【文章內(nèi)容簡介】 ,則輸出電壓為： 由此可知，差動橋路的輸出電壓和電壓靈敏度比用單片時提高了四倍，比半橋差動電路提高了一倍。因為采用的是金屬應(yīng)變片測量，所以本設(shè)計采用全橋電路，能夠有比較好的靈敏度并且不存在非線性誤差。 電阻應(yīng)變式傳感器的安裝 根據(jù)對車架的受力分析，電阻應(yīng)變片安放在車架的所受最大應(yīng)力處，即發(fā)動機(jī)后懸置橫梁與縱梁的連接處。隨著大梁的彈性變形的改變，電阻應(yīng)變片輸出信號的強度也隨之變化，超載控制系統(tǒng)接收此信號，并進(jìn)行相應(yīng)的檢測分析，判定車輛是否超載。： 電阻應(yīng)變片的安裝示意圖本論文選擇的是GYJ型鋼筋應(yīng)變計，: GYJ型鋼筋應(yīng)變計： GYJ型鋼筋應(yīng)變計參數(shù)產(chǎn)品名稱GYJ型鋼筋應(yīng)變計生產(chǎn)廠家北京斯創(chuàng)建筑測試技術(shù)開發(fā)有限公司產(chǎn)品用途鋼筋應(yīng)力計主要用于測量鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋應(yīng)力，也可以串起來用于測量載重質(zhì)量。規(guī)格10～36毫米應(yīng)力2800～3000公斤/厘米分辨力～非線性2%滿量程溫度對電橋零點的影響%滿量程/供橋電壓0～輸入/輸出阻抗120歐姆工作溫度范圍5～+50傳感器長度～ 汽車輪速傳感器車速通常檢測汽車傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動，換算為汽車驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速間接獲得的。輪速傳感器一般是直接檢測車輪的轉(zhuǎn)速且所有車輪的轉(zhuǎn)速均檢測，并把檢測結(jié)果輸入ABS/ASR等用于制動或驅(qū)動控制的系統(tǒng)的ECU。常用的輪速傳感器有電磁感應(yīng)式、霍爾式兩類。 輪速傳感器的選擇 電磁感應(yīng)式輪式傳感器結(jié)構(gòu)簡單、成本低，所以應(yīng)用范圍廣泛。但由于其輸出信 號的頻率和幅值受轉(zhuǎn)速影響較大，抗電磁波干擾能力差，且易產(chǎn)生誤信號，只適用于15～160km/h的速度，當(dāng)速度擴(kuò)大到更大時，電磁感應(yīng)式輪式傳感器很難適應(yīng)。 而霍爾效應(yīng)式輪速傳感器能克服電磁式輪速傳感器的不足，具有輸出信號不受轉(zhuǎn)速影響、頻率響應(yīng)高、抗電磁干擾能力強等優(yōu)點?；魻柶骷哂薪Y(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕的優(yōu)點。且霍爾線性器件的精度高、線性度好，霍爾開關(guān)器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高（可達(dá)μm級），因此霍爾效應(yīng)式輪速傳感器被廣泛應(yīng)用于輪速檢測及其他控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速檢測中。按照霍爾器件的功能可將它們分為: 霍爾線性器件和霍爾開關(guān)器件。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。由上述可知，根據(jù)設(shè)計要求，本論文選擇的是霍爾效應(yīng)式輪速傳感器（開關(guān)型）。 霍爾效應(yīng)式輪速傳感器的工作原理及測量電路霍爾效應(yīng)式輪速傳感器屬于霍爾式傳感器，是利用霍爾效應(yīng)的原理制成的，利用霍爾效應(yīng)使位移帶動霍爾元件在磁場中運動產(chǎn)生霍爾電熱，即把位移信號轉(zhuǎn)換成電熱變化信號的傳感器。