第9章轉(zhuǎn)速傳感器ppt課件

1、第第9章章 轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速傳感器9.1 電磁式轉(zhuǎn)速傳感器電磁式轉(zhuǎn)速傳感器9.2 脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器9.3 光電式轉(zhuǎn)速光電式轉(zhuǎn)速(曲軸角度曲軸角度)傳感器傳感器9.4 信號(hào)板外裝式曲軸角度傳感器信號(hào)板外裝式曲軸角度傳感器9.5 車速傳感器車速傳感器9.6 笛簧開關(guān)式車速傳感器笛簧開關(guān)式車速傳感器9.7 磁阻元件式車速傳感器磁阻元件式車速傳感器9.8光電式車速傳感器光電式車速傳感器9.9 GMR電阻的功能與特點(diǎn)電阻的功能與特點(diǎn)9.10 GMR元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的應(yīng)用元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的應(yīng)用9.1 電磁式轉(zhuǎn)速傳感器電磁式轉(zhuǎn)速傳感器 這種傳感器用于柴油機(jī)上，目的是檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速

2、，傳感這種傳感器用于柴油機(jī)上，目的是檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，傳感器的結(jié)構(gòu)如圖器的結(jié)構(gòu)如圖9-1所示，在永久磁鐵的周圍繞有線圈，即采所示，在永久磁鐵的周圍繞有線圈，即采用的是電磁式工作原理，當(dāng)鐵材齒輪在永磁鐵附近旋轉(zhuǎn)時(shí)，用的是電磁式工作原理，當(dāng)鐵材齒輪在永磁鐵附近旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過線圈的磁力線發(fā)生變化，在線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。通過線圈的磁力線發(fā)生變化，在線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。下一頁前往9.1 電磁式轉(zhuǎn)速傳感器電磁式轉(zhuǎn)速傳感器 柴油機(jī)用轉(zhuǎn)速傳感器就裝在噴油泵的飛錘齒輪處，當(dāng)柴油發(fā)柴油機(jī)用轉(zhuǎn)速傳感器就裝在噴油泵的飛錘齒輪處，當(dāng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油泵工作時(shí)，傳感器的齒輪旋轉(zhuǎn)，因此在信號(hào)線圈動(dòng)機(jī)的噴油泵工作時(shí)，傳感

3、器的齒輪旋轉(zhuǎn)，因此在信號(hào)線圈中就會(huì)產(chǎn)生交流電壓。交流電壓的頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正中就會(huì)產(chǎn)生交流電壓。交流電壓的頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比。把此交流電壓作為輸入信號(hào)，經(jīng)轉(zhuǎn)速表內(nèi)的比。把此交流電壓作為輸入信號(hào)，經(jīng)轉(zhuǎn)速表內(nèi)的IC電路放大、電路放大、整形后就可以使轉(zhuǎn)速表指示出發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。整形后就可以使轉(zhuǎn)速表指示出發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 圖圖9一一2所示的是轉(zhuǎn)速表電路的方框圖。所示的是轉(zhuǎn)速表電路的方框圖。上一頁 前往9.2 脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器 內(nèi)裝有脈沖信號(hào)式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器內(nèi)裝有脈沖信號(hào)式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器(曲軸角度傳感器曲軸角度傳感器)的分的分電器的結(jié)構(gòu)如圖電器的結(jié)構(gòu)如圖9一一3所示。分

4、電器內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)子、永磁鐵及所示。分電器內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)子、永磁鐵及信號(hào)線圈，組成了這種傳感器的信號(hào)發(fā)生裝置，它裝在發(fā)動(dòng)信號(hào)線圈，組成了這種傳感器的信號(hào)發(fā)生裝置，它裝在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)上，用以檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸角度位置。信號(hào)發(fā)生機(jī)控制系統(tǒng)上，用以檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸角度位置。信號(hào)發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)如圖裝置的結(jié)構(gòu)如圖9一一4所示。信號(hào)轉(zhuǎn)子上帶有凸起，當(dāng)信號(hào)轉(zhuǎn)所示。信號(hào)轉(zhuǎn)子上帶有凸起，當(dāng)信號(hào)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，信號(hào)轉(zhuǎn)子與線圈鐵芯之間的氣隙是變化的。由此子旋轉(zhuǎn)時(shí)，信號(hào)轉(zhuǎn)子與線圈鐵芯之間的氣隙是變化的。由此通過信號(hào)線圈的磁通也發(fā)生變化，隨著磁通的變化在信號(hào)線通過信號(hào)線圈的磁通也發(fā)生變化，隨著磁通的變化在信號(hào)線圈的兩端就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)

