淺析汽車速度傳感器工作原理及應(yīng)用案例

前言

汽車的啟動(dòng)、加速、、減速、停止運(yùn)行等速度的控制是汽車控制系統(tǒng)里面一種永恒不變的話題，它不僅僅是一個(gè)汽車選型的參數(shù)，還體現(xiàn)一個(gè)汽車的性能和制造水平，在汽車電子技術(shù)中的關(guān)鍵部件，同時(shí)也是研究的核心內(nèi)容之一。

本文主要是簡單介紹汽車速度傳感器是什么，并結(jié)合它的分類來分析各種汽車速度傳感器的工作原理，并舉例相應(yīng)的汽車速度傳感器應(yīng)用案例來深入的學(xué)習(xí)和掌握這門技術(shù)。

汽車速度傳感器簡介

我們知道汽車傳感器的作用就是將一些我們需要檢測的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并輸出，讓我們可以通過反饋回來的信號(hào)來判定系統(tǒng)現(xiàn)在的狀態(tài)。汽車速度傳感器就是這樣一種設(shè)備，它通過檢測電控汽車的車速并將具體的車速信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳輸給汽車的核心控制電腦，控制電腦用這個(gè)輸入信號(hào)來進(jìn)行判定運(yùn)行的狀態(tài)，并發(fā)出指令來控制發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，它還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速器的變扭器鎖止，自動(dòng)變速器換檔及發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的開閉和巡航定速等功能。

總的來說，汽車要安全有效的行駛，出來需要一些傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)、點(diǎn)火裝置等這些大的機(jī)械設(shè)備之外，還需要通過速度檢測來實(shí)時(shí)的檢測我們的車速，無論是汽車的發(fā)動(dòng)還是加速減速，或者我們需要將汽車停止運(yùn)行，它都發(fā)揮著重要的作用。它的功能我們具體可以這樣來理解：

(1)檢測汽車行駛速度，并把檢測結(jié)果輸入給汽車儀表系統(tǒng)，用于顯示車速;

(2)將檢測結(jié)的車速信號(hào)輸入到需要車速信號(hào)的汽車控制系統(tǒng)的ECU;

(3)用于自動(dòng)變速器系統(tǒng)、巡航定速系統(tǒng);

各種汽車速度傳感器的工作原理及應(yīng)用

(1)磁電式車速傳感器--模擬交流信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生交變電流信號(hào)，通常由帶兩個(gè)接線柱的磁芯及線圈組成。磁組輪上的逐個(gè)齒輪將產(chǎn)生一一對(duì)應(yīng)的系列脈沖，其形狀是一樣的。輸出信號(hào)的振幅與磁組輪的轉(zhuǎn)速成正比(車速)，信號(hào)的頻率大小表現(xiàn)于磁組輪的轉(zhuǎn)速大小。發(fā)動(dòng)機(jī)控制電腦或點(diǎn)火模塊正是靠這個(gè)同步脈沖信號(hào)來確定觸發(fā)電火時(shí)間或燃油噴射時(shí)刻的。

(2)霍爾式車速傳感器--它們主要應(yīng)用在曲軸轉(zhuǎn)角和凸輪軸位置上，用于開關(guān)點(diǎn)火和燃油噴射電路觸發(fā)，它還應(yīng)用在其它需要控制轉(zhuǎn)動(dòng)部件的位置和速度控制電腦電路中。由一個(gè)幾乎完全閉合的包含永久磁鐵和磁極部分的磁路組成，一個(gè)軟磁鐵葉片轉(zhuǎn)子穿過磁鐵和磁極間的氣隙，在葉片轉(zhuǎn)子上的窗口允許磁場不受影響的穿過并到達(dá)霍爾效應(yīng)傳感器，而沒有窗口的部分則中斷磁場。

