汽车传感器与信号处理
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项目描述
项目描述传感器技术被广泛地应用在日常信息、通 信、汽车、医疗等外围精密设备上，其中又以汽车工业 中的车用传感器产品最为突出。一般使用在车上的传感 器是以行车计算机系统作为输入装置，它将汽车运行中 各种工作状况信息，包括车速、车况、各种介质的温度、 发动机运转等信息，转换成电信号输送给计算机。传感 器是汽车电子控制系统关键。本项目以车用传感器为主 介绍传感器的基本知识。
图 4-3 车速表的电路图
知识准备 一、光电式转速传感器结构与工作原理
２. 光电式转速传感器工作原理 如图 4-４所示，光源(发光二极管)经随车轮传动的光栅盘变为
断续光，致使光断续器中的光敏三极管通断运行，经电路的放大整 形后，输出与转速成比例的方波脉冲列。
图 ４-４ 光电式转速传感器的工作原理
知识准备 二、光电式转速传感器在汽车上的应用
项目四 汽车传感器与信号处理 项目实施
本项目要求准备相关电子积木实训板，并能按照相关 内容正确操作电子积木板进行实训。通过本项目的学习， 使学生掌握汽车多种传感器的概念、应用、原理。
学习任务一 光电式转速传感器
1 任务导入 2 学习任务 3 知识准备 4 边学边做 5 考核与评价 6 知识拓展
学习任务一 光电式转速传感器
考核与评价 二、考核说明及评价（表4-5）
学习任务一 光电式转速传感器 知识拓展
想一想:
(１)有其他传感器可以代替光电式转速传感器吗? (２)光电耦合器不同的型号类型有什么区别?
谢谢观看！
知识准备 一、光电耦合器
图 4-1 光敏元件电子积木板
知识准备 二、光耦的原理及特点
光耦合器亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它是 以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光 二极管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。 当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就 产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电→光→电”转换。
知识准备 三、光耦开关的应用电路 任务导入
图4-2 光电耦合器开关应用电路
学习任务一 光电式转速传感器
边学边做
１. 通过以上学习，具备了一定的理论知识，下面将进行 实训。首先准备实训需要使用的积木、器材，见表4-1。
学习任务一 光电式转速传感
边学边做
器
２. 实训步骤:光电耦合器的测量（表4-2）
图 ４-５所示为一个车速表，光电式转速传感器的作用是将 输出与转速成比例的方波脉冲列经过信号处理后，在汽车车速 表上显示出当前车速。
图 ４-５ 车速表的电路图
学习任务一 光电式转速传感器
边学边做
１. 通过以上学习，具备了一定的理论知识，下面将进行实训。
首先，准备实训需要使用的积木、器材，见表4-3。
学习任务一 光电式转速传感 器
边学边做 ２. 实训步骤:光电耦合器的测量（表4-2）。
续上表
学习任务一 光电式转速传感器
任务点 ２ 光电式转速传感器结构与原理
学习任务
1.了解光电式转速传感器的结构； 2.理解光电式转速传感器的原理及应用； 3.掌握示波器测量光电式传感器波形方法。
知识准备 一、光电式转速传感器结构与工作原理
学习任务一 光电式转速传感器 边学边做 ２. 实训步骤:光电式传感器波形检测（表4-4）。
学习任务一 光电式转速传感器 边学边做 ２. 实训步骤:光电式传感器波形检测（表4-4）。 续上表
学习任务一 光电式转速传感器
考核与评价
一、考核方式
(１)每小组对应一套电子积木板、一张实训工作台。 (２)检查实训任务:真实、完整、有效。 (３)按各实例知识讲解及实训进行自评、互评。
学习任务一 光电式转速传感器
任务点 １ 光电耦合器的原理及应用
学习任务
1.理解光电耦合的工作原理； 2.了解光电耦合的结构与作用； 3.掌握万用表检测光耦方法。
知识准备 一、光电耦合器
光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电→光→ 电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源 和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体 隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端， 常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏 三极管等。光电耦合器的种类较多，常见有光电二极管型、 光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿 型、集成电路型等（外形有金属圆壳封装，塑封双列直插 等）。图4-1是光敏元件电子积木板。
