機電一體化在汽車中的應用

1、論文（設計）題目：機電一體化在汽車中的應用機電一體化在汽車中的應用摘摘 要要本文從汽車空調、汽車用傳感器和電子控制防抱死制動系統(tǒng)幾個實例入手，闡述了機電一體化在汽車上的應用。以微機為核心的電子控制取代了傳統(tǒng)的純機械控制，明顯地提高了汽車的動力性、加速性、經濟性和安全性，降低了環(huán)境污染。機電一體化技術將使汽車進入一個嶄新的時代。關鍵詞：關鍵詞：機電一體化，汽車，傳感器，空調，防抱死制動系統(tǒng)Abstract This article from the car air-conditioning, automotive sensors and electronically controlled1 an

2、ti-lock braking system is starting with some examples on the integration of mechanical and electrical applications in the car on to computer at the core of the electronic control replaced the traditional mechanical2 control of the pure, clear to improve the cars power and acceleration, economy and s

3、afety, reduce environmental pollution. Electromechanical3 integration technology will enable vehicle to enter a new time.Key words: macaronis, automotive, air conditioning, anti-lock braking system sensor 目目 錄錄1 1 引言引言.12 2 汽車用傳感器汽車用傳感器.12.1 發(fā)動機控制用傳感器.12.2 非發(fā)動機用汽車傳感器.32.2.1 車速傳感器.31、磁電式車速傳感器.42、霍爾式車

4、速傳感器.52.2.2 車內、外空氣溫度傳感器.61、車內、外空氣溫度傳感器的識別.62、車內、外空氣溫度傳感器的檢測.63 3 汽車的空調系統(tǒng)汽車的空調系統(tǒng).73.1 汽車的基本空調系統(tǒng).73.2 基本組成.73.2.1 空調系統(tǒng)的核心壓縮機.84 4 電子控制防抱死制動系統(tǒng)電子控制防抱死制動系統(tǒng).94.1 輪速傳感器.94.2 壓力調節(jié)器.124.3 電子控制裝置.125 5 總結總結.12參考文獻參考文獻.14致致 謝謝.15 1 1 引言引言汽車的機電一體化是汽車發(fā)展的必然趨勢。機電一體化的定義就是運用當今先進的電子技術達到改造各種機械設備的傳統(tǒng)電器線路及開發(fā)新產品和新的制造方式。機電

5、一體化技術目前越來越廣泛被采用于鋼鐵、電力、石油化工、采礦冶金、汽車、造船、航空工程以及機床、家電等工業(yè)上。現(xiàn)在，無論是實現(xiàn)單機的全自動化操作或者是機組群的聯(lián)動控制直至整個生產過程的全自動化控制，機電一體化技術都為廣大工程技術人員所采用。隨著微電子技術、新空調技術、防抱死技術和傳感器技術的應用，機電一體化使汽車煥然一新?，F(xiàn)代和未來的“汽車”逐步向滿足人類需求的“舒適、安全、操縱簡便以及節(jié)油、污染小”等方向發(fā)展。要滿足這些需求主要依賴于汽車機電一體化水平的提高，依賴于汽車用電子產品和傳感器產品技術水平的提高。2 2 汽車用傳感器汽車用傳感器2.12.1 發(fā)動機控制用傳感器發(fā)動機控制用傳感器傳感器

6、技術是汽車的機電一體化最重要的一環(huán)?，F(xiàn)代汽車發(fā)動機已實現(xiàn)用微機系統(tǒng)控制，各種傳感器的并用使汽車更容易被控制。表2-l汽車用傳感器及其檢測對象項 目檢測量及檢測對象：溫度、冷卻水、排出氣體(催化劑)、吸入空氣、發(fā)動機油、室外(內)空氣等壓 力吸氣壓(計示壓力、絕對壓力)、大氣壓、燃燒壓、發(fā)動機油壓、制動壓、種種泵壓、輪胎壓轉數(shù)與速度曲軸轉角、曲軸轉數(shù)、車輪速度、發(fā)動機速度、車速加速度負加速度流 量吸入空氣量、燃料流量、排氣再循環(huán)裝置、二次空氣量液 量燃料、冷卻水、電池液、洗窗器液、發(fā)動機油、制動油位移方位節(jié)流閥開口度、排氣再循環(huán)閥升降度、車高(懸置、位移)、行駛距離、行駛方位排出氣體2、CO、N

