自动导航小汽车速度检测电路设计.doc

西安电子科技大学课程设计 学 院：电子工程学院专 业：信息对抗技术指导老师：赵中奇学 号：02073027姓 名：袁镜深自动导航小汽车速度检测电路设计一 设计思路 速度可以由小车马达的转速来间接测定。转速属于常规电测参数。测量转速时经常采用磁阻式传感器或光电式传感器进行非接触性测量，传统的磁阻式传感器是由磁钢、线圈等分立元件构成的，亦可用耳塞机改装而成。但这种传感器存在一些缺点：第一，灵敏度低，传感器与转动齿轮的最大间隙（亦称磁感应距离）只有零点几毫米；第二，在测量高速旋转物体的转速时，因安装不牢固或受机械振动，容易与齿轮发生碰撞，安全性较差；第三，这种传感器所产生的是幅度很低且变化缓慢的模拟电压信号，因此，需要经过放大、整形后变成沿口陡直的数字频率信号，才能送给数字转速仪或数字频率计测量转速，而且外围电路比较复杂；第四，它无法测量非常低（接近于零）的转速，因为这时磁阻式传感器可能检测不到转速信号。目前，转速传感器正朝着高灵敏度、高可靠性和全集成化的方向发展，典型产品有飞利浦（）公司生产的系列磁阻式集成转速传感器。该传感器性能优良，安全性好，稳定性强，是分立式转速传感器理想的升级换代产品。系列包括、等型号，它们的工作原理相同，仅性能指标略有差异。二KMI15芯片资料型传感器的性能特点芯片内含高性能磁钢、磁敏电阻传感器和。它利用来完成信号变换功能，其输出的电流信号频率与被测转速成正比，电流信号的变化幅度为。由于其外围电路比较简单，因而很容易配二次仪表测量转速。器件的测量范围宽，灵敏度高，它的齿轮转动频率范围是，而且即使在转动频率接近于零时，它也能够进行测量。传感器与齿轮的最大磁感应距离为（典型值），由于与齿轮相距较远，因此使用比较安全。该传感器抗干扰能力强，同时具有方向性，它对轴向振动不敏感。另外，芯片内部还有电磁干扰（）滤波器、电压控制器以及恒流源，从而保证了其工作特性不受外界因素的影响。的体积较小，其最大外形尺寸为，能可靠固定在齿轮附近。采用电源供电（典型值），最高不超过。工作温度范围宽达。工作原理型集成转速传感器的外形如图所示，它的两个引脚分别为（接电源端）和（方波电流信号输出端）。为使处于较低的环境温度中，设计时专门将与传感元件分开，以改善传感器的高温工作性能。该传感器的简化电路如图所示。其内部主要包括以下六部分：（）磁敏电阻传感器；（）前置放大器；（）施密特触发器；（）开关控制式电流源；（）恒流源；（）电压控制器。实际上，该传感器是由只磁敏电阻构成的一个桥路，可固定在靠近齿轮的地方，其测量原理如图所示。 当齿轮沿轴方向转动时，由于气隙处的磁力线发生变化，磁路中的磁阻也随之改变，从而可在传感器上产生电信号。此外，该传感器具有很强的方向性，它对沿轴转动的物体十分敏感，而对沿轴方向的振动或抖动量很不敏感。这正是测量转速所需要的。工作时，传感器产生的电信号首先通过滤波器滤除高频电磁干扰，然后经过前置放大器，再利用施密特触发器进行整形以获得控制信号，并将其加到开关控制式电流源的控制端。的输出电流信号是由两个电流叠加而成的，一个是由恒流源提供的恒定电流，另一个是由开关控制式电流源输出的可变电流。它们之间的关系式为：当控制信号（低电平）时，该电流源关断，。当（高电平）时，电流源被接通，从而使得。图给出了从端输出的方波电流信号的波形，其高电平持续时间为，周期为。输出波形的占空比。上升时间和下降时间分别仅为和。芯片中的电压控制器实际上是一个并联调整式稳压器，可用于为传感器提供稳定的工作电压。而电阻、稳压管和晶体管则可构成取样电路，其中接成射极跟随器。为误差放大器，为并联式调整管。这样，在经过、分压后可给提供基准电压，从而在发生变化时，由对取样电压与基准电压进行比较后产生误差电压，同时通过改变上的电流来使保持不变。三LM393比较器芯片资料 LM393 是双电压比较器集成电路。 LM393参数及特点如下：比较器数:2 工作温度范围:0C to +70C 通道数:2 逻辑功能号:393 工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源： 236V，双电源：118V； 消耗电流小， ICC=0.8mA； 输入失调电压小， VIO=2mV； 共模输入电压范围宽： VIC=0VCC-1.5V； 输出与TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容； 输出可以用开路集电极连接“或”门； 采用双列直插8 脚塑料封装（DIP8）和微形的双列8 脚塑料封装（SOP8）。 表面安装器件:表面安装 LM393内部电路图： 四测速电路速度测算电路如图：由R2、R3和C4构成上限频率为1kHz的低通滤波器。比较器LM393单独由UDD供电。UDD经过R4、R5分压后获得参考电压U1，加至LM393的反相输入端，转速信号U2则接同相输入端。利用R8、R9和R6将比较器的滞后电压设定为50mV。保护电路中的VD可防止将电源极性接反。VDz为钳位二极管，起保护作用。C2为电源滤波电容，C3为消噪电容。五KMI15安装注意应当安装在转动齿轮的旁边。若被测转动工件上没有齿轮，亦可在转盘外缘处钻一个小孔，套上螺扣，再拧上一个螺杆并用弹簧垫圈压紧，以防止受震动后松动，并以此代替齿尖获得转速标记信号。六制作心得在制作该作品的过程中，我深入的研究了KMI15系列芯片和LM393芯片的工作原理，通过查阅资料，设计电路，增强了自己