5、電壓。圈的兩端就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。下一頁前往9.2 脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并帶動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，如圖當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并帶動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，如圖9-5信號(hào)轉(zhuǎn)子的信號(hào)轉(zhuǎn)子的齒部將從信號(hào)線圈處通過，這時(shí)信號(hào)線圈與信號(hào)轉(zhuǎn)子齒部之齒部將從信號(hào)線圈處通過，這時(shí)信號(hào)線圈與信號(hào)轉(zhuǎn)子齒部之間的氣隙是變化的，所以通過信號(hào)線圈的磁通量將按照信號(hào)間的氣隙是變化的，所以通過信號(hào)線圈的磁通量將按照信號(hào)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度，如圖轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度，如圖9-6(a)所示那樣變化。即所示那樣變化。即(a)圖中圖中，處所示的狀況恰好分別與圖處所示的狀況恰好分別與圖9-5(a) ,(b) ,(c)所示的所示的信號(hào)轉(zhuǎn)

6、子位置相對應(yīng)。如圖信號(hào)轉(zhuǎn)子位置相對應(yīng)。如圖9-6(b)所示，在信號(hào)線圈的兩所示，在信號(hào)線圈的兩端就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢。端就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢。上一頁 下一頁前往9.2 脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器9. 2. 1脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器在日產(chǎn)車上脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器在日產(chǎn)車上的應(yīng)用的應(yīng)用 日產(chǎn)車用脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)日產(chǎn)車用脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)如圖如圖9一一7所示，它是用永磁發(fā)電機(jī)式信所示，它是用永磁發(fā)電機(jī)式信號(hào)發(fā)生器來代替普通的斷電器并裝于分電號(hào)發(fā)生器來代替普通的斷電器并裝于分電器內(nèi)。分電器以曲軸的器內(nèi)。分電器以曲軸的1/2車令速旋轉(zhuǎn)，車令速旋轉(zhuǎn)，信號(hào)轉(zhuǎn)子裝在分電器軸上，信號(hào)轉(zhuǎn)子外

7、周信號(hào)轉(zhuǎn)子裝在分電器軸上，信號(hào)轉(zhuǎn)子外周上設(shè)有凸起，其數(shù)量與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)相等。上設(shè)有凸起，其數(shù)量與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)相等。由圖中也可以看出，安裝在斷電板上的定由圖中也可以看出，安裝在斷電板上的定子由導(dǎo)磁板，磁鐵與信號(hào)線圈構(gòu)成，導(dǎo)磁子由導(dǎo)磁板，磁鐵與信號(hào)線圈構(gòu)成，導(dǎo)磁板上也帶有凸起，其數(shù)日與氣缸數(shù)相同。板上也帶有凸起，其數(shù)日與氣缸數(shù)相同。 信號(hào)發(fā)生器工作時(shí)的情況如圖信號(hào)發(fā)生器工作時(shí)的情況如圖9一一8所示。所示。導(dǎo)磁板與信號(hào)轉(zhuǎn)子對應(yīng)不同位置時(shí)，磁通導(dǎo)磁板與信號(hào)轉(zhuǎn)子對應(yīng)不同位置時(shí)，磁通與感應(yīng)電動(dòng)勢的波形如圖與感應(yīng)電動(dòng)勢的波形如圖9一一9所示。所示。上一頁 下一頁前往9.2 脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速

