【正文】 控制信號 ui 輸入，靜態(tài)時研究負反饋通道的電流關系，得 If=Ii+I0 (212) 即 01104 611 ui IRRR RRIL ?? (213) 圖中 4R 和 5R 為限流電阻， VD1， VD2 為導向二極管，為相應的放大器提供正確的電壓極性， VD3 為泄放二極管。如果斷路檢測信號提供一個足夠大的正電壓，則 A1 的輸出電壓為負值， VD2 截止，導致功率放大管也截止，提供短線保護功能。 模擬比例放大器的優(yōu)點是控制精度高、響應快速，適用于要求較高的系統(tǒng)；缺點是功率放大管工作在線性區(qū)，功率放大管的功耗很大，升溫高、效率較低 [2][3][7]。 20 第 三 章 柴油機電控系統(tǒng)中的傳感器 加速踏板位置傳感器 柴油機是質調節(jié)，在轉速一定時，進氣量基本不變，而噴油量隨 負荷的大小而變化，負荷增大，噴油量就增大，因此，加速踏板位置的大小就反映了柴油機負荷的大小。在傳統(tǒng)的機械式調節(jié)的噴油中，車輛的加速是駕駛員通過與加速踏板連接的拉桿直接調節(jié)噴油泵的循環(huán)噴油量，但是在電控噴油系統(tǒng)中，車輛的加速不再是通過加速踏板操縱加速踏板拉桿去調節(jié)噴油量，而是由裝在加速踏板上的傳感器獲取加速的信號，然后傳到電控單元，有由電控單元操縱電控噴油泵調節(jié)噴油量，因此加速踏板位置傳感器在電控柴油機中是非常重要的傳感器。 非接觸式（霍爾式）加速踏板位置傳感器 電位器式加速踏板位置傳感器，是依 靠可 以相互滑動的電阻元件和滑臂之間的相互接觸工作的，因而壽命短。 采用非接觸式的角度位置傳感器，其壽命可以大大提高。常用的一種非接觸式加速踏板角度位置傳感器是利用霍爾元件制成的，如圖 。當軸旋轉時，改變了軸與霍爾元件之間的相對位置，從而改變了在霍爾元件上的磁場強度，結果使霍爾元件的輸出電壓也發(fā)生變化。測量此電壓就可以測量得到加速踏板的相位角。 霍爾元件霍爾元件磁鐵磁鐵1 號放大器2 號放大器+ 5 VU1+ 5 VU2 圖 13 21 實際應用中，磁場 HZ都用磁感應強度 B來表示，電流 IC用 I表示，因此有定義 磁感應公式 IBRU HH d? （ 31） 從式中可知，霍爾電壓 UH與輸入電流 I和磁感應強度 B都成線性關系。這線性關系便構成三種傳感器的應用方式。 （ 1） 當輸入控制電流 I保持不變時，傳感器的輸出就正比于磁感應強度。 （ 2） 當磁場強度也就是磁感應強度 B保持不變時，傳感器的輸出則正比于輸入控制電流 I。 （ 3） 由于傳感器的輸出正比于輸入電流 I和磁感應強度 B的乘積，所以凡是可以轉化為乘法或功率方面的物理量，也都可以測量。 一般而言霍爾元件本身輸出電壓與磁場的線性關系是良好的，只要放大器有很好的線性，就 能獲得良好的線性集成霍爾傳感器。線性集成的霍爾傳感器按輸出形式，可分為差分輸出型與單端輸出型兩種。差分輸出型電路如圖 14 霍爾傳感器的信號經兩級差分放大后輸出。 V3V4V6V5V1V2R1 R2R3 R4R5R6R7R8霍爾元件9254731 圖 14 差分輸出型電路 22 壓力傳感器 柴油機電控系統(tǒng)中，很多地方需要用到壓力傳感器。進氣壓力需要壓力傳感器，共軌噴油系統(tǒng)中的高壓共軌油道需要壓力傳感器，氣缸內工作壓力也需要壓力傳感器。總之，柴油機電控噴油系統(tǒng)需要很多壓力傳感器，而且所測壓力變化范圍很大，也僅是零點幾兆帕。在家工作環(huán)境惡劣，例如氣缸內工作壓力處在高溫環(huán)境下，壓力傳感器 還需要耐高溫。另外，像噴油嘴處壓力傳感器，處于震動環(huán)境中，其工作可靠性也很重要。