课程设计（论文）-基于浮筒式可变电阻传感器燃油表的设计.doc

职业技术学院课程设计（论文）基于浮筒式可变电阻传感器燃油表的课程设计 设计人： 指导教师： 专业名称： 所在系部： 2011年5月一、设计任务及要求：设计任务：完成一个简单的燃油表的硬件电路部分和软件部分的设计要 求： 1. 根据电路的要求选择设计所需的元件2. 设计电路中要进行调试运行3. 设计的产品便于使用、安装简便、性能稳定、精度要高4. 利用声光来提示汽车油箱中的油量指导教师签名： 2011年 3月 20日 二、指导教师评语： 指导教师签名： 2011年5月20 日 三、成绩 2011年6月 10 日 摘要摘要：传统的燃油表基本采用机械式或者电气机器式控制，通过指针或者刻度盘实现模拟显示。这种仪表存在着信息量少、准确率低、体积较大、可靠性较差及视觉特性不好，易使驾驶员过度疲劳等缺点，难以满足人们对汽车舒适性和方便性等方面越来越高的追求。随着现代汽车工业化和电子技术的发展，汽车环保、安全性能、经济性能、智能化要求不断提升，对汽车行驶和个部分工作状态和信息需求量显著增加，汽车仪表的功能正在迅速扩展，并将成为一个集感觉、识别、情况分析、信息库、适应和控制六大功能于一体的提供行驶信息、保障安全驾驶的智能化系统。既电子仪表。其优点是：提供信息量大、显示直观清晰：由于没有运动部件，所以反映快、准确率高、体积小、质量轻，使仪表较易安置。使用的显示装置是发光二极管（led），发光二极管是显示装置中简单的一种，体积小，结构简单、耐用，使用寿命达5000小时以上。关键字：位移传感器，led发光二极管项目目录一：项目传感器介绍5 1.1浮筒式可变电阻传感器(电阻式位移传感器)的介绍 5 二：项目设计相关元件介绍7 2.1 555定时器工作原理及概述82.2 瓷片电容相关概述 92.3 led发光二极管概述及应用102.4 项目所涉及的普通电阻和相关电容的介绍 102.5 8050npn型三极管概述 112.6 1n4004整流二极管概述及应用 11 2.7 7809正稳压管元件介绍12 三：项目设计方案及流程13 3.1 设计要求13 3.2 项目电路工作原理图 13 3.3 项目各部分电路简介 14 3.4 设计流程15四:电路的调试与元件报价16五：燃油表的基本原理17六：燃油表的构成17七：课题体会及总结17八：项目参考文献17一：项目传感器介绍1.1浮筒式可变电阻传感器(电阻式位移传感器)的介绍原理实际上就是一个滑动变阻器，是作为分压器使用，以相对电压来显示所测量位置的实际位置设计参数寿命：100x106次 线性精度：0.05% ktf电阻式位移传感器1阻值误差：10% 重复精度：0.015mm 解析度：无限解析 最大操作速度：10m/s 温漂系数：1.5ppm/ 最大容许电压：60vdc/520k 工作温度：-60+150安装注意事项一、选择电阻式位移传感器规格需留有余量，一般在实际行程的基础上选大一规格的即可。二、同时注意，1000mm规格以下可选用ktc拉杆系列，大于此行程的规格，或不便于进行对中调整的场合，宜选用ktf滑块结构。三、电阻式位移传感器的安装宜将余量均匀留在两端，未确定极限位置之前不要锁紧固定支架螺丝，待调整行程ok后才能锁紧电子尺固定支架螺丝。四、拉杆电阻式位移传感器的拉球万向头允许半径1mm的对中性偏差，当然规格越短，建议对中偏差越小。五、固定电阻式位移传感器后，将拉杆（ktc、ktm系列均适用）缩回时，万向球头的圆柱本体应能在四个径向方位有空隙。否则，调整万向头安装位或调整靠近伸出端的安装支架位。六、在拉杆拉出时如有很大的不对中，应调整靠近插头那端的安装支架。这可作为一种辅助复查方式。七、拉球万向头安装杆与拉杆允许角度12o的倾斜。但如果安装时对中偏差和倾斜偏差同时都很大将会影响电子尺的稳定性和使用寿命。应予以进一步调整。八、滑块电子尺可以减少调整对中性的工作量，但辅助加长杆不能取消，否则，会出现由于对中性不好而导致稳定性和使用寿命，甚至当即致使电子尺失效。九、一切调整好后，紧固安装螺丝，力度应使接地电阻小于1为宜。