(3)光電式車速傳感器--由帶孔的轉(zhuǎn)盤兩個(gè)光導(dǎo)體纖維，一個(gè)發(fā)光二極管，一個(gè)作為光傳感器的光電三極管組成。 一個(gè)以光電三極管為基礎(chǔ)的放大器為發(fā)動(dòng)機(jī)控制電腦或點(diǎn)火模塊提供足夠功率的信號(hào)，光電三極管和放大器產(chǎn)生數(shù)字輸出信號(hào)(開關(guān)脈沖)。發(fā)光二極管透過轉(zhuǎn)盤上的孔照到光電二極管上實(shí)現(xiàn)光的傳遞與接收。

(4)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器---檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，通常利用曲軸位置傳感器來檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速并輸出來實(shí)現(xiàn)的。用于燃油噴射量、點(diǎn)火提前角、動(dòng)力傳動(dòng)控制等;

(5)車速傳感器---通常是直接或者間接檢測汽車輪胎的轉(zhuǎn)速來來獲得的，主要是體現(xiàn)在我們可以在汽車行駛的時(shí)候可以知道自己的形式的車速。

(6)車輪轉(zhuǎn)速傳感器—檢測車輪轉(zhuǎn)速并將檢測結(jié)果輸出ECU，主要是的作用是在汽車制動(dòng)的控制和驅(qū)動(dòng)控制這兩方面;

(7)減速傳感器---其主要的是要檢測汽車在減速的時(shí)候的減速速度，也是將這個(gè)信號(hào)回傳到ECU，汽車制動(dòng)的控制和驅(qū)動(dòng)控制這兩方面。

加速度傳感器在汽車ECS中的應(yīng)用

它是在單一芯片上集成兩個(gè)相互獨(dú)立、測量方向相互垂直的敏感元的測量模塊，是由多晶硅微加工表面工藝制成的電容式加速度傳感器;由硅片表面的彈性結(jié)構(gòu)支撐起的質(zhì)量塊下面貼附電容的一個(gè)極板，電容的另一極扳固定。當(dāng)加速度引起質(zhì)量塊的相對(duì)位置變化時(shí)，電容值也發(fā)生變化;兩個(gè)敏感元的信號(hào)處理電路將各自的電容變化轉(zhuǎn)換成幅值與加速度成正比的方波信號(hào)，經(jīng)工作周期調(diào)制(DCM)后，就能將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過引腳XOUTYOUT進(jìn)行輸出。另外，ADXL202還可以通過XFILT、YFILT引腳輸出模擬信號(hào)。

汽車懸掛系統(tǒng)應(yīng)該能夠在高速轉(zhuǎn)向時(shí)、在凹凸不平的路面上行駛時(shí)以及突然加速和剎車時(shí)讓車輛仍具有較好的駕駛性能。許多系統(tǒng)采用的是總體式閉環(huán)控制。安裝在汽車拐角處的垂直加速度計(jì)測量車身的加速度，來進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)震動(dòng)吸收器，以達(dá)到安全平穩(wěn)駕車。在高級(jí)系統(tǒng)中，車輪力是用輪轂加速度計(jì)進(jìn)行測量。在沒有方向盤角度傳感器的車輛中，橫向加速度計(jì)用于測量離心力，其他加速度計(jì)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)測量。車身加速度計(jì)的測量范圍通常是1g到3g，輪轂傳感器的測量范圍可以達(dá)到12g。這些傳感器是帶集成插頭或引線的分立傳感器。

總結(jié)

最近幾年，汽車速度傳感器得到了更好的發(fā)展，由于它對(duì)汽車的安全運(yùn)行起著很重要的作用，因此它必須具備靈敏度高、溫度穩(wěn)定性好、材料成本低等優(yōu)點(diǎn)，這樣我們的汽車在使用它的時(shí)候才會(huì)更加安心放心。因此設(shè)計(jì)一個(gè)好的汽車速度傳感器是非常具有意義的。

汽車速度傳感器是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)很重要的應(yīng)用，可以讓我們的汽車的啟動(dòng)、加速、減速和制動(dòng)更加的安全、可控，并且可以直觀的顯示出來，讓在運(yùn)行過程中有一個(gè)很直觀的認(rèn)識(shí)到行駛的車速。