流量传感器LMM-01在汽车电子中的应用
由于LMM-01仅仅是敏感部件,所以我们首先需要设计外围电路(如图3所示),再将LMM-01与外围电路加工到流量计的机械部件中,从而生产出流量计。
6和7分别为前后桥的温度传感器,起温度补偿作用,4和5则分别为前后桥的热传感器,它们和微处理器16均为流量计的核心部件。工作时,由于流体对4和5的冷却不一致,导致了它们的阻值变化不同,从而可以得到不同的输出信号。根据这些信号,我们可以确定流量的方向和大小。
此外,前桥电路中,电阻R6和R7起分压作用,可以使跟随器21的输入电压钳制在一个稳定值,同理R16和R17也是起到在后桥电路的分压作用,而R4和R14分别协同4和5工作。
微处理器16的作用主要是修正测量值,并进一步提供温度补偿。通过标定,我们可以确定算法程序中的参数值,并能确定特征曲线方程和特征曲面的表。
由于微处理器16是直接给电喷系统的ECU输出信号的部件,而前后桥输出的信号是模拟量,所以微处理器16硬件设计中包含了ADC。软件设计中,程序包括了以下几个子程序:
a. 温度测量子程序ST1;
b. 正向流量修正子程序ST2;
c. 反向流量修正子程序ST3;
d. 温度补偿子程序ST4。
其中a、b、c均为单个自变量确定的特征曲线,而d却为两个自变量确定的特征曲面。因为两个自变量确定的特征曲面的测量和函数表示都非常困难,且计算量很大,所以该子程用增多测量点和线性插值的方法,来减小计算量,从而减少了响应时间。
在微处理器16,软件结构主控程序的流程图如图4所示。其中 为常数输出, 为输入电压, 和 分别为 的上下限。
将流量传感器LMM-01安装于发动机进气口处,用于测量电喷系统的进气量,通过数据记录,我们得到了如图5所示的波形图。其中,f和b分别表示气流状态是前向进气和气流回流,纵向坐标为输出电压(V),横向坐标为时间(t)。从图中,我们不难能够发现LMM-01能有效的识别出气流方向,并能如实的反映出气流量的大小变化情况。
随着设计技术、材料技术以及新型的加工技术的产生和发展,未来流量传感器的趋势主要是朝着微型化、多功能化、集成化以及智能化的方向发展。特别是MEMS的出现,使得加工精度和生产效率得到了提高,从而大大降低了成本,对传感器市场的扩大起到了积极的作用。
由于流量传感器在汽车电子市场中占有重要比重,因此随着成本的降低和性能的提高,发展和应用流量传感器是汽车电子发展的必然,也是其他工业控制中无可置疑的发展趋势。
参考文献:
[1] 陈道炯,孙跃东;汽车电子系统集成化和传感器智能化[J];仪器仪表与传感器,2003:44;
[2] 范茂军,汽车传感器的现状、发展趋势和产业对策[J];仪器仪表与传感器,2003:22~26;
[3] 刘迎春,传感器原理、设计与应用[M];国防科技大学出版社,1998,5;
[4] 郗沭平,汽车电控技术简明教程[M];北京理工大学出版社,1997,1;
[5] 黄河,汽车电喷系统[M];上海交通大学出版社,2003,1。(end)
评论