8、傳感器9. 2. 2脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器在豐田車上脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器在豐田車上的應(yīng)用的應(yīng)用 豐田車用分電器的外觀如圖豐田車用分電器的外觀如圖9一一10所示所示;氣缸順序號(hào)數(shù)與上止點(diǎn)的位置是利用帶一氣缸順序號(hào)數(shù)與上止點(diǎn)的位置是利用帶一個(gè)凸起的信號(hào)轉(zhuǎn)子個(gè)凸起的信號(hào)轉(zhuǎn)子No. 1和成對稱位置的和成對稱位置的兩個(gè)信號(hào)線圈兩個(gè)信號(hào)線圈G1,G2檢測出的。檢測出的。上一頁前往9.3 光電式轉(zhuǎn)速光電式轉(zhuǎn)速(曲軸角度曲軸角度)傳感器傳感器 光電式曲軸角度傳感器的結(jié)構(gòu)如圖光電式曲軸角度傳感器的結(jié)構(gòu)如圖9一一11所示，通常它內(nèi)裝所示，通常它內(nèi)裝于分電器上。在這種傳感器上設(shè)有與分電器同軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子于分電器上。在這

9、種傳感器上設(shè)有與分電器同軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子板，轉(zhuǎn)子板上開有用于檢測各氣缸活塞位置板，轉(zhuǎn)子板上開有用于檢測各氣缸活塞位置(各氣缸壓縮上止各氣缸壓縮上止點(diǎn)前度數(shù)點(diǎn)前度數(shù))的檢測窗，如果是的檢測窗，如果是4缸機(jī)就有缸機(jī)就有4個(gè)檢測窗，如果是個(gè)檢測窗，如果是6缸機(jī)就有缸機(jī)就有6個(gè)檢測窗。個(gè)檢測窗。 在轉(zhuǎn)子板的外周上還設(shè)有檢測曲軸角度的檢測窗，即在轉(zhuǎn)子板的外周上還設(shè)有檢測曲軸角度的檢測窗，即1信信號(hào)檢測窗，共號(hào)檢測窗，共360個(gè)。個(gè)。下一頁前往9.3 光電式轉(zhuǎn)速光電式轉(zhuǎn)速(曲軸角度曲軸角度)傳感器傳感器9.3.1 1信號(hào)信號(hào) 因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)1圈，曲軸角度傳感器轉(zhuǎn)圈，曲軸角度傳感器轉(zhuǎn)1/2圈，所以發(fā)動(dòng)

10、機(jī)所轉(zhuǎn)圈，所以發(fā)動(dòng)機(jī)所轉(zhuǎn)1圈就會(huì)產(chǎn)生圈就會(huì)產(chǎn)生180個(gè)個(gè)1信號(hào)。信號(hào)。1信號(hào)從約信號(hào)從約5V變到約變到約0.3V時(shí)為時(shí)為10，從約，從約0.3V變到變到5V時(shí)，還時(shí)，還需要需要1，從計(jì)數(shù)上看是，從計(jì)數(shù)上看是2.上一頁 下一頁前往9.3 光電式轉(zhuǎn)速光電式轉(zhuǎn)速(曲軸角度曲軸角度)傳感器傳感器9. 3. 2 120。或?；?80。信號(hào)。信號(hào) 在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)2圈時(shí)曲軸角度傳感器轉(zhuǎn)圈時(shí)曲軸角度傳感器轉(zhuǎn)1圈，圈，若是若是6缸機(jī)，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)缸機(jī)，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)2圈過程中將產(chǎn)圈過程中將產(chǎn)生生6次次120信號(hào)信號(hào);若是若是4缸機(jī)，將產(chǎn)生缸機(jī)，將產(chǎn)生4次次180信號(hào)。這些信號(hào)表示的是各氣缸信號(hào)。這些信號(hào)表示的是