7、Ox、碳氫化合物、集油煙其 他轉矩、爆震、料酒精成分、濕度、玻璃結霜、鑒別飲酒和睡眠狀態(tài)、電池、電壓、電池儲能多寡、燈泡斷線、荷重、沖擊物、輪胎失效率發(fā)動機控制用傳感器的精度多以表示。這個數(shù)值必須在各種不同條件下滿足燃料經濟性指標和排氣污染指標規(guī)定的控制，活塞式發(fā)動機基本上就是控制曲軸的轉角位置。利用傳感器可測出曲軸轉角位置，計算點火提前角，并用微機計算出發(fā)動機轉速，其信號以時序脈沖形式輸出。燃料供給信號可以用兩種方法獲得。一種是直接測量空氣的質量流量；另一種是檢測曲軸位置，再由歧氣管絕對壓力(MAP)和溫度計算出每個汽缸的空氣量。燃料控制環(huán)路多采用第二種方法或采用測量空氣質量流量的方法。因此

8、MAP傳感器和空氣質量流量傳感器都是重要的汽車傳感器。MAP傳感器有膜盤線性差動變換傳感器、電容盒MAP傳感器和硅膜壓力傳感器、空氣流量傳感器等。離子遷移式、熱絲式、葉片式傳感器是真正的空氣質量流量計。渦流式、禍輪式是測量空氣流速的，需把它換算成質量流量。為算出恰當?shù)狞c火時刻，需要檢測曲軸轉角指示脈沖、發(fā)動機轉速和發(fā)動機負荷三個參量。其中，發(fā)動機負荷可用歧氣管負壓換算。在美國的發(fā)動機控制系統(tǒng)中，雖然前兩個參量均用曲軸轉角位置傳感器測量，但控制環(huán)路的組成方法不同。有的系統(tǒng)直接測量歧氣管負壓，有的系統(tǒng)用類似MAP傳感器的傳感器測量環(huán)境空氣壓力(AAP)，用減法算出歧氣管負壓。后者可用準確的環(huán)境空氣

9、壓力完成海拔高度修寬的空燃比范圍內的工作，因而并不要求計算化學當量。由于汽車要便于對燃料供給和廢氣再循環(huán)(EGR)環(huán)路進行微調，所以在點火環(huán)路中，歧氣管負排氣標準的確定，需從根本上改進發(fā)動機的工作狀況。為此，很多汽車采用了一種三元催化系統(tǒng)三元催化劑。只有廢氣比例較小時，才能有效地凈化HC、CO和NOx。所以，發(fā)動機必須正確計算化學當量的7范圍內的工作。帶催化劑的發(fā)動機可看作氣體發(fā)生器。按要求需在燃料供給環(huán)路中加裝氧環(huán)路，這一環(huán)路的關鍵傳感器是氧傳感器。它可以檢測廢氣中是否存在過剩的氧氣。氧化鋯氧傳感器和二氧化鈦氧傳感器可以完成此項工作。為了確定發(fā)動機的初始條件或隨時進行狀態(tài)修正，還需使用一些其

10、他傳感器，如空氣溫度和冷卻水溫度傳感器等。最新式的汽車中，不少還安裝了爆震傳感器，是由于渦輪增壓發(fā)動機在中間或高負荷狀態(tài)下振動較大。過去的火花點火發(fā)動機是在很從而帶來許多問題，安裝爆震傳感器后，當振動超過某一限度時，就自動推遲點火時間，直至振動減弱到要求范圍為止。即發(fā)動機在無激烈振動時提前點火，從而找出最佳超前量。2.22.2 非發(fā)動機用汽車傳感器非發(fā)動機用汽車傳感器為了提高汽車的安全、可靠、操縱方便及舒適性，還采用了非發(fā)動機用傳感器，如表2-2所示。工業(yè)自動化領域的各類傳感器直接或稍加改進，即可作為汽車非發(fā)動機用傳感器使用。表2-2非發(fā)動機用汽車傳感器 項目傳 感 器防打滑的制動器對地速度傳

