传感器课程设计开关门显示器的设计.doc

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1、开关门显示器的设计摘要传感器技术是现代信息技术的主要内容之一。传感器是将能够感受到的及规定的被测量按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成，其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量（输入量）的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受的或响应的被探测量转换成适于传输和测量的电信号的部分。车用传感器是电子控制系统的主要组成部分之一，在实现车辆电子化中占有举足轻重的地位。一辆电子控制系统比较完整的豪华轿车中，几乎可以有20-30个霍尔传感器用于下列工作状态的测量和控制：在汽车汽缸点火器中作电子断续分电点火用；作汽车发动机转速和曲轴角度传感器；作各种自动门窗的

2、开关系统；作速度表和里程表；作防锁死刹车系统(ABS)中的速度传感器；各种液体液位检测器；作各种用电负载的电流检测及工作状态诊断；发动机熄火检测；作自动刹车系统(替代手刹)中的速度传感器；作蓄电池充电的电流控制器等。在自动控制系统的电子电路中，普遍使用的是霍尔开关，它能够感受接近物体磁通的变化，利用这种传感器对接近物体磁通变化的敏感特性达到控制开关通、断的目的，并使用数码管实现显示功能。关键词：电动车门；霍尔效应；霍尔传感器；数码管一、设计要求利用霍尔传感器作为控制核心，实现车门开关状态的显示与提醒功能。二、实验原理分析和相关元件介绍元件清单：元件名称规格数量备注霍尔传感器一个发光二极管(绿色

3、)一个发光二极管(红色)一个七段数码管共阳一块电 阻1k一支滑动变阻器0500一个2.1 经典霍尔效应所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。如果在一块矩形半导体薄片上沿x轴方向通以电流，。，在z轴方向上加磁场B，则在垂寅于电流和磁场的方向(即Y轴方向)上产生电势差VH，这一现象称为霍尔效应。VH称为霍尔电压。产生霍尔效应的原因是形成电流的做定向运动的带电粒子即载流子（N型半导体中的载流子是带负电荷的电子，P型半导体中的载流子是带正电荷的空穴）在磁场中所受到的洛伦兹力作用而产生的。2.2 霍尔传感器霍尔传感器外观图（a）和引脚图（b） 引脚1接高

4、电平12V高电平引脚2接地引脚3输出电压2.3 霍尔接近开关霍尔开关是开关型霍尔集成电路的一种应用形式。首先，开关型霍尔集成电路输出的是数字信号，“0”代表低电平，“1”代表高电平。其次，霍尔器件是一种磁电转换的磁敏传感器，它可以感受磁场的变化，因此需要使用磁性物体作为其接近物体，通过霍尔开关检测磁性物体的存在与否，达到控制开关通、断的目的。 中，磁极的轴线与霍尔接近开关的轴线在同一直线上。当磁铁随运动部件移动到距霍尔接近开关几毫米时，霍尔接近开关的输出由高电平变为低电平。2.4 七段数码管2.4.1 七段数码管引脚数码管实际上是由7个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。这些段分别由字

5、母a,b,c,d,e,f,g,dp来表示。当数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发亮，以形成我们眼睛看到的字样了。如：显示一个“2”字，那么应当是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。2.4.2 怎样测量数码管引脚，分共阴和共阳?找公共共阴和公共共阳：首先，我们找个5V电源和1个1K（几百欧的也行）的电阻，VCC串接个电阻后和GND接在任意2个脚上，组合有很多，但总有一个LED会发光的，找到一个就够了，然后GND不动，VCC（串电阻）逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是8个），那它就是共阴的了。相反用VCC不动，GND逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是8个），那它就是共阳的

6、。也可以直接用数字万用表，红表笔是电源的正极，黑表笔是电源的负极。三、电路原理分析3.1 原理图3.2 原理图分析实验总体电路构造方案比较简单，主要包括霍尔传感器和显示部分（数码管）。用发光二极管（绿）发光表示电路连通正常。滑动变阻器起到保护数码管的作用。通过霍尔传感器将车门的开关转换为电信号。当车门关闭时（即当有磁铁接近霍尔传感器时）霍尔传感器引脚输出高电平，当车门打开时传感器引脚输出低电平。利用这两个电信号，我们可以控制七段数码管的显示的变化：当车门关上显示的是“0”，数码管a,b,c,d,e,f引脚接上高电平；当车门打开显示的是“1”，数码管b,c引脚接上的是高电平，其余引脚接低电平。整

7、个电路需要一个12 V的直流电源来提供直流电。如果用直流电池供电，则不能满足长时间的工作要求。因此，选用电容降压式直流稳压电源电路来产生直流电源。将市电先后通过电容降压、半波整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的12 V直流电压。3.3 测试结果霍尔开关的具体实现方式示意图如图1所示。霍尔开关(用B表示)安装在门框上，而磁钢安装在门的上边框上。当关门时，磁钢刚好在霍尔开关正下方，且靠近霍尔开关，利用霍尔开关检测面的霍尔效应，使开关内部电路状态发生变化，霍尔开关能感受到磁钢的存在。当打开门时，磁钢离开霍尔开关，没有磁场通过检测面，检测面不发生霍尔效应，感知到门没有关严。霍尔开关输出特性如图2所

8、示。霍尔开关输出特性如图2： 四、总结 报告中以车身前门的设计为例来说明整个系统设计过程，其实稍作改动该系统便可以应用到其他几个车门。本文所研究和设计的开关门显示装置的特点是使用了非接触霍尔开关。它是自动控制系统中使用十分普遍的一种传感器，其最大特点是非接触性和可靠性高。利用霍尔开关的这两个特点正好可以满足装置中所需要非接触开关的要求。该装置制作容易，动作稳定、可靠，具有一定的实用价值，能够大大方便人们的日常生活。【参考文献】1陆晓青.车用传感器知多少，世界汽车，20032涂有瑞.霍尔器件在汽车上的应用，汽车电器，20003周云山，钟勇汽车电子控制技术北京：机械工业出版社，20034张勇，孟建新霍尔效应的发展及应用5 卿太全等编著.传感器应用电路集萃.北京：中国电力出版社，20086南航与北航合编.传感器原理.北京：国防工业出版社，1980