汽车基础电路-霍尔效应式油门踏板位置传感器(第一遍)

1、霍尔效应式油门踏板位置传感器一、可以满足的教学功能本电路模拟发动机控制模块根据霍尔效应式油门踏板位置传感 器的信号控制节气门体内怠速电机的运行过程， 重点在于传感器的信 号输入电路上，通过该电路板的学习，可以：1、掌握霍尔效应式油门踏板位置传感器工作电路的组成和工作 原理；2、掌握电路构成主要部件的作用和工作原理；3、学会电路板工作性能的检测方法；4、学会电路板常见故障的诊断和维修方法；5、掌握万用表的使用方法。二、电路板工作原理本电路由以下几部分组成：由霍尔元件 1、U3、R5、R7、R8、R9、R10、R11、R12组成的传感器信号输入电路1,由霍尔元件2、U4、R14、R16、R18、R

2、15、R19、R17、R30组成的传感器信号输入 电路2,由R1、S1、CT3组成的系统复位电路，由 C1、CT2、Q1、C2、CT2组成的系统电源电路，由 R4、R6、U2、R2、R3、Q2、Q3、 Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、D1、D2、D3、D4 组成的执行元件驱 动电路。在电路中，单片机（U1）模拟汽车中的ECU控制单元，根据传 感器输入电压的变化产生控制驱动电机的工作信号。本电路中用霍尔元件感应磁铁的旋转来模拟驾驶员驾驶汽车时 脚对油门踏板的踩踏，通过转动感应磁铁，将驾驶员操纵车辆的信号 转变成电子信号输送给发动机控制模块。通电后转动磁盘，使磁片远离或靠近霍尔开关，从而改变霍

3、尔开 关产生的信号电压大小。霍尔开关 1和2产生的信号经运放U3、U4 放大后输送给单片机实施控制，驱动光耦 U2使电机正反转。霍尔开关信号变大时电机正转，信号减小时电机反转，从而控制 油门的开度。本电路中使用双联传感器，可在一路电路损坏时，另一路提供备 用。电路原理图:元器件参数表:元件编号元件名称参数R1电阻10KR2、R3电阻1KR5 R14电阻150C1、C2瓷片电容104CT3 CT2电解电容22ufCT1电解电容10ufQ1三极管7805Q2、Q3 Q4 Q5三极管C8050Q6 Q7、Q8 Q9三极管C8550霍尔元件1、霍尔元件2线性霍尔元件Hal815D1、D2、D3 D4二

4、极管1N4007U1单片机:STC12C5204ADU2光耦TLP521-2U3 U4运算放大器1LM258S1复位按键三、主要组成元件的作用和工作原理1、STC12C5204AD 单片机STC12C5204AD单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（仃）、高速/超强抗干扰的新一代增强型8051单片机，指令代码完 全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电 路，2路PWM，8路高速8位A/D转换，针对电机控制，强干扰场 合。STC12C5204AD单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所 有单元模块，可称得上一个片上系统。由于集成8路高速8位A/D转换，使用STC1

5、2C5204AD单片机比使用 AT89C51和ADC芯片的 实际电路简单。STC12C5204ADP2.2VCCP2.3P2.1RSIP2,0RXD/P3.0P1*7TXD/P3JP1.6XTAL2P1,5XTAL2PlJP3.2P1.3P3.3P1÷2TDP3k4P1÷1ADCT1P3,5WM1P1÷0P2.4P3.7/PWMoP25PZ7Grh(IP2.68-7 6 5-4-3-2-1 O 9 7-6 5STC12C5204AD单片机引脚图STC12C5204AD单片机引脚说明P1.O/ADCO:复用端口，标准I/O 口，PORT10 /ADC输入通道-0 ,

6、模拟量通过 该端口进入即可进行A/D转换，无需另接A/D转换电路。P1.1/ADC1: 同 P1.0/ADC0。P1.2/ADC2/EX_LVD/RST2 标准 I/O 口，PORT12 /ADC 输入通道-2，EX_LVD是 夕卜部低压检测中断/比较器端口，RST2是第二复位功能脚。P2.0P2.7 : Port2 口，即可作为输入/输出口，也可作为高 8位地址总线使用（A8A15。P3.2/INT0 : Port3 口，标准IO 口，第二功能是外部中断0的输入端，下降沿或 低电平中断。P3.3/INT1 :功能同 P3.2/INT0。P3.5 /T1 /CCP1 :标准IO 口，定时器计数