11、感器，車輛轉速傳感器液壓轉向裝量 車速傳感器，油壓傳感器速度自動控制系統(tǒng)車速傳感器，加速踏板位置傳感器輪胎壓力傳感器自動空調車內溫度傳感器，吸氣溫度傳感器亮度自動控制光傳感器電子式駕駛車速傳感器，氣流連度傳感器自動門鎖系統(tǒng)磁傳感器2.2.12.2.1 車速傳感器車速傳感器 車速傳感器檢測電控汽車的車速，控制電腦用這個輸入信號來控制發(fā)動機怠速，自動變速器的變扭器鎖止，自動變速器換檔及發(fā)動機冷卻風扇的開閉和巡航定速等其它功能。車速傳感器的輸出信號可以是磁電式交流信號，也可以是霍爾式數(shù)字信號或者是光電式數(shù)字信號，車速傳感器通常安裝在驅動橋殼或變速器殼內，車速傳感器信號線通常裝在屏蔽的外套內，這是為了

12、消除有高壓電火線及車載電話或其他電子設備產生的電磁及射頻干擾，用于保證電子通訊不產生中斷，防止造成駕駛性能變差或其他問題，在汽車上磁電式及光電式傳感器是應用最多的兩種車速傳感器，在歐洲、北美和亞洲的各種汽車上比較廣泛采用磁電式傳感器來進行車速(VSS)、曲軸轉角(CKP)和凸輪軸轉角(CMP)的控制，同時還可以用它來感受其它轉動部位的速度和位置信號等，例如壓縮機離合器等。1 1、磁電式車速成傳感器、磁電式車速成傳感器 磁電式車速傳感器是一個模擬交流信號發(fā)生器，它們產生交變電流信號，通常由帶兩個接線柱的磁芯及線圈組成。這兩個線圈接線柱是傳感器輸出的端子，當由鐵質制成的環(huán)狀翼輪(有時稱為磁組輪)轉

13、動經過傳感器時，線圈里將產生交流電壓信號。 磁組輪上的逐個齒輪將產生一一對應的系列脈沖，其形狀是一樣的。輸出信號的振幅(峰對峰電壓)與磁組輪的轉速成正比(車速)，信號的頻率大小表現(xiàn)于磁組輪的轉速大小。傳感器磁芯與磁組輪間的氣隙大小對傳感器的輸入信號的幅度影響極大，如果在磁組輪上去掉一個或多個齒就可以產生同步脈沖來確定上止點的位置。這會引起輸出信號頻率的改變，而在齒減少時輸出信號幅度也會改變，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。 測試步驟 可以將系統(tǒng)驅動輪頂起，來模擬行駛時的條件，也可以將汽車示波器的測試線加長，在行駛中進行測試。 波形結果 車輪轉動

14、后，波形信號在示波器顯示中心處的零伏平線上開始上下跳動，并隨著車速的提高跳動越來越高。波形顯示與例子十分相似，這個波形是在大約 30 英里/小時的速度下記錄的，它又不像交流信號波形，車速傳感器產生的波形與曲軸和凸輪軸傳感器的波形的形狀特征是十分相似的。 通常，波形在零伏線上下的跳變是非常對稱的，車速傳感器的信號的振幅隨車速增加。速度越快波形幅值就越高，而且車速增加，波形頻率也將增加，示波器將顯示有較多的波形震蕩。 確定振幅、頻率和形狀等關鍵的尺度是正確的、可重復的、有規(guī)則的、可預測的。這是指波峰的幅值正常，兩脈沖間的時間不變，形狀是不變的且可預測的，尖峰高低不平是因傳感器的磁芯與磁組輪相碰所引

15、起的，這可能是有傳感器的軸襯或傳動部件不圓造成的，尖峰丟失是損壞缺點的磁組輪造成的。 不同型式的傳感器，其波形的峰值電壓和形狀有輕微的差異，另外由于傳感器內部是一個線圈，所以故障是與溫度有關的，在大多數(shù)情況下波形會變得短很多，變形也很大，同時還可能設定故障碼(DTC)，故障在示波器上顯示的搖動線束，這可以更進一步確定磁電式傳感器是造成故障的根本原因，車速傳感器信號輸出最常見的故障是根本不產生信號，但如果駕駛汽車時波形是齊直的直線，那么應該先檢查示波器和傳感器的連線，確定電路有沒有對地搭鐵，確認零部件能否轉動(塑料齒輪有沒有咬死等)確認傳感器氣隙是否正常，然后再斷定傳感器。2 2、霍爾式車速傳感

