EGR閥閥芯位置測量系統(tǒng)

1、egregr閥閥芯位置測量閥閥芯位置測量negr閥樣品分析negr閥閥芯位置測量傳感器選擇n傳感器校準(zhǔn)1. egr閥樣品分析n在拿到樣品后對egr閥進(jìn)行了原理分析及三維建模。egr閥樣品工作過程分析n右圖為2個(gè)egr閥樣品的閥芯位置測量系統(tǒng)簡圖。n其工作過程為：電機(jī)帶動(dòng)egr閥芯上下運(yùn)動(dòng)以控制egr閥芯開度egr閥芯上部與位移傳感器運(yùn)動(dòng)部件接觸，在egr閥芯運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器運(yùn)動(dòng)部件上下運(yùn)動(dòng)。傳感器安裝在連接電路板上，其測量位移的方式為非接觸式測量。傳感器焊接在連接電路板上egr閥樣品工作過程分析n通過調(diào)研與分析，得出以下結(jié)論：n所采用的傳感器為線性霍爾元件。n傳感器運(yùn)動(dòng)部件中應(yīng)包含磁鐵，要產(chǎn)生梯

2、度磁場變化。1.連接電路板上無其它元件，其只是一個(gè)接口電路板，用作傳感器、電機(jī)的外部引腳連接中介。2. egr閥閥芯位置測量傳感器選擇negr閥的閥芯位置測量為非接觸式測量，現(xiàn)在的非接觸測量使用的最多的就是線性霍爾元件。n霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器，分為兩種：線性型霍爾傳感器開關(guān)型霍爾傳感器n不同于用于測量轉(zhuǎn)速的開關(guān)型霍爾元件，線性霍爾元件可以測量出磁場的具體變化?；谶@一原理，線性霍爾元件可用于位移及角度的測量。其在節(jié)氣門位置傳感器等部件上已經(jīng)得到了應(yīng)用。n2個(gè)egr閥的樣品中均為1個(gè)芯片的兩側(cè)布置了磁性元件，其特征與線性霍爾傳感器相符。1）霍爾效應(yīng)傳感器型號n在市場上線性

3、型霍爾傳感器的種類有很多，首先對以下傳感器進(jìn)行了試驗(yàn)測量:霍尼韋爾的ss495a49e2）傳感器性能測試n進(jìn)行了霍爾傳感器與單個(gè)磁鋼之間隨著位移變化輸出電壓的變化情況實(shí)驗(yàn)霍尼韋爾ss495an進(jìn)行了3種不同形狀磁鋼的實(shí)驗(yàn)：n同種形狀不同批次的磁鋼一致性49en進(jìn)行了3種不同形狀磁鋼試驗(yàn) n同種形狀不同批次的磁鋼一致性 n兩個(gè)方形磁鋼相對固定，霍爾傳感器放著兩者中間軸線上，沿軸線運(yùn)動(dòng)時(shí)位移與電壓變化關(guān)系如下 試驗(yàn)結(jié)果分析n所有線性霍爾元件均能有效達(dá)到位移變化傳感器信號輸出變化的要求。n但要能夠達(dá)到樣件傳感器的16mm的位移對應(yīng)輸出15v電壓的信號特性普通的線性霍爾傳感器是不夠的。傳感器解決方案n

4、要使傳感器具有16mm的位移對應(yīng)輸出15v電壓的線性信號特性，需要從以下方面入手：n改進(jìn)磁場的場強(qiáng)梯度分布n傳感器必須進(jìn)行校準(zhǔn)1.基于傳感器的需求，選擇了micronas的hal815和hal880進(jìn)行了試驗(yàn)，現(xiàn)市場零售價(jià)在15元左右。3. 傳感器校準(zhǔn)hal815nhal815是micronas 公司可編程線性霍爾傳感器系列中的成員。n基于霍爾效應(yīng)的單線性輸出通用磁場傳感器。該傳感器的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)采用亞微米cmos技術(shù)，它常結(jié)合旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)磁體來測量角度或距離。n主要特征如磁場范圍，靈敏度，靜態(tài)輸出電壓(在b=0mt時(shí)的輸出電壓), 且可以通過編程一個(gè)非易失性存儲器來改變輸出電壓范圍。n該傳感器具

