汽車電子控制技術(shù)-201379152731課件

1、第二章第一節(jié)傳感器概述第二節(jié)空氣流量計(jì)第三節(jié)壓力傳感器第四節(jié)節(jié)氣門位置傳感器第五節(jié)氧 傳 感 器第六節(jié)溫度傳感器第七節(jié)爆燃傳感器第八節(jié)曲軸位置傳感器第九節(jié)轉(zhuǎn)速傳感器第一節(jié)傳感器概述一、傳感器特性二、常用傳感器工作機(jī)理一、傳感器特性 1.靈敏度靈敏度是指穩(wěn)態(tài)時(shí)傳感器輸出量和輸入量之比，或輸出量的增量和輸入量的增量之比，用表示為(2-1)線性傳感器的靈敏度為一常數(shù)，而非線性傳感器的靈敏度是隨輸入變化的量。2.分辨率汽車電子控制技術(shù)第二章傳感器傳感器在規(guī)定的測(cè)量范圍內(nèi)能夠檢測(cè)出的被測(cè)量的最小變化量稱為分辨率。由于它往往受噪聲的限制，所以一般用相當(dāng)于噪聲電平N若干倍C的被測(cè)量表示，即(取)(2-2)式

2、中M最小檢測(cè)量。3.測(cè)量范圍和量程在允許誤差限內(nèi)，被測(cè)量值的下限到上限之間的范圍稱為測(cè)量范圍。上限值與下限值的差稱為量程。4.線性度(非線性誤差)在規(guī)定條件下，傳感器校準(zhǔn)曲線與擬合直線間的最大偏差與滿量程輸出值的百分比稱為線性度或非線性誤差。5.遲滯遲滯是指在相同的工作條件下，傳感器的正行程特性與反行程特性的不一致程度。6.重復(fù)性重復(fù)性是指在同一工作條件下，輸入量按同一方向在全測(cè)量范圍內(nèi)連續(xù)變化多次所得特性曲線的不一致性。7.零漂和溫漂傳感器在無輸入或輸入為另一值時(shí)，每隔一定時(shí)間，其輸入值偏離原示值的最大偏差與滿量程的百分比為零漂。而溫度每升高1，傳感器輸出值的最大偏差與滿量程的百分比，稱為溫

3、漂。一、傳感器特性圖2-1傳感器的組成二、常用傳感器工作機(jī)理(一)磁電式傳感器(二)霍爾式傳感器(三)壓電式傳感器(四)光電式傳感器(五)熱電式傳感器(一)磁電式傳感器1.磁電效應(yīng)2.直線移動(dòng)式磁電傳感器3.轉(zhuǎn)動(dòng)式磁電傳感器1.磁電效應(yīng)圖2-2直線移動(dòng)式磁電傳感器結(jié)構(gòu)1金屬骨架2彈簧3線圈4永久磁鐵5殼體2.直線移動(dòng)式磁電傳感器圖2-3變磁阻式磁電感應(yīng)傳感器結(jié)構(gòu)1被測(cè)旋轉(zhuǎn)體2測(cè)量齒輪3線圈4軟鐵5永久磁鐵3.轉(zhuǎn)動(dòng)式磁電傳感器軟鐵、線圈和永久磁鐵固定不動(dòng)。由導(dǎo)磁材料制成的測(cè)量齒輪安裝在被測(cè)旋轉(zhuǎn)體上，每轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，測(cè)量齒輪與軟鐵之間構(gòu)成的磁路磁阻變化一次，磁通也變化一次。線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化頻率

