传感器毕业设计

武汉大学内容摘要和关键词二导言11工作原理11.1车速传感器1的工作原理1.2速度传感器11.2.1霍尔速度传感器11.2.2磁电式车速传感器31.2.3加速度传感器31.3控制装置的工作原理41.3.1防抱死制动系统控制原理41.3.2电子控制单元控制原理52车辆限速装置的设计52.1控制系统设计52.2数据采集系统的设计62.3整体系统设计73车辆限速装置的性能测试83.1绩效指数83.2测试方法和结果93.3干扰问题94车速限制装置的应用9结论10参考文献10谢谢你11车速传感器检测系统的设计摘要车速传感器的设计是一种智能限速装置，它利用车速传感器将转换后的电压信号传输给电子控制单元来控制车速。当速度达到规定值时，电路被切断，达到限速的目的。介绍了限速装置的工作原理，并详细描述了系统的组成、原理和测试方法。该系统使用硬件和软件来处理测量过程和测量结果。与传统限速器相比，限速器具有结构简单、新颖、易于实现的特点。实验表明，在整个调速范围内取得了良好的效果。该系统具有良好的稳态精度和动态响应性能，同时也提高了限速装置的整体性能。关键字数据收集；控制装置。磁电传感器；霍尔传感器车辆限速装置的设计摘要设计了一种智能限速装置，利用速度传感器将转换成的电压信号传输给电子控制单元，以控制车速达到要求的占空比，达到切断电路速度的目的。本文介绍了测速装置的工作原理，详细描述了系统的组成、原理和测试方法。用于测量过程和测量过程的硬件和软件系统。与传统的调速装置相比，这种超速调速器具有结构简单、新颖、易于实施的特点。整个实验证明，调速器内部取得了良好的效果，系统具有良好的稳态精度和动态响应性能，同时也提高了限速装置的性能。关键词数据收集；控制装置。磁电式传感器；霍尔二元传感器二武汉大学介绍随着电子技术的发展，汽车电子化程度不断提高。普通的机械系统已经难以解决一些与汽车功能要求相关的问题，而被电子控制系统所取代。传感器的功能是根据特定的测量尺寸定量提供有用的电输出信号，即用于转换光、时间、电、温度、压力、气体等物理和化学量的传感器。通过传感器转换成信号。传感器作为汽车电子控制系统的关键部件，直接影响汽车技术的性能。近年来，车辆数量迅速增加，车辆安全成为人们最关心的问题。为了确保人民生命财产安全，政府部门制定了相关的道路交通安全法规。为了满足安全法规和消费者对汽车安全的要求，制造商采取了各种措施来提高汽车的安全性能，其中电子技术发挥了巨大的作用。随着现代电子技术的发展，汽车电子化的程度越来越高。车辆传感器成为车辆电子控制系统的重要组成部分，也是车辆电子技术领域的核心技术之一。车辆中传感器的工作环境非常恶劣，因此对传感器的要求也非常严格。这些传感器必须能承受40 150的温度变化，并要求精度高、可靠性好、响应快、抗干扰和抗振能力强，以实时准确地检测车辆运行的相关状态。速度传感器是列车安全运行的重要设备。能否稳定工作将直接影响车辆的正常行驶。传感器技术作为现代信息技术的三大支柱之一，已经成为21世纪高科技发展的制高点。在现代汽车电子控制中，传感器广泛应用于发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统和导航系统。传感器的使用数量和技术水平决定了现代汽车控制系统的性能，为汽车性能的提高提供了强有力的保证。传感器是汽车电子控制系统的信息源，是推动高档化、电子化和自动化汽车的关键部件，也是汽车电子技术研究的核心内容之一。普通汽车上大约有10-20个传感器，豪华汽车上有更多。