轮胎压力监测仪的设计制作.ppt

项目六 轮胎压力监测仪 职业能力目标要求 1 掌握压电传感器结构原理 2 掌握压力测量的主要方法 3 能进行压力测量电路的设计 4 学会压力测量电路的调试 机电工程分院 一 压电效应某些晶体 在一定方向受到外力作用时 内部将产生极化现象 相应地在晶体的两个表面产生符号相反的电荷 当外力作用除去时 又恢复到不带电状态 当作用力方向改变时 电荷的极性也随着改变 这种现象称为压电效应 具有压电效应的物质很多 如石英晶体 压电陶瓷 压电半导体等 机电工程分院 1 石英晶体的压电效应石英晶体是一种应用广泛的压电晶体 机电工程分院 纵向压电效应产生的电荷为qxx dxxFx 横向压电效应产生的电荷为根据石英晶体的对称条件dXY dXX 所以 机电工程分院 石英晶体的每一个晶体单元中 有三个硅离子和六个氧离子 正负离子分布在正六边形的顶角上 如下图所示 当作用力为零时 正负电荷相互平衡 所以外部没有带电现象 而受力后破坏了平衡 就带电了 机电工程分院 2 压电材料压电材料一般应考虑以下主要特性 1 具有较大的压电常数 2 压电元件的机械强度高 刚度大并具有较高的固有振动频率 3 具有高的电阻率和较大的介电常数 4 具有较高的居里点 居里点高可以得到较宽的工作温度范围 5 压电特性不随时间蜕变 有较好的时间稳定性 机电工程分院 二 结构型式在压电式传感器中 常用两片或多片组合在一起使用 由于压电材料是有极性的 因此接法也有两种 如下图所示 图a为并联接法 图中b为串联接法 a b 机电工程分院 三 压力监测电路的设计与制作1 原理电路图 机电工程分院 车内胎被锐物扎破漏气部位的气流声被传声器BM接收 转换成电信号 经电容C2耦合到晶体三极管VT放大 再经耦合电容C3 C4并由电位器RP选择音量后 由SL31集成功率放大器充分放大 由耳机BE放音 选用SL31 或LA4101 低电压集成功率放大电路 其使用电压可在2 4 5V间选择 现用3V工作电源 机电工程分院 2 制作与调试印制板参考尺寸为65mm 55mm 可自制 电路板可安装在小盒内 传声器BM由屏蔽传声器线单独引出 线长1 2m 在印制电路板非铜箔面装上电池夹 SL31集成功率放大器焊在铜箔面 元器件全部焊装后 装上两节电池 旋动电位器RP的拨盘 闭合电源开关 把电位器旋到约1 3位置处 耳机BE中有极轻微的 沙沙 声 机电工程分院 如有 扑扑 声出现 说明有自激现象 可调节电阻R5 减小SL31集成功率放大器的增益 试试能否消除 调节电阻R2 使晶体三极管VT的工作电流Ic值在2 3mA 再调节电阻R1 使驻极体传声器BM工作状态较佳 调试时耳机BE不必戴在头上 以免突发巨大的声响震伤调试者的耳膜 机电工程分院 四 压电传感器的应用1 YD型压电式加速度传感器它的主要优点是 灵敏度高 体积小 重量轻 测量频率上限较高 动态范围大 但易受外界干扰 在测试前需进行各种校验 机电工程分院 2 6100系列压电加速度计压电加速度计是以压电晶体做敏感件 体积小 重量轻 输出信号大 固有频率高 可用于测量振动 冲击等信号 其外形见下图 机电工程分院 3 HZ 9508型测振表HZ 9508型测振表是用于旋转机械进行振动测量 简易故障诊断的一种便携式数字显示测振表 用YD型压电式加速度传感器作为表头 它除了可测量一般机