汽車ESP傳感器介紹及其接口技術(shù)分析

1、汽車ESP傳感器介紹及其接口技術(shù)分析時間：2009-03-18 14:22:18 來源：電子工程世界 作者：汽車ESP傳感器介紹及其接口技術(shù)分析時間：2009-03-18 14:22:18 來源：電子工程世界 作者：方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的輸出為正交編碼脈沖。正交編碼脈沖包含兩個脈沖序列，有變化的頻率和四分之一周期（90°）的固定相位偏移，如圖5所示。通過檢測2路信號的相位關(guān)系可以判斷為順時針方向和逆時針方向，并據(jù)此對信號進行加/減計數(shù)，從而得到當前的計數(shù)累計值，也即方向盤的絕對轉(zhuǎn)角，而轉(zhuǎn)角的變化率即角速度，則可通過信號頻率測出。另外，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器有一個零位輸出信號，當方向盤在中間位置

2、時，該信號輸出0V，否則輸出5V，通過該信號，可對絕對轉(zhuǎn)角進行在線校準。C164CI與方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的接口電路如圖6所示。片內(nèi)內(nèi)置增量編碼的正交解碼器，該解碼器使用定時器3的兩個引腳（T3IN、T3EUD）作為正交脈沖的輸入，在正確設(shè)置相關(guān)寄存器后，定時器3的數(shù)據(jù)寄存器的值與方向盤轉(zhuǎn)角成正比，故可方便的計算轉(zhuǎn)角，本文所使用的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器每一圈對應44個脈沖，設(shè)定時器3的數(shù)據(jù)寄存器為T3，通過運算，即可得到轉(zhuǎn)角變化速率。微控制器把計算得到的參數(shù)通過CAN發(fā)送給ECU。2輪速傳感器接口根據(jù)前面部分介紹的輪速傳感器信號特點，設(shè)計接口電路如圖7所示。電路采用兩級濾波和整形，以保證輪速信號在極低轉(zhuǎn)

3、速下不會丟失，同時避免因懸架振動引起的信號干擾。圖中由電阻R2引入第一級遲滯比較，而使用74HC14引入第二級遲滯比較。3橫擺角速度、縱向/橫向加速度傳感器橫擺角速度、縱向/橫向加速度傳感器的安裝位置基本相同，輸出都是0V-5V的模擬量，由于汽車顛簸造成的信號波動特性一致，故封裝在同一模塊中。其硬件接口如圖8所示，實現(xiàn)硬件模擬前置濾波，以抑制來自傳感器的模擬信號中的高頻噪聲成分，防止在采樣過程中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象。運放使用滿擺幅輸出的LMX324。調(diào)整圖8中各個阻容元件的參數(shù)，即可設(shè)置濾波截止頻率和延時大小。汽車運行過程中，在較好路面上行駛時，由于信號較好，延時盡量要小，而在顛簸路面上行駛，則希望濾

4、波效果要好。但是由于硬件濾波的頻率特性一經(jīng)設(shè)計完畢，無法實時修改，故需要在軟件中設(shè)計數(shù)字濾波環(huán)節(jié)。數(shù)字濾波常用的有維納濾波器、卡爾曼濾波器、線性預測器、自適用濾波器等。在這里選用計算量小、實時性能好的一階低通濾波。  k的選擇取決于當前的路面情況，而當前路面情況，則通過數(shù)字濾波前的原始信號來識別。微控制器把濾波后的信號、原始信號、k的值、路面識別結(jié)果打包后，通過CAN總線發(fā)送給ECU。圖9a和9b分別為顛簸路面實車試驗中采集得到的縱向加速度傳感器的一組對比曲線。四、結(jié)語本文討論了ESP系統(tǒng)中常用傳感器的結(jié)構(gòu)特點及信號特性，并設(shè)計了各個傳感器的信號處理接口，其中包括硬件接口電路以及軟件

5、處理方案。設(shè)計了包含橫擺角速度、縱向/橫向加速度傳感器的集成模塊，通過CAN總線與ECU進行數(shù)據(jù)傳輸，具有較好的抗干擾性和可靠性。本文的設(shè)計已經(jīng)在實車試驗中得到驗證。方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的輸出為正交編碼脈沖。正交編碼脈沖包含兩個脈沖序列，有變化的頻率和四分之一周期（90°）的固定相位偏移，如圖5所示。通過檢測2路信號的相位關(guān)系可以判斷為順時針方向和逆時針方向，并據(jù)此對信號進行加/減計數(shù)，從而得到當前的計數(shù)累計值，也即方向盤的絕對轉(zhuǎn)角，而轉(zhuǎn)角的變化率即角速度，則可通過信號頻率測出。另外，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器有一個零位輸出信號，當方向盤在中間位置時，該信號輸出0V，否則輸出5V，通過該信號，可對

6、絕對轉(zhuǎn)角進行在線校準。C164CI與方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的接口電路如圖6所示。片內(nèi)內(nèi)置增量編碼的正交解碼器，該解碼器使用定時器3的兩個引腳（T3IN、T3EUD）作為正交脈沖的輸入，在正確設(shè)置相關(guān)寄存器后，定時器3的數(shù)據(jù)寄存器的值與方向盤轉(zhuǎn)角成正比，故可方便的計算轉(zhuǎn)角，本文所使用的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器每一圈對應44個脈沖，設(shè)定時器3的數(shù)據(jù)寄存器為T3，通過運算，即可得到轉(zhuǎn)角變化速率。微控制器把計算得到的參數(shù)通過CAN發(fā)送給ECU。2輪速傳感器接口根據(jù)前面部分介紹的輪速傳感器信號特點，設(shè)計接口電路如圖7所示。電路采用兩級濾波和整形，以保證輪速信號在極低轉(zhuǎn)速下不會丟失，同時避免因懸架振動引起的信號干擾。圖

7、中由電阻R2引入第一級遲滯比較，而使用74HC14引入第二級遲滯比較。3橫擺角速度、縱向/橫向加速度傳感器橫擺角速度、縱向/橫向加速度傳感器的安裝位置基本相同，輸出都是0V-5V的模擬量，由于汽車顛簸造成的信號波動特性一致，故封裝在同一模塊中。其硬件接口如圖8所示，實現(xiàn)硬件模擬前置濾波，以抑制來自傳感器的模擬信號中的高頻噪聲成分，防止在采樣過程中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象。運放使用滿擺幅輸出的LMX324。調(diào)整圖8中各個阻容元件的參數(shù)，即可設(shè)置濾波截止頻率和延時大小。汽車運行過程中，在較好路面上行駛時，由于信號較好，延時盡量要小，而在顛簸路面上行駛，則希望濾波效果要好。但是由于硬件濾波的頻率特性一經(jīng)設(shè)計完畢，無法實時修改，故需要在軟件中設(shè)計數(shù)字濾波環(huán)節(jié)。數(shù)字濾波常用的有維納濾波器、卡爾曼濾波器、線性預測器、自適用濾波器等。在這里選用計算量小、實時性能好的一階低通濾波。  k的選擇取決于當前的路面情況，而當前路面情況，則通過數(shù)字濾波前的原始信號來識別。微控制器把濾波后的信號、原始信號、k的值、路面識別結(jié)果打包后，通過CAN總線發(fā)送給ECU。圖9a和9b分別為顛簸路面實車試驗中采集得到的縱向加速度傳感器的一組對比曲線。四、結(jié)語本文討論了ESP系統(tǒng)中常用傳感器的結(jié)構(gòu)