知识准备 三、光耦开关的应用电路源自文库
图4-2b）所示电路则为“带闭”状态，因为无信号输 入时，虽BG截止，但发光二极管有电流通过而发光，使a、 b两端处于导通状态，相当于开关“接通”。当有信号输入 时，BG导通，由于BG的集电结压降在0.3V以下，远小于 发光二极管的正向导通电压，所以发光二极管无电流流过 不发光，则a、b两端电阻极大，相当于开关“断开”，故 称“常闭”式。在汽车传感器中光耦通常用来测量转速和 频率。
全国交通运输职业教育教学指导委员会规划教材 教育部中等职业教育汽车专业技能课教材
汽车电工电子基础
项目一 项目二 项目三 项目四 项目五 项目六
汽车直流控制电路 汽车继电器及电动机控制 汽车交直流变换控制电路 汽车传感器与信号处理
汽车执行器控制电路 汽车数字电路及其应用
项目四 汽车传感器与信号处理
图4-2a）所示电路就是用光电耦合器组成的简单开关电 路。在图中，当无脉冲信号输入时，三极管BG处于截止状态， 发光二极管无电流流过不发光，则a、b两端电阻非常大，相 当于开关“断开”。当输入端加有脉冲信号时，BG导通，发 光二极管发光，则a、b两端电阻变得很小，相当于开关“接 通”。故称无信号时开关不通，为常开状态。
以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，由 于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输 入之间绝缘，单向传输信号等优点，在数字电路上获得广泛的 应用。
知识准备 三、光耦开关的应用电路
对于开关电路，往往要求控制电路和开关电路之间要有 很好的电隔离，这对于一般的电子开关来说是很难做到的， 但采用光电耦合器就很容易实现了。
学习任务一 光电式转速传感器
任务导入
汽车转速传感器是汽车计算机系统的输入装置，它把汽车运 行中各种工况信息，如车速、各种介质的温度、发动机运转工况 等，转化成电讯号输给计算机，以便发动机处于最佳工作状态。 光电耦合器简称光耦，是一种典型的电→光→电转换器件，通常 用作速度、频率传感器，在汽车上的应用也非常广泛。本任务主 要通过实例讲解，理论与实操相结合，对光电式转速传感器原理、 作用、应用进行学习。
项目四 汽车传感器与信号处理
项目目标
1.收集汽车电路操作规范相关信息，制订汽车电子技术学习计划； 2.理解传感器的基本概念； 3.了解传感器在汽车上的应用； 4.理解常见车用传感器的工作原理。
项目四 汽车传感器与信号处理
项目任务
学习任务一 光电式转速传感器 学习任务二 霍尔转速传感器 学习任务三 压电爆震传感器 学习任务四 热敏温度传感器 学习任务五 节气门位置传感器信号 学习任务六 进气压力传感器
１. 光电式转速传感器结构 图4-3所示为光电式转速传 感器。光电式转速传感器装在组 合仪表内，由带切槽的转子和光 电耦合器组成。带切槽的转子由 转速表转轴驱动，当转子转动时， 盘齿间断遮住发光二极管光源， 使光敏三极管的输出电压发生变 化。转轴转一圈，输出20个脉冲， 经分频后变成4个脉冲，送给 ECU。
项目描述传感器技术被广泛地应用在日常信息、通 信、汽车、医疗等外围精密设备上，其中又以汽车工业 中的车用传感器产品最为突出。一般使用在车上的传感 器是以行车计算机系统作为输入装置，它将汽车运行中 各种工作状况信息，包括车速、车况、各种介质的温度、 发动机运转等信息，转换成电信号输送给计算机。传感 器是汽车电子控制系统关键。本项目以车用传感器为主 介绍传感器的基本知识。
图 4-3 车速表的电路图
知识准备 一、光电式转速传感器结构与工作原理
２. 光电式转速传感器工作原理 如图 4-４所示，光源(发光二极管)经随车轮传动的光栅盘变为
断续光，致使光断续器中的光敏三极管通断运行，经电路的放大整 形后，输出与转速成比例的方波脉冲列。
图 ４-４ 光电式转速传感器的工作原理
知识准备 二、光电式转速传感器在汽车上的应用
项目四 汽车传感器与信号处理 项目实施
本项目要求准备相关电子积木实训板，并能按照相关 内容正确操作电子积木板进行实训。通过本项目的学习， 使学生掌握汽车多种传感器的概念、应用、原理。
学习任务一 光电式转速传感器
1 任务导入 2 学习任务 3 知识准备 4 边学边做 5 考核与评价 6 知识拓展
学习任务一 光电式转速传感器
考核与评价 二、考核说明及评价（表4-5）
学习任务一 光电式转速传感器 知识拓展
想一想:
(１)有其他传感器可以代替光电式转速传感器吗? (２)光电耦合器不同的型号类型有什么区别?
