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1、<p><b> 開關(guān)門顯示器的設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 摘要</b></p><p> 傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的主要內(nèi)容之一。傳感器是將能夠感受到的及規(guī)定的被測(cè)量按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置,通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成,其中敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量(輸入量)的部分;轉(zhuǎn)換元件是指
2、傳感器中能將敏感元件感受的或響應(yīng)的被探測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)的部分。</p><p> 車用傳感器是電子控制系統(tǒng)的主要組成部分之一,在實(shí)現(xiàn)車輛電子化中占有舉足輕重的地位。一輛電子控制系統(tǒng)比較完整的豪華轎車中,幾乎可以有20---"30個(gè)霍爾傳感器用于下列工作狀態(tài)的測(cè)量和控制:在汽車汽缸點(diǎn)火器中作電子斷續(xù)分電點(diǎn)火用;作汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和曲軸角度傳感器;作各種自動(dòng)門窗的開關(guān)系統(tǒng);作速度表和里程表;
3、作防鎖死剎車系統(tǒng)(ABS)中的速度傳感器;各種液體液位檢測(cè)器;作各種用電負(fù)載的電流檢測(cè)及工作狀態(tài)診斷;發(fā)動(dòng)機(jī)熄火檢測(cè);作自動(dòng)剎車系統(tǒng)(替代手剎)中的速度傳感器;作蓄電池充電的電流控制器等。</p><p> 在自動(dòng)控制系統(tǒng)的電子電路中,普遍使用的是霍爾開關(guān),它能夠感受接近物體磁通的變化,利用這種傳感器對(duì)接近物體磁通變化的敏感特性達(dá)到控制開關(guān)通、斷的目的,并使用數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)顯示功能。</p><
4、p> 關(guān)鍵詞:電動(dòng)車門;霍爾效應(yīng);霍爾傳感器;數(shù)碼管</p><p><b> 一、設(shè)計(jì)要求</b></p><p> 利用霍爾傳感器作為控制核心,實(shí)現(xiàn)車門開關(guān)狀態(tài)的顯示與提醒功能。</p><p> 二、實(shí)驗(yàn)原理分析和相關(guān)元件介紹</p><p><b> 元件清單:</b><
5、;/p><p> 2.1 經(jīng)典霍爾效應(yīng)</p><p> 所謂霍爾效應(yīng),是指磁場(chǎng)作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時(shí),產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。如果在一塊矩形半導(dǎo)體薄片上沿x軸方向通以電流,。,在z軸方向上加磁場(chǎng)B,則在垂寅于電流和磁場(chǎng)的方向(即Y軸方向)上產(chǎn)生電勢(shì)差VH,這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。VH稱為霍爾電壓。產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的原因是形成電流的做定向運(yùn)動(dòng)的帶電粒子即載流子(N型半導(dǎo)體中的載
6、流子是帶負(fù)電荷的電子,P型半導(dǎo)體中的載流子是帶正電荷的空穴)在磁場(chǎng)中所受到的洛倫茲力作用而產(chǎn)生的。</p><p><b> 2.2 霍爾傳感器</b></p><p> 霍爾傳感器外觀圖(a)和引腳圖(b)</p><p> ?、僖_1接高電平12V高電平</p><p><b> ②引腳2接地<
7、/b></p><p><b> ?、垡_3輸出電壓</b></p><p> 2.3 霍爾接近開關(guān)</p><p> 霍爾開關(guān)是開關(guān)型霍爾集成電路的一種應(yīng)用形式。首先,開關(guān)型霍爾集成電路輸出的是數(shù)字信號(hào),“0”代表低電平,“1”代表高電平。其次,霍爾器件是一種磁電轉(zhuǎn)換的磁敏傳感器,它可以感受磁場(chǎng)的變化,因此需要使用磁性物體作為其接近
8、物體,通過霍爾開關(guān)檢測(cè)磁性物體的存在與否,達(dá)到控制開關(guān)通、斷的目的。 中,磁極的軸線與霍爾接近開關(guān)的軸線在同一直線上。當(dāng)磁鐵隨運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)到距霍爾接近開關(guān)幾毫米時(shí),霍爾接近開關(guān)的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖健?lt;/p><p><b> 2.4 七段數(shù)碼管</b></p><p> 2.4.1 七段數(shù)碼管引腳</p><p> 數(shù)碼管實(shí)際上是由7