4、(脈沖數(shù))等于測(cè)量齒輪上的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速的乘積。變磁阻式電磁感應(yīng)傳感器可測(cè)試轉(zhuǎn)動(dòng)體的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。(二)霍爾式傳感器1.霍爾效應(yīng)2.霍爾元件1.霍爾效應(yīng)圖2-霍爾效應(yīng)原理2.霍爾元件圖2-5霍爾元件a)外形b)結(jié)構(gòu)c)符號(hào)(三)壓電式傳感器1.壓電效應(yīng)2.壓電元件1.壓電效應(yīng)圖2-正壓電效應(yīng)示意圖2.壓電元件圖2-7壓電元件的連接a)并聯(lián)b)串聯(lián)(四)光電式傳感器1.光電效應(yīng)2.光敏電阻3.光敏管4.電致發(fā)光1.光電效應(yīng)1)在光線作用下，電子逸出物體表面的現(xiàn)象，稱為外光電效應(yīng)，如光電管、光電倍增管等。2)在光線作用下，物體的電阻率改變的現(xiàn)象，稱為內(nèi)光電效應(yīng)，如光敏電阻、光敏二極管、光敏晶體管、光敏晶

5、閘管等。3)在光線作用下，物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，稱為光生伏特現(xiàn)象，如光電池(屬于對(duì)感光面入射光點(diǎn)位置敏感的器件)等。2.光敏電阻光敏電阻受到光線照射時(shí)，電子遷移，產(chǎn)生電子空穴對(duì)，使電阻率變小。光照越強(qiáng)，阻值越低。入射光線消失，電子空穴對(duì)恢復(fù)，電阻值逐漸恢復(fù)原值。3.光敏管光敏管(光敏二極管、光敏晶體管、光敏晶閘管等)屬于半導(dǎo)體器件。光敏二極管與普通晶體二極管不同之處在于PN結(jié)面積較大且距表面較淺，可以直接接受光的照射。在沒有光線照射時(shí)，在電路中反向偏置，反向電流很小(稱為暗電流)；當(dāng)光線照射PN結(jié)時(shí)，在PN附近產(chǎn)生電子空穴對(duì)，并越過PN結(jié)產(chǎn)生光電流，光電流隨入射光線強(qiáng)度改變。光敏三極管

6、有兩個(gè)PN結(jié)，二者均開有接收光照的窗口，從而可以獲得電流的增益(電流放大作用類似于普通晶體管)。當(dāng)受到光照時(shí)，它們都會(huì)產(chǎn)生內(nèi)光電效應(yīng)的光生伏特現(xiàn)象，從而產(chǎn)生電流。4.電致發(fā)光圖2-光敏二極管和光敏晶體管a)光敏二極管符號(hào)b)光敏二極管基本應(yīng)用c)光敏晶體管符號(hào)d)光敏晶體管基本應(yīng)用4.電致發(fā)光圖2-9發(fā)光二極管a)發(fā)光二極管符號(hào)b)發(fā)光二極管基本應(yīng)用(五)熱電式傳感器1.熱電效應(yīng)2.熱電阻傳感器3.熱敏電阻傳感器1.熱電效應(yīng)圖2-10熱電效應(yīng)2.熱電阻傳感器導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性稱為熱阻效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)可知，大多數(shù)電阻在溫度升高1 時(shí)電阻值將增加0.4%0.6%。熱電阻的測(cè)量精度較高，溫度特性穩(wěn)

7、定，且無熱電偶的參照端誤差。3.熱敏電阻傳感器1)電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高。2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，易于點(diǎn)測(cè)量。3)電阻率高，且適合動(dòng)態(tài)測(cè)量。4)阻值與溫度變化的關(guān)系是非線性的。5)穩(wěn)定性較差。圖2-11熱敏電阻的特性曲線第二節(jié)空氣流量計(jì)一、葉片式空氣流量計(jì)二、卡門旋渦式空氣流量計(jì)三、熱線式空氣流量計(jì)四、熱膜式空氣流量計(jì)一、葉片式空氣流量計(jì)圖2-12葉片式空氣流量計(jì)結(jié)構(gòu)a)葉片部分結(jié)構(gòu)b)電位計(jì)部分結(jié)構(gòu)1測(cè)量葉片2緩沖葉片3汽油泵節(jié)點(diǎn)4平衡配重5調(diào)整齒圈6回位彈簧7電位計(jì)部分8印制電路板一、葉片式空氣流量計(jì)圖2-13葉片式空氣流量計(jì)工作原理1電位計(jì)滑臂2電位計(jì)鍍膜電阻3葉片4旁通道二、卡門旋渦式

