【正文】 , 在 PCB 設(shè) 計中 精 心布 局 合 理 布 線 , 正 確 處 理 地線等 ,以提 高 電 路 的抗 干擾 能 力 ,最大 限 度地發(fā) 揮 電 路的性 能 電壓比較器電路設(shè)計 電壓比較器原理 電壓比較器是集成運(yùn)放非線性應(yīng)用電路 , 他常用于各種電子設(shè)備中 , 它將一個模擬量電壓信號和一個參考固定電壓相比較 , 在二者 幅度相等的附近 ,輸出電壓將產(chǎn)生躍變 ,相應(yīng)輸出高電平或低電平 .比較器可以組成非正弦 波形變換電路及應(yīng)用于模擬與數(shù)字信號轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域 ， 電壓比較器 ， 它可用于報警器電路 , 自動控制電路 , 測量技術(shù) ,也可用于 V/F 變換電路 ,A/D 變換電路 ,高速采樣電路 ,電源電壓監(jiān)測電路 ,振 蕩器及壓控振蕩器電路 ,過零檢測電路等 . 如圖 所示為一電壓比較器 ， UR 為參考電壓 ,加在運(yùn)放的同相的 輸入端 ,輸入電壓 ui 加在反相的輸入端 . (a)電路圖 (b)傳輸特性 圖 4 電壓比較電路 （ 1） 當(dāng) uiUR 時 ,運(yùn)放輸出高電平 ,穩(wěn)壓管 Dz 反向穩(wěn)壓工作 .輸出端 電位被其箝位在穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓 UZ,即 uO=UZ （ 2） 當(dāng) uiUR 時 , 運(yùn)放輸出低電平 , 正向?qū)?, DZ 輸出電壓等于穩(wěn)壓管的正向 壓降 UD, uo 即 =UD 因此 ,以 UR 為界 ,當(dāng)輸入電壓 ui 變化時 ,輸出端反映出兩種狀態(tài) ,高電位和低電位 . （ 3） 表示輸出電壓與輸入電壓之間關(guān)系的特性曲線 ,稱為傳輸特性 . 圖 (b)為 (a)圖比較器 的傳輸特性 元器件選擇： 比較器選用 型號 LM339 R1=10 kΩ R2=30 kΩ R=20 kΩ Dz 選用 555單穩(wěn)態(tài)電路設(shè)計 555 時基電路的特性 555 集成電路開始是作定時器運(yùn)用 的，所以叫做 555 定時器或 555 時基電路。 這 是 因為仿真 電 路 的 性 能基本 上是 由 仿真器 件 的 性能和 電 路的結(jié) 構(gòu) 形 式確 定 的 ,沒有 外 界干 擾 因 素 ,為理想條件 下的測試 。 表 1 仿 真 數(shù)據(jù) V s 最大輸入 V s最小輸入 最大增益 KCMRR 測試條 件 f=25HZ 。在 R1= R2, R3 = R4 , Rf = R5的條件下 , 圖 1 電路的增益為 : G= ( 1 +2 R1 / Rg ) ( Rf / R3 ) [ 3 ] 。 IC1 選用 LM7809 型三端集成穩(wěn)壓器 。 主電路元器件選擇 R1~R9 均選用 1/4W 碳膜電阻 器。 電源電路由二極管 VD三端集成穩(wěn)壓器 IC1 和濾波電容器 C1~C3 組成。惡劣的燃油環(huán)境是傳感器發(fā)展中的最大阻礙。 6 顯示單元 將檢測單元測量獲得的相關(guān)參數(shù)，以適當(dāng)方式顯示給操作人員。 傳感器的原理 傳感器 ：能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。D和 d分別為外電極的內(nèi)徑和內(nèi)電極的外徑。 以上介紹的液位傳感器適用于電導(dǎo)率 ≥ 102S／ m 的液體，但被測液體的粘 度不能大，否則，當(dāng)液位下降時，被測液體會在電極的套管上產(chǎn)生粘附層，該枯附層將繼續(xù)起著外電極的作用，從而產(chǎn)生虛假電容信號，以致形成虛假液位，使儀表指示液位高于實(shí)際液位。因此，通過測量傳感器的電容量大小就可獲知被測液體液位的高低。明白油量計的工作原理之后。