11、各氣缸的活塞位置，它是決定在各氣缸在壓縮上的活塞位置，它是決定在各氣缸在壓縮上止點(diǎn)前止點(diǎn)前70(對對120信號(hào)信號(hào))或或90(對對180信號(hào)信號(hào))的燃油噴射及點(diǎn)火時(shí)間的基的燃油噴射及點(diǎn)火時(shí)間的基本信號(hào)本信號(hào).上一頁 前往9.4 信號(hào)板外裝式曲軸角度傳感器信號(hào)板外裝式曲軸角度傳感器 在控制點(diǎn)火時(shí)間時(shí)，需要檢測出活塞上止點(diǎn)位置信號(hào)在控制點(diǎn)火時(shí)間時(shí)，需要檢測出活塞上止點(diǎn)位置信號(hào)(120信號(hào)信號(hào))、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及角度信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及角度信號(hào)(1信號(hào)信號(hào))，并把這，并把這些信號(hào)輸入到點(diǎn)火組件中，完成這些任務(wù)的部件就是曲軸角些信號(hào)輸入到點(diǎn)火組件中，完成這些任務(wù)的部件就是曲軸角度傳感器曲軸角度傳感器的結(jié)構(gòu)如

12、圖度傳感器曲軸角度傳感器的結(jié)構(gòu)如圖9一一12所示。所示。下一頁前往9.4 信號(hào)板外裝式曲軸角度傳感器信號(hào)板外裝式曲軸角度傳感器9. 4. 1信號(hào)板信號(hào)板 信號(hào)板安裝在曲軸皮帶輪上。信號(hào)板的信號(hào)板安裝在曲軸皮帶輪上。信號(hào)板的外周上設(shè)有外周上設(shè)有90個(gè)齒和個(gè)齒和3個(gè)凸起，齒與齒的個(gè)凸起，齒與齒的間隔為間隔為4,凸起之間的間隔為凸起之間的間隔為120，如，如圖圖9一一13所示當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒與凸起切所示當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒與凸起切割了傳感頭所產(chǎn)生的磁力線，由此而形成割了傳感頭所產(chǎn)生的磁力線，由此而形成了控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及點(diǎn)火時(shí)間的了控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及點(diǎn)火時(shí)間的1信號(hào)信號(hào)與與120信號(hào)信號(hào).上一頁 下一頁前往

13、9.4 信號(hào)板外裝式曲軸角度傳感器信號(hào)板外裝式曲軸角度傳感器9. 4. 2曲軸角度傳感器和信號(hào)板的工作狀曲軸角度傳感器和信號(hào)板的工作狀況況 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，信號(hào)板的齒與凸起斷、當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，信號(hào)板的齒與凸起斷、通傳感頭所產(chǎn)生的磁力線，把這一斷、通通傳感頭所產(chǎn)生的磁力線，把這一斷、通過程中所產(chǎn)生的交流電變換成矩形波，再過程中所產(chǎn)生的交流電變換成矩形波，再加以放大后，就可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和曲加以放大后，就可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和曲軸角度的基本信號(hào)輸入到點(diǎn)火組件中，如軸角度的基本信號(hào)輸入到點(diǎn)火組件中，如圖圖9一一14所示所示. (1)1信號(hào)。信號(hào)。1信號(hào)是由信號(hào)板外周信號(hào)是由信號(hào)板外周的齒切割傳感器的

14、兩個(gè)傳感頭所產(chǎn)生的磁的齒切割傳感器的兩個(gè)傳感頭所產(chǎn)生的磁力線而產(chǎn)生的。力線而產(chǎn)生的。 (2)120信號(hào)信號(hào).上一頁 下一頁前往9.4 信號(hào)板外裝式曲軸角度傳感器信號(hào)板外裝式曲軸角度傳感器9. 4. 3曲軸角度曲軸角度 120信號(hào)用凸起，設(shè)置在上止點(diǎn)前信號(hào)用凸起，設(shè)置在上止點(diǎn)前70時(shí)，可以切割傳感頭磁力線的位置時(shí)，可以切割傳感頭磁力線的位置上。上。上一頁前往9.5 車速傳感器車速傳感器 現(xiàn)代汽車上，都裝有發(fā)動(dòng)機(jī)控制、自動(dòng)駕駛、現(xiàn)代汽車上，都裝有發(fā)動(dòng)機(jī)控制、自動(dòng)駕駛、ABS,TRC、自動(dòng)鎖車門、主動(dòng)式懸架、導(dǎo)向系統(tǒng)、電子儀表等裝置，這自動(dòng)鎖車門、主動(dòng)式懸架、導(dǎo)向系統(tǒng)、電子儀表等裝置，這些裝置都需要