8、空氣流量計(jì)1.卡門旋渦原理2.光學(xué)式卡門旋渦空氣流量計(jì)3.超聲波式卡門旋渦空氣流量計(jì)圖2-14卡門旋渦產(chǎn)生的原理圖2-15光學(xué)式卡門旋渦空氣流量計(jì)工作原理1空氣進(jìn)口2管路3光敏晶體管4板彈簧5導(dǎo)孔6旋渦發(fā)生器7卡門旋渦圖2-16超聲波式卡門旋渦空氣流量計(jì)1超聲波發(fā)射探頭2渦流穩(wěn)定板3超聲波信號(hào)發(fā)射器4渦流發(fā)生器5通往發(fā)動(dòng)機(jī)6卡門旋渦7與渦流數(shù)對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)8超聲波接收探頭9接ECU三、熱線式空氣流量計(jì)圖2-17熱線式空氣流量計(jì)結(jié)構(gòu)和工作原理a)熱線式空氣流量計(jì)結(jié)構(gòu)b)熱線式空氣流量計(jì)工作原理1防護(hù)網(wǎng)2取樣管3白金熱線4溫度補(bǔ)償電阻5控制電路板6電連接器三、熱線式空氣流量計(jì)圖2-18熱膜式空氣流

9、量計(jì)1控制電路2通往發(fā)動(dòng)機(jī)3熱膜4進(jìn)氣溫度傳感器5金屬網(wǎng)四、熱膜式空氣流量計(jì)熱膜式空氣流量計(jì)的工作原理與熱線式空氣流量計(jì)類似，都是用單臂電橋工作的。所不同的是：熱膜式不使用白金絲作為熱線，而是將熱線電阻、補(bǔ)償電阻及橋路電阻用厚膜工藝制作在同一陶瓷基片上構(gòu)成的。這種結(jié)構(gòu)可使發(fā)熱體不直接承受空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的作用力，增加了發(fā)熱體的強(qiáng)度，提高了空氣流量計(jì)的可靠性，誤差也較小。熱膜式空氣流量計(jì)輸出信號(hào)在05V間變化，其結(jié)構(gòu)如圖2-18所示第三節(jié)壓力傳感器一、電容式壓力傳感器二、差動(dòng)變壓器式進(jìn)氣壓力傳感器三、半導(dǎo)體應(yīng)變式進(jìn)氣壓力傳感器(絕對(duì)壓力傳感器)一、電容式壓力傳感器圖2-19電容差動(dòng)式進(jìn)氣壓力傳感器

10、1彈性膜片2凹玻璃圓片3金屬涂層4輸出端子5空腔6過濾器7殼體一、電容式壓力傳感器圖2-20電容差動(dòng)式傳感器的測(cè)量電路二、差動(dòng)變壓器式進(jìn)氣壓力傳感器圖2-21差動(dòng)變壓器a)結(jié)構(gòu)圖b)原理圖1、4二次線圈2一次線圈3鐵心二、差動(dòng)變壓器式進(jìn)氣壓力傳感器圖2-22差動(dòng)變壓器式進(jìn)氣壓力傳感器a)結(jié)構(gòu)圖b)原理圖1膜盒2差動(dòng)變壓器3鐵心4回位彈簧二、差動(dòng)變壓器式進(jìn)氣壓力傳感器圖2-23差動(dòng)變壓器相敏整流電路三、半導(dǎo)體應(yīng)變式進(jìn)氣壓力傳感器(絕對(duì)壓力傳感器)圖2-24半導(dǎo)體應(yīng)變片進(jìn)氣壓力傳感器1半導(dǎo)體應(yīng)變片2混合集成電路3真空室第四節(jié)節(jié)氣門位置傳感器一、開關(guān)式節(jié)氣門位置傳感器二、線性節(jié)氣門位置傳感器三、綜合

