Rp=5kΩ ； V s = 100 μ V； Rp = 5 kΩ； V cm = 10 V 13 mV 2 mV 16 250 98 dB 说明 : (1) f 为 V s 输 入信号 的 频率。 (2) 表格中 的 电压测 量 数据全 部 以峰峰 值 表示。 (3) 表 格中的 表示 以 L M741为 核 心组成 的 仪表放 大 器电路。 由表 1 和表 2 可 见 ,仿 真性能明 显 优于实际 测 试性 能。 这 是 因为仿真 电 路 的 性 能基本 上是 由 仿真器 件 的 性能和 电 路的结 构 形 式确 定 的 ,没有 外 界干 扰 因 素 ,为理想条件 下的测试。 而实 际 测试电路 由 于受环境 干 扰因 素 (如环境温 度 、空 间 电磁干扰等 ) 、人为操 作 因素 、实际 测试 仪 器精确 度 、准确 度和 量 程范 围 等的 限 制 ,使 测 试 条 件 不 够理想 ,Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()测量结 果 具有一 定 的误 差。 在实际电 路 设计过 程 中 ,仿 真 与实际 测 试 各有 所 长。 一般先 通过 仿 真 测 试 ,初步确定电 路 的结 构及器 件 参 数 ,再 通过实际 电 路测 试 ,改进其具 体性能 指标及参 数 设 置。 这 样 ,在保 证 电路功 能 、性能的 前 提 下 ,大大 提 高电路设计的效 率。 电 路的设计 方 案确定 以 后 ,在 具体的电 路 设计过程 中 ,要注意 以 下几个 方 面： (1) 注 意关 键 元 器 件的 选 取 , 比如 对 图 2 所 示 电 路 ,要注意 使 运放 A1 ,A2 的特 性 尽 可能一 致。 选 用电 阻 时 ,应该使 用 低温 度系 数的 电 阻 ,以获 得 尽可能 低 的 漂移。 对 R3 , R4 , R5 和 R6 的 选择应 尽 可能匹 配。 ( 2) 要 注意在电 路 中增加各 种 抗干扰 措 施 , 比如 在 电 源 的引 入 端增 加 电源 退 耦电 容 , 在信 号 输 入 端 增 加 RC 低 通 滤波 或在 运 放 A1 ,A2 的 反 馈回路 增加 高频 消 噪电容 , 在 PCB 设 计中 精 心布 局 合 理 布 线 , 正 确 处 理 地线等 ,以提 高 电 路 的抗 干扰 能 力 ,最大 限 度地发 挥 电 路的性 能 电压比较器电路设计 电压比较器原理 电压比较器是集成运 放非线性应用电路 , 他常用于各种电子设备中 , 它将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较 , 在二者 幅度相等的附近 ,输出电压将产生跃变 ,相应输出高电平或低电平 .比较器可以组成非正弦 波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域 ， 电压比较器 ， 它可用于报警器电路 , 自动控制电路 , 测量技术 ,也可用于 V/F 变换电路 ,A/D 变换电路 ,高速采样电路 ,电源电压监测电路 ,振 荡器及压控振荡器电路 ,过零检测电路等 . 如图 所示为一电压比较器 ， UR 为参考电压 ,加在运放的同相的输入端 ,输入电压 ui 加在反相的输入端 . Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB() (a)电路图 (b)传输特性 图 4 电压比较电路 （ 1） 当 uiUR 时 ,运放输出高电平 ,稳压管 Dz 反向稳压工作 .输出端 电位被其箝位在稳压管的稳定电压 UZ,即 uO=UZ （ 2） 当 uiUR 时 , 运放输出低电平 , 正向导通 , DZ 输出电压等于稳压管的正向 压降 UD, uo 即 =UD 因此 ,以 UR 为界 ,当输入电压 ui 变化时 ,输出端反映出两种状态 ,高电位和低电位 . （ 3） 表示输出电压与 输入电压之间关系的特性曲线 ,称为传输特性 . 图 (b)为 (a)图比较器 的传输特性 元器件选择： 比较器选用 型号 LM339 R1=10 kΩ R2=30 kΩ R=20 kΩ Dz 选用 Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB() 555单稳态电路设计 555 时基电路的特性 555 集成电路开始是作定时器运用 的，所以叫做 555 定时器或 555 时基电路。 但后来经过开发，它除 了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。 此外，还可以组成脉冲 振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变 换、频率变换、脉冲调制等。 由于它工作可 靠、运用方便、价钱低廉，当前被广泛用于各种电子产品中， 555 集成电路内部有几十个元器件，有分压 器、比较器、基本 RS 触发器、放电管以及缓冲器等，电路比较庞杂，是模拟电路和数字电路的混合体， 如 图 5 所示 图 5 555 集成电路的内部结构图 555 集成电路是 8 脚封装，双列直插型，如图 5 所示，按输入输出的排列可看成如图 2(B)所示。 其 中 6 脚称阈值端 (TH)，是上比较器的输入； 2 脚称触发端 (TR)，是下比较器的输入； 3 脚是输出端 (Vo)，它 有 O 和 1 两种状态，由输入端所加的电平决定； 7 脚是放电端 (DIS)，它是内部放电管的输出，有悬空和接 地两种状态， Opinos adugethry39。 mlcAv,fPb20*jZTxMI:E。