用万用表200档位测量电子尺封盖螺丝与安装支架之间的电阻。十、使用四线制或带有屏蔽线的配线，电子尺那端接地端应连接，同时将第四端或屏蔽线在电控箱端可靠接地。根据电子尺对安装的设计要求，以及在最终客户现场进行售后服务所得到的一些经验，特总结出电子尺安装注意事项如下，与大家分享。初看似乎复杂，但习惯了就成为自然常见规格的适用场合 ktc是一般通用型，适合各类型设备的位置检测。如：注塑机、压铸机、橡胶机、鞋机、eva注射机、木工机械、液压机械等。 ktf是通用型的安装小型化，特别适应减少机械长度方向的安装尺寸，适合于较大行程的应用。如：大型注塑机合模行程、橡胶机合模行程、木工机械、液压机械等。 kpc是两端带绞接安装方式，适用于较大机械行程且有摆动的位置检测，对安装的对中性无任何要求。如：机器人、取出机、砖机、陶瓷机械、水闸控制、木工机械、液压机械等。 kpm是微型绞接式结构，适合于较小机械行程且有摆动的位置检测，对安装的对中性无任何要求。如：机器人、取出机、砖机、陶瓷机械、水闸等。 ktm是微型拉杆系列，特别适合空间狭小的应用场合，如：飞机操舵、船舶操舵、制鞋机械（前帮机、后帮机）、注塑机的顶针位置控制、印刷机械、纸品包装机械。 ktr是微型自恢复式，特别适合空间狭小安装不便的场合。如：真空吹瓶机、it设备、张力调节、速度调节、印刷机械、纸品包装机械。 kfm是微型滑块式，是最小尺寸的最小型化结构，特别适合安装空间狭小，不便于对中的场合。如：医疗设备、大厦自动门、列车自动门、轻工设备等。 kpf是微型拉杆式的法兰面安装结构，适合设备及腔体内部检测的应用场合如：煤炭机械、液压机械、腔体内部检测等。电阻式位移传感电子尺结构简介一、 拉杆：材质，不锈钢。无磁性，永不生锈，表面经无芯研磨及抛光处理，光滑耐磨。外径尺寸6mm，确保拉杆与前端盖内6.00mm3.80mm的尘封与6.00mm4.00mm的油封紧密配合，可防止拉杆在往复运动过程中携带杂物或油水进入电子尺内部。拉杆与传感部件的连接采用先进的三爪封闭式卡簧，稳定可靠，轴向承载力大于50kg。 二、铝管：表面经电泳涂漆着色，不会因时间长久而氧化，内部滑轨采用圆柱式大面积接触型，保证电刷支架在铝管内部能够平稳、高速往复运动，即使在剧烈的震动下，也不会影响电子尺的精确度。铝管带有屏蔽保护功能。整体产品在10g冲击下能正常工作。 三、线路板：采用进口高品质碳膜树脂浆料热压成型，经烧结，电脑线性修刻后，使其耐磨性、性线精确度符合行业标准。所有接线端子经焊接、铆接及银胶固化，可靠性高。 四、电刷：采用银钯合金材料，由精密五金模具冲压而成。厚度为0.08mm，有效弹性长度为7.80mm，电刷触点高度为1.00mm，单位直线触点面积为0.22mm2 。银铜锌合金材料具有高导电性能，弹性好，耐磨性优良，符合电刷性能要求。经加工成型后的电刷再经点焊加工固定定位支架上，保证电刷与线路板之间工作高度（耐磨使用寿命）、重复精度、分辨率符合行业标准。采用单电刷结构可以保证电子尺具有较小的杂波，同时保证电子尺在整个寿命周期内都具有非常高的分辨率。 五、电刷支架：固定电刷并且在铝管轨道上往复运动。要求其耐磨性、稳定性绝对不能出现丝毫差错，否则电子尺将无法正常工作。电刷支架材料，采用自润滑性耐磨性极为优良的聚四氟乙烯工程材料；结构采用圆柱式大面积接触型滑道，间隙控制在0.05mm，滑道内部有润滑槽，润滑槽内存有高级润滑剂，保证了电刷支架滑道与铝管轨道的磨擦系数降至为最低点。 六、前、后端盖：前端盖的结构具有防水、防油、防尘及角度自由转向活动的功能。避免因安装不水平而影响电子尺使用寿命和精确度。前端盖设有三个排油、排水孔，可随时排出拉杆带入端盖内的水或油。后端盖嵌有接地装置，前后端盖面与铝管端面装有耐温、耐油、耐腐蚀性氟橡胶垫。加强了整个产品的密封等级，即使把整个产品浸入1米深的水中，也不会受到影响。防护等级达到ip67。 七、lc高频吸收电路（可选型、专利产品）：电子尺在工作时，电刷与线路板之间有一定的工作电流，有工作电流就会有电流火花。