16、器、霍爾式車速傳感器 霍爾效應傳感器4(開關)在汽車應用中是十分特殊的，這主要是由于變速器周圍空間位置沖突，霍爾效應傳感器是固體傳感器，它們主要應用在曲軸轉角和凸輪軸位置上，用于開關點火和燃油噴射電路觸發(fā)，它還應用在其它需要控制轉動部件的位置和速度控制電腦電路中。 霍爾效應傳感器或開關，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，一個軟磁鐵葉片轉子穿過磁鐵和磁極間的氣隙，在葉片轉子上的窗口允許磁場不受影響的穿過并到達霍爾效應傳感器，而沒有窗口的部分則中斷磁場，因此，葉片轉子窗口的作用是開關磁場，使霍爾效應象開關一樣地打開或關閉，這就是一些汽車廠商將霍爾效應傳感器和其它類似電子設備稱為

17、霍爾開關的原因，該組件實際上是一個開關設備，而它的關鍵功能部件是霍爾效應傳感器。 測試步驟 將驅動輪頂起模擬行使狀態(tài)，也可以將汽車示波測試線加長進行行駛的測試。 波形結果當車輪開始轉動時，霍爾效應傳感器開始產生一連串的信號，脈沖的個數(shù)將隨著車速增加而增加，與圖例相像，這是大約 30 英里/小時記錄的，車速傳感器的脈沖信號頻率將隨車速的增加而增加，但位置的占空比在任何速度下保持恒定不變。車速傳感器越高，在示波器上的波形脈沖也就越多。 確認從一個脈沖到另一個脈沖的幅度，頻率和形狀是一致的，這就是說幅度夠大通常等于傳感器的供電電壓，兩脈沖間隔一致，形狀一致，且與預期的相同。 確定波形的頻率與車速同步

18、，并且占空比決無變化，還要觀察如下內容：觀察波形的一致性，檢查波形頂部和底部尖角。 觀察幅度的一致性：波形高度應相等，因為給傳感器的供電電壓是不變的。有些實例表明波形底部或頂部有缺口或不規(guī)則。 這里關鍵是波形的穩(wěn)定性不變，若波形對地電位過高，則說明電阻過大或傳感器接地不良。 觀察由行駛性能問題的產生和故障碼出現(xiàn)而誘發(fā)的波形異常，這樣可以確定與顧客反映的故障或行駛性能故障產生的根本原因直接有關信號問題。 雖然霍爾效應傳感器一般設計能在高至 150溫度下運行，但它們的工作仍然會受到溫度的影響，許多霍爾效應傳感器在一定的溫度下(冷或熱)會失效。 如果示波器顯示波形不正常，檢查被干擾的線或連接不良的線

19、束，檢查示波器和連線，并確定有關部件轉動正常(如：輸出軸、傳感器轉軸等)。當示波器顯示故障時，搖動線束，這可以提供進一步判斷，以確認霍爾效應傳感器是否是故障的根源。2.2.22.2.2 車內、外空氣溫度傳感器車內、外空氣溫度傳感器1 1、車內、外空氣溫度傳感器的識別、車內、外空氣溫度傳感器的識別車內、外空氣溫度傳感器4用于測量車內、車外的空氣溫度，為汽車空調控制系統(tǒng)工作溫度的控制提供信息。車內、外空氣溫度傳感器用負溫度系數(shù)熱敏電阻制成。當車外空氣溫度發(fā)生變化時，傳感器的電阻值發(fā)生變化，溫度升高時，電阻值減??；溫度降低時，電阻值增大。車外空氣溫度傳感器與車內空氣溫度傳感器在空調系統(tǒng)中與電位計串聯(lián)

20、，當車外空氣溫度變化時，車外空氣溫度傳感器的電阻值也隨之發(fā)生變化，這時，空調控制系統(tǒng)起動空調壓縮機運轉，保持車內溫度恒定在設定范圍。車外空氣溫度傳感器一般安裝在汽車前部。2 2、車內、外空氣溫度傳感器的檢測、車內、外空氣溫度傳感器的檢測空調器控制器總成內、外空氣溫度信息控制空調器的工作，室內溫度不能保持恒定時空調系統(tǒng)發(fā)生故障，這時應檢查車內、外空氣溫度傳感器，判斷工作狀況。雷克薩斯 LS400 轎車車內、外空氣溫度傳感器的檢查內容如下。（1）車內空氣溫度傳感器的檢查：拆下儀表板下連接板，拔下傳感器連接器接頭，用萬用表測量傳感器連接器接頭端子 1 和 2 之間的電阻。（2）車外空氣溫度傳感器的檢

