【正文】 選取有多種方法。這是因為傳感器對標準輸入信號的響應(yīng)容易用實驗方法求得，并且它對標準輸入信號的響應(yīng)與它對任意輸入信號的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。 （ 5）漂移：傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時間變化，此現(xiàn)象稱為漂移。用 S 表示靈敏度。 （ 1） 線性度：指傳感器輸出量與輸入量之間的實際關(guān)系曲線偏離擬合直線的程度。 傳感器分類 可以用不同的觀點對傳感器進行分類：它們的轉(zhuǎn)換原理 (傳感器工作的基本物理或化學效應(yīng) )；它們的用途；它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。 根據(jù)這個定義，傳感器的作用是將一種能量轉(zhuǎn)換成另一種能量形式，所以不少學者也用 “ 換能器－ Transducer” 來稱謂“ 傳感器－ Sensor” 。 貴州大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 9 頁 第二章 傳感器及懸架系統(tǒng) 傳感器 傳感器定義 國家標準 GB766587對傳感器下的定義是： “ 能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由 敏感元件 和轉(zhuǎn)換元件組成 ” 。 (3)可控減振器的研制。 (1)控制策略的研究 ?；驹硎牵河每烧{(diào)剛度彈簧或可調(diào)阻尼的減振器 (VibrationDamper)組成懸架，并根據(jù)簧載質(zhì)量的加速度響應(yīng)等反饋 輸出 信號，按照一定的控制規(guī)律調(diào)節(jié)彈簧剛度或減振器 (VibrationDamper)的阻尼， 來 達到較好的減振效果 ， 半主動懸架分為剛度可調(diào) 和阻尼可調(diào)兩大類。 提高微細加工技術(shù)。同時讓車輛有更好更強的適應(yīng)能力，也讓車輛有較好的操作安全性。 In order to satisfy people39。本設(shè)計中主要描述了差動式固體擺電容傾角傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理、單片機 AT89C51 與 A/D 和顯示接口電路，為了傾角傳感器和半主動懸架的選擇，還簡述傳感器和懸架系統(tǒng)的基本知識。畢業(yè) 論文（設(shè)計） 中 凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。 特此聲明。為了滿足人們的需要和實現(xiàn)設(shè)計要求，設(shè)計中采用了結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)響應(yīng)好及靈敏度高的差動式固體擺電容傾角傳感器對車輛懸架傾斜 度進行檢測，傳感器中電容的變化量經(jīng)芯片 CAV42放大、A\D 轉(zhuǎn)換進入單片機 AT89C51 分析處理，用單片機分析處理的信號去控制懸架系統(tǒng)中的減震器的軟硬度，從而改善車輛的前傾和后蹲的程度，提高車輛加速和制動性能，增強車輛舒適性。s needs and realize the design requirements， design is adopted in simple structure, dynamic response and high sensitivity of differential solid to tilt sensors placed capacitance vehicle suspension tilt testing， The variation of capacitance sensor in the chip CAV424, amplification, A\D transforminginto the singlechip microputer AT89C51 analysis， then the signal analysis and processing with singlechip microputer to control the suspension system of shock absorber hardness， consequently， improve vehicle tilted forward and squatted after， improve vehicle acceleration and braking performance， enhance vehicle fort. Keywords： Solid pendulum capacitance Angle sensor、 Singlechip microputer AT89C5CAV42 Semiactive suspension control. 