谢谢观看！
知识准备 一、光电耦合器
图 4-1 光敏元件电子积木板
知识准备 二、光耦的原理及特点
光耦合器亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它是 以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光 二极管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。 当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就 产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电→光→电”转换。
知识准备 三、光耦开关的应用电路 任务导入
图4-2 光电耦合器开关应用电路
学习任务一 光电式转速传感器
边学边做
１. 通过以上学习，具备了一定的理论知识，下面将进行 实训。首先准备实训需要使用的积木、器材，见表4-1。
学习任务一 光电式转速传感
边学边做
器
２. 实训步骤:光电耦合器的测量（表4-2）
图 ４-５所示为一个车速表，光电式转速传感器的作用是将 输出与转速成比例的方波脉冲列经过信号处理后，在汽车车速 表上显示出当前车速。
图 ４-５ 车速表的电路图
学习任务一 光电式转速传感器
边学边做
１. 通过以上学习，具备了一定的理论知识，下面将进行实训。
首先，准备实训需要使用的积木、器材，见表4-3。
学习任务一 光电式转速传感 器
边学边做 ２. 实训步骤:光电耦合器的测量（表4-2）。
续上表
学习任务一 光电式转速传感器
任务点 ２ 光电式转速传感器结构与原理
学习任务
1.了解光电式转速传感器的结构； 2.理解光电式转速传感器的原理及应用； 3.掌握示波器测量光电式传感器波形方法。
知识准备 一、光电式转速传感器结构与工作原理
学习任务一 光电式转速传感器 边学边做 ２. 实训步骤:光电式传感器波形检测（表4-4）。
学习任务一 光电式转速传感器 边学边做 ２. 实训步骤:光电式传感器波形检测（表4-4）。 续上表
学习任务一 光电式转速传感器
考核与评价
一、考核方式
(１)每小组对应一套电子积木板、一张实训工作台。 (２)检查实训任务:真实、完整、有效。 (３)按各实例知识讲解及实训进行自评、互评。
学习任务一 光电式转速传感器
任务点 １ 光电耦合器的原理及应用
学习任务
1.理解光电耦合的工作原理； 2.了解光电耦合的结构与作用； 3.掌握万用表检测光耦方法。
知识准备 一、光电耦合器
光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电→光→ 电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源 和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体 隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端， 常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏 三极管等。光电耦合器的种类较多，常见有光电二极管型、 光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿 型、集成电路型等（外形有金属圆壳封装，塑封双列直插 等）。图4-1是光敏元件电子积木板。
知识准备 三、光耦开关的应用电路源自文库
图4-2b）所示电路则为“带闭”状态，因为无信号输 入时，虽BG截止，但发光二极管有电流通过而发光，使a、 b两端处于导通状态，相当于开关“接通”。当有信号输入 时，BG导通，由于BG的集电结压降在0.3V以下，远小于 发光二极管的正向导通电压，所以发光二极管无电流流过 不发光，则a、b两端电阻极大，相当于开关“断开”，故 称“常闭”式。在汽车传感器中光耦通常用来测量转速和 频率。
全国交通运输职业教育教学指导委员会规划教材 教育部中等职业教育汽车专业技能课教材
汽车电工电子基础
项目一 项目二 项目三 项目四 项目五 项目六
汽车直流控制电路 汽车继电器及电动机控制 汽车交直流变换控制电路 汽车传感器与信号处理
汽车执行器控制电路 汽车数字电路及其应用
项目四 汽车传感器与信号处理
图4-2a）所示电路就是用光电耦合器组成的简单开关电 路。在图中，当无脉冲信号输入时，三极管BG处于截止状态， 发光二极管无电流流过不发光，则a、b两端电阻非常大，相 当于开关“断开”。当输入端加有脉冲信号时，BG导通，发 光二极管发光，则a、b两端电阻变得很小，相当于开关“接 通”。故称无信号时开关不通，为常开状态。
以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，由 于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输 入之间绝缘，单向传输信号等优点，在数字电路上获得广泛的 应用。
知识准备 三、光耦开关的应用电路
对于开关电路，往往要求控制电路和开关电路之间要有 很好的电隔离，这对于一般的电子开关来说是很难做到的， 但采用光电耦合器就很容易实现了。
学习任务一 光电式转速传感器
任务导入
汽车转速传感器是汽车计算机系统的输入装置，它把汽车运 行中各种工况信息，如车速、各种介质的温度、发动机运转工况 等，转化成电讯号输给计算机，以便发动机处于最佳工作状态。 光电耦合器简称光耦，是一种典型的电→光→电转换器件，通常 用作速度、频率传感器，在汽车上的应用也非常广泛。本任务主 要通过实例讲解，理论与实操相结合，对光电式转速传感器原理、 作用、应用进行学习。
项目四 汽车传感器与信号处理
项目目标
1.收集汽车电路操作规范相关信息，制订汽车电子技术学习计划； 2.理解传感器的基本概念； 3.了解传感器在汽车上的应用； 4.理解常见车用传感器的工作原理。
项目四 汽车传感器与信号处理
项目任务
学习任务一 光电式转速传感器 学习任务二 霍尔转速传感器 学习任务三 压电爆震传感器 学习任务四 热敏温度传感器 学习任务五 节气门位置传感器信号 学习任务六 进气压力传感器
１. 光电式转速传感器结构 图4-3所示为光电式转速传 感器。光电式转速传感器装在组 合仪表内，由带切槽的转子和光 电耦合器组成。带切槽的转子由 转速表转轴驱动，当转子转动时， 盘齿间断遮住发光二极管光源， 使光敏三极管的输出电压发生变 化。转轴转一圈，输出20个脉冲， 经分频后变成4个脉冲，送给 ECU。