9、個(gè)發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的,加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。這些段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來表示。當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后,這些特定的段就會(huì)發(fā)亮,以形成我們眼睛看到的字樣了。如:顯示一個(gè)“2”字,那么應(yīng)當(dāng)是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。</p><p> 2.4.2 怎樣測(cè)量數(shù)碼管引腳,分共陰和共陽? 找公共共陰和公共共陽:首先,我們找個(gè)5V電源和1個(gè)1K(幾百歐的也行)的電阻,VCC串接
10、個(gè)電阻后和GND接在任意2個(gè)腳上,組合有很多,但總有一個(gè)LED會(huì)發(fā)光的,找到一個(gè)就夠了,然后GND不動(dòng),VCC(串電阻)逐個(gè)碰剩下的腳,如果有多個(gè)LED(一般是8個(gè)),那它就是共陰的了。相反用VCC不動(dòng),GND逐個(gè)碰剩下的腳,如果有多個(gè)LED(一般是8個(gè)),那它就是共陽的。</p><p> 也可以直接用數(shù)字萬用表,紅表筆是電源的正極,黑表筆是電源的負(fù)極。</p><p><b&g
11、t; 三、電路原理分析</b></p><p><b> 3.1 原理圖</b></p><p><b> 3.2 原理圖分析</b></p><p> 實(shí)驗(yàn)總體電路構(gòu)造方案比較簡(jiǎn)單,主要包括霍爾傳感器和顯示部分(數(shù)碼管)。</p><p> 用發(fā)光二極管(綠)發(fā)光表示電路連通
12、正常。</p><p> 滑動(dòng)變阻器起到保護(hù)數(shù)碼管的作用。</p><p> 通過霍爾傳感器將車門的開關(guān)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。當(dāng)車門關(guān)閉時(shí)(即當(dāng)有磁鐵接近霍爾傳感器時(shí))霍爾傳感器②引腳輸出高電平,當(dāng)車門打開時(shí)傳感器②引腳輸出低電平。利用這兩個(gè)電信號(hào),我們可以控制七段數(shù)碼管的顯示的變化:</p><p> 當(dāng)車門關(guān)上顯示的是“0”,數(shù)碼管a,b,c,d,e,f引腳接上高
13、電平;</p><p> 當(dāng)車門打開顯示的是“1”,數(shù)碼管b,c引腳接上的是高電平,其余引腳接低電平。</p><p> 整個(gè)電路需要一個(gè)12 V的直流電源來提供直流電。如果用直流電池供電,則不能滿足長(zhǎng)時(shí)間的工作要求。因此,選用電容降壓式直流穩(wěn)壓電源電路來產(chǎn)生直流電源。將市電先后通過電容降壓、半波整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的12 V直流電壓。</p><
14、p><b> 3.3 測(cè)試結(jié)果</b></p><p> 霍爾開關(guān)的具體實(shí)現(xiàn)方式示意圖如圖1所示?;魻栭_關(guān)(用B表示)安裝在門框上,而磁鋼安裝在門的上邊框上。當(dāng)關(guān)門時(shí),磁鋼剛好在霍爾開關(guān)正下方,且靠近霍爾開關(guān),利用霍爾開關(guān)檢測(cè)面的霍爾效應(yīng),使開關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化,霍爾開關(guān)能感受到磁鋼的存在。當(dāng)打開門時(shí),磁鋼離開霍爾開關(guān),沒有磁場(chǎng)通過檢測(cè)面,檢測(cè)面不發(fā)生霍爾效應(yīng),感知到門沒有關(guān)嚴(yán)
15、。霍爾開關(guān)輸出特性如圖2所示。</p><p> 霍爾開關(guān)輸出特性如圖2:</p><p><b> 四、總結(jié) </b></p><p> 報(bào)告中以車身前門的設(shè)計(jì)為例來說明整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程,其實(shí)稍作改動(dòng)該系統(tǒng)便可以應(yīng)用到其他幾個(gè)車門。</p><p> 本文所研究和設(shè)計(jì)的開關(guān)門顯示裝置的特點(diǎn)是使用了非接觸霍爾開關(guān)
16、。它是自動(dòng)控制系統(tǒng)中使用十分普遍的一種傳感器,其最大特點(diǎn)是非接觸性和可靠性高。利用霍爾開關(guān)的這兩個(gè)特點(diǎn)正好可以滿足裝置中所需要非接觸開關(guān)的要求。該裝置制作容易,動(dòng)作穩(wěn)定、可靠,具有一定的實(shí)用價(jià)值,能夠大大方便人們的日常生活。</p><p><b> 【參考文獻(xiàn)】</b></p><p> [1]陸曉青.車用傳感器知多少,世界汽車,2003</p>
17、<p> [2]涂有瑞.霍爾器件在汽車上的應(yīng)用,汽車電器,2000</p><p> [3]周云山,鐘勇.汽車電子控制技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003</p><p> [4]張勇,孟建新.霍爾效應(yīng)的發(fā)展及應(yīng)用</p><p> [5] 卿太全等編著.傳感器應(yīng)用電路集萃.北京:中國(guó)電力出版社,2008</p><p>
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