浮臂式汽车油位传感器及其自动化检测系统设计

摘要

汽车技术的快速发展势必促进了汽车油位传感器技术革新。油位传感器不仅能准确感知汽车耗油量还能避免发动机在不良状态继续工作。当前汽车电子行业传感器检测精度低、使用寿命短、缺少系统设计规范、售后问题严重等现象频出，与此同时在这方面研究关注较少。因此，对浮臂式汽车油位传感器设计及全量程动态检测研究具有重要意义。本文对浮臂式汽车油位传感器与自动化检测系统的设计完成了以下一系列工作:
　　1、结合传感器工作原理和厚膜电路生产工艺，提出厚膜电路设计规范。包含检测点位置、电极分布及间隙、电阻层高度、定位点及整个电路与基板边缘的设计要求。系统阐述厚膜电路串并联结构的设计及参数计算，完成金属触点材料及结构分析，改进设计。
　　2、改进整套厚膜电路生产工艺。分析丝网印刷原理，印刷电子浆料成分，建立印刷理论模型和厚膜浆料沉积数学模型，从厚膜浆料配方及与汽油中硫化物反应速率研究来选取合适材料，保证传感器检测精度延长其使用寿命。同时对传感器电极电阻层烧结、激光校阻等生产工艺参数进行严格试验控制，确保成型后的传感器参数完全符合设计标准值。
　　3、提出油位传感器全量程动态检测总体方案。全程微机控制检测降低人为误差，主要有系统硬件电路和软件驱动程序设计。系统硬件电路完成了传感器信号采集电路、数据处理、数据存储、液晶显示电路、系统电源电路、步进电机工作电路等设计。检测系统软件完成了信号采集模数转换、单片机数据处理、PC机串口通信、传感器数据存储显示等设计。
　　4、传感器自动化检测上位机工作系统设计。由于不同型号传感器设计及检测参数不同，如检测点数目、标准设计值等。因此借助虚拟仪器技术开发上位机系统工作界面，将传感器所有检测参数及控制命令发送给单片机，同时接收下位机采集的数据并进行分析绘制曲线，给出测试结果。这种完全模拟实际行车过程中传感器状态的检测方法，检测精度高最具实际意义。
　　本文从传感器厚膜电路设计、生产工艺参数及材料分析、自动化动态检测三方面展开研究。目的是提高传感器综合使用性能使其拥有较高的实用价值和经济效益。整个研制开发过程可为汽车油位传感器生产行业提供技术指导和理论基础。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 课题研究现状

1．3 油位传感器发展趋势

1．4 厚膜工艺在传感器的运用

1．5 传感器检测方法发展

1．6 本文主要研究内容及总体构架

第二章 浮臂式汽车油位传感器设计

2．1 浮臂式汽车油位传感器工作原理

2．2 汽车油位传感器厚膜电路设计

2．3 传感器用厚膜电路参数计算

2．3．1 厚膜电路参数计算理论

2．3．2 厚膜电路串联结构参数计算

2．3．3 厚膜电路并联结构参数计算

2．4 浮臂式汽车油位传感器触点设计

2．4．1 传感器触点设计

2．4．2 传感器触点压力分析

2．5 本章小结

第三章 油位传感器厚膜电路工艺及材料研究

3．1 厚膜电路丝网印刷工艺

3．2 丝网印刷基本原理

3．2．1 丝网印刷要素控制

3．2．2 印刷理论模型建立

3．3 厚膜电路电子浆料分析

3．3．1 厚膜浆料微观形貌试验分析

3．3．2 厚膜沉积数学模型建立

3．4 厚膜电路烘干烧结试验参数控制

3．5 厚膜电路开发流程改进与总结

3．6 本章小结

第四章 油位传感器自动化检测硬件系统设计

4．1 硬件电路总体设计

4．2 系统微处理器外围电路设计

4．2．1 微处理器电路设计

4．2．2 系统电源电路设计

4．3 传感器信号采集电路设计

4．4 步进电机工作电路设计

4．4．1 步进电机工作原理

4．4．2 步进电机驱动电路设计

4．5 传感器数据存储电路设计

4．6 单片机串口通信电路设计

4．7 系统显示硬件电路设计

4．8 本章小结

第五章 油位传感器自动化检测软件系统设计

5．1 传感器自动化检测软件系统总体设计

5．2 传感器数据采集程序设计

5．3 步进电机驱动程序设计

5．4 传感器数据显示程序设计

5．5 传感器数据存储程序设计

5．6 串口通信程序设计

5．7 本章小结

第六章 油位传感器自动化检测上位机系统设计

6．1 油位传感器检测上位机系统总体设计

6．2 上位机程序设计软件介绍

6．3 上位机系统软件设计

6．3．1 传感器检测上位机通信设计

6．3．2 传感器检测上位机工作界面设计

6．4 传感器测试结果分析

6．5 本章小结

第七章 总结展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

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