【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 特性不符合檢測(cè) 的目的要求，因此要同時(shí)考慮系統(tǒng)靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性； 6 檢測(cè)環(huán)境的影響，包括溫度、濕度、氣壓、振動(dòng)、輻射等； 7 不同采樣所得測(cè)量值的差異造成的誤差； 8 人為的疏忽造成誤讀，包括個(gè)人讀表偏差，知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的深淺，體力及精神狀態(tài)等因素； 9 測(cè)量器件進(jìn)入被測(cè)對(duì)象，破壞了所要測(cè)量的原有狀態(tài)； 10 被測(cè)對(duì)象本身變動(dòng)大，易受外界干擾以致測(cè)量值不穩(wěn)定等。 油位傳感器的發(fā)展方向 在油品情況復(fù)雜的中國(guó)市場(chǎng)，應(yīng)用最為廣泛的浮筒式油位傳感器也顯示出了其局限性，在售后失效中， 80%以上是由于觸電腐蝕而引 起的電阻輸出不正確或不穩(wěn)定。 尤其是中國(guó)的油品市場(chǎng)，稂莠不齊，各地出產(chǎn)的原油本身差異比較大，煉制工藝也千差萬(wàn)別，燃油中所含活性硫 .酸性物質(zhì)也參差不齊，最近幾年風(fēng)行的生物用油，如 E20， M15 等也在一些省份大行其道。惡劣的燃油環(huán)境是傳感器發(fā)展中的最大阻礙。 另外，隨著汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，價(jià)格已成為傳感器研發(fā)不能回避的問(wèn)題。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。例如使用貴金屬材料和高分子復(fù)合材料等。 4 電路工作原理 主電路工作原理 該汽車(chē)油量監(jiān)測(cè)報(bào)警器電路由 油位 監(jiān)測(cè)電路、油位顯示電路、缺油警示電路和電源電路等組成，如圖 2 所示。 圖 2 汽車(chē)油量檢測(cè)報(bào)警電路 油位監(jiān)測(cè)電路由二極管 VD輔助電位器 RP1 和汽車(chē)油箱內(nèi)浮筒式電位器 RP2 組成。 油位顯示電路由發(fā)光二極管 VL2~VL 晶體管 V2~V7 等組成。 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。 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。 +l2V 電壓經(jīng) VD1 降壓和 IC1 穩(wěn)壓后，產(chǎn)生 +9V電壓，供給 IC2 和 V1~V7 等電路。 在 汽車(chē)油箱內(nèi)儲(chǔ)滿(mǎn)燃油時(shí)， RP2 的阻值在浮標(biāo)的作用下滑向最小值，使 V2~V7 均導(dǎo)通，發(fā)光二極管 VL2~VL7 均點(diǎn)亮。 當(dāng)油箱內(nèi)油量降為一半時(shí)， 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。 當(dāng)油箱內(nèi)油位降低至限位時(shí)， RP2 的阻值變?yōu)樽畲笾担?V2~V7 均截止。 VL2~VL7均熄滅，使 V1 導(dǎo)通， IC2 的 4腳由低電平變?yōu)楦唠娖?，?IC2 和外圍元器件組成的多諧振蕩器振蕩 (工作頻率為 lOHz 左右 )工作， IC2 的 3 腳 間斷輸出高電平，使發(fā)光二極管 VL1 閃亮，揚(yáng)聲器 BL 發(fā)出 嘟、嘟 的報(bào)警聲。 聲音報(bào)警 5S 結(jié)束，燈泡持續(xù)報(bào)警直到油箱內(nèi)油量達(dá)到適當(dāng)值。 若僅黃色發(fā)光二極管 VL2 亮，則說(shuō)明油箱內(nèi)即將缺油。 主電路元器件選擇 R1~R9 均選用 1/4W 碳膜電阻 器。 RP1~RP3 可選用小型膜式電位器或全密封式電位器。 C C4~C C9 均選用耐壓值為 16V 的鋁 電解 電容器 。C C3 和 C8 均選用滌綸電容器或 獨(dú)石電容 器。 VD VD2 均選用 IN4001 或 IN4007 型硅整流二極管， VD3 選用 IN4148型硅開(kāi)關(guān)二極管。 VL1~VL7 均選用 φ 3mm高亮度發(fā)光二極管 ,其中 VL1 選紅色， VL2 選黃色 ,VL3~VL7 均選綠色。 V1選用 S8550 或 C8550 型硅 PNP晶體管 。V2~V7 均選用 S8050 或 C8O5O型硅 NPN 晶體管。 IC1 選用 LM7809 型三端集成穩(wěn)壓器 。IC2 選用 NE555 型時(shí)基集成電路。 BL 選用 ~、 8Ω 電動(dòng)式揚(yáng)聲器。 各組合電路的設(shè)計(jì)及其工作原理 油量采集及放大電路設(shè)計(jì) 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。它主要 由兩級(jí)差分放大器電路構(gòu)成。其中 ,運(yùn)放 A1, A2為同 相差分輸入方式 ,同相輸入可以大幅度提高電路的輸入阻抗 ,減小電路對(duì)微弱輸入信號(hào)的衰減 。 