【正文】 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(gè)課題，并在這個(gè)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(shí)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(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)。 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(shí)，調(diào)節(jié) RP2 的阻值，使 VL1~VL10剛好全部點(diǎn)亮即可。 圖 21 555時(shí)基電路為穩(wěn)態(tài)時(shí)測得的輸入和輸出兩端的波形 油箱內(nèi)剩余油量不足時(shí)，報(bào)警電路發(fā)出聲光報(bào)警信號，比較器 的 6 腳將由高電平變?yōu)榈碗娖剑c(diǎn)亮發(fā)光二極管 。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)。 當(dāng) uil＜ (2/3)Vcc,u2＜ (1/3)Vcc 時(shí)，放電晶體管 VT 截止，輸出端仍。 555 定時(shí)器邏輯符號如圖 20（ b）所示。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。只要在外部配上幾個(gè)適當(dāng)?shù)淖枞菰涂梢詷?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。 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 15 穩(wěn)壓電路波形圖 圖 16 穩(wěn)壓電路輸出端波形圖 直流穩(wěn)壓 電源電路 如圖 17， 經(jīng)過測試，我選用的是一個(gè) 7000 歐的滑動變阻器，如果沒有此型號的可以用多個(gè)滑動變阻器串聯(lián)或者用 10000 歐的滑動變阻箱調(diào)到 7000 歐姆檔。 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。由此設(shè)計(jì)出濾波電路。 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。通常采用 橋式 整流器是利用二極管的單向?qū)ㄐ?， 用來將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姟? 直流穩(wěn)壓電源電路 *注：設(shè)計(jì)過程中的仿真圖均由調(diào)試完后的結(jié)果而來。 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≤ 。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。 暫穩(wěn)態(tài)：輸入負(fù)脈沖后，輸入 S=0，輸出立即翻轉(zhuǎn)成 Vo=1， DIS 端開路，電源通過 RT 向 CT 充電， 暫穩(wěn)態(tài)開始。由于它工作可 靠、運(yùn)用方便、價(jià)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(gè)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。 對 R3 , R4 , R5 和 R6 的 選擇應(yīng) 盡 可能匹 配 。 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 。 由表 1 和表 2 可 見 ,仿 真性能明 顯 優(yōu)于實(shí)際 測 試性 能 。 G=4100 。 共 模 抑 制 比 由 公 式 KCM RR=20l gA vd / A vc ( dB) 計(jì) 算得 出 。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。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單的差分放大電路具有更好的共模抑制能力。 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。V2~V7 均選用 S8050 或 C8O5O型硅 NPN 晶體管。C C3 和 C8 均選用滌綸電容器或 獨(dú)石電容 器。 若僅黃色發(fā)光二極管 VL2 亮，則說明油箱內(nèi)即將缺油。 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。 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。例如使用貴金屬材料和高分子復(fù)合材料等。 尤其是中國的油品市場，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。 (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。 常規(guī)控制規(guī)律：位式調(diào)節(jié)、 PID 調(diào)節(jié)。 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。 但是此種傳感器價(jià)格很高，儀表復(fù)雜，所以難 以普及到普通汽車上 通過比較可知兩套方案中，方案二的原理較方案一要復(fù)雜一些，所以選擇方案一，因?yàn)檫@套方案原理和電路連接相對簡單，所用元器件也相對較少，電路圖簡單易懂，符合性價(jià)比高的要求。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。L 為兩電極的最大覆蓋長度 。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。另外，式 (911)還表明，絕緣材料的介電常數(shù) ε 較大和絕緣層厚度較薄 (D/d 較小 )時(shí)，傳感器的靈敏度較高。 因此．當(dāng)容器內(nèi)的液位由零增加到 H時(shí)，傳感器的電容變化量 ?C 為 通常， D?？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。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。用來顯示燃油的存量，從儀表的分類上來說，油量計(jì)屬于 “ 液位顯示器 ” ，因?yàn)樗墓ぷ髟?，就是在油箱里裝置一個(gè)浮筒，隨著燃油的減少、浮在燃油液面上的浮筒也會跟著下降、帶動油量計(jì)的指針顯示燃油存量。 在結(jié)構(gòu)上浮筒液位計(jì)分為側(cè)裝和頂裝式，側(cè)裝式需要一個(gè)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。當(dāng)這三個(gè)力達(dá)到平衡時(shí)，浮筒就靜止在某一位置。 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。 系統(tǒng)特點(diǎn) 反應(yīng) 時(shí)間極短， 檢測電路 檢測到報(bào)警信號后 立刻 將報(bào)警信息 反應(yīng)在人機(jī)界面上 油量采集 放大電路 閾值控制 電壓比較器 單穩(wěn)態(tài)電路 聲音報(bào)警電路 驅(qū)動電路 光報(bào)警電路 2. 直觀性 系統(tǒng)狀態(tài)能夠全面直白的顯示在人機(jī)界面上 電路連接相對簡單，所用元器件也相對較少，電路圖簡單，可靠性很高。 系統(tǒng)組成 目前汽車油量檢測報(bào)警器主要有以下幾種結(jié)構(gòu)組成 原理框圖如圖 1 所示。 （ 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)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。該報(bào)警器新型結(jié)構(gòu)簡單，成本低，使用壽命長，顯示的油量數(shù)據(jù)精確；還具有低油量報(bào)警，提醒駕駛員適時(shí)加油的功能。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。 本設(shè)計(jì)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(bào)警，提醒駕駛員適時(shí)加油的功能。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。 時(shí)間： 年 月 日 至 年 月 日 共 周 所屬系部： 自動化工程系 學(xué)生姓名： 張振龍 學(xué) 號： 09603424 專業(yè)： 電氣自動化 指導(dǎo)單位或教研室： 應(yīng)用電子教研室 指導(dǎo)教師： 張玉蓮 職 稱： 教授 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院制 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )進(jìn)度計(jì)劃表 日 期 工 作 內(nèi) 容 執(zhí) 行 情 況 指導(dǎo)教師 簽 字 至 根據(jù)學(xué)校安排指導(dǎo)老師發(fā)放題目，確定論文題目。 至 查閱資料，整理資料，確定設(shè)計(jì)方案 至 根據(jù)設(shè)計(jì)要求及查閱到的資料進(jìn)行控制電路設(shè)計(jì) 至 和指導(dǎo)