【正文】 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(bào)警，提醒駕駛員適時(shí)加油的功能。 （ 2）系統(tǒng)應(yīng)具備一定的擴(kuò)充能力，以適應(yīng)日 后使用功能的變化。當(dāng)這三個(gè)力達(dá)到平衡時(shí)，浮筒就靜止在某一位置?？梢?，液位升高時(shí)，兩電極極板的覆蓋面積增大，可變 電容傳感器的電容量就成比例地增加；反之．電容量就減小。L 為兩電極的最大覆蓋長度 。 常規(guī)控制規(guī)律：位式調(diào)節(jié)、 PID 調(diào)節(jié)。 缺油警示電路由二極管 VD晶體管 V發(fā)光二極管 VL1， 集成電路 IC 揚(yáng)聲器 BL 和有關(guān)阻容元件組成。V2~V7 均選用 S8050 或 C8O5O型硅 NPN 晶體管。 共 模 抑 制 比 由 公 式 KCM RR=20l gA vd / A vc ( dB) 計(jì) 算得 出 。 對 R3 , R4 , R5 和 R6 的 選擇應(yīng) 盡 可能匹 配 。 設(shè)計(jì)一個(gè)完整的直流穩(wěn)壓電源電路，其 主要技術(shù)指標(biāo)要求：① 輸出電壓可調(diào)：Uo=+3V～ +15V② 最大輸出電流： Iomax=800mA③ 輸出電壓變化量：Δ Uo≤ 15mV④ 穩(wěn)壓系數(shù)： SV≤ 。由此設(shè)計(jì)出濾波電路。只要在外部配上幾個(gè)適當(dāng)?shù)淖枞菰?，就可以?gòu)成史密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及自激多諧振蕩器等脈沖信號產(chǎn)生與變換電路。如果在電壓控制端（ 5 腳）施加一個(gè)外加 電壓（其值在 0～ Vcc 之間），比較器的參考電壓將發(fā)生變化，電路相應(yīng)的閾值、觸發(fā)電平也將隨 之變化， 進(jìn)而影響電路的工作狀態(tài)。 該設(shè)計(jì)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(jì)思路明確易懂， 電路圖可讀性好，從器件選擇到設(shè)計(jì)整體都考慮器件的常見度與成本。該電路已達(dá)到任務(wù)要求及性能指標(biāo)。 當(dāng) uil＜ (2/3)Vcc,u2＜ (1/3)Vcc 時(shí)，放電晶體管 VT 截止，輸出端仍。 圖 19 當(dāng)滑動變阻器阻值為 7000Ω時(shí)的直流穩(wěn)壓電路波形仿真圖 555定時(shí)器的工作原理 常用的 555 定時(shí)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。 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(jì) 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。這時(shí)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(shí)控打造準(zhǔn)備。 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 。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。C C3 和 C8 均選用滌綸電容器或 獨(dú)石電容 器。例如使用貴金屬材料和高分子復(fù)合材料等。 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。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。傳感器部分實(shí)際上是一個(gè)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。 方案一： 浮筒液位計(jì)也稱為沉浸式浮筒液位計(jì)，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。當(dāng)油箱中的油量水平下降時(shí)，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(jì)的指針讀數(shù)也變小。為實(shí)現(xiàn)油量的監(jiān)測，本設(shè)計(jì)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(bào)不報(bào)警。 2 什么是油量檢測報(bào)警器 汽車油量檢測報(bào)警器 設(shè)計(jì) 本課題設(shè)計(jì)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(shí)發(fā)出警報(bào)進(jìn)行提醒，以防止在行駛時(shí)油量耗盡，而帶來的不便。 （ 3）當(dāng)受損時(shí)易于發(fā)現(xiàn)，且容易處理的場所。當(dāng)液位發(fā)生變化時(shí)，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。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。D和 d分別為外電極的內(nèi)徑和內(nèi)電極的外徑。 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。 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。 IC1 選用 LM7809 型三端集成穩(wěn)壓器 。 