基于光电式传感器的数字式车速表

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1、基于光电式传感器的数字式车速表基于光电式传感器的数字式车速表周维华田玉史丰荣(烟台工程职业技术学院山东烟台264006)?应用研究?摘要:利用光电式传赢器技术的数字车速表,较传统的指针式车速表具有便于观测,读数准确等优点,同时能够克服指针式车速表指针抖动等缺陷.试车速表主要由光电传感器,放大电路整形电路,时基电路,门控电路,计数器,译码管,显示器等构成.关键词:光电传感器门控电路时基电路计数器中图分类号:TM932文献标识码:A文章编号:1007—9416(201o)11—0020—02目前,国内外绝大多数汽车仪表均采用传统的机械传动方式来累计行车里程,利用磁感应原理来测试

2、车速和发动机转速,这种磁电式机械测速计,测速(速度或转速)精度偏低,存在着制造精度要求较高,工艺复杂,抗机械震动能力差等缺憾.对车速表进行数字化的改造就可以解决测速过程中机械零件松动的弊端,提高了测速准确性.不仅可为驾驶员提供高精度的数据信息,也可避免传统仪表中的某些可动部分,从而提高了仪表的准确性,可靠性.1车速传感器的选用转速测定最常使用的有机械传动式,光显示瀑羁计毂Sl图1测速原理图及波形图电式和磁电式三类.机械传动式的装置由变速器传动蜗杆经软轴驱动主动轴带动永久磁铁旋转而产生转矩,使指针转过一个与主动轴转速大小成比例的角度,需要一套机械传动机构.测量的精度不高且影响

3、被测物的运门控脉冲秒脉冲图2门控脉冲形成电路图3数字车速表的原理电路图20数字技术与应用Digitaltechnologyandapplication?应用研究?转状态,已不能满足自动化的需要.光电式是将光通量的变化转换成电量的变化.它可以在距被测物数十毫米处非接触地测量其转速.由于动态特性较好,所以可以用于高转速的测量而又不影响被测物体的转动.另外光电转速传感器还具有结构紧凑,运行稳定,不会对被测量轴形成额外负载等优点.车速传感器通常安装在驱动桥壳或变速器壳内,车速传感器信号线通常装在屏蔽的外套内,这是为了消除有高压电火线及车载电话或其他电子设备产生的电磁及射频干扰,用于

4、保证电子通讯不产生中断,防止造成驾驶性能变差或其他问题,在汽车上采用光电式车速传感器.2车速表的工作原理光电式转速传感器装在汽车的前后两个驱动轴上.在前后两个轴上分别装上一个圆盘,圆盘与轴同时转动,同时停止.车轴每转一周,红外发光管通过圆盘上的小孔照射光电管一次,发出一个计数脉冲.经放大整形后,通过主控门送入计数播,再经译码后以十进制数显示出来.光电式车速传感器有一个弱点即它们对油或脏物在光通过转盘传递的干涉十分敏感,所以光电传感器的功能元件通常被设计成密封得十分好.若测量车轮的转速,即每秒内的转数,则应选用1s为时间基准.时基电路就是用来产生脉宽为1s的门控脉冲的.用门控

5、脉冲控制主控门的开启时间.在主控门开启时间内,被测信号(计数脉冲)能够通过主控门被计数,译码,显示出来(图1).2.1硬件组成车速表由检测头,主控门,门控电路时基电路和计数,译码,显示等部分组成.2.1.1检测头检测头由光电检测电路和整形电路组成.光电检测电路主要由红外发光管VD1,光电管VT1及两管之间隔有开孔的测速圆盘结构.光线穿过盘上的小孔照射VTl,使VTi饱和和导通,VT2截止,VT2集电极变为高电平,输出一个正脉冲,经G1,G2整形后通过主控门送人计数器.2.1.2时基电路时基电路由石英晶体振荡器和分频器组成.用于产生lHz的秒脉冲,送至控制门G7的输入端.经门

6、控触发器FF1产生宽度为lS的门控脉冲,以控制主控门的开启时间.2.1.3I1控电路门控电路由门控脉冲形成电路和清零延时电路组成.D触发器FFl,FF2以及门G7组成门控脉冲形成电路.门控电路部分如图所示.清零后,Q一Q=0,D.=D=l.G7门打开,秒脉冲经FFl的CP端,使FFl翻转为Q.一1,将主控门打开.检测信号经G8进入计数器.计数ls后,第二个秒脉冲使FF1翻回O态(D.=石),Q.一0将主控门关闭,停止计数.同时Q由l变0时.由0变1,产生一个脉冲上升沿,使FF2翻转为l,,=0将控制门G7关闭,禁止秒脉冲去触发FFl,直到下一次触发器清零后G7再开启.FFl

7、称为门控触发器,产生宽度为1s的门控脉冲,使主控门开启ls.FF2称为锁闭触发器,它锁闭G7,每次只允许通过两个秒脉冲.延时清零电路由D触发器FF3,积分电路(R,R,c组成)和发相器G6组成.2.1.4计数译码显示电路显示电路中共有百,十,个三位数字,每位均由十进制计数器,七段译码驱动器及数码显示器组成.可以测量的转速范围为0—999r/s.采用的是同步十进制计数器.常见的七段数码显示器有半导体数码管(LED)显示器,液晶(LCD)显示器,荧光数码管显示器等.它们都是由七段可发光的字段组合而成的,组字原理相同,但