傳感器課程設(shè)計(jì)開關(guān)門顯示器的設(shè)計(jì)

1、開關(guān)門顯示器的設(shè)計(jì)摘要傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的主要內(nèi)容之一。傳感器是將能夠感受到的及規(guī)定的被測(cè)量按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，其中敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量（輸入量）的部分；轉(zhuǎn)換元件是指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性惺艿幕蝽憫?yīng)的被探測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)的部分。車用傳感器是電子控制系統(tǒng)的主要組成部分之一，在實(shí)現(xiàn)車輛電子化中占有舉足輕重的地位。一輛電子控制系統(tǒng)比較完整的豪華轎車中，幾乎可以有20-30個(gè)霍爾傳感器用于下列工作狀態(tài)的測(cè)量和控制：在汽車汽缸點(diǎn)火器中作電子斷續(xù)分電點(diǎn)火用；作汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和曲軸角度傳感器；作各種自動(dòng)門窗的

2、開關(guān)系統(tǒng)；作速度表和里程表；作防鎖死剎車系統(tǒng)(abs)中的速度傳感器；各種液體液位檢測(cè)器；作各種用電負(fù)載的電流檢測(cè)及工作狀態(tài)診斷；發(fā)動(dòng)機(jī)熄火檢測(cè)；作自動(dòng)剎車系統(tǒng)(替代手剎)中的速度傳感器；作蓄電池充電的電流控制器等。在自動(dòng)控制系統(tǒng)的電子電路中，普遍使用的是霍爾開關(guān)，它能夠感受接近物體磁通的變化，利用這種傳感器對(duì)接近物體磁通變化的敏感特性達(dá)到控制開關(guān)通、斷的目的，并使用數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)顯示功能。關(guān)鍵詞：電動(dòng)車門；霍爾效應(yīng)；霍爾傳感器；數(shù)碼管一、設(shè)計(jì)要求利用霍爾傳感器作為控制核心，實(shí)現(xiàn)車門開關(guān)狀態(tài)的顯示與提醒功能。二、實(shí)驗(yàn)原理分析和相關(guān)元件介紹元件清單：元件名稱規(guī)格數(shù)量備注霍爾傳感器一個(gè)發(fā)光二極管(綠色

3、)一個(gè)發(fā)光二極管(紅色)一個(gè)七段數(shù)碼管共陽一塊電 阻1k一支滑動(dòng)變阻器0500一個(gè)2.1 經(jīng)典霍爾效應(yīng)所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場(chǎng)作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時(shí)，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。如果在一塊矩形半導(dǎo)體薄片上沿x軸方向通以電流，。，在z軸方向上加磁場(chǎng)b，則在垂寅于電流和磁場(chǎng)的方向(即y軸方向)上產(chǎn)生電勢(shì)差vh，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。vh稱為霍爾電壓。產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的原因是形成電流的做定向運(yùn)動(dòng)的帶電粒子即載流子（n型半導(dǎo)體中的載流子是帶負(fù)電荷的電子，p型半導(dǎo)體中的載流子是帶正電荷的空穴）在磁場(chǎng)中所受到的洛倫茲力作用而產(chǎn)生的。2.2 霍爾傳感器霍爾傳感器外觀圖（a）和引腳圖（b） 引腳1接高

4、電平12v高電平引腳2接地引腳3輸出電壓2.3 霍爾接近開關(guān)霍爾開關(guān)是開關(guān)型霍爾集成電路的一種應(yīng)用形式。首先，開關(guān)型霍爾集成電路輸出的是數(shù)字信號(hào)，“0”代表低電平，“1”代表高電平。其次，霍爾器件是一種磁電轉(zhuǎn)換的磁敏傳感器，它可以感受磁場(chǎng)的變化，因此需要使用磁性物體作為其接近物體，通過霍爾開關(guān)檢測(cè)磁性物體的存在與否，達(dá)到控制開關(guān)通、斷的目的。 中，磁極的軸線與霍爾接近開關(guān)的軸線在同一直線上。當(dāng)磁鐵隨運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)到距霍爾接近開關(guān)幾毫米時(shí)，霍爾接近開關(guān)的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖健?.4 七段數(shù)碼管2.4.1 七段數(shù)碼管引腳數(shù)碼管實(shí)際上是由7個(gè)發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。這些段分別由字