5、有比率輸出特性，即輸出電壓與磁通量和供電電壓成正比。nhal 815具有如下特點(diǎn)：帶一個(gè)開關(guān)偏置補(bǔ)償?shù)臏囟妊a(bǔ)償霍爾極板，一個(gè)a/d轉(zhuǎn)化器，數(shù)字信號處理單元，一個(gè)帶輸出驅(qū)動(dòng)的d/a轉(zhuǎn)換器，一個(gè)帶冗余和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)鎖存的eeprom存儲器，一個(gè)用于對eprom讀寫的串行接口，所有引腳都具有保護(hù)功能n內(nèi)部數(shù)字信號處理單元對模擬量偏移，溫漂，機(jī)械應(yīng)力處理，提高傳感器的精確度。n由于hal 815具有通用編程功能， 它應(yīng)用在以下系統(tǒng)最佳:遙控分壓計(jì)； 角度傳感器； 距離測量；磁場和電流測量hal815具有以下優(yōu)點(diǎn)nhal815的編程比較容易，可以直接通過調(diào)制供電電壓來完成，無需額外的引腳編程。nhal815

6、是比例電壓輸出，且內(nèi)置高精度的dsp（數(shù)據(jù)處理單元），所以傳感器的精確度很高。n工作環(huán)境溫度-40 c up to 150 c ，滿足egr閥的需要。n工作磁場范圍:靜態(tài)磁場和動(dòng)態(tài)磁場最大2 khz，滿足egr閥的需要。n溫度特性可編程可匹配所有常見的磁性材料。n運(yùn)用廣泛，價(jià)格便宜，易于購買，而且網(wǎng)上的資料較多，便于對它的校準(zhǔn)。 校準(zhǔn)試驗(yàn)臺n霍爾試驗(yàn)臺的原理：n霍爾位移傳感器使用時(shí)應(yīng)使霍爾元件處在 一個(gè)均勻的梯度磁場，給出的都是特殊結(jié)構(gòu)特殊場 合。這樣對于一般場合就存在很大的局限性，很不實(shí) 用。最大問題在于磁場是被測物產(chǎn)生的， 如果被測物體不產(chǎn)生磁場，那么霍爾元件將無法產(chǎn)生霍爾效應(yīng)也就無法測量

7、位移。因此對于被測物體是導(dǎo)磁材料的， 在霍爾元件上進(jìn)行加工，使得被測物與霍爾元件靠近 時(shí)產(chǎn)生一閉合磁場 這樣就能進(jìn)行微小位移的測量， 此方法的關(guān)鍵是在有被測物時(shí)創(chuàng)造一閉合磁場?；?這個(gè)思想可以產(chǎn)生下面的一種模型。hal815試驗(yàn)結(jié)果n圖為hal815的位移及輸出電壓特性曲線，從曲線中可看出：位移27mm的位移與輸出電壓的線性較好位移27mm的輸出電壓范圍在2.272.47v。要滿足egr閥的需要，我們必須修改hal815a的參數(shù)，使hal815a位移在2mm 7mm范圍內(nèi)變化時(shí)，其電壓變化范圍是1v5vhal815hal815校準(zhǔn)校準(zhǔn)nhal815輸出電壓可以由以下公式得到:vout =se

8、nsitivityb + voq voq ：靜止輸出電壓b：磁感強(qiáng)度sensitivity：磁感系數(shù)vout：輸出電壓n其中b是由外部磁場確定的， voq 和sensitivity是由hal815a內(nèi)部設(shè)置的n從此公式可看出，要使位移與輸出電壓關(guān)系滿足需求要從2方面入手：外部磁場的磁場強(qiáng)度設(shè)定。hal815內(nèi)部的voq 和sensitivity設(shè)定。1）外部磁場的磁場強(qiáng)度設(shè)定n外部磁場強(qiáng)度的設(shè)定通過對磁鐵形狀、分布以及磁鐵自身磁場強(qiáng)度的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)合適的場強(qiáng)及階梯磁場分布。2）hal815內(nèi)部的voq 和sensitivity設(shè)定n通過以下方法實(shí)施：測量最小及最大位移的輸出電壓讀取hal815的voq 和sensitivity通過上述公式計(jì)算最小及最大位移的磁場強(qiáng)度。根據(jù)輸出電壓需求計(jì)算合適的voq 和sensitivity。若輸出電壓在修改voq 和sensitivity后無法達(dá)到要求，則更改磁鐵的磁場強(qiáng)度。3） hal815編程方法調(diào)制波形，使其能夠被hal815a識別根據(jù)所需的vout和sensitivity值寫入準(zhǔn)確的命令接收hal815a的輸出值，確定hal815a接收到命令讀取vout和sensitivity的值確認(rèn)它們已被修改n 實(shí)際操作： 最小位移（2mm）的輸出電壓為3.19v，最大位移（7mm）的輸出電