传感器能够及时识别外界和系统本身的变化，实时准确地测量温度、压力、位置、转速、流量等信息，并将信息传输给计算机进行处理，从而实现汽车各系统的电子控制。现代社会对汽车的性能要求越来越高，这推动了汽车传感器技术的不断发展。未来汽车传感器的发展趋势是实现小型化、智能化和多功能化，开发新材料、新工艺和新传感器。1工作原理1.1车速传感器的工作原理本发明公开了一种车辆自动强制限速装置，包括传感器、控制电路和控制机构。车辆限速器分为两种：一种是在车辆超速行驶时发出语音报警提醒驾驶员减速；另一种限速器是在车辆超过限速后，通过车载电脑发出指令，强制降低车辆行驶速度。车辆遥控自动限速器由发射器和接收器组成，采用遥控专用编码集成块。对遥控限速器进行编码，使每组代码对应一个限速器，利用与道路码表刻度同步设置在道路码表上的光电传感器，进一步控制执行继电器切断并连接汽车的启动、点火和熄火电路，从而达到控制速度的目的。限速器的发送器包括固定发送器和移动发送器，固定发送器安装在需要限速的路段的出入口，移动发送器由执法人员掌握，接收器安装在每辆被控车辆的驾驶室内。车辆智能限速器由车辆传感器、微机速度控制器和智能机械手组成。其工作原理是：当车速低于设定值时，控制器不启动机械手，车辆正常行驶；当车速达到临界设定值时，控制器立即启动机械手拉起油门，相当于驾驶员放松油门，车辆只能滑行减速，不能加速，从而控制车速；当车速低于设定值时，控制器立即反向放松油门，使油门恢复到原来的状态。由于其科学的速度控制原理，车辆的速度限制是自然和稳定的，不容易被站立的乘客检测到。电子限速器的功能是限制超速，防止因超速造成的事故。电子限速器可以实时监控车速。当速度达到一定值时，它将控制供油系统和发动机的速度。此时，即使踩下油门踏板，供油系统也不会供油。1.2车速传感器1.2.1霍尔速度传感器霍尔效应是一种磁电效应，是德国物理学家霍尔在1879年研究载流导体在磁场中的受力特性时发现的。当电流垂直于外部磁场的方向通过导体时，垂直于磁场和电流方向的导体的两个端面之间的电势差现象称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差(霍尔电压)。根据霍尔效应，人们用半导体材料制造霍尔元件，这种元件具有对光敏感的优点霍尔效应在应用技术中尤为重要。如果将电压(V)施加到位于磁场(B)中的导体(D)，并且磁场的方向垂直于所施加电压的方向，那么将在垂直于磁场和所施加电流的方向上产生另一电压(UH)。人们称这种电压为霍尔电压，这种现象称为霍尔效应。就像一条路，最初每个人都均匀地分布在路上，向前移动。当有磁场时，人们可能会被推着走在路的右边。因此，电压差将出现在道路的两侧(导体)。这就是所谓的“霍尔效应”。示意图如下图1所示。图1霍尔效应示意图霍尔传感器通常用于检测车速和速度信号。霍尔传感器由传感头和齿心组成，传感头由永磁体、霍尔元件和电子电路组成。霍尔速度传感器的工作原理：在齿的跳动和旋转过程中，通过霍尔元件的磁力线密度发生变化，从而引起霍尔电压的变化。霍尔元件将输出一个准正旋转波电压，这个信号被电子电路转换成表中的脉冲电压。根据霍尔原理，霍尔传感器的输出电压与被测物体的运动速度无关，因此其高、低、快特性非常好。如果用它来测量物体的转速，它的下限速度可以接近于0，上限速度理论上可以是无限的，即它可以满足工程中各种运行速度的测量。霍尔轮速传感器也有1000公里/小时，它有以下优点：第一，输出信号电压幅值不受转速影响；第二，频率响应高，其幅频响应可高达，这相当于当车速恒定时检测到的信号频率。第三，它有很强的抗电磁干扰能力。