这种电流火花是肉眼看不到的，只有用100mhz的高频示波器才能检测出来。当工作电流火花频率、幅度过大时，电脑数字会出现快速闪动现象，全闭环控制电脑将无法分辨、取样和有效工作。为了解决这一关键问题，电子尺后端盖内部设有lc高频吸收回路模块，可以有效地抑制高频杂波，能有效地提高电气控制系统的工作稳定性。此款电子尺在高速、精密型注塑机的应用中可以替代价值近千美金的磁致伸缩感应尺。二：项目设计相关元件介绍2.1 555定时器工作原理及概诉555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 cmos 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5v16v 工作，7555 可在 318v 工作，输出驱动电流约为 200ma，因而其输出可与 ttl、cmos 或者模拟电路电平兼容 555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面 555定时器外观图555定时器工作原理555定时器内部结构图555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 rs 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 c1 的同相输入端的电压为 2vcc /3，c2 的反相输入端的电压为vcc /3。若触发输入端 tr 的电压小于vcc /3，则比较器 c2 的输出为 0，可使 rs 触发器置 1，使输出端 out=1。如果阈值输入端 th 的电压大于 2vcc/3，同时 tr 端的电压大于vcc /3，则 c1 的输出为 0，c2 的输出为 1，可将 rs 触发器置 0，使输出为 0 电平。 555定时器引脚图、功能表及应用（1）构成施密特触发器，用于ttl系统的接口，整形电路或脉冲鉴幅等；（2）构成多谐振荡器，组成信号产生电路；（3）构成单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中。555应用电路采用这3种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路，如定时器、分频器、脉冲信号发生器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等 2.2 瓷片电容相关概述瓷片电容的特点 微型化,高比容,中高压,无极性,高可靠,耐高温,低esr,低成本.主要应用于中,低频电路中作隔直,耦合,旁路和滤波等电容器使用. 图为本项目运用到的0.022uf瓷片电容ceramiccapacitor)是一种用陶瓷材料作介质,在陶瓷表面涂覆一层金属薄膜,再经高温烧结后作为电极而成的电容器。通常用于高稳定振荡回路中，作为回路、旁路电容器及垫整电容器 瓷片电容 通常由陶瓷和ag,cu,ni,sn等金属组成 瓷片电容的标称容量误差范围 2.3 led发光二极管概诉及应用发光二极管简称为led。由镓（ga）与砷（as）、磷（p）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。 led光源的特点 led使用低压电源，供电电压在6-24v之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。 效能消耗能量较同光效的白炽灯减少80% 适用性很小，每个单元led小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境 发光二极管2.4 项目所涉及的普通电阻和相关电容的介绍图为本实验用到的几种阻值不同的普通电阻图片阻值分别为1.1千欧 2.2千欧主要在电路中起限止电流的通过量或分压的作用。2.5 8050npn型三极管概诉半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的pn结，组成一个pnp（或npn）结构。