當(dāng)液位發(fā)生變化時，浮筒所受浮力相應(yīng)改變，平衡狀態(tài)被打破，從而引起彈力變化，以達(dá)到新的平衡。 4實(shí)時性 能夠?qū)崟r顯示系統(tǒng)狀態(tài)，沒有延時 5全中文界面 采用全中文圖形界面，直觀的屏幕提示，界面友好美觀，操作 簡單 方便 。 （ 3）當(dāng)受損時易于發(fā)現(xiàn)，且容易處理的場所。 本設(shè)計實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，成本低，使用壽命長，顯示的油量數(shù)據(jù)精確；具有低油量報警，提醒駕駛員適時加油的功能。 2 什么是油量檢測報警器 汽車油量檢測報警器 設(shè)計 本課題設(shè)計了一款簡易功能的監(jiān)控電路，該電路能對汽車油量進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)汽車油箱內(nèi)油量過低時發(fā)出警報進(jìn)行提醒，以防止在行駛時油量耗盡，而帶來的不便。 至 查閱資料，整理資料，確定設(shè)計方案 至 根據(jù)設(shè)計要求及查閱到的資料進(jìn)行控制電路設(shè)計 至 和指導(dǎo)老師進(jìn)行交流，對設(shè)計進(jìn)行修改完善 至 請指導(dǎo)老師對完善后的設(shè)計進(jìn)行審查修改 教師對進(jìn)度計劃實(shí)施情況總評 簽名 年 月 日 本表作評定學(xué)生平時成績的 依據(jù)之一。為實(shí)現(xiàn)油量的監(jiān)測，本設(shè)計將油箱內(nèi)油量變化轉(zhuǎn)換為電阻阻值的變化，首先通過電橋電路來轉(zhuǎn)換電壓信號實(shí)現(xiàn)油量采集，再通過比較器設(shè)置的比較電壓進(jìn)行比較，判別是否低油量，再確定報不報警。實(shí)現(xiàn)的具體功能是當(dāng)油箱的存油量達(dá)到預(yù)置的油量水平以下時警示燈常亮直至油量達(dá)到適當(dāng)水平，聲音報警時間約 5S。當(dāng)油箱中的油量水平下降時，可變 電阻 器的阻值被調(diào)高 (或調(diào)低 )，流過系統(tǒng)回路的電流將隨之變化，油量計的指針讀數(shù)也變小。 系統(tǒng)組成 目前汽車油量檢測報警器主要有以下幾種結(jié)構(gòu)組成 原理框圖如圖 1 所示。 方案一： 浮筒液位計也稱為沉浸式浮筒液位計，是根據(jù)阿基米德定律進(jìn)行液位測量的儀表，可用來測量液位、界位和密度。 在結(jié)構(gòu)上浮筒液位計分為側(cè)裝和頂裝式，側(cè)裝式需要一個外筒，將液位引到設(shè)備外側(cè)進(jìn)行測量，可大大減少液面波動和介質(zhì)流動帶來的干擾；而頂裝式直接從罐頂將浮筒投入，結(jié)構(gòu)簡單。傳感器部分實(shí)際上是一個可變電容器，這種電容器多為 圓柱形，只是根據(jù)被測液體的不同性質(zhì)，在具體結(jié)構(gòu)和原理上有所差異。 因此．當(dāng)容器內(nèi)的液位由零增加到 H時，傳感器的電容變化量 ?C 為 通常， D。適合的測量對象包括：電導(dǎo)率＜ 109S／ m 的液體 (如輕油類 )、部分有機(jī) 溶劑和液態(tài)氣體。傳感器的電容變化 量 ?C 為 （ 914） 可見．當(dāng)電極給定后，參數(shù) ε、 D 和 d 均為定值，故傳感器的電容變化量只是液位 H的單值函數(shù)，亦即測取傳感器的電容量就可確定被測液位。 2 檢測原理（物理的、化學(xué)的、生物學(xué)的）： 電磁法、光學(xué)法、微波法、超聲法、核輻射法、 電化學(xué)分析、色譜分析、質(zhì)譜 分析等。 (2). 隨機(jī)誤差：除可排除的系統(tǒng)誤差外，另外由隨機(jī)因素引起的，一般無法排除并難以校正的誤差。例如使用貴金屬材料和高分子復(fù)合材料等。 