（1）霍爾效應(yīng) 如果對位于磁場(B)中的半導(dǎo)體薄片(d)施加一個電壓(V)，該磁場的方向垂直于所施加電壓的方向，那么則在既與磁場垂直又和所施加電流方向垂直的方向上會產(chǎn)生另一個電壓(UH)，人們將這個電壓叫做霍爾電壓，產(chǎn)生這種現(xiàn)象被稱為霍爾效應(yīng)，該半導(dǎo)體薄片成為霍爾元件，： 霍爾效應(yīng)原理 假設(shè)在N型半導(dǎo)體薄片上通一電流I，則半導(dǎo)體中的載流子（電子）沿著和電流相反的方向運動（電子速度為v），由于在垂直于半導(dǎo)體薄片平面的方向上施加磁感應(yīng)強度為B的磁場，所以電子受到洛侖茲力的作用，向一邊偏轉(zhuǎn)，并使該邊形成電子積累，于是形成電場。該電場組織運動電子的繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，當(dāng)電子作用在運動電子上的力與洛侖茲力相等時，電子的積累便達(dá)到動態(tài)平衡。在薄片兩橫斷面之間建立電場，相應(yīng)的電勢稱為霍爾電勢，其大小可用下式表示： （V）式中 ——霍爾系數(shù)，； I——控制電流，A； B——磁感應(yīng)強度，T； D——霍爾元件厚度，m。 霍爾系數(shù)為 式中 ——載流體的電阻率 ——載流體的遷移率 令，稱為霍爾元件的靈敏度，則 如果磁感應(yīng)強度B和元件平面法線成一定角度θ，則作用在元件上的有效磁場是其法線方向的分量，即，這時當(dāng)控制電流的方向或磁場的方向改變時，輸出電勢的方向也將改變。但當(dāng)磁場與電流同時改變時，霍爾電勢極性不變。綜上所述，霍爾電勢的大小正比于控制電流I和磁感應(yīng)強度B。（2）霍爾效應(yīng)式輪速傳感器的工作原理 霍爾效應(yīng)式輪速傳感器是由傳感頭和齒圈組成。傳感頭由永磁體，霍爾元件和電子電路等組成，永磁體的磁力線穿過霍爾元件通向齒輪，： 當(dāng)齒輪位于圖中(a)所示位置時，穿過霍爾元件的磁力線分散，磁場相對較弱；而當(dāng)齒輪位于圖中(b)所示位置時，穿過霍爾元件的磁力線集中，磁場相對較強。齒輪轉(zhuǎn)動時，使得穿過霍爾元件的磁力線密度發(fā)生變化，因而引起霍爾電壓的變化，霍爾元件將輸出一個毫伏(mV)級的準(zhǔn)正弦波電壓。此信號還需由電子電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的脈沖電壓。此電壓輸出給電子控制裝置，電子控制裝置以此作為計算輪速和汽車的參考速度。 霍爾輪速傳感器的測量電路 霍爾傳感器（開關(guān)型）的霍爾元件靠近齒圈，當(dāng)汽車車輪轉(zhuǎn)動時，齒圈上的齒會在一定的周期內(nèi)靠近霍爾元件一次，這樣霍爾傳感器將輸出一個高電平，當(dāng)齒遠(yuǎn)離霍爾元件時，傳感器輸出一個低電平；利用單片機(jī)內(nèi)部定時器，計算出脈沖一個周期的時間，就可以算出車輪的轉(zhuǎn)速，： 霍爾效應(yīng)式輪速傳感器的測量電路 霍爾效應(yīng)式輪速傳感器的安裝部位 霍爾效應(yīng)式輪速傳感器的齒圈一般安裝在隨車輪一起轉(zhuǎn)動的部件上，如半軸、輪轂、制動盤等，而感應(yīng)觸頭則安裝在車輪附近不隨車輪轉(zhuǎn)動的部件上，如半軸套管、轉(zhuǎn)向節(jié)、制動底板等。汽車前輪和后輪均可安裝，、： 前輪安裝示意圖 后輪安裝示意圖4 超載控制系統(tǒng)設(shè)計 ：A/D轉(zhuǎn)換放大器電阻應(yīng)變式傳感器報警系統(tǒng)80C51單片機(jī) 點火控制系統(tǒng)霍爾效應(yīng)式輪速傳感器（開關(guān)型） 超載控制系統(tǒng)的原理圖，本設(shè)計是在基于80C51單片機(jī)控制的基礎(chǔ)上，通過對汽車承受載重的檢測，從而在超重時，該系統(tǒng)產(chǎn)生警報并通過汽車點火控制系統(tǒng)使汽車不能正常啟動。利用電阻應(yīng)變式傳感器將汽車承受的壓力信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，然后通過放大電路將電壓信號放大后送到A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。