车用冷却液温度传感器测试系统设计.doc
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1、摘要摘 要温度是个很普遍而又非常重要的参数,在日常生活、工农业生产以及汽车领域都有着广泛的应用。因此,研制能够准确地测试和记录这个参数值并能够进行数据传输的系统具有十分重要的意义。发动机温度传感器包括水温和进气温度传感器,是电控发动机中众多传感器中的一种,是现代发动机的感觉器官,其作用是感知冷却水和进气的温度并将感知的温度转换成电信号向电控单元输出。根据感知温度的高低对喷油量作出进一步的修正,从而使发动机处于最佳的工作状态运行。一旦温度传感器损坏或工作不正常,则电控发动机将会工作失常,出现故障。因此对发动机温度传感器测试系统的研究十分重要。本课题描述了基于汽车温度传感器的种类、原理,并研究了汽
2、车发动机温度传感器的工作过程及其检测方式。根据现在车用温度传感器的发展趋势,本课题详细介绍了AD590集成温度传感器的机构和特性,并论述了其原理。最后设计一个具有温度测量、测试结果显示等基本功能的汽车冷却液温度传感器测量系统,该系统能准确检测传感器的性能,方法可行,能保证测试系统测试数据的准确性和可靠性。关键词:测试系统;AD590传感器;性能检测;发动机IAbstractTemperature is a very common and very important parameter, in daily life, agricultural production and automotive
3、 fields have a wide range of applications. Therefore, the development can accurately test and record the parameter values and be able to sense data transmission system is very important.Engine temperature sensor includes a temperature and intake air temperature sensor, electronically controlled engi
4、ne, a large number of sensors are the sensory organs of modern engine, its role is perceived cooling water and inlet air temperature and perceived temperature into electrical signals output to the electronic control unit. According to the temperature level of perception to make further amendments to
5、 the fuel injection quantity, so that the engine is running at its best working condition. Once the temperature sensor is damaged or not working properly, the electronically controlled engine will malfunction, failure. So research on engine temperature sensor test system is very important.This paper
6、 describes a temperature sensor based on the type of car, principles, and studied the work processes and their detection methods automotive engine temperature sensor. According to the current development trend of the car with a temperature sensor, this paper details the mechanism and characteristics
7、 of the AD590 integrated temperature sensor, and discusses its principle. A final design has a temperature measurement, test results show that the basic functions for the automotive coolant temperature sensor measurement system,The system can accurately detect the performance of the sensor, the meth
8、od is feasible, to ensure the accuracy and reliability of the test system data.Key words: testing system ;AD590 sensor ;performance test ; engineI目录目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 绪论11.1 本课题的研究背景11.2 汽车发动机温度传感器的研究意义及研究现状与发展趋势11.2.1汽车发动机温度传感器的研究意义11.2.2汽车发动机温度传感器的研究现状11.2.3 温度传感器的发展方向21.3汽车发动机温度传感器的重要性及调节