實際應用中的壓力傳感器很多種類， 壓阻式壓力傳感器 壓阻式壓力傳感器的結構，是由外殼、硅膜片和引線組成。其核心部分是一圓形的硅膜片。在膜片上面，利用集成電路的方法擴散了四個阻值相等的電阻，構成平衡電橋。膜片周圍用一圓環(huán)（硅杯）固定，當膜片上下壓力不同時，膜片各點存在應力，四個電阻在應力的作用下，阻值發(fā)生變化，電橋失去平衡，輸出相應電壓。這個電壓和膜片兩邊的壓力差成正比，這樣測得不平衡電橋的輸出，就可以求得膜片所受壓力差 的大小。 壓阻式壓力傳感器的測量電路，壓阻式壓力傳感器芯片上的四個擴散電阻，常接成單臂電橋形式，使輸出信號與被測量成正比。為使電橋的靈敏度最大將一對增加的電阻對接，將另一對減少的電阻對接，如圖 15 a。電橋常采用恒壓源供電和恒流源供電兩種方式。 E FU s cB DACIE FU s cB DACI a b 恒壓源供電 恒流源供電 23 圖 15 （ 1）圖 a中設四個擴散電阻起始值相等，且為 R當有應力作用時，兩個電阻值的增量分別為 R? ,兩個電阻阻值減少量分別為 R? ， 由于溫度的影響，每個電阻的該變量分別為 TR? ，電橋輸出的電壓應為 TTTTTTBDSC RRRRRR RRRURRRRRR RRRUUU ????????? ?????????????? ????? ? )()( （ 32） 整理后得 RTR RUUSC ???? （ 33） (2)圖 b中恒流源供電時，設電橋兩支路電阻相等，即 ADCABC RR ? , 通過兩個支路的電流相等，即 III ADCABC 21?? （ 34） 因此，電橋的輸出電壓為 )(21)(21 TTSC RRRIRRRU ?????????? ， RIUSC ?? （ 35） 壓阻式傳感器應用電路的設計圖 16 如下： 24 87R 1 3 58 2 0889295R 1 3 7948991R V 25KA R 4L M 3 2 4A R 1 1L M 3 2 4A R 1 2L M 3 2 4A 1 3L M 3 2 41 0 0VD傳感器93R 1 3 6R 1 3 82KR 1 3 1V190壓阻式傳感器用用電路設計99V S 198V S 1 圖 16 該電路由 AR VS V1和 R1組成恒流源電路對電橋供電，輸出 恒流電流。 3． 3 熱敏電阻溫度傳感器 熱敏電阻的結構形式：熱敏電阻是由一些金屬氧化 物，如鈷、錳、鎳等的氧化物，采用不同比例的配方，經高溫燒結而成；然后采用不同的封裝形式，制成珠狀、片狀、桿狀、墊圈狀等各種形式。 熱敏電阻的溫度特性按半導體電阻隨溫度變化的典型特性可分三種類型：負電阻溫度系數熱敏電阻 (NTC)；正電阻溫度系數熱敏電阻 (PTC)；在某一特定溫度下電阻值會發(fā)生突變的臨界溫度電阻值（ CTR）在溫度測量中，則主要采用 NTC或 PTC型熱敏電阻，但使用最多的是 NTC型熱敏電阻。 負電阻溫度系數熱敏電阻的阻值與溫度的關系可表示為 )11(e xp 00 TTBRR T ?? （ 36） 式中 TR 、 0R T（ k）和 0T （ k）時的電阻值； B熱敏電阻的材料常數，一般 25 情況下 B=2021~60000k，在高溫下使用時， B值將增大。若定義dTdRR TT1 為熱敏電阻的溫度系數 T? ，則可得 TT BBTTBRRdTdRR TTTT 2200 )1()11(e xp11 ??????? （ 37） 可 見 T? 隨溫度的降低而迅速增大。 柴油機內常用溫度 頻率轉 電路 A2L M 3 2 4A4O P A M PA3L M 3 2 4R f 2641KC 1 1 578651 0 0 K731 0 K711 0 k80701K772 0 0 KA 1 2比較器V174U+Uc751 2 K R 1 2 6761 2 K79U T 1811 0 0 PC1821 2 K831 2 K840 . 