貴州大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 7 頁 第一章 緒論 設(shè)計的目的和意義 設(shè)計出固體擺電容傾角傳感器，其具有明顯的擺心 結(jié)構(gòu)、強的適應(yīng)性、好的動態(tài)響應(yīng)、高的分辨率 等特點，并用單片機采集、分析固體擺電容傾角傳感器輸出的數(shù)據(jù)，使得固體擺電容傾角傳感器能實時的反應(yīng)車輛的行駛狀況和及時的調(diào)節(jié)半主動懸架的調(diào)節(jié)器，最終讓車輛適應(yīng)路面狀況。 設(shè)計的國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 20 世紀以來傳感技術(shù)得到了高速的發(fā)展，近幾十年來我國與發(fā)達國家的差距越來越小，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國敏感元件及傳感器產(chǎn)品已有 6000 種，生產(chǎn)廠家已超 1500 家，年生產(chǎn)能力已上幾十億。 開發(fā)智能化傳感器。目前，在半主動懸架的控制研究中，以對阻尼控制的研究居多。 半主動懸架系統(tǒng)的控制幾乎涉及了所有的現(xiàn)代控制理論和方法，因為每種控制方法都有其 自身 的優(yōu)缺點， 因此，綜合應(yīng)用多種控制方法是半主動懸架控制發(fā)展的 趨勢 。研究與開發(fā)可靠的電流變和磁流變可控減振器。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。 傳感器原理 傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。 傳感器的特性 一、 傳感器靜態(tài)特性 貴州大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 10 頁 傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。定義為在全量程范圍內(nèi)實際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值與滿量程輸出值之比。 （ 3）遲滯：傳感器在輸入量由小到大（正行程）及輸入量由大到?。ǚ葱谐蹋┳兓陂g其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象成為遲滯。產(chǎn)生漂移的原因有兩個方面：一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；二是周圍環(huán)境（如溫度、濕度等）。最常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和 頻率響應(yīng) 來表示。如將零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作貴州大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 11 頁 為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲線上各點偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。否則，它將隨輸入量的變化而變化。 提高靈敏度，可得到較高的測量精度。當輸入變化值未超過某一數(shù)值時，傳感器的輸出不會發(fā)生變化，即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負相關(guān)性。所以它其實是運用慣性原理的一種 加速度傳感器 。 在小角度范圍內(nèi)測量時，可以認為擺錘 受力 F與 擺線與垂直線構(gòu)成的角度 θ 成線性關(guān)系。如果在兩根電極之間加上幅值相等的交流電壓時，電極之間會形成離子電流，兩根電極之間的液體相當于兩個電阻 RI 和 RIII。反之， 若傾斜方向相反，則 RIRIII。 “氣體擺 ”式慣性元件由密閉腔體、氣體和熱線組成。在重力場中，固體擺的敏感質(zhì)量是擺錘質(zhì)量，液體擺的敏感質(zhì)量是電解液，而氣體擺的敏感質(zhì)量是氣體。在實用中產(chǎn)品類型較多如電磁擺式，其產(chǎn)品測量范圍、精度及抗過載能力較高，在武器系統(tǒng)中應(yīng)用也較為廣泛。 汽車車架（或車身）若直接安裝于車橋（或車輪）上，由于道路不平，由于地面沖擊使貨物和人會感到十分不舒服，這是因為沒有懸架裝置 的原因。 懸架系 統(tǒng)簡述 懸架結(jié)構(gòu)形式和性能參數(shù)的選擇是否合理，直接對汽車行駛平順性、操縱穩(wěn)定性和舒適性有很大的影響。彈性元件種類包括鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、油氣彈簧、空氣彈簧和橡膠彈簧。