15、汽車車速信號(hào)，車速傳感器就可以產(chǎn)生所需要些裝置都需要汽車車速信號(hào)，車速傳感器就可以產(chǎn)生所需要的信號(hào)。帶齒的轉(zhuǎn)子就設(shè)置在傳感器的旋轉(zhuǎn)體上，與齒形的的信號(hào)。帶齒的轉(zhuǎn)子就設(shè)置在傳感器的旋轉(zhuǎn)體上，與齒形的凹凸相應(yīng)產(chǎn)生輸出信號(hào)，由此可以測出回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速、加減凹凸相應(yīng)產(chǎn)生輸出信號(hào)，由此可以測出回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速、加減速狀態(tài)等。速狀態(tài)等。 如圖如圖9-15所示，車速傳感器是由永磁鐵、鐵芯及線圈組成所示，車速傳感器是由永磁鐵、鐵芯及線圈組成的。當(dāng)傳感器的頂端設(shè)置在靠近帶齒的轉(zhuǎn)子處、帶齒的轉(zhuǎn)子的。當(dāng)傳感器的頂端設(shè)置在靠近帶齒的轉(zhuǎn)子處、帶齒的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳感頭與轉(zhuǎn)子之間通過的磁通量不是永磁鐵發(fā)出的旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳感頭與轉(zhuǎn)子之

16、間通過的磁通量不是永磁鐵發(fā)出的固定磁通，而是變化的，所以，線圈上就會(huì)產(chǎn)生交流信號(hào)，固定磁通，而是變化的，所以，線圈上就會(huì)產(chǎn)生交流信號(hào)，圖圖9-16所示為產(chǎn)生交流信號(hào)的狀態(tài)所示為產(chǎn)生交流信號(hào)的狀態(tài).前往9.6 笛簧開關(guān)式車速傳感器笛簧開關(guān)式車速傳感器 笛簧開關(guān)是由小玻璃管內(nèi)裝有兩個(gè)細(xì)長的觸頭構(gòu)成的，觸頭由鐵、鎳等易于被磁鐵吸引的強(qiáng)磁性材料制成。受玻璃管外磁極的控制，有時(shí)觸頭互相吸引而閉合，有時(shí)互相排斥而斷開，從而形成了觸頭的開關(guān)作用。 笛簧開關(guān)的結(jié)構(gòu)如圖9-17所示。笛簧開關(guān)置于車速表的轉(zhuǎn)子附近，當(dāng)車速表電纜旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵也旋轉(zhuǎn)，N,S磁極則靠近或離開笛簧開關(guān)的觸頭。下一頁前往9.6 笛簧開關(guān)式車

17、速傳感器笛簧開關(guān)式車速傳感器9. 6. 1低速時(shí)速度報(bào)警組件的工作狀態(tài)低速時(shí)速度報(bào)警組件的工作狀態(tài) 在圖在圖9一一18所示的電路中，當(dāng)?shù)鸦砷_關(guān)所示的電路中，當(dāng)?shù)鸦砷_關(guān)SR斷開時(shí)，電流斷開時(shí)，電流i1通過電阻通過電阻R1，電容器，電容器C1、二極管、二極管VD2，使電容器，使電容器C1與與C2充充電。這時(shí)由于電。這時(shí)由于C1和和R1所確定的時(shí)間常數(shù)所確定的時(shí)間常數(shù)較小，所以較小，所以C2上所儲(chǔ)存的電荷也比較少。上所儲(chǔ)存的電荷也比較少。上一頁 下一頁前往9.6 笛簧開關(guān)式車速傳感器笛簧開關(guān)式車速傳感器 當(dāng)當(dāng)SR閉合時(shí)，電流就會(huì)通過閉合時(shí)，電流就會(huì)通過R1,R2，儲(chǔ)存在，儲(chǔ)存在C1中的電荷這中的電荷