0 0 1 uR 1 2 569C2720 . 0 0 1 uR T 2U r 2U A 1312L M 5 5 64567 891011121314312L M 5 5 64567 891011121314L M 3 2 4L M 3 2 4+ 5 V 圖 17 柴油機內常用溫度 頻率轉電路 該電路是利用 RC電路充放電過程的指數函數和熱敏電阻的指數函數相比 26 較的方法，來改善熱敏電阻的非線性。該轉換器是由溫度 電壓轉換電路（ AA A3）、 RC充放電電路、電壓比較器 A4和延時電路組成。其改善熱敏電阻RT的非線性原理是：溫度 電壓轉換電路由熱敏電阻 RT和運算放大器 A1~A3組成，產生一個與溫度相對的電壓 U+,加到比較器 A4的正端。運算放大 器 A1為差動放大器 A2提供一個底電壓1001 EUA ??的輸出信號，其目的是減小熱敏電阻自身發(fā)熱引起的誤差 [9][10]。 柴油機電子控系統(tǒng)溫度測量及報警系統(tǒng)設計 柴油機在工作時，吸入柴油機氣缸內的空氣，因活塞的運動而受到較高程度的壓縮，達到 500～ 700℃ 的高溫。然后將燃油以霧狀噴入高溫空氣中，與高溫空氣混合形成可燃混合氣，自動著火燃燒。燃燒中釋放的 熱能需要我們設計監(jiān)控系統(tǒng)時時監(jiān)測，以免柴油機在負載過高的情況下或噴油量增加的時候溫度快速升高將會影響內燃機的工作效率及一 些燃機結構器械的材質性能損耗，提高柴油機的耐用壽命，下面就是利用單片機為主控制芯片來設計一個常用測量及過溫報警的電子控制系統(tǒng)。 27 P 1 .0P 1 .2P 1 .3P 1 .4P 1 .5P 1 .6P 1 .7R S TP 3 .0P 3 .1P 3 .2P 3 .3P 3 .4P 3 .5P 3 .6P 3 .7X T A L 2X T A L 1G N D12345678P 1 .191011121314151617181920 2122232425262728293031323334353637383940V C CP 0 .0P 0 .1P 0 .2P 0 .3P 0 .4P 0 .5P 0 .6P 0 .7E A / V P PA L E / P R O MP S E NP 2 .0P 2 .1P 2 .2P 2 .3P 2 .4P 2 .5P 2 .6P 2 .7V C CJ Z 31 2 M H z C 1 1 72 7 p FC 1 1 62 7 p FR _ E C 11 0 u F / 1 6 VR _ R 11 0 KR _ K E Y 2復位12345678910A S P 2I S PR S TNC1234J P 31 8B 20 接口D Q ( 接單片機 P 3. 7)R 1 2 74 . 7 KP 0 .0V C C B U Z Z E R 2蜂鳴器Q 1 19 0 1 2R Q 24 . 7 K67A C 266J D 14 0 0 7JDQP1.3Q39 0 1 2R Q 14 . 7 K12J D Q 1跳線P 0 .1P 0 .2P 0 .3 V C CLD1C L K2S D I3C L R4G N D5V o u t6V D D7V R E F8U2A D 7 3 9 0P 0 .4M C 1 4 03 的 2 . 5 V 電壓參考VCC21X12X23GND4RST5I/O6SCLK7VCC18U4D S 1 3 0 2C R Y 13 2 7 6 8 H zP0.7P3.6P3.5E C 11 0