鋼板彈簧作為彈性元件時，可不另設(shè)導向機構(gòu)，它本身兼起導向作用。車身振動的固有頻率應(yīng)接近或處于人體適應(yīng)的頻 率范圍，才能滿足舒適性要求。這樣若無有足夠大的限位行程，就會使撞擊限位塊的概率增加?？哲嚂r的固有頻率要比滿載時的高?；奢d質(zhì)量分為簧上質(zhì)量與簧下質(zhì)量兩部分，由彈性元件承載的部分質(zhì)量，如車身、車架及其它所有彈簧以上的部件和載荷屬于簧上質(zhì)量。 影響汽車平順性的另一重要指標是阻尼比Ψ，Ψ值取大，能使振動迅速衰減，但會把路面較大的沖擊傳遞到車身，Ψ值取小，振動衰減慢，受沖擊后振動持續(xù)時間長，使乘客感到不舒服。所以，整車側(cè)傾角剛度應(yīng)滿足：貴州大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 15 頁 當車身受到 側(cè)向加速度時，其側(cè)傾角在 ～ 4176。 獨立式懸掛分為雙叉臂式和麥佛遜支柱式 。 轉(zhuǎn)向時，車輪外傾稍微減少，因此，輪胎與地面的接觸面更大，確保運動能夠得到有效地傳遞。 總成的垂直尺寸較大。智能懸架中主動、半主動懸架在近年來得到了迅速發(fā)展，較好地解決了安全性和舒適性這一對矛盾，將其緩和至相對較低。 主動懸架是近十幾年發(fā)展起來的，由電腦控制的一種新型懸架，具備三個條件：（ 1）具有能夠產(chǎn)生作用力的動力源；（ 2）執(zhí)行元件能夠傳遞這種作用力并能連續(xù)工作；（ 3）具有多種將有關(guān)數(shù)據(jù)集中到微電腦進行運算并決定控制方式。半主動懸架與主動懸架結(jié)構(gòu)相似，只是半主動懸架用可調(diào)剛度的彈性元件或是可調(diào)阻尼的減振器代替主動懸架的力發(fā)生器。懸架控制系統(tǒng)選擇了半主動懸架控制，原因是 半主動懸架與主動懸架相比具有結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、基本不需要消耗能量等優(yōu)點，而對振動的控制效果在一定程度上卻可以接近主動懸架，遠遠優(yōu)于被動懸架。 （ 4）單片機軟件程序設(shè)計。 假設(shè)極板之間只有空氣一種介質(zhì)，則： C1= d0? （ A? A） C (1) C2= d0? （ A+? A） C （ 2） 上式中 C1為極板 1 和極板 2 產(chǎn)生的電容量； C2為極板 1 和極板 3 產(chǎn)生的電容量； A為原來極板 1 和極板 3 的正對面積； ? A 為極板 1 和極板 3 發(fā)生變 化的面積變化量； 0? 為空氣電介常數(shù)； d 為兩極板之間的距離。 圖 傳感器結(jié)構(gòu)原理圖 傾角傳感 器結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖 5 所示，其敏感部分設(shè)計成圓弧形狀，盡管不是平行極板，但是擺錘與兩極板之間的間距是均勻一致的，絕緣層把圓弧分成 X? 極和 X? 極兩個獨立部分，且極板與擺錘的寬度是一樣的。 當被測物沒傾斜時，兩極板和擺錘的電容為： C0 = d0? A0 C （ 5） 當被測物發(fā)生 ? 角度傾斜時，電極之間有效覆蓋面積的變化量為： ? A=180? A0 m2 （ 6） 絕緣層 X? 極 X? 極 擺線 擺錘 貴州大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 21 頁 所以變化前后的電容為： ? C=d0? 180? A0 C（ 7） 式中 0? 為空氣電介常數(shù)； d 為極板之間距離； A0 為沒傾斜時有效覆蓋面積。而等位環(huán)是消除邊緣效應(yīng)的有效方法。它不僅改變了傳 感器的電容量，而且使傳感器工作不穩(wěn)定。然而，在本設(shè)計中考慮了傳感器信號被轉(zhuǎn)換后要輸入單片機，所以選擇了德國 AMG公司生產(chǎn)的 CAV424 電容信號轉(zhuǎn)換芯片。在相對于參考電容值 (10 pF~1nF)5％～ 100％的范圍內(nèi)，可以檢測 0pF 一 2nF 的電容值，且其輸出差分電壓最大可 達士 1． 4 V；同時， CAV424還具有內(nèi)置溫度傳感器 。由于積分器具 有很高的共模抑制比和分辨率，所以比較 2 個振幅的差值得到的信號反映出 2 個電容 C 1x 和 C 2x 的相對變化量。振蕩器的電容近似地取為 Cosc =1． 6C 1x 。 在被設(shè)計中， CAV424 的參考電容大小取為傳感器沒傾斜是動極板與靜極板產(chǎn)生的電容 C0 ，這樣就使 C 1x 和 C 2x 的開始電容大小相等，同時 CAV424 輸出的直流電壓信號與電容的變化量成正比。如圖 所示： 圖 實際 CAV424 應(yīng)用電 路圖 傾角傳感器放在水平位置時，差動電容 C10=C20=50pF，所以應(yīng) CAV424 的參考電容 C11=C21=50pF ，振蕩電容