21、查：拆下汽車散熱器護柵，拔下傳感器連接器接頭，用萬用表測量傳感器連接器接頭端子 1 和 2 之間的電阻。3 3 汽車的空調系統(tǒng)汽車的空調系統(tǒng)3.13.1 汽車的基本空調系統(tǒng)汽車的基本空調系統(tǒng)經過不斷發(fā)展和元件的改進、功能完善和電子化，最終發(fā)展成為自動空調系統(tǒng)。自動空調系統(tǒng)5的特點為：空氣流動的路線和方向可以自動調節(jié)，并迅速達到所需的最佳溫度；在天氣不很熱時使用設置的 “經濟檔”控制，使空壓機關掉，但仍有新鮮空氣進入車內。既保證一定的舒適性，又節(jié)省制冷系統(tǒng)燃料，具有自動診斷功能，迅速查出空調系統(tǒng)存在或“曾經”出現(xiàn)過的故障，給檢測維修帶來方便。3.23.2 基本組成基本組成它一般由操縱顯示裝置、控

22、制和調節(jié)裝置、空調電機拉制裝置以及各種傳感器和自動空調系統(tǒng)、各種開關組成。溫度傳感器是系統(tǒng)中應用最多的，一般是采用NTC熱敏電阻。它是用錳、鈷、鎳、等金屬氧化物，按特定的工藝鍘成的熱敏元件。有兩個相同的外部溫度傳感器，分別安裝在蒸發(fā)器殼體和散熱器罩背后，計算機感知這兩個檢測值，一般用低值計算。因為在行駛時和停止時溫度會有很大差別。圖中高壓傳感器實際上是一個溫度傳感器。是一個負溫度系數(shù)的熱敏電阻，起保護作用。它裝在冷凝器和膨脹閥之間，以保證壓縮機在超壓的情況下正常工作。例如散熱風扇損壞時，關閉并被保護，各種開關有防霜開關、外部溫度開關、高低壓保護開關6、自動跳合開關等當外部溫度小于5度時，可通過

23、外部溫度開關關掉壓縮機電磁離合器。自動跳合開關的作用是在加速、急踩油門踏扳時，關掉壓縮機，使發(fā)動機有足夠的功率加速，然后再自動接通壓縮機。自動空調系統(tǒng)無疑帶來很大便利，但也使系統(tǒng)更為復雜。給維修帶來很大困難因此必須采用自動診斷系統(tǒng)。Audi車采用的自動診斷系統(tǒng)是采用頻道代碼進行自動診斷的。即在設定的自檢方式下，將空調系統(tǒng)的各需檢測的內容分門別類地分到各頻道，在各個頻道里用不同的代碼表示不同的意義。然后檢閱有關的專用手冊，便可確定系統(tǒng)各部件的狀態(tài)了。3.2.13.2.1 空調系統(tǒng)的核心空調系統(tǒng)的核心-壓縮機壓縮機作為汽車空調裝置的核心壓縮機7技術的發(fā)展一直備受世界各國汽車制造商所關注，第一代壓縮

24、機曲柄連桿式結構壓縮機已在小排量壓縮機中所消失，現(xiàn)在只存在于大客車空調裝置中，而且，還有待被大排量十缸斜盤式壓縮機（排量超過 300 厘米/轉）取代的趨勢。作為第二代的軸向型壓縮機（搖盤式和斜盤式壓縮機）一直是汽車空調壓縮機的主導產品，約占所有壓縮機產品的70，隨著技術的不斷進步，軸向型壓縮機不但可以做到小型輕量化。而且，最高轉速可達 10000 轉/分以上。特別是軸向型壓縮機率先實現(xiàn)了無級可變排量控制。第三代壓縮機旋轉葉片式壓縮機由于其體積和重量可以做得最小，易于在狹小的發(fā)動機室內進行布置，加之噪聲、振動小，容積效率高等優(yōu)點，也特別受到汽車制造商的青睞。產量有連年上升的趨勢。代表著壓縮機最高