9、分析21.3.1、进气温度传感器21.3.2、冷却液温度传感器31.4本文主要研究任务5第2章 车用温度传感器感器的种类和原理62.1车用温度传感器种类62.2车用温度传感器原理及介绍62.2.1热电偶温度传感器原理及介绍62.2.2.热电阻温度传感器原理及介绍72.2.3.AD590温度传感器原理及介绍102.2.4.LM135/235/335温度传感器原理及介绍10第3章 发动机温度传感器工作过程及其检测原理113.1发动机温度传感器概述113.2温度传感器的控制电路及工作原理113.3温度传感器的性能检测123.4温度传感器输出信号电压检测143.5温度传感器的示波器检测14第4章 温度
10、传感器AD590的结构及工作原理154.1 AD590结构154.2 AD590工作原理164.3本章小结18第5章 汽车冷却液温度传感器性能及其检测方法195.1冷却液温度传感器性能检测概述195.2 作用195.3分类195.3.1绕线电阻式温度传感器195.3.2热敏式温度传感器205.4冷却液温度传感器的工作过程205.5冷却液温度传感器的测试215.5.1就车检测215.5.2单件测试225.5.3传感器电压测试235.5.4桑塔纳2000GLi型轿车冷却液温度传感器的检测241目录5.6 本章小结25第6章 总结与展望266.1工作总结266.2未来展望26参考文献27致谢291第
11、1章 绪论第1章 绪论1.1 本课题的研究背景一些传感器市场比如压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传感器。称重传感器已表现出成熟市场的特征。流量传感器、压力传感器、温度传感器。传感器市场的主要增长来自于无线传感器、MEMS传感器、生物传感器等新兴传感器。其中,无线传感器在近几年复合年增长率超过了25%,预计未来增长速度会更快。11.2 汽车发动机温度传感器的研究意义及研究现状与发展趋势1.2.1汽车发动机温度传感器的研究意义与传统的温度计相比,由于采用了改进型智能温度传感器AD590作为检测元件,本数字温度计减少了外部的硬件电路,具有低成本和易使用的特点。AD590温度计还可以在过限报警
12、、远距离多点测温控制等方面进行应用开发,具有很好的发展前景。AD590是一种可组网的高精度数字式温度传感器,由于其具有单总线的独特优点,可以使用户轻松地组建起传感器网络,并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。在该论文中,我们通过对单片机和温度传感器的设计,从中学到了许多有用的东西,其中我们明白了如何去设计一个产品,首先要有性价比、良好的适应性,其次要知道设计的关键,最后也懂得了设计与实际的联系。1.2.2汽车发动机温度传感器的研究现状目前,全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。有关专家指出,传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高,各国将竞相加速新一代传感器的开发和
13、产业化,竞争也将日益激烈。新技术的发展将重新定义未来的传感器市场,比如无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型称重传感器的出现与市场份额的扩大。3我国改革开放在“发展高科技,实现产业化”、“大力加强传感器的开发和在国民经济中的普遍应用”等一些列政策导向和支持下,在蓬勃发展的我国电子信息产业市场的推动下,传感器已形成了一定的产业基础,并在技术创新、自主研发、成果转化和竞争能力等方面有了长足进展,为促进国民经济的发展做出了重要贡献。但由于国内的半导体产业起步较晚,基础比较薄弱,对温度传感芯片的设计和研究才处于起步阶段,与国际先进技术相比还存在相当大的差距。为此,相关的企业和部门正朝
14、着更高的目标前进,做出了一系列积极的尝试和探索,例如由中国电子器材总公司主办的、由中国电子元件行业协会等公司共同携手组织的“中国热敏电阻及温度传感器展览会”,该展览会是中国最大的热敏电阻及温度传感器展,以共同探讨交流中国“热敏电阻及温度传感器”之发展机会,促进行业发展。1.2.3 温度传感器的发展方向近年来全球传感器产业取得了飞速发展,随着中国加大对电子新兴产业的投资力度,公众对公共安全、健康监测、环保等诸多领域的关注加强,可以预测传感器的市场前景将远远超过计算机、互联网、移动通信等。面对激烈的市场竞争、科技的快速发展以及物联网等新兴市场的崛起,国内传感器企业应该把握机遇,着眼于全球市场,以竞
15、争者的姿态去迎接全球市场的挑战,努力发展和规划自有品牌,让中国的传感器企业在市场竞争中占有一席之地。5随着新技术新工艺的发现,多学科的交叉融合,未来传感器的发展与竞争也将趋于白热化。综合现阶段的技术以及基础知识,我们可以展望未来的温度传感器的主要发展方向为:(1)提高测温精度和分辨力(2)增加测试功能(3)总线技术的标准化与规范化(4)可靠性及安全性设计(5)虚拟温度传感器和网络温度传感器(6)单片测温系统1.3汽车发动机温度传感器的重要性及调节分析1.3.1、进气温度传感器除卡门涡旋式空气流量传感器以外,其余发动机均装有进气温度传感器,如图1-1所示。进气温度传感器可以装在空气流量传感器或进