5、母a,b,c,d,e,f,g,dp來表示。當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會(huì)發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的字樣了。如：顯示一個(gè)“2”字，那么應(yīng)當(dāng)是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。2.4.2 怎樣測(cè)量數(shù)碼管引腳，分共陰和共陽?找公共共陰和公共共陽：首先，我們找個(gè)5v電源和1個(gè)1k（幾百歐的也行）的電阻，vcc串接個(gè)電阻后和gnd接在任意2個(gè)腳上，組合有很多，但總有一個(gè)led會(huì)發(fā)光的，找到一個(gè)就夠了，然后gnd不動(dòng)，vcc（串電阻）逐個(gè)碰剩下的腳，如果有多個(gè)led（一般是8個(gè)），那它就是共陰的了。相反用vcc不動(dòng)，gnd逐個(gè)碰剩下的腳，如果有多個(gè)led（一般是8個(gè)），那它就是共陽的

6、。也可以直接用數(shù)字萬用表，紅表筆是電源的正極，黑表筆是電源的負(fù)極。三、電路原理分析3.1 原理圖3.2 原理圖分析實(shí)驗(yàn)總體電路構(gòu)造方案比較簡單，主要包括霍爾傳感器和顯示部分（數(shù)碼管）。用發(fā)光二極管（綠）發(fā)光表示電路連通正常?；瑒?dòng)變阻器起到保護(hù)數(shù)碼管的作用。通過霍爾傳感器將車門的開關(guān)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。當(dāng)車門關(guān)閉時(shí)（即當(dāng)有磁鐵接近霍爾傳感器時(shí)）霍爾傳感器引腳輸出高電平，當(dāng)車門打開時(shí)傳感器引腳輸出低電平。利用這兩個(gè)電信號(hào)，我們可以控制七段數(shù)碼管的顯示的變化：當(dāng)車門關(guān)上顯示的是“0”，數(shù)碼管a,b,c,d,e,f引腳接上高電平；當(dāng)車門打開顯示的是“1”，數(shù)碼管b,c引腳接上的是高電平，其余引腳接低電平。整

7、個(gè)電路需要一個(gè)12 v的直流電源來提供直流電。如果用直流電池供電，則不能滿足長時(shí)間的工作要求。因此，選用電容降壓式直流穩(wěn)壓電源電路來產(chǎn)生直流電源。將市電先后通過電容降壓、半波整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的12 v直流電壓。3.3 測(cè)試結(jié)果霍爾開關(guān)的具體實(shí)現(xiàn)方式示意圖如圖1所示?；魻栭_關(guān)(用b表示)安裝在門框上，而磁鋼安裝在門的上邊框上。當(dāng)關(guān)門時(shí)，磁鋼剛好在霍爾開關(guān)正下方，且靠近霍爾開關(guān)，利用霍爾開關(guān)檢測(cè)面的霍爾效應(yīng)，使開關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，霍爾開關(guān)能感受到磁鋼的存在。當(dāng)打開門時(shí)，磁鋼離開霍爾開關(guān)，沒有磁場(chǎng)通過檢測(cè)面，檢測(cè)面不發(fā)生霍爾效應(yīng)，感知到門沒有關(guān)嚴(yán)?；魻栭_關(guān)輸出特性如圖2所示?；魻栭_關(guān)輸出特性如圖2： 四、總結(jié) 報(bào)告中以車身前門的設(shè)計(jì)為例來說明整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程，其實(shí)稍作改動(dòng)該系統(tǒng)便可以應(yīng)用到其他幾個(gè)車門。本文所研究和設(shè)計(jì)的開關(guān)門顯示裝置的特點(diǎn)是使用了非接觸霍爾開關(guān)。它是自動(dòng)控制系統(tǒng)中使用十分普遍的一種傳感器，其最大特點(diǎn)是非接觸性和可靠性高。利用霍爾開關(guān)的這兩個(gè)特點(diǎn)正好可以滿足裝置中所需要非接觸開關(guān)的要求。該裝置制作容易，動(dòng)作穩(wěn)定、可靠，具有一定的實(shí)用價(jià)值，能夠大大方便人們的日常生活。【參考文獻(xiàn)】1陸曉青.車用傳感器知多少，世界汽車，20032涂有瑞.霍爾器件在汽車上的