7、器的外部输入，也可为外部信号捕获 （可做为频率测量），高速脉冲输出及脉宽调制输出。P3.7 /CCP0 :标准IO 口，也可为外部信号捕获（可做为频率测量），高速脉冲 输出及脉宽调制输出。XTAL1:内部时钟电路反相放大器输入端，接外部晶振的一个引脚。当直接使用夕卜部时钟源时，此引脚是外部时钟源的输入端。XTAL2内部时钟电路反相放大器输出端，接外部晶振的另一个端。2、7805引脚介绍及常用电路7805引脚图及常用电路7805三端稳压集成电路，最大输出电流为1.5A。电子产品中，常 见的三端稳压集成电路有正电压输出的78××系列和负电压输出的79××系列

8、。顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有 三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子象是普通 的三极管、TO-220的标准封装。用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少， 电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便， 而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表 该三端集成稳压电路的输出电压， 如7806表示输出电压为正6V, 7909 表示输出电压为负9V。3、电阻电阻（通常用“ R”表示），在物理学中表示导体对电流阻碍作用 的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的 导体，电阻一般不同，电阻是导

9、体本身的一种特性。电阻将会导致电 子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然。电阻元件的电阻值大小一般与温度、 材料、长度、还有横截面积 有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数， 其定义为温度 每升高1 C时电阻值发生变化的百分数。电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元 件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压、分流的作用。 对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。4、三极管)PEJiICBPPNP(a)与NPN(b)三极管的结构示意图与电路符号半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。在半导体错或 硅的单晶上制备两个能相互影响的 PN结，组成一个P

10、NP(或 NPN结 构。中间的N区(或P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。在正常工作时，B-E之间压降为0.7V ,三极管若正常工作，必须在基极提供大于0.7V 电压。当在B极产生小电流Ib时，在C极会产生倍的电流，即IC= *Ib，Ib、IC 均流入 Ie,则 Ie=(1+ )*Ib。本电路中为NPN三极管9013，9013为晶体小功率三极管，把 显示文字平面朝自己，从左向右依次为 e发射极b基极C集电极， 其放大倍数在40-110倍。5、电容电容器是一种能储存电能的元件，在电路

11、中，当有电压加到电容 器两端的时候，便对电容器充电，把电能储存在电容器中；当外加电 压失去(或降低)之后，电容器将把储存的电能再放出来。6、二极管二极管又称晶体二极管，简称二极管(diode)，它是一种具有单向 传导电流的电子器件。整流二极管主要用于整流电路，即把交流电变 换成脉动的直流电。二极管在正向电压作用下电阻很小， 处于导通状 态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截 止状态，如同一只断开的开关。外加反向电压超过某一数值时，反向 电流会突然增大，这种现象称为电击穿。7、按键常用的按键分为自锁按键和不自锁按键。自锁按键：在开关按钮第一次按时，开关接通并保持，即自锁，在

12、开关按钮第二次按时，开关断开，同时开关按钮弹出来。不自锁按键：开关每按动一次，使电路导通一次，随即断开，常 用来产生一个脉冲信号，或者发送一次命令。&直流电机直流电机是指能将直流电能转换成机械能 （直流电动机）或将机 械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。它是能实现直流电 能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机， 将 电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为 电能。9、运算放大器运算放大器（简称“运放”）是具有很高放大倍数的电路单元。度相输入輸出同相输入 +运放有两个输入端a （反相输入端），b （同相输入端）和一个输 出端o,也分别被称为倒

13、向输入端、非倒向输入端和输出端。当电压 U-加在a端和公共端（公共端是电压为零的点，它相当于电路中的参 考结点）之间，且其实际电压方向是 a端高于公共端时，输出电压 U 的实际方向则是公共端电压高于 o端，即两者的电压方向正好相反； 当输入电压U+加在b端和公共端之间，U与U+两者的实际方向相对 公共端恰好相同。本实验中所使用的运算放大器为 LM258。它是一款工业级运放，工作温度范围-4080C,可单电源330V供电的双运算放大器。LM258引脚图及外形图片10、线性霍尔原件HAL B15Pin No.Pin NameTyPe1VDDIN2GNDGroUnCl3OUTOUT霍尔815 引Wffl本电路中选用的是高精度线性霍尔原件， 该原件专门为工业控制 和汽车电子应用设计，可应用于电子油门踏板中