18、這時(shí)也通過時(shí)也通過R2放電，儲(chǔ)存在幾中的電荷以形成放電，儲(chǔ)存在幾中的電荷以形成i3的形式放電，的形式放電，這時(shí)，由于這時(shí)，由于SR閉合時(shí)間較長，所以閉合時(shí)間較長，所以C2上的電荷可完全放完上的電荷可完全放完在放電時(shí)，由于在放電時(shí)，由于C2所儲(chǔ)存的電荷較少，所儲(chǔ)存的電荷較少，A點(diǎn)電壓較低，所以點(diǎn)電壓較低，所以晶體管晶體管VTr1的基極電壓的基極電壓E,還不能使還不能使VTr1導(dǎo)通，這時(shí)晶體管導(dǎo)通，這時(shí)晶體管VTr1截止，截止， VTr2導(dǎo)通，導(dǎo)通， VTr3截止，繼電器不動(dòng)作，蜂截止，繼電器不動(dòng)作，蜂鳴器也不叫。鳴器也不叫。上一頁 下一頁前往9.6 笛簧開關(guān)式車速傳感器笛簧開關(guān)式車速傳感器9.

19、6. 2高速時(shí)速度報(bào)警組件的工作狀態(tài)高速時(shí)速度報(bào)警組件的工作狀態(tài) 高速時(shí)，如圖高速時(shí)，如圖9-19所示，所示，SR的閉合時(shí)的閉合時(shí)間縮短，儲(chǔ)存在間縮短，儲(chǔ)存在C2中的電荷在沒有完全中的電荷在沒有完全放完的情況下又被充電。放完的情況下又被充電。C2端電壓的上端電壓的上升情況如圖升情況如圖9-20所示。但是，由于穩(wěn)壓所示。但是，由于穩(wěn)壓二極管二極管Z0的作用，幾的端電壓被控制在的作用，幾的端電壓被控制在一定的范圍內(nèi)。一定的范圍內(nèi)。 當(dāng)儲(chǔ)存在電容器當(dāng)儲(chǔ)存在電容器C2中的電荷開始放電時(shí)，中的電荷開始放電時(shí)，A點(diǎn)電位升高并足以使點(diǎn)電位升高并足以使VTr1導(dǎo)通，這時(shí)導(dǎo)通，這時(shí)因因VTr2的基極電壓處于被短

20、路狀態(tài)，的基極電壓處于被短路狀態(tài)，VTr2截止。當(dāng)截止。當(dāng)VTr2截止時(shí)，截止時(shí)，VTr3的基的基極電壓極電壓Eb已達(dá)到足以使已達(dá)到足以使VTr3導(dǎo)通的電壓，導(dǎo)通的電壓，這時(shí)繼電器動(dòng)作，使蜂鳴器電路形成通路，這時(shí)繼電器動(dòng)作，使蜂鳴器電路形成通路，蜂鳴器鳴叫。蜂鳴器鳴叫。上一頁前往9.7 磁阻元件式車速傳感器磁阻元件式車速傳感器 這種傳感器上采用了元件電阻隨磁場而變化的磁阻元件這種傳感器上采用了元件電阻隨磁場而變化的磁阻元件(MRE )，以磁阻元件來檢測車速。在檢測速度表及變速器，以磁阻元件來檢測車速。在檢測速度表及變速器等裝置的轉(zhuǎn)速時(shí)，可以把這種傳感器直接裝在變速器上，這等裝置的轉(zhuǎn)速時(shí)，可以把