11、式節(jié)氣門位置傳感器一、開關(guān)式節(jié)氣門位置傳感器圖2-25開關(guān)式節(jié)氣門位置傳感器1節(jié)氣門軸2滿負(fù)荷觸點(diǎn)3動(dòng)觸點(diǎn)4怠速觸點(diǎn)二、線性節(jié)氣門位置傳感器圖2-26線性節(jié)氣門位置傳感器電路三、綜合式節(jié)氣門位置傳感器圖2-27綜合式節(jié)氣門位置傳感器a)結(jié)構(gòu)b)等效電路c)輸出特性1電阻膜2節(jié)氣門開度輸出動(dòng)觸點(diǎn)3怠速動(dòng)觸點(diǎn)三、綜合式節(jié)氣門位置傳感器圖2-28綜合式節(jié)氣門位置傳感器工作電路第五節(jié)氧 傳 感 器一、二氧化鈦(i2)氧傳感器二、二氧化鋯(r2)氧傳感器一、二氧化鈦(i2)氧傳感器圖2-29二氧化鈦(i)氧傳感器1二氧化鈦元件2金屬外殼3陶瓷絕緣材料一、二氧化鈦(i2)氧傳感器圖2-30二氧化鈦氧傳感器

12、的電壓轉(zhuǎn)換電路二、二氧化鋯(r2)氧傳感器圖2-31二氧化鋯(r)氧傳感器1鋯管2電極3彈簧4電極座(絕緣)5導(dǎo)線6排氣管7氣孔二、二氧化鋯(r2)氧傳感器圖2-32二氧化鋯氧傳感器電壓特性二、二氧化鋯(r2)氧傳感器圖2-33二氧化鋯氧傳感器與ECU的連接第六節(jié)溫度傳感器圖2-34熱敏電阻式冷卻液溫度傳感器安裝位置圖第六節(jié)溫度傳感器圖2-35熱敏電阻式冷卻液溫度傳感器結(jié)構(gòu)、特性與電路a)結(jié)構(gòu)b)特性曲線c)與ECU連接()d)與ECU連接()第六節(jié)溫度傳感器表2-1豐田車用冷卻液溫度和進(jìn)氣體溫度傳感器的電阻第七節(jié)爆燃傳感器一、磁致伸縮式爆燃傳感器二、壓電式爆燃傳感器一、磁致伸縮式爆燃傳感器圖

13、2-36磁致伸縮式爆燃傳感器a)結(jié)構(gòu)b)輸出特性1線圈2鐵心3外殼4永久磁鐵二、壓電式爆燃傳感器1.共振型壓電式爆燃傳感器2.非共振型壓電式爆燃傳感器二、壓電式爆燃傳感器圖2-37共振型壓電式爆燃傳感器結(jié)構(gòu)1壓電元件2振蕩片3基座4環(huán)5連接器6接頭7密封劑8外殼9引線1.共振型壓電式爆燃傳感器爆燃傳感器由壓電元件、振蕩片、基座、外殼等組成。壓電元件緊貼在振蕩片上，振蕩片固定在基座上。振蕩片隨發(fā)動(dòng)機(jī)振蕩，振蕩力作用于壓電元件并產(chǎn)生電信號(hào)輸出。選擇振蕩片的固有頻率與被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃時(shí)的振蕩頻率一致，則當(dāng)爆燃發(fā)生時(shí)二者共振，壓電元件有最大諧振電壓輸出。它的輸出特性與磁致伸縮式類似。2.非共振型壓電式爆燃傳感器圖2-38非共振型壓電式爆燃傳感器結(jié)構(gòu)1配重塊2壓電元件3引線第八節(jié)曲軸位置傳感器一、磁脈沖式曲軸位置傳感器二、霍爾式曲軸位置傳感器三、光電式位置傳感器一、磁脈沖式曲軸位置傳感器圖2-39磁脈沖式曲軸位置傳感器a)工作原理b)波形圖1永久磁鐵2轉(zhuǎn)子3耦合線圈4銜鐵二、霍爾式曲軸位置傳