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 。 ( 2) 要 注意在電 路 中增加各 種 抗干擾 措 施 , 比如 在 電 源 的引 入 端增 加 電源 退 耦電 容 , 在信 號 輸 入 端 增 加 RC 低 通 濾波 或在 運(yùn) 放 A1 ,A2 的 反 饋回路 增加 高頻 消 噪電容 , 在 PCB 設(shè) 計(jì)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(jì) 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(gè)模擬量電壓信號和一個(gè)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(bào)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(shí) ,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(shí) , 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(shí) ,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(jì) 555 時(shí)基電路的特性 555 集成電路開始是作定時(shí)器運(yùn)用 的，所以叫做 555 定時(shí)器或 555 時(shí)基電路。 直流穩(wěn)壓電源是一種將 220V 工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)才能完成， 如 圖 7： 圖 7 直流穩(wěn)壓電源 的組成 設(shè)計(jì)原理 （ 1）電源變壓器：是降壓變壓器，它將 汽車發(fā)電機(jī) 交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。如圖 12。它在波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制、定時(shí)電路、家用電器、電子玩具、電子樂器等方面有廣泛的應(yīng)用。 表 3 555 定時(shí)器功能表 555定時(shí)器的電路調(diào)試 當(dāng)汽車油箱內(nèi)剩余油量為 45%時(shí)，即 油箱內(nèi)油量足夠 ， 比較器輸出端輸出高電平 ，光報(bào)警電路不工作?？傮w看來都遵循性價(jià)比原則。此電路能設(shè)置在任意所需的低油量水平上而被觸發(fā)，電路一旦被觸發(fā)，內(nèi)接的蜂鳴器首先發(fā)出 5S 的響聲，與此同時(shí)，警告燈將常亮，提醒駕駛員油量不足盡快加油，直到油量達(dá)到適當(dāng)值時(shí)警告燈 熄滅。只有當(dāng) RD 為高電平時(shí)，輸出的狀 態(tài)將由 2 腳低電平觸發(fā)端和 6 腳高電平觸發(fā)端電壓的大小來決 定，因此，在正常工作時(shí)，應(yīng)將 4 腳接高電平。經(jīng)過仿真得出如下波形，在滑動變阻器的阻值為 7000 歐時(shí)輸出端電壓為 3V， 阻值接近于 0時(shí)輸出電壓為 15V，符合設(shè)計(jì)要求。電流通路： D2→ R1→ D4→ A 加上 中的變壓電路得到了如圖 10 所示的電路。2/3VDD 時(shí)，輸入又成為 R=1， S=1，這時(shí)負(fù)脈沖已經(jīng)消散，輸出又翻轉(zhuǎn)成 Vo=0，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。 在實(shí)際電 路 設(shè)計(jì)過 程 中 ,仿 真 與實(shí)際 測 試 各有 所 長 。 （ 其中A1 ～ A3都是使用 L M741） 油量采集及放大電路 采用 4個(gè)電阻組成電橋電路的形式 ,將雙端差分輸入變?yōu)閱味说男盘栐摧斎搿? C C4~C C9 均選用耐壓值為 16V 的鋁 電解 電容器 。因此，兼顧價(jià)格，改善和提高浮筒式油位傳感器構(gòu)件自身性能的嘗試非常多。 檢測的分類 1 被測量值的物理屬性： 電量、非電量。 二、測量非導(dǎo)電液體的電容式液位傳感器 測量非導(dǎo)電液體的電容式液位計(jì)主要利用被測液體液位變化時(shí)，可變電容傳感器 兩電極 之間充填介質(zhì)的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而引起電容量變化這一特性進(jìn)行液位測量。 方案二： 基于電容法測量液位的儀表一般稱為電容式液位計(jì)，它主要由掖位傳感器 (液位 電容變送器 )和測量、顯示部分組成。目前市場使用的油位傳感器種類繁多，原理各異，使用環(huán)境也是千差萬別，故十分必要對各傳感器的特點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，為新型傳感器的研究提供參考。當(dāng)油箱儲滿燃 油時(shí)，浮標(biāo)動臂升起，將電位器的阻值調(diào)至最小 (也有部分車型是將電位器的阻值調(diào)至最大），使油量計(jì) (實(shí)際上是一只毫安表 )的指針作滿標(biāo)度的偏轉(zhuǎn) 。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(shí)警示燈常亮直至油量達(dá)到適當(dāng)水平，聲音報(bào)警時(shí)間約 5S。報(bào)警時(shí)能在視覺和聽覺上進(jìn)行提醒，以更加直觀有效的進(jìn)行警示。 （ 4）系統(tǒng)應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，便于