當(dāng)油箱內(nèi)油量降為一半時， RP2 的中心頭滑至中間位置，使 V2~V4 導(dǎo)通， V5~V7截止， VL2~VL4 仍亮， VL5~VL7 熄滅。C C3 和 C8 均選用滌綸電容器或 獨(dú)石電容 器。 各組合電路的設(shè)計及其工作原理 油量采集及放大電路設(shè)計 油量采集及放大電路圖如圖 3 所示 ： 圖 3 油量采集及放大電路 油量采集及放大電路的構(gòu)成及原理 儀表放大器電路的典型結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。性能測試主要是從信號源 V s 的最大輸入和 V s 最小輸入、電路的最大增益及共模抑制比幾方面進(jìn) 行仿真和實(shí)際電路性能測試。 G=4100 。 一般先 通過 仿 真 測 試 ,初步確定電 路 的結(jié) 構(gòu)及器 件 參 數(shù) ,再 通過實(shí)際 電 路測 試 ,改進(jìn)其具 體性能 指標(biāo)及參 數(shù) 設(shè) 置 。由于它工作可 靠、運(yùn)用方便、價錢低廉，當(dāng)前被廣泛用于各種電子產(chǎn)品中， 555 集成電路內(nèi)部有幾十個元器件，有分壓 器、比較器、基本 RS 觸發(fā)器、放電管以及緩沖器等，電路比較龐雜，是模擬電路和數(shù)字電路的混合體， 如 圖 5 所示 圖 5 555 集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 555 集成電路是 8 腳封裝，雙列直插型，如圖 5 所示，按輸入輸出的排列可看成如圖 2(B)所示。這時內(nèi)部放電開關(guān)接通， DIS 端接地，CT 上電荷很快放到零， 為下一次定時控打造準(zhǔn)備。 直流穩(wěn)壓電源電路 *注：設(shè)計過程中的仿真圖均由調(diào)試完后的結(jié)果而來。 圖 10 整流電路圖 仿真測試后波形如圖 11 圖 11 整流電路仿真波形圖 濾波電路設(shè)計 濾波電路其 基本原理就是利用電路的頻率特性實(shí)現(xiàn)對信號中頻率成分的選擇。 主要依據(jù) 質(zhì)量指標(biāo)選擇電路方案，電路應(yīng)當(dāng)盡量簡單而又滿足指標(biāo)要求。 圖 19 當(dāng)滑動變阻器阻值為 7000Ω時的直流穩(wěn)壓電路波形仿真圖 555定時器的工作原理 常用的 555 定時器 有雙極型和 CM0S 兩種類型，其型號分別有 NE555（或5G555）和 C7555 等多種，它們的結(jié) 構(gòu)及工作原理基本相同。一般雙極性型產(chǎn)品型號的最后三位數(shù)都是 555， CMOS 型產(chǎn)品型號的最 后四位數(shù)都是 列完全相同。 當(dāng) uil＜ (2/3)Vcc,u2＜ (1/3)Vcc 時，放電晶體管 VT 截止，輸出端仍。 圖 21 555時基電路為穩(wěn)態(tài)時測得的輸入和輸出兩端的波形 油箱內(nèi)剩余油量不足時，報警電路發(fā)出聲光報警信號，比較器 的 6 腳將由高電平變?yōu)榈碗娖?，點(diǎn)亮發(fā)光二極管 。該電路已達(dá)到任務(wù)要求及性能指標(biāo)。 另外，感謝校方給予我這樣一次機(jī)會，能夠獨(dú)立地完成一個課題，并在這個過程當(dāng)中，給予我們各種方便，使我們在即將離校的最后一 段時間里，能夠更多學(xué)習(xí)一些實(shí)踐應(yīng)用知識，增強(qiáng)了我們實(shí)踐操作和動手應(yīng)用能力，提高了獨(dú)立思考的能力。 該設(shè)計用到的運(yùn)算放大器與 555 等都是日常所常用的器件，設(shè)計思路明確易懂， 電路圖可讀性好，從器件選擇到設(shè)計整體都考慮器件的常見度與成本。 5 主電路的調(diào)試 第一節(jié) 主電路的調(diào)試 該電路的調(diào)試較簡單，在油箱內(nèi)油位 最高時，調(diào)節(jié)