1.引言

　　汽車傳(chuan) 感器是汽車電子化、智能化的基礎和關(guan) 鍵， 而其中使用較多、發展最快的是壓力傳(chuan) 感器。汽車壓力傳(chuan) 感器應用在汽車的很多係統中，如電子檢測係統、保安防撞係統等。其中應用在輪胎氣壓方麵的目的在於(yu) 最大限度地減少或消除高壓爆胎和低壓輾胎造成的輪胎早期的損壞， 使輪胎經常保持標準氣壓， 延長輪胎的壽命，降低輪胎的消耗，提高經濟效益。有報道說，將微型壓力傳(chuan) 感器埋置於(yu) 汽車輪胎中，測量其中氣壓， 以控製對輪胎的充氣量，避免過量和不夠，由此可節省百分之十的汽油。

　　2.汽車壓力傳(chuan) 感器

　　2.1 壓力傳(chuan) 感器的原理和應用分類

　　傳(chuan) 感器是將各種非電量（包括物理量、化學量、生物量等）按一定規律轉換成便於(yu) 處理和傳(chuan) 輸的另一種物理量 （一般為(wei) 電量）的裝置。傳(chuan) 感器一般由敏感元件、轉換元件和測量電路三部分組成，有時還需外加輔助電源。 傳(chuan) 感器方框圖如圖1所示。

　　圖1 傳(chuan) 感器方框圖

　　製造半導體(ti) 壓力傳(chuan) 感器的基本原理是利用矽晶體(ti) 的壓阻效應。單晶矽材料在受到應力作用後，其電阻率發生明顯變化，這種現象稱為(wei) 壓阻效應。

　　壓力傳(chuan) 感器所用的元件材料是具有壓阻效應的單晶矽、擴散摻雜矽和多晶矽。根據晶體(ti) 不受定向應力時，電導率是同性的，隻有受定向應力時才表現出各向異性，由於(yu) 應力能引起能帶的變化，能穀能量移動，導致電阻率的變化，於(yu) 是就有電阻的變化，從(cong) 而產(chan) 生壓阻效應。單晶矽效應包括n型和p型矽壓阻效應。選用擴散矽目的在於(yu) 在設計製造壓力傳(chuan) 感器時可根據不同溫度下矽擴散層的壓阻特性選擇合適的擴散條件，力求使壓力傳(chuan) 感器具有良好的性能。多晶矽在傳(chuan) 感器中有廣泛的用途，可作為(wei) 微結構和填充材料、敏感材料。

　　壓力傳(chuan) 感器按用途分類主要是壓力監視、壓力測量和壓力控製及轉換成其他量的測量。按供電方式分為(wei) 壓阻型和壓電型傳(chuan) 感器，前者是被動供電的，需要有外電源。後者是傳(chuan) 感器自身產(chan) 生電荷，不需要外加電源，根據不同領域對壓力測量的精度不同分為(wei) 低精度和高精度的壓力傳(chuan) 感器。

　　2.2 氣壓傳(chuan) 感器

　　1）能和原理：主要是用來檢測氣壓的傳(chuan) 感器。在矽片的中間，從(cong) 背麵腐蝕形成了正方形的膜片，利用膜片將壓力轉換成應力，在膜片的表麵，通過擴散雜質形成了四個(ge) p型測量電阻，它們(men) 按橋式電路連接，利用壓阻效應將加在膜片上的應力變換成電阻的變化，此電阻的變化通過橋式電路之後，在橋式電路的兩(liang) 個(ge) 輸出端之間，以電位差的形式對外輸出。傳(chuan) 感器原理圖如圖2所示。

　　圖2 傳(chuan) 感器原理圖

　　2）氣壓的輸出特性：氣壓與(yu) 輸出關(guan) 係曲線如圖3所示，是一接近線性關(guan) 係。

　　圖3 氣壓與(yu) 輸出關(guan) 係曲線

　　3.輪胎氣壓測量及電路設計

　　下麵以測量輪胎氣壓為(wei) 例詳細闡述氣壓傳(chuan) 感器在汽車輪胎方麵的應用。此種設計可做成一種便攜式的裝置，測量時將氣壓傳(chuan) 感器的表置於(yu) 輪胎氣門嘴上，這時胎壓作用於(yu) 傳(chuan) 感器的膜片上， 通過壓阻效應和係列變換輸出微弱的電壓信號，將電壓信號進行相應處理顯示電壓值。由此可知不同的氣壓對應著不同的電壓值，即氣壓值和電壓值是一一對應的，從(cong) 而間接測量了氣壓值。胎壓測量電路方框圖如圖4所示。

　　圖4胎壓測量電路方框圖

　　3.1 氣壓值和電壓值的相互轉換

　　任何一種型號的輪胎都有其標準氣壓， 某型號輪胎標準氣壓為(wei) P0壓超過P1高壓，而低於(yu) P2為(wei) 低壓。那麽(me) 標準氣壓！， 經過此種裝置顯示為(wei) 一定的電壓值V0壓為(wei) P1高壓時則顯示V1，而達到低壓狀態P2時則顯示V2，氣壓的強弱通過此種裝置體(ti) 現在電壓值上，當電壓值在V1-V2範圍內(nei) 變化時，則氣壓是符合標準的。若電壓值高於(yu) V1則為(wei) 高壓狀態，低於(yu) V2則為(wei) 低壓狀態，那麽(me) 此時應采取一係列措施改變輪胎氣壓值在標準範圍內(nei) ，從(cong) 而起到保護輪胎的效果。

　　3.2 電壓信號放大電路

　　我們(men) 選用的高精度低噪聲儀(yi) 用放大器AD620，可以用在傳(chuan) 感器輸出信號小的放大器中，如光電池傳(chuan) 感器、應變片傳(chuan) 感器以及壓力傳(chuan) 感器等。由於(yu) 它具有低噪聲、增益精度高、增益溫度係數小和高線性度等優(you) 良性能。用於(yu) 此係統中是非常理想的。AD620是一種隻用一個(ge) 外部電阻就能設置放大倍數為(wei) 1-1000的儀(yi) 表放大器，具有良好的直流性能和交流性能，AD620的體(ti) 積小、功耗低成為(wei) 應用在壓力傳(chuan) 感器中的重要因素，傳(chuan) 感器信號放大電路如圖5所示。

　　圖5 傳(chuan) 感器信號放大電路

 　　3.3 電壓信號數字化和顯示

　　放大後的模擬電壓經過A/D轉換器實現模擬量到數字量的轉換。A/D轉換結果通過計數譯碼電路變換成7段譯碼， 最後驅動顯示出相應的數值， 傳(chuan) 感器驅動顯示電路方框圖如圖6所示。

　　圖6 傳(chuan) 感器驅動顯示電路

　　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製的BCD碼輸出和超量程輸出端， 便於(yu) 實現自動控製。MC1413為(wei) 集成電路驅動器， 它含有7個(ge) 反相驅動單元， 各單元采用達林頓晶體(ti) 管電路。CC4511為(wei) 7段譯碼驅動。MC14433提供輸出可調的基準電壓， 當基準電壓為(wei) 一定值時， 輸出電壓範圍為(wei) 定值。

 　　4. 結束語

　　汽車壓力傳(chuan) 感器在輪胎方麵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(chuan) 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(guan) 式傳(chuan) 感器逐漸被線性壓力傳(chuan) 感器替代， 普通性的逐漸被高性能、多功能的傳(chuan) 感器取代， 模擬式壓力傳(chuan) 感器逐漸被數字式傳(chuan) 感器、智能化傳(chuan) 感器取代。#p#分頁標題#e#