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车设计基础--硬件 第2章 智能汽 第2章 智能汽车设计基础— 硬件 从外观上看 ， 智能车系统主要表现为由 一系列的硬件组成 ， 包括组成车体的底盘 、轮胎、 舵机装置 、 马达装置 、道路检测装置 、测速装置和 控制电路板等 。本章主要介绍智能车设计中使用到 的传感器（包括光电式传感器 、 图像传感器和测速 传感器等） 和控制电路板中的功能电路设计。 武汉科技大学信息科学与工程学院 * 1 2 . 1 传感器系统 2 2 .2 电路设计 3 思考题 武汉科技大学信息科学与工程学院 * 2. 1 传感器系统 在工程上 ， 系统中各种物理量都必须转 换成一定规格的信号（ 电信号或气压信号） 才能被 检测 、采集和显示 。所谓传感器 ， 即是将被测量按 照一定的物理或化学原理转换成某种规定的输出信 号的装置或器件。 武汉科技大学信息科学与工程学院 * 2. 1 传感器系统 通常 ， 传感器由敏感元件和转换元件组成 。敏感元件 能够随着被测量的变化而引起某种易被测量的信号的变化， 而转换元件则将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传 输或测量的电信号部分 ， 具体的电量形式取决于敏感元件的 原理 。 除此之外 ， 由于转换元件的输出信号一般都很微弱， 为方便传输 、转换 、 处理及显示 ， 通常有信号调理转换电路、 辅助电路等 ， 将转换元件输出的电信号进行放大或运算调制。 因此 ， 传感器的组成通常包括敏感元件 、转换元件 、信号调 理转换电路和辅助电路 ， 如图2 . 1所示 。 随着半导体器件与 集成技术的发展 ， 传感器的信号调理转换电路与敏感元件、 转换元件等一起集成在同一芯片上 ， 安装在传感器的壳体里。 武汉科技大学信息科学与工程学院 * 图2. 1 传感器组成方框图 图2 . 1 传感器组成方框图 武汉科技大学信息科学与工程学院 * 2. 1 传感器系统 智能汽车设计中涉及到的传感器主要有三种： 光电 式传感器 、 图像传感器和测速传感器。 2. 1 传感器系统 武汉科技大学信息科学与工程学院 * 2. 1. 1 光电式传感器 光电式传感器是利用光电器件把 光信号转换成电信号的装置 。 光电式传感器 工作时 ， 先将被测量转换为光量的变化 ， 然 后通过光电器件再把光量的变化转换为相应 的电量变化 ， 从而实现非电量的测量 。 光电 式传感器的核心（敏感元件） 是光电器件 ， 光电器件的基础是光电效应。 武汉科技大学信息科学与工程学院 * 光电式传感器的结构简单 ， 响应速度快 ， 可靠 性较高 ， 能实现参数的非接触测量 ， 因此广泛地应 用于各种工业自动化仪表中 。光电式传感器可用来 测量光学量或测量已先行转换为光学量的其他被测 量 ， 然后输出一定形式的电信号 。在测量光学量时， 光电器件是作为敏感元件使用； 而测量其他物理量 时 ， 它是作为转换元件使用 。光电式传感器由光路 及电路两大部分组成 ， 光路部分实现被测量信号对 光量的控制和调制 ， 电路部分完成从光信号到电信 号的转换 。 图2.2 (a)所示为测量光量时的组成框图， 图2.2 (b)所示为测量其他物理量时的组成框图。 2. 1. 1 光电式传感器 武汉科技大学信息科学与工程学院 * 图2 . 2 光电式传感器的基本组成 武汉科技大学信息科学与工程学院 * 1． 光电管的结构与工作原理 光电管有真空光电管和充气光电管两类 ， 两者在 结构上比较相似 ， 均由一个阴极和一个阳极构成 ， 并且密封 在一 只真空玻璃管内 。 阴极装在玻璃管内壁上 ， 其上涂有光 电发射材料 。 阳极通常用金属丝弯曲成矩形或圆形 ， 置于玻 璃管的中央 。 当光照在阴极上时 ， 中央阳极可收集从阴极上 逸出的电子 ， 在外电场作用下形成电流 。 充气光电管的灵敏 度好 ， 但其稳定性较差 、惰性大 ， 容易受温度影响 。在智能 车的光电式传感器模块设计中 ， 由于要求温度影响小和灵敏 度稳定 ， 所以一般都采用真空式光电管。 2. 1. 1 光电式