因此，车辆上的大多数速度传感器都使用霍尔传感器。霍尔元件产生的霍尔电压U的大小为：其中：:控制电流，a；:带电粒子的电荷，=；磁感应强度，t；d:半导体厚度，mm；n:电子浓度。当齿圈旋转到两个齿轮都与霍尔元件对齐时，永磁体旋转到霍尔元件的磁力线分散，磁场弱，输出霍尔电压小；当齿圈转向与霍尔元件对齐的齿时，永磁体转向霍尔元件以集中磁力线，磁场更强，输出霍尔电压更大。在齿轮旋转期间，穿过霍尔元件的磁力线密度发生变化，从而导致霍尔电压的变化。霍尔元件将输出一个准正弦波电压，由电子电路转换成表中的脉冲电压。1.2.2磁电式车速传感器磁电传感器和霍尔传感器是车辆上常用的信号，用于检测车速和转速。磁电传感器利用电磁感应原理工作，即当闭环中的磁通量发生变化时，在回路中产生感应电动势，其大小与磁通量的变化率有关，即：感应电动势；n:导电回路中线圈的匝数；:通过线圈的磁通量变化率；感应电动势的变化可以通过改变。在实际应用过程中，有三种方式可以改变，即移动线圈、移动磁铁或改变磁阻。相应的分别称为动圈磁电传感器、动铁磁电传感器和磁阻磁电传感器。然而，磁阻磁电传感器广泛用于车辆中。让我们以磁阻磁电传感器为例来说明磁电传感器在汽车中的应用。磁阻磁电传感器可用于检测车辆的发动机转速和车轮转速。一般由传感头和齿圈组成，而传感头主要由永磁体、磁极和感应线圈组成。当齿圈的齿隙与传感器极轴的端部相对时，极轴端部与齿圈之间的气隙最大，磁阻也最大，通过感应线圈的磁通量最小。当环形齿轮的齿顶对应于传感器极轴的端部时，极轴端部和环形齿轮之间的气隙最小，磁阻也最小，通过感应线圈的磁通量最大。当齿圈随车轮转动时，齿圈的齿顶和齿隙与传感器极轴的顶部交替相对，传感器感应线圈周围的磁场强度交替变化，从而在感应线圈中感应出交变电动势，交变电动势的频率与齿数和齿圈的转速成正比。磁电式轮速传感器结构简单，成本低廉，运行稳定可靠，几乎不受温度、灰尘等环境因素的影响。其缺点是：第一，输出信号的幅度随着转速的变化而变化。如果车速太慢且输出信号低于1V，电子控制单元无法检测到。其次，响应频率不高。当转速太高时，传感器的频率响应跟不上。第三，抗电磁干扰能力差。目前，国内外防抱死制动系统的控制速度范围一般为15公里/小时 160公里/小时，今后还需要将控制速度范围扩大到8公里/小时 260公里/小时甚至更大。显然，磁电车轮速度传感器很难适应。1.2.3加速度传感器加速度传感器由加速度传感器头、高精度桥式放大器、温度补偿电路、输出饱和控制器和输入输出接口组成。原理框图如图2所示。图2加速度传感器原理图智能加速度传感器的工作原理是敏感元件将测点的加速度信号转换成相应的电信号，进入前置放大电路，通过信号调理电路提高信号的信噪比，进行模数转换得到数字信号，最后将数字信号发送给计算机，计算机存储并显示数据。加速度传感器是利用微电子机械系统(MEMS)技术开发的一种高稳定性、高精度、高可靠性、低漂移温度和强环境适应性的新型加速度传感器。它的输出信号可以直接发送到记录仪。1.3控制装置的工作原理控制装置是变速器的中央控制单元，其核心是电子控制单元控制装置。所有传感器和信号都在这里收集。经过分析后，它会发出指令并进行监控。控制理论已广泛应用于汽车电气控制中，主要包括PID控制、最优控制、自适应控制、滑模控制、模糊控制、神经网络控制和预测控制。就其结构而言，电控系统主要由传感器、电控单元和执行器组成。1.3.1防抱死制动系统控制原理汽车防抱死制动系统是提高汽车主动安全性的重要装置。通过调节制动力，汽车可以获得良好的制动效率并保持较高的转向