當(dāng)超重時，該信號通過80C51單片機(jī)使報警系統(tǒng)啟動，產(chǎn)生報警，并切斷點火系統(tǒng)，使汽車無法啟動。同時，當(dāng)汽車啟動車輪轉(zhuǎn)動時，霍爾效應(yīng)式輪速傳感器（開關(guān)型）將輪速轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號，通過80C51單片機(jī)控制報警系統(tǒng)，使得汽車開動后報警系統(tǒng)不能工作，從而避免了當(dāng)不超載的汽車在行駛時，由于路面的顛簸而產(chǎn)生錯誤報警。 放大電路設(shè)計 在許多需要用A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機(jī)系統(tǒng)中，多數(shù)情況下，傳感器輸出的模擬信號都很微弱，必須通過一個模擬放大器對其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號電平的要求，在此情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。 為了實現(xiàn)信號的放大，： 利用高精度低漂移運放設(shè)計的差動放大器 （1） 前級采用運放Al和A2組成并聯(lián)型差動放大器。理論上不難證明，存運算放大器為理想的情況下，并聯(lián)型差動放人器的輸入阻抗為無窮人，共模抑制比也為無窮人。在理論上并聯(lián)型差動放人器的共模抑制比與電路的外圍電阻的精度和阻值無關(guān)。 （2） 阻容耦合電路放存由并聯(lián)型差動放大器構(gòu)成的前級放大器和由儀器放大器構(gòu)成的后級放大器之間，這樣可為后級儀器放大器提高增益，進(jìn)而提高電路的共模抑制比提供了條件。同時，位于前置放大器的輸出阻抗很低，同時又采用共模驅(qū)動技術(shù)，避免了阻容耦合電路中的阻、容元件參數(shù)不對稱（匹配）導(dǎo)致的共模干擾轉(zhuǎn)換成差模干擾的情況發(fā)生。 （3） 后級電路采用廉價的儀器放大器，將雙端信號轉(zhuǎn)換為單端信號輸出。由于阻容耦合電路的隔直作用，后級的儀器放大器可以做到很高的增益，進(jìn)而得到很高的共模抑制比。 A/D轉(zhuǎn)換A/D 轉(zhuǎn)換器是前向通道中的一個環(huán)節(jié)，并不是所有的前向通道中都需要 A/D 轉(zhuǎn)換器。只有用到模擬量輸入通道，顯然本文的設(shè)計需要A/D轉(zhuǎn)化傳感器模擬信號，以便后面的信號顯示與判斷。 A/D轉(zhuǎn)換原理（1）逐次逼近法逐次逼近式A/D是比較常見的一種A/D轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換的時間為微秒級。采用逐次逼近法的A/D轉(zhuǎn)換器是由一個比較器、D/A轉(zhuǎn)換器、緩沖寄存器及控制邏輯電路組成。基本原理是從高位到低位逐位試探比較，好像用天平稱物體，從重到輕逐級增減砝碼進(jìn)行試探。逐次逼近法轉(zhuǎn)換過程是：初始化時將逐次逼近寄存器各位清零；轉(zhuǎn)換開始時，先將逐次逼近寄存器最高位置1，送入D/A轉(zhuǎn)換器，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后生成的模擬量送入比較器，稱為，與送入比較器的待轉(zhuǎn)換的模擬量進(jìn)行比較，若，該位1被保留，否則被清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位為1，將寄存器中新的數(shù)字量送D/A轉(zhuǎn)換器，輸出的再與比較，若，該位1被保留，否則被清除。重復(fù)此過程，直至逼近寄存器最低位。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，將逐次逼近寄存器中的數(shù)字量送入緩沖寄存器，得到數(shù)字量的輸出。逐次逼近的操作過程是在一個控制電路的控制下進(jìn)行的。（2