21、這種傳感器直接裝在變速器上，這樣就可以取消儀表的電纜。樣就可以取消儀表的電纜。 磁阻元件式車速傳感器的結(jié)構(gòu)如圖磁阻元件式車速傳感器的結(jié)構(gòu)如圖9一一21所示，它有兩個(gè)主所示，它有兩個(gè)主要部件要部件:磁環(huán)與內(nèi)裝磁阻元件磁環(huán)與內(nèi)裝磁阻元件(MRE)的混合集成電路。傳感的混合集成電路。傳感器的工作原理如圖器的工作原理如圖9一一22所示，當(dāng)齒輪驅(qū)動(dòng)傳感器軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，所示，當(dāng)齒輪驅(qū)動(dòng)傳感器軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，與軸連在一起的多極磁環(huán)也同時(shí)旋轉(zhuǎn)，磁環(huán)旋轉(zhuǎn)引起的磁通與軸連在一起的多極磁環(huán)也同時(shí)旋轉(zhuǎn)，磁環(huán)旋轉(zhuǎn)引起的磁通變化，使集成電路內(nèi)的磁敏元件的阻值發(fā)生變化變化，使集成電路內(nèi)的磁敏元件的阻值發(fā)生變化下一頁前往9.7 磁阻元

22、件式車速傳感器磁阻元件式車速傳感器 利用磁阻元件的阻值變化就可以檢測出磁鐵旋轉(zhuǎn)引起的磁通利用磁阻元件的阻值變化就可以檢測出磁鐵旋轉(zhuǎn)引起的磁通變化。阻值的變化引起其上電壓的變化，將電壓的變化輸入變化。阻值的變化引起其上電壓的變化，將電壓的變化輸入到比較器中進(jìn)行比較，再由比較器輸出信號(hào)控制晶體管的導(dǎo)到比較器中進(jìn)行比較，再由比較器輸出信號(hào)控制晶體管的導(dǎo)通和截止。磁阻元件式車速傳感器的電路原理如圖通和截止。磁阻元件式車速傳感器的電路原理如圖9-23所所示。示。上一頁前往9.8 光電式車速傳感器光電式車速傳感器 光電式車速傳感器的外觀如圖光電式車速傳感器的外觀如圖9一一24所示。傳感器上有發(fā)光所示。傳感

23、器上有發(fā)光二極管、光敏元件以及速度表電纜驅(qū)動(dòng)的遮光板。傳感器的二極管、光敏元件以及速度表電纜驅(qū)動(dòng)的遮光板。傳感器的工作原理可用圖工作原理可用圖9一一25來加以說明。采用了車速傳感器的數(shù)來加以說明。采用了車速傳感器的數(shù)字式速度表的結(jié)構(gòu)和方框圖如圖字式速度表的結(jié)構(gòu)和方框圖如圖9一一26所示，它主要是由熒所示，它主要是由熒光管、微型計(jì)算機(jī)及集成電路構(gòu)成的。熒光管根據(jù)車速傳感光管、微型計(jì)算機(jī)及集成電路構(gòu)成的。熒光管根據(jù)車速傳感器輸出的脈沖信號(hào)顯示車速，并把其他信號(hào)輸入到里程表、器輸出的脈沖信號(hào)顯示車速，并把其他信號(hào)輸入到里程表、燃油表。燃油表。下一頁前往9.8 光電式車速傳感器光電式車速傳感器 速度表

24、的電路方框圖如圖速度表的電路方框圖如圖9-27所示，傳感器產(chǎn)生的脈沖信所示，傳感器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)經(jīng)整形后輸入到計(jì)數(shù)電路中，在記憶電路中被記憶下來。號(hào)經(jīng)整形后輸入到計(jì)數(shù)電路中，在記憶電路中被記憶下來。而定時(shí)電路輸出信號(hào)決定計(jì)數(shù)電路的計(jì)測時(shí)間和記憶電路的而定時(shí)電路輸出信號(hào)決定計(jì)數(shù)電路的計(jì)測時(shí)間和記憶電路的記憶時(shí)間。記憶電路的輸出信號(hào)加到顯示電路上，熒光管根記憶時(shí)間。記憶電路的輸出信號(hào)加到顯示電路上，熒光管根據(jù)速度傳感器輸出的脈沖數(shù)顯示車速。據(jù)速度傳感器輸出的脈沖數(shù)顯示車速。上一頁 前往9.9 GMR電阻的功能與特點(diǎn)電阻的功能與特點(diǎn)9.9.1前言前言 與異向性磁阻元件相比，可使電阻變化與異向性磁阻元

