傳感器課程設計---開關門顯示器的設計

1、<p><b>　　開關門顯示器的設計</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　傳感器技術是現(xiàn)代信息技術的主要內(nèi)容之一。傳感器是將能夠感受到的及規(guī)定的被測量按照一定的規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成，其中敏感元件是指傳感器中能直接感受或響應被測量（輸入量）的部分；轉換元件是指

2、傳感器中能將敏感元件感受的或響應的被探測量轉換成適于傳輸和測量的電信號的部分。</p><p>　　車用傳感器是電子控制系統(tǒng)的主要組成部分之一，在實現(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個霍爾傳感器用于下列工作狀態(tài)的測量和控制：在汽車汽缸點火器中作電子斷續(xù)分電點火用；作汽車發(fā)動機轉速和曲軸角度傳感器；作各種自動門窗的開關系統(tǒng)；作速度表和里程表；

3、作防鎖死剎車系統(tǒng)(ABS)中的速度傳感器；各種液體液位檢測器；作各種用電負載的電流檢測及工作狀態(tài)診斷；發(fā)動機熄火檢測；作自動剎車系統(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。</p><p>　　在自動控制系統(tǒng)的電子電路中，普遍使用的是霍爾開關，它能夠感受接近物體磁通的變化，利用這種傳感器對接近物體磁通變化的敏感特性達到控制開關通、斷的目的，并使用數(shù)碼管實現(xiàn)顯示功能。</p><

4、p>　　關鍵詞：電動車門；霍爾效應；霍爾傳感器；數(shù)碼管</p><p><b>　　一、設計要求</b></p><p>　　利用霍爾傳感器作為控制核心，實現(xiàn)車門開關狀態(tài)的顯示與提醒功能。</p><p>　　二、實驗原理分析和相關元件介紹</p><p><b>　　元件清單：</b><

5、;/p><p>　　2.1 經(jīng)典霍爾效應</p><p>　　所謂霍爾效應，是指磁場作用于載流金屬導體、半導體中的載流子時，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。如果在一塊矩形半導體薄片上沿x軸方向通以電流，。，在z軸方向上加磁場B，則在垂寅于電流和磁場的方向(即Y軸方向)上產(chǎn)生電勢差VH，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應。VH稱為霍爾電壓。產(chǎn)生霍爾效應的原因是形成電流的做定向運動的帶電粒子即載流子（N型半導體中的載

6、流子是帶負電荷的電子，P型半導體中的載流子是帶正電荷的空穴）在磁場中所受到的洛倫茲力作用而產(chǎn)生的。</p><p><b>　　2.2 霍爾傳感器</b></p><p>　　霍爾傳感器外觀圖（a）和引腳圖（b）</p><p>　　①引腳1接高電平12V高電平</p><p><b>　?、谝_2接地<

7、/b></p><p><b>　?、垡_3輸出電壓</b></p><p>　　2.3 霍爾接近開關</p><p>　　霍爾開關是開關型霍爾集成電路的一種應用形式。首先，開關型霍爾集成電路輸出的是數(shù)字信號，“0”代表低電平，“1”代表高電平。其次，霍爾器件是一種磁電轉換的磁敏傳感器，它可以感受磁場的變化，因此需要使用磁性物體作為其接近

8、物體，通過霍爾開關檢測磁性物體的存在與否，達到控制開關通、斷的目的。 中，磁極的軸線與霍爾接近開關的軸線在同一直線上。當磁鐵隨運動部件移動到距霍爾接近開關幾毫米時，霍爾接近開關的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖健?lt;/p><p><b>　　2.4 七段數(shù)碼管</b></p><p>　　2.4.1 七段數(shù)碼管引腳</p><p>　　數(shù)碼管實際上是由7

9、個發(fā)光管組成8字形構成的，加上小數(shù)點就是8個。這些段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來表示。當數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的字樣了。如：顯示一個“2”字，那么應當是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。</p><p>　　2.4.2 怎樣測量數(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5V電源和1個1K（幾百歐的也行）的電阻，VCC串接

10、個電阻后和GND接在任意2個腳上，組合有很多，但總有一個LED會發(fā)光的，找到一個就夠了，然后GND不動，VCC（串電阻）逐個碰剩下的腳，如果有多個LED（一般是8個），那它就是共陰的了。相反用VCC不動，GND逐個碰剩下的腳，如果有多個LED（一般是8個），那它就是共陽的。</p><p>　　也可以直接用數(shù)字萬用表，紅表筆是電源的正極，黑表筆是電源的負極。</p><p><b&g

11、t;　　三、電路原理分析</b></p><p><b>　　3.1 原理圖</b></p><p><b>　　3.2 原理圖分析</b></p><p>　　實驗總體電路構造方案比較簡單，主要包括霍爾傳感器和顯示部分（數(shù)碼管）。</p><p>　　用發(fā)光二極管（綠）發(fā)光表示電路連通

12、正常。</p><p>　　滑動變阻器起到保護數(shù)碼管的作用。</p><p>　　通過霍爾傳感器將車門的開關轉換為電信號。當車門關閉時（即當有磁鐵接近霍爾傳感器時）霍爾傳感器②引腳輸出高電平，當車門打開時傳感器②引腳輸出低電平。利用這兩個電信號，我們可以控制七段數(shù)碼管的顯示的變化：</p><p>　　當車門關上顯示的是“0”，數(shù)碼管a,b,c,d,e,f引腳接上高

13、電平；</p><p>　　當車門打開顯示的是“1”，數(shù)碼管b,c引腳接上的是高電平，其余引腳接低電平。</p><p>　　整個電路需要一個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)壓電路轉換成穩(wěn)定的12 V直流電壓。</p><

14、p><b>　　3.3 測試結果</b></p><p>　　霍爾開關的具體實現(xiàn)方式示意圖如圖1所示?；魻栭_關(用B表示)安裝在門框上，而磁鋼安裝在門的上邊框上。當關門時，磁鋼剛好在霍爾開關正下方，且靠近霍爾開關，利用霍爾開關檢測面的霍爾效應，使開關內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，霍爾開關能感受到磁鋼的存在。當打開門時，磁鋼離開霍爾開關，沒有磁場通過檢測面，檢測面不發(fā)生霍爾效應，感知到門沒有關嚴

15、?；魻栭_關輸出特性如圖2所示。</p><p>　　霍爾開關輸出特性如圖2：</p><p><b>　　四、總結 </b></p><p>　　報告中以車身前門的設計為例來說明整個系統(tǒng)設計過程，其實稍作改動該系統(tǒng)便可以應用到其他幾個車門。</p><p>　　本文所研究和設計的開關門顯示裝置的特點是使用了非接觸霍爾開關

16、。它是自動控制系統(tǒng)中使用十分普遍的一種傳感器，其最大特點是非接觸性和可靠性高。利用霍爾開關的這兩個特點正好可以滿足裝置中所需要非接觸開關的要求。該裝置制作容易，動作穩(wěn)定、可靠，具有一定的實用價值，能夠大大方便人們的日常生活。</p><p><b>　　【參考文獻】</b></p><p>　　[1]陸曉青.車用傳感器知多少，世界汽車，2003</p>

17、<p>　　[2]涂有瑞.霍爾器件在汽車上的應用，汽車電器，2000</p><p>　　[3]周云山，鐘勇．汽車電子控制技術．北京：機械工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[4]張勇，孟建新．霍爾效應的發(fā)展及應用</p><p>　　[5] 卿太全等編著.傳感器應用電路集萃.北京：中國電力出版社，2008</p><p>