25、技術水平的第四代壓縮機渦旋式壓縮機由于突破了制造技術上的難點正在突飛猛進地發(fā)展著。渦旋式壓縮機最高轉速可達 12000 轉/分以上，容積效率比活塞式壓縮機可高達 60，且噪聲小，運轉平穩(wěn)。以可變排量壓縮機為例說明壓縮機的工作原理：工作原理變排量壓縮機都是相似的，不同之處在于電控式的控制閥具有一電磁單元操縱和顯示單元從蒸發(fā)器出風溫度傳感器獲得信號作為輸入信息，從而對壓縮機的功率進行無級調節(jié)。控制閥由機械元件和電磁單元組成。機械元件按著低壓側的壓力關系借助于一位于控制閥低壓區(qū)的壓力敏感元件來影響調節(jié)。電磁單元由操縱和顯示單元通過 500Hz 的通斷頻率進行控制。在無電流的狀態(tài)下，閥門開啟，高壓腔和

26、壓縮機曲軸箱相通，高壓腔的壓力和曲軸箱的壓力達到平衡。全負荷時，閥門關閉，曲軸箱和高壓腔之間的通道被隔斷，曲軸箱的壓力下降，斜盤的傾斜角度加大直至達到 100%的排量；關掉空調或所需的制冷量較低時，閥門開啟，曲軸箱和高壓腔之間的通道被打開，斜盤的傾斜角度減小直至低于 2%的排量。當系統(tǒng)的低壓較高時，真空膜盒被壓縮，閥門挺桿被松開，繼續(xù)向下移動，使得高壓腔和曲軸箱進一步被隔離，從而使壓縮機達到 100%的排量；當系統(tǒng)的吸氣壓力特別低時，壓力元件被釋放，使挺桿的調節(jié)行程受到限制，這就意味著高壓腔和曲軸箱不再能完全被隔斷，從而使壓縮機的排量變小。內控可變排量壓縮機的變排量機械控制原理與電控式的是完全

27、相同的，不同之處在于，內控式的控制閥是經過設計設定在系統(tǒng)的最佳低壓工作壓力值下工作，明白了曲軸箱的壓力和高壓壓力和低壓壓力之間的關系后，維修檢測將異常方便和準確。電控調節(jié)可變排量汽車空調壓縮機離合器詳細原理解剖：新結構皮帶輪離合器，電控調節(jié)變排量壓縮機采用了新結構皮帶輪。皮帶盤由皮帶輪和隨動輪組成，通過一橡膠元件將皮帶輪和隨動輪有力地連接起來。當壓縮機因損壞而卡死時，隨動輪和皮帶輪之間的橡膠元件的傳遞力急劇增大，皮帶輪在旋轉方向將橡膠元件擠壓到卡死的隨動輪上，橡膠元件產生變形，對隨動輪產生的壓力增大，隨動輪隨之產生變形直至隨動輪和皮帶輪之間脫離連接，從而避免了皮帶傳動的損壞。隨動輪的變形量取決

28、于橡膠元件溫度的高低，橡膠元件的彈性取決于結構件的溫度。由于橡膠元件和隨動輪的形變，避免了發(fā)動機皮帶傳動的損壞，同時防止了諸如水泵和發(fā)電機的損壞，起到了動力的過載保護的作用。4 4 電子控制防抱死制動系統(tǒng)電子控制防抱死制動系統(tǒng)電子控制防抱死制動系統(tǒng)8 (ABS)是提高汽車行駛安全性的一個重要裝置。它的主要功用是防止汽車制動時車輪打滑和車輪抱死。該系統(tǒng)主要由輪速傳感器、壓力調節(jié)器9和電子控制裝置3部分組成。4.4.1 1 輪速傳感器輪速傳感器由于磁電式傳感器工作穩(wěn)定可靠，幾乎不受溫度、灰塵等環(huán)境因素的影響，所以，目前在汽車中使用的輪速傳感器10廣泛采用變磁阻式電磁傳感器。變磁阻式輪速傳感器由定子

29、和轉子組成。定子包括感應線圈和磁頭(為永久磁鐵構成的磁級)兩部分。轉子可以是齒圈或齒輪兩種形式。齒輪形式的轉子如圖 4-1 所示。磁頭固定在磁極支架上，支架固定在長軸上，齒圈通過輪轂、制動轂連為一體，長軸穿過車輪與內部的軸承配合，如圖 4-2 所示。4-1 輪速傳感器及安裝示意圖轉子的轉速與車輪的角速度成正比。轉鼓帶動車輪轉動，傳感器轉子的齒頂、齒間的間隙交替地與磁極接近、離開，使定子感應線圈中的磁場周期性的變化，在線圈中感應出交流正弦波信號。控制試驗臺使車輪運轉在各種工況，對傳感器輸出信號進行測量。實驗結果表明了變磁阻式輪速傳感器產生的信號具有如下特征：(1)傳感器產生的信號為接近零均值的正

