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、加速、、減速、停止運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，它不僅僅是一個汽車選型的參數(shù)，還體現(xiàn)一個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轉(zhuǎn)換成電信號并輸出，讓我們可以通過反饋回來的信號來判定系統(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轉(zhuǎn)換成電信號傳輸給汽車的核心控制電腦，控制電腦用這個輸入信號來進行判定運行的狀態(tài)，并發(fā)出指令來控制發(fā)動機怠速，它還可以實現(xiàn)自動變速器的變扭器鎖止，自動變速器換檔及發(fā)動機冷卻風(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，出來需要一些傳動機構(gòu)、發(fā)電機、點火裝置等這些大的機械設(shè)備之外，還需要通過速度檢測來實時的檢測我們的車速，無論是汽車的發(fā)動還是加速減速，或者我們需要將汽車停止運行，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)的車速信號輸入到需要車速信號的汽車控制系統(tǒng)的ECU;

(3)用于自動變速器系統(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--模擬交流信號發(fā)生器，產(chǎn)生交變電流信號，通常由帶兩個接線柱的磁芯及線圈組成。磁組輪上的逐個齒輪將產(chǎn)生一一對應(yīng)的系列脈沖，其形狀是一樣的。輸出信號的振幅與磁組輪的轉(zhuǎn)速成正比(車速)，信號的頻率大小表現(xiàn)于磁組輪的轉(zhuǎn)速大小。發(fā)動機控制電腦或點火模塊正是靠這個同步脈沖信號來確定觸發(fā)電火時間或燃油噴射時刻的。

(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)動部件的位置和速度控制電腦電路中。由一個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)盤兩個光導(dǎo)體纖維，一個發(fā)光二極管，一個作為光傳感器的光電三極管組成。 一個以光電三極管為基礎(chǔ)的放大器為發(fā)動機控制電腦或點火模塊提供足夠功率的信號，光電三極管和放大器產(chǎn)生數(shù)字輸出信號(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現(xiàn)光的傳遞與接收。

(4)發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器---檢測發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，通常利用曲軸位置傳感器來檢測發(fā)動機的轉(zhuǎn)速并輸出來實現(xiàn)的。用于燃油噴射量、點火提前角、動力傳動控制等;

(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的控制和驅(qū)動控制這兩方面;

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

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相互獨立、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)量塊的相對位置變化時，電容值也發(fā)生變化;兩個敏感元的信號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，經(jīng)工作周期調(diào)制(DCM)后，就能將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過引腳XOUTYOUT進行輸出。另外，ADXL202還可以通過XFILT、YFILT引腳輸出模擬信號。

汽車懸掛系統(tǒng)應(yīng)該能夠在高速轉(zhuǎn)向時、在凹凸不平的路面上行駛時以及突然加速和剎車時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測量車身的加速度，來進行實時調(diào)節(jié)震動吸收器，以達到安全平穩(wěn)駕車。在高級系統(tǒng)中，車輪力是用輪轂加速度計進行測量。在沒有方向盤角度傳感器的車輛中，橫向加速度計用于測量離心力，其他加速度計進行轉(zhuǎn)動測量。車身加速度計的測量范圍通常是1g到3g，輪轂傳感器的測量范圍可以達到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，由于它對汽車的安全運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，這樣我們的汽車在使用它的時候才會更加安心放心。因此設(shè)計一個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)域的一個很重要的應(yīng)用，可以讓我們的汽車的啟動、加速、減速和制動更加的安全、可控，并且可以直觀的顯示出來，讓在運行過程中有一個很直觀的認(rèn)識到行駛的車速。