中间的n区（或n区）叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极b、发射极e和集电极c，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件 工作参数介绍050是常用的npn型小功率三极管8类型：开关型极性：npn材料:硅；最大集存器电流（a）：0.5a；直流增益：10 to 60功率：625mv最大集存器发射电（vceo):25;频率：150khz2.6 1n4004整流二极管概诉及应用整流二极管性能参数1n4004/in4004最大整流电流:1.0a 1n4004/in4004最大反向电压:400v 1n4004/in4004最大功耗:3w 整流二极管一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。 通常它包含一个pn结，有阳极和阴极两端。 p区的载流子是空穴，n区的载流子是电子。外加使p区相对n区为正的电压时，能通过大电流，具有低的电压降（典型值0.7v），称为正向导通状态。若加相反的电压，则反向电流很小（反向漏电流），称为反向阻断状态。整流二极管具有明显的单向导电性。 整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。 硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造(掺杂较多时容易反向击穿）。这种器件的结面积较大，能通过较大电流（可达上千安），但工作频率不高一般在几十khz以下。 整流二极管主要用于各种低频半波整流电路，如需达到全波整流需连成整流。2.7 7809正稳压管元件介绍7809系列为3端正稳压电路,to-220封装，能提供多种固定的输出电压，应用范围广。内含过流、过热和过载保护电路。带散热片时，输出电流可达1a。虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流 主要特点输出电流可达1a输出电压有： 9v过热保护短路保护输出晶体管soa保护极限值（ta=25）vi输入电压(vo=518v) 35vrjc热阻（结到壳） 5/wrja热阻（结到空气） 65/w topr工作结温范围 0125tstg贮存温度范围 -65150三：项目设计方案及流程3.1 设计要求班 级 课 程 任 务 书班级（专业）： 应用电子技术课程设计题目：燃油表本设计要求：一：浮筒式可变电阻二: 油位检测、油位显示、油位报警三：利用声光来提示汽车油箱中的油量四：油位显示原理及系统原理图3.2 项目电路工作原理图如图所示是由浮筒式可变电阻传感器构成的燃油表电路，可利用声光来显示汽车油箱中的油量，即采用发光二极管显示油量刻度，并具有缺油警示功能。电路成：图所示电路主要由油位检测、油位显示、缺油报警3个部分组成，led1-led7为3mm的高度发光二极管，led7在油位最高端，led2为黄色发光二极管用以提示即将缺油；led1为红色发光二极管，用于缺油报警；rp3用于调整震荡电路的震荡幅度。2油位显示原理rp2，它位于油箱内，它是一种可变电阻，根据油箱中的油量多少决定它自身的阻值，燃油越多阻值越小，燃油越少大，进而决定a点的电位。油位检测电路由汽车箱内浮筒式可变电阻传感器rp2来完成，当油位降低时，rp2的电阻值滑向最大值，vt2的发射结电位降低，当改电位降低到0.7v以下时，led2熄灭；同时也使二极管vd3截止，经vt1使由ic2(ne555)时基极电路及其外围元器件构成的自激多谐振荡器缺油报警电路工作，当ic2脚(复位端)电平被拉至高于0.8v时，ic2就开始工作，奇其振荡频率约为10hz，脚间断输出高电平，该信号分为两路：以路经电阻r2加至led1发光二极管的正极，使该管间断导通，从而闪烁发光；另一路经电容c9耦合加到喇叭bl上，驱动改喇叭发出“嘟嘟”的报警声，从而以声发光提醒驾驶员应及时加油。