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澳门赌场传感器实验报告

发布日期:2020-06-20 19:42

  摘要: 在工业测量中,压力的测量极为广泛,利用压力测量可以直接或间接测得很 多物理参数,若对测量精度要求很高,需要用到压力传感器,目前在工业生产中 用得最广的压力传感器是硅压阻式压力传感器, 它通过感触压力的变化来改变其 中的应变元件的电阻,从而使相应的电压变化。本文采用 MPX2000 系列压力传 感器设计低成本、高精度的发动机漏气测定仪。 关键词: 压力传感器、MPX2000 系列、发动机漏气测定仪 发动机漏气测定仪的设计 一、设计目的 1、通过此次设计,了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法 2、能够通过传感器处理一些常见的问题,充分发挥传感器的作用 3、熟练了解并掌握一些常见的传感器,为以后的实践做好铺垫 二、设计内容 在发动机的诊断技术中,漏气压力作为诊断参数,是判断发动机有关故障的 一种简便、迅速及精度较高的检测方法。所谓漏气压力,是指发动机在额定输出 或最高空转转速时, 经由定径量孔节制废气排量来测定的曲轴箱内的气体压力值。 通过漏气压力值可计算出曲轴箱 窜气流量, 从而判断出发动机气缸副磨损状况。 通常发动机漏气压力是一个很小的数值,在零到几 KPa 之间,而且波动迅速,检 测十分困难,要求测量仪器分辨率和灵敏度较高,并且能锁定被测最大压力值。 因此本次课题的设计是设计一个仪表能够快速,高精度地体现出发动机的状 态。该漏气测定仪由测试头、微压计以及传压软管组成 ,如图 1 所示。 图一 三、设计原理 发动机漏气仪组成 (1)传感器的选择 漏气测定仪性能的好坏,最重要的一个因素是传感器的性能。本设计采 用 MPX 系列 X 型横向压阻式硅压力传感器。它用一个 X 型压敏电阻代替传 统硅压力传感器中由四个电阻形成惠斯登桥的方式,避免了由于惠斯登电桥 的四个桥臂电阻不匹配而产生的误差,并且可大大简化进行校准和温度补偿 的外围电路。该系列传感器分为四种类型 : 基本型(无补偿型)、温度补偿与 校准型、全信号调理型和高输入阻抗型。 MPX2000 系列压力传感器是具有片内温度补偿和校准功能的,在该系列 的芯片上除了一个 X 型压敏电阻应变计外,还有一个用于量程校准、零位偏 差校准和温度补偿的电阻网络 ,该电阻网络经过激光修正,因而精度高、补偿 效果好、稳定性好、漂移小,很适合漏气压力的测量要求。 (2)电路的设计 漏气测定仪的主体部分是一个量程为 0~10 KPa 的电子微压计。根据漏 气压力的测量要求,该微压计具有测量瞬时值和峰值的双重功能,并且可进 行数据保持,其主要技术参数为:分辨率 0101KPa ,线mv/ KPa ,过载压力 75KPa。 它的基本原理是利用压力传感器将非电物理量 “压力信号”转换为相应的电量“电压信号” ,经过后续电路的放大、调理、 A/ D 转换, 驱动液晶显示器显示出被测压力值。 本设计采用的传感器型号为 MPX2010DP。由于该传感器具有片内温度补偿和校准功能,其温度补偿范围 超过 0~85 摄氏度,满量程线%FS,其输出电压正比于传感 器所受压力,所以无需外加补偿网络,而直接接入信号调理器,有效地简化 了电路。信号调理器的主要功能是为传感器接口提供增益、零压力偏置以及 将差模电压转换为单端电压,如图 2 所示。图中 IC2C 的正输入端有一 1K 电 阻接至 IC2D 的 14 端,澳门赌场电位器 VR1 给 IC2D 缓冲器提供偏置电压,这一电压 为零差模输入提供一直流输出, 通过一级到一级的传递, 在元件容差范围内, 将会在输出形成零压力直流偏置电压, 以满足 A/ D 转换器对输入电压的要求。 VR2 为外调零可变电阻。 图二 信号调理器电路原理图 经过放大和转换的电压信号由模拟开关控制,分成两路,一路经电压跟随器 输入到衰减器中,直接进入 A/ D 转换;另一路则输入到峰值保持电路中。在测 试中,由于发动机曲轴箱窜气量变化非常迅速,为了精确测出最大漏气压力,需 要测得压力的峰值,以便使持续期短的信号在时间上扩展。如图 3 所示,设计中 采用的是低漂移率反相型峰值保持电路。 该电路的基本原理是利用二极管的单向 导通和电容的充放电性。图中 IC2 主要为存储电容提供充电电流。二极管 D2 与 运放 IC3 等构成一个大的反馈回路, 可以改善二极管的非线性以及清除不灵敏区 , 并提高跟踪精度。开关 S1 用来清除保持电压,采用 CMOS 模拟开关 4066。 图三 峰值保持电路 A/ D 转换电路采用具有读数保持功能,高性能、低功耗的 CMOS 单片 3 位半 A/ D 转换器 7116。 它包含了 7 段数字译码器、 显示驱动电路、 底板频率产生器、 参考电压和时钟,直接驱动 3 - 1/ 2 位的 LCD 显示被测压力值。 四、仪表特点 该仪器的整体设计较为简洁,装配简单,体积小,携带方便,非常适合在现 场对发动机实现不解体检查。 而微压计的设计过程中, 无论是电路设计还是元器 件的选择上都力求获得最好的性价比,使仪器在高精度的同时成本较低。采用触 摸面板和液晶显示器等,使仪器操作简便、功耗低。实际使用证明,该漏气测定 仪使用方便、 性能稳定, 特别是峰值保持电路的采用克服了以往使用指针式仪表 在气流波动的时候无法准确读数的缺陷。 五、心得体会 通过这次课题的设计与研究,我深入了解了一些压力传感器的知识,通过研 究压力传感器的原理以及一些应用电路的知识, 我对集成运算放大器的原理及构 造有了更深入的认识与了解。澳门赌场, 但与此同时, 我还认识到自己还有许多地方的不足, 还有待我去完善巩固。不过,通过这次课题的设计,促进了我思考问题和主动学 习的能力,总而言之,是一次收获很大的经历。

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