差分輸入可以使電路只對(duì)差模信號(hào)放大 ,而Uo 對(duì)共模輸入信號(hào)只起跟隨作用 ,使得送到后級(jí)的差模信號(hào)與共模信號(hào)的幅值之比 (即共模抑制比 CM R R) 得到提高。這樣在以運(yùn)放 A3為核心部件組成的差分放大電路中 ,在 CM R R 要求不 變情況下 ,可明顯降低對(duì)電阻 R3和 R4, Rf和 R5的精度匹配要求 ,從而使儀表放大器電路比簡(jiǎn)單的差分放大電路具有更好的共模抑制能力。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 ] 。由公式可見(jiàn) ,電路增益的調(diào)節(jié)可以 通過(guò)改變 Rg 阻值實(shí)現(xiàn)。 （ 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?hào)源輸入。性能測(cè)試主要是從信號(hào)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(cè)試。測(cè)試數(shù)據(jù)分別見(jiàn)表 1 和表 2 。其中 ,V最大輸入是指在給定測(cè)試條件下使電路輸出不失真時(shí)的信號(hào)源最大 (小 ) 輸入 。最 大 增益是指在 給 定測(cè)試條 件 下 ,使 輸出不失 真 時(shí)可以實(shí) 現(xiàn) 的電 路 最 大 增 益 值 。 共 模 抑 制 比 由 公 式 KCM RR=20l gA vd / A vc ( dB) 計(jì) 算得 出 。 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(cè)試條 件 f=25HZ 。 G=4100 。Rp=5kΩ ； V s = 100 μ V； Rp = 5 kΩ； V cm = 10 V 15 . 2 mV 2 μ V 204 204 123 dB 表 2 實(shí)測(cè) 數(shù)據(jù) V s 最大輸入 V s最小輸入 最大增益 KCMRR測(cè) 測(cè)試條 件 f=25HZ 。 G=4100 。Rp=5kΩ ； V s = 100 μ V； Rp = 5 kΩ； V cm = 10 V 13 mV 2 mV 16 250 98 dB 說(shuō)明 : (1) f 為 V s 輸 入信號(hào) 的 頻率 。 (2) 表格中 的 電壓測(cè) 量 數(shù)據(jù)全 部 以峰峰 值 表示 。 (3) 表 格中的 表示 以 L M741為 核 心組成 的 儀表放 大 器電路 。 由表 1 和表 2 可 見(jiàn) ,仿 真性能明 顯 優(yōu)于實(shí)際 測(cè) 試性 能 。 這 是 因?yàn)榉抡?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(méi)有 外 界干 擾 因 素 ,為理想條件 下的測(cè)試 。而實(shí) 際 測(cè)試電路 由 于受環(huán)境 干 擾因 素 (如環(huán)境溫 度 、空 間 電 磁干擾等 ) 、人為操 作 因素 、實(shí)際 測(cè)試 儀 器精確 度 、準(zhǔn)確 度和 量 程范 圍 等的 限 制 ,使 測(cè) 試 條 件 不 夠理想 , 測(cè)量結(jié) 果 具有一 定 的誤 差 。 在實(shí)際電 路 設(shè)計(jì)過(guò) 程 中 ,仿 真 與實(shí)際 測(cè) 試 各有 所 長(zhǎng) 。 一般先 通過(guò) 仿 真 測(cè) 試 ,初步確定電 路 的結(jié) 構(gòu)及器 件 參 數(shù) ,再 通過(guò)實(shí)際 電 路測(cè) 試 ,改進(jìn)其具 體性能 指標(biāo)及參 數(shù) 設(shè) 置 。 這 樣 ,在保 證 電路功 能 、性能的 前 提 下 ,大大 提 高電路設(shè)計(jì)的效 率 。 電 路的設(shè)計(jì) 方 案確定 以 后 ,在 具體的電 路 設(shè)計(jì)過(guò)程 中 ,要注意 以 下幾個(gè) 方 面： (1) 注 意關(guān) 鍵 元 器 件的 選 取 , 比如 對(duì) 圖 2 所 示 電 路 ,要注意 使 運(yùn)放 A1 ,A2 的特 性 盡 可能一 致 。 選 用電 阻 時(shí) ,應(yīng)該使 用 低溫 度系 數(shù)的 電 阻 ,以獲 得 盡可能 低 的 漂移 。 對(duì) R3 , R4 , R5 和 R6 的 選擇應(yīng) 盡 可能匹 配 。 ( 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(hào) 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(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域 ， 電壓比較器 ， 它可用于報(bào)警器電路 , 自動(dòng)控制電路 , 測(cè)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(cè)電路 ,振 蕩器及壓控振蕩器電路 ,過(guò)零檢測(cè)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