16、气压力传感器内,也可以装在进气道上某个部位。发动机进气温度高时控制单元会减少喷油脉宽,反之增加喷油脉宽。图1-1 进气温度传感器与ECU的连接电路图进气温度传感器搭铁线接触不良,数据流会显示异常低温,低温空气密度高,会加大喷油脉宽,造成混合汽过浓。传感器短路,数据流会显示异常高温,高温空气密度低,会减少喷油脉宽,造成混合汽过稀。进气温度传感器温度越高混合汽越浓,传感器断路或搭铁不良会造成混合汽过稀,导致启动困难。1.3.2、冷却液温度传感器冷却液温度传感器端子为2针,一根为输入信号线,另一根为输出信号线;端子为4针,则4针分别为输入信号线、输出信号线、控制单元搭铁线和仪表板搭铁线,如图1-2所
17、示。冷却液温度传感器一般装在发动机后侧节温器或散热器出水孔处,负责喷油脉宽、暖机、点火提前角、自动变速器变矩器锁止和超速挡的控制以及空调的控制。主要作用有:(1)责控制混合汽浓度,温度越低,混合汽越浓;温度越高,混合汽越稀。(2)负责控制暖机时发动机转速,40以下转速为1500r/min,4070转速为1100r/min。(3)责控制散热器风扇,85以上开始低速旋转,105开始高速旋转。(4)负责控制自动变速器,56以上变矩器进入锁止工况,70变速器允许进入超速挡。(5)负责控制空调,120空调退出控制。图1-2 冷却液温度传感器发动机冷却液温度传感器短路,数据流会显示100以上的高温,造成混
18、合气体过稀,无法启动;传感器断路或搭铁线接触不良,数据流会显示-30以下的低温,造成混合汽过浓,排气管冒黑烟。图1-3 冷却液温度传感器与电控单元的连接(a)OBD-系统设定发动机控制单元将冷却液温度传感器感应温度界定-35120之间,若超出或低于这个范围,控制单元便可判断传感器发生故障,而在此范围内不会出现故障码。若冷却液温度传感器短路,打开点火开关时数据流就显示冷却液温度超过100,但由于没达到120,所以不会留下故障码。图1-4 冷却液温度传感器与电控单元的连接(b)OBD-系统对组合电器的监控,主要是将提供相关信息或共同信息的传感器的信息进行比较,以便判断具体哪个传感器故障,是短路还是
19、断路等信息。如将冷却液温度传感器的信息和进气温度传感器的信息或启动后的时间进行比较,就可以得出冷却液温度传感器的信息是否准确,传感器是否有短路还是断路的故障。所以冷却液温度传感器短路后OBD-系统会留下故障码。1.4本文主要研究任务在本文设计中,先以学习汽车温度传感器种类和原理及其汽车发动机的温度测试系统为目的,研究了车用温度传感器的发展现状和趋势,并详细了解了集成温度传感器AD590的结构、原理和特性。最后设计汽车发动机冷却液温度测试系统进行传感器温度测试,并检查分析测试结果的可靠性和准确性,得出相应的结论。27第2章 车用温度传感器的种类和原理第2章 车用温度传感器感器的种类和原理2.1车
20、用温度传感器种类汽车上的温度传感器可分为传统模拟的温度传感器和集成温度传感器。传统的模拟温度传感器,有热电偶、热敏电阻等。集成温度传感器有LM3911、LM335、LM45、AD22103电压输出型、AD590电流输出型。这里分别介绍该类器件的几个典型。2.2车用温度传感器原理及介绍2.2.1热电偶温度传感器原理及介绍热电偶是一种感温元件,它把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的均质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在Seebeck电动势热电动势,这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质
21、导体为热电极,温度较高的一端为工作端,温度较低的一端为自由端,自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表,分度表是自由端温度在0时的条件下得到的,不同的热电偶具有不同的分度表。在热电偶回路中接入第三种金属材料时,只要该材料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将保持不变,即不受第三种金属接入回路中的影响。因此,在热电偶测温时,可接入测量仪表,测得热电动势后,即可知道被测介质的温度。7由热电偶的基本作用原理知道,一热电偶的测量温度主要决定于热端和冷端温度差所产生的热电势,如此,虽然热端所处的温度保持恒定不变,但由于冷端产生不规则的温度改变,则所测得的温度值也
22、就成为一原理知道,一热电偶的测量温度主要决定于热端和冷端温度所产生的热电势,如此虽然热端变数,或不能代表被测处的实际温度。热电偶温度补偿公式如下:E(t,0)=E(t,)+E(,0)。其中,E(,0)是实际测量的电动势,t代表热端温度,代表冷端温度,0代表O。在现场温度测量中,由于热电偶冷端温度一般不为O,而是在一定范围内变化着,因此测得的热电势为E(t,)。如果要测得真实的被测温度所对应的热电势E(t,0),就必须补偿冷端不是0所需的补偿电势E(,0),而且,该补偿电势随冷端温度变化的特性必须与热电偶的热电特性相一致,这样才能获得最佳补偿效果。热电偶的结构形式:热电偶的基本结构是热电极,绝缘
23、材料和保护管;并与显示仪表、记录仪表或计算机等配套使用。在现场使用中根据环境,被测介质等多种因素研制成适合各种环境的热电偶。热电偶简单分为装配式热电偶,铠装式热电偶和特殊形式热电偶;按使用环境细分有耐高温热电偶,耐磨热电偶,耐腐热电偶,耐高压热电偶,隔爆热电偶,铝液测温用热电偶,循环硫化床用热电偶,水泥回转窑炉用热电偶,阳极焙烧炉用热电偶,高温热风炉用热电偶,汽化炉用热电偶,渗碳炉用热电偶,高温盐浴炉用热电偶,铜、铁及钢水用热电偶,抗氧化钨铼热电偶,真空炉用热电偶,铂铑热电偶等。2.2.2.热电阻温度传感器原理及介绍热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其
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