30、弦波信號。(2)正弦波信號的幅值受氣隙間隔(磁頭與齒圈間的氣隙，一般在 1.0mm 左右為最理想)和車輪轉速的影響。氣隙間隔越小，車輪速度越高，正弦波信號的幅值越大。(3)正弦波信號的頻率受齒圈的齒數(shù)和車輪轉速的影響，為每秒鐘經過磁頭線圈的齒數(shù)，即等于齒圈齒數(shù)乘以每秒鐘的輪速。變磁阻式輪速傳感器所產生的信號如圖 4-2 所示。試驗模擬的是 BJ212 車型的前輪，用轉鼓轉速模擬車速。當控制轉鼓轉速為 3km/h 時，88 齒的傳感器產生正弦波信號的幅值約為 1V，其頻率為 31Hz；當控制轉鼓轉速為 100km/h 時，傳感器產生的正弦波信號的幅值約為 7V，其頻率為 1037Hz。由于齒輪加

31、工產生的毛刺和其它環(huán)境因素的影響，實際信號為在上述信號中疊加了一定頻率成分干擾信號，見圖 4-2。4-2 不同車速時輪速傳感器的輸出信號將輪速傳感器輸出的每個正弦波信號調理整形產生一個方波信號，后續(xù)電路對方波信號的處理可有以下幾種方法：(1)直接送單片機的 T0 記數(shù)，用 T1 作定時器。在每個 T1 定時時間內讀出 T0 的記數(shù)值，經計算得到輪速；(2)將方波信號先進行 F/V 轉換，再由單片機 A/D 轉換而得到輪速；(3)方波信號送單片機的外部中斷/INT0 引腳，將其設定為邊沿觸發(fā)方式，用 T1 作定時器對方波信號進行周期測量，經計算得到輪速。第一種方法在低速時所測得的輪速誤差較大。假

32、定輪速不變，每個 T1 定時時間讀一次 T0 的記數(shù)值，在 T1i 和 T1i+1 時間內讀得數(shù)值由于讀數(shù)時磁頭與齒頂?shù)奈恢藐P系有時會相差 1，輪速較低時，T1 定時時間內 T0 的記數(shù)值較小，因而相對誤差較大，導致輪速識別的門檻值過高。第二種方法可提高低速時的測量準確度，但增加了硬件 F/V 和 A/D 轉換芯片的開支。第三種方法可以在不增加硬件開支的前提下，有效地提高低速時的測量準確度。總之，輪速傳感器充分發(fā)揮了磁感應式傳感器的潛能，具有車速識別的門檻值低(3km/h)、測量準確度高、實用性和抗干擾性強、工作可靠等優(yōu)點，適合在汽車運動環(huán)境中使用，且易于與其它測控節(jié)點組成網絡，實現(xiàn)傳感器數(shù)據

33、的網絡化傳輸。4.24.2 壓力調節(jié)器壓力調節(jié)器壓力調節(jié)器的主要功用是轉換電子控制裝置的指令。當它接到電子控制裝置的指令后，自動調節(jié)車輪制動器中的壓力。它主要由回油泵、存儲器(每個制動回路一個)和電磁閥等構成。4.34.3 電子控制裝置電子控制裝置電子控制裝置11的主要功用是接收傳感器送來的電信號，先對信號進行測量比較、分析放大和判斷處理，然后通過精確計算，得出制動滑轉率和車輪角加速度，最后將指令信號送至壓力調節(jié)器執(zhí)行制動壓力調節(jié)的任務。5 5 總結總結 目前，日、美、德等發(fā)達國家，為了占領國際市場。不斷提高汽車的性能與價格比，其主要手段就是通過加緊開發(fā)研制和應用汽車用傳感器，努力提高汽車的機電一體化水平。 據某汽車市場研究公司預測，世界汽車用電子產品的需求，今后 5 年內將增長 43，其中增長最快的將是駕駛者信息系統(tǒng)。包括駕駛指令導向、前視、后視顯示和防撞報警系統(tǒng)等。其次是車身系統(tǒng)的安全舒適性系統(tǒng)，包括氣囊、空調、燈光控制等系統(tǒng)。究其原因大概是汽車交通法規(guī)的驅動和人們對汽車運行安全可靠的關心大增所致。在汽車導向系統(tǒng)(包括交通誘導信息廣播系統(tǒng)和