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簡述汽車輪胎壓力傳感器原理及設計思想

日期: 2018-03-23
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壓力傳感器在汽車行業中的應用已有些年了,現在很多汽車都帶有輪胎壓力檢測裝置,這種裝置的核心在于其中的壓力傳感器。安裝上它,可以有效減少高壓爆胎的安全隱患和低壓輾胎造成的輪胎損壞。此外,還能降低車器的燃油消耗,這在油價逐漸攀升的時代,確實是汽車上面一個非常不錯的配置。

壓力傳感器的原理大多是基于壓電效應和壓阻效應。半導體硅是制作壓力傳感器的常用材料,它在在受到壓力作用后,其電阻率會發生明顯變化,通過檢測電阻的變化,就知道壓力的大小。在硅片的中間,從背面腐蝕形成了正方形的膜片,利用膜片將壓力轉換成應力,在膜片的表面,通過擴散雜質形成了四個p型測量電阻,把它們按橋式電路連接起來,利用壓阻效應將加在膜片上的應力轉換成電阻的變化,此電阻的變化通過橋式電路之后,在橋式電路的兩輸出端之間,以電位差的形式對外輸出。如果用于測量輪胎壓力的大小,就將氣壓傳感器安裝于輪胎氣門嘴上,這時胎壓就作用到傳感器的膜片上,通過壓阻效應和系列變換輸出微弱的電壓信號,將電壓信號進行放大和A/D變化,顯示對應的電壓值。通過電壓值的大小判斷輪胎壓力的大小,它們之間是互相對應的關系。

上面說的電橋輸出的電壓需要進行放大處理,這時可采用高精度低噪聲儀常用的放大器AD620。它具有低噪聲、增益精度高、增益溫度系數小和高線性度等優良性能。它只用一個外部電阻就可以將信號放大1到1000倍,具有良好的直流和交流性能。還有一個優點在于它體積小、功耗低,安裝方便,這也是我們通常選用元器件必須考慮的一個因素。

經過放大后,壓力傳感器輸出還是模擬信號,需要進行A/D轉換才能變成所需要的數字信號。選用雙積分A/D轉換器MC14433構成3 1/2的數字電壓顯示, 采用動態掃描顯示有多路調制的BCD碼輸出和超量程輸出端, 便于實現自動控制。MC1413為集成電路驅動器, 它含有7個反相驅動單元, 各單元采用達林頓晶體管電路。CC4511為7段譯碼驅動。MC14433提供輸出可調的基準電壓, 當基準電壓為一定值時, 輸出電壓范圍為定值。A/D轉換結果通過計數譯碼電路變換成7段譯碼, 最后驅動顯示出相應的數值。

汽車壓力傳感器在輪胎方面的應用正在不斷地改進,?其中有很多種方式,?如采用無線電發射和接受方式來測量氣壓的高低。汽車壓力傳感器的品種正在不斷地增加,?功能正在不斷地完善。一般地說來,開關式傳感器逐漸被線性壓力傳感器替代,?普通性的逐漸被高性能、多功能的傳感器取代,?模擬式壓力傳感器逐漸被數字式傳感器、智能化傳感器取代。

以上就是輪胎壓力傳感器的工作原理,這里面還有很大的改進空間,指導思想都差不多,主要是元器件的選型、密封和安裝方式。信號輸出最好還是選用數字信號,它具有抗干擾能力強,輸出值對駕駛員更具有指導意義。

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