25、件相比，可使電阻變化率高一個(gè)數(shù)量級(jí)的巨磁電阻率高一個(gè)數(shù)量級(jí)的巨磁電阻(GMR)效應(yīng)效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)過去了近的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)過去了近20年。在這短短的年。在這短短的20年間，年間，GMR電阻已應(yīng)用在硬盤的磁頭電阻已應(yīng)用在硬盤的磁頭上，以及應(yīng)用在磁場傳感器上。但是，對上，以及應(yīng)用在磁場傳感器上。但是，對于溫度條件非?？量痰钠噦鞲衅鱽碚f，于溫度條件非常苛刻的汽車傳感器來說，與其他部件相比，與其他部件相比，GMR應(yīng)用的步伐比較應(yīng)用的步伐比較緩慢。因此可以認(rèn)為，緩慢。因此可以認(rèn)為，GMR薄膜在高溫薄膜在高溫下的長期穩(wěn)定性還是一項(xiàng)沒有徹底解決的下的長期穩(wěn)定性還是一項(xiàng)沒有徹底解決的課題。但是，一些廠家以提高高溫穩(wěn)

26、定性課題。但是，一些廠家以提高高溫穩(wěn)定性為中心課題，開發(fā)了采用為中心課題，開發(fā)了采用GMR電阻的車電阻的車用轉(zhuǎn)速傳感器，并進(jìn)一步為了提高其抗干用轉(zhuǎn)速傳感器，并進(jìn)一步為了提高其抗干擾性能，將信號(hào)處理擾性能，將信號(hào)處理IC和和GMR電阻制成電阻制成了單片了單片IC電路。下面就對這種傳感器特性電路。下面就對這種傳感器特性加以論述。加以論述。下一頁前往9.9 GMR電阻的功能與特點(diǎn)電阻的功能與特點(diǎn)9. 9. 2 GMR電阻的熱穩(wěn)定性電阻的熱穩(wěn)定性 GMR膜是由以膜是由以Co為主要成分的磁性層為主要成分的磁性層和非磁性層和非磁性層Cu層重疊制成的。在形成磁層重疊制成的。在形成磁性層與性層與Cu層的薄膜時(shí)

27、，實(shí)現(xiàn)了層的薄膜時(shí)，實(shí)現(xiàn)了MR比較大比較大而且磁滯最小的最佳化。圖而且磁滯最小的最佳化。圖9一一28所示為所示為剛加工完的剛加工完的GMR電阻以及經(jīng)電阻以及經(jīng)170,1000h長期高溫存放后的長期高溫存放后的GMR電阻的電阻的MR曲線。由圖可知，經(jīng)長期高溫曲線。由圖可知，經(jīng)長期高溫存放之后，存放之后，GMR電阻的特性發(fā)生了變化。電阻的特性發(fā)生了變化。為了防止特性的這種變化，嘗試預(yù)先將為了防止特性的這種變化，嘗試預(yù)先將GMR電阻在高溫下進(jìn)行熱處理，以提高電阻在高溫下進(jìn)行熱處理，以提高其熱穩(wěn)定性。經(jīng)其熱穩(wěn)定性。經(jīng)10h熱處理后，改變熱處熱處理后，改變熱處理溫度，分析理溫度，分析MR曲線的變化情況如

28、圖曲線的變化情況如圖9一一29所示。所示。上一頁 下一頁前往9.9 GMR電阻的功能與特點(diǎn)電阻的功能與特點(diǎn) 在熱處理溫度升到在熱處理溫度升到250的過程中，電率是不斷增加的。在的過程中，電率是不斷增加的。在熱處理溫度為熱處理溫度為300時(shí)，電阻率不僅急劇地減小，而且飽和時(shí)，電阻率不僅急劇地減小，而且飽和磁場及磁滯之也在增加，呈現(xiàn)出不適合作傳感元件的特性磁場及磁滯之也在增加，呈現(xiàn)出不適合作傳感元件的特性 從檢測元件的特性來看，在從檢測元件的特性來看，在200250似乎是最佳溫度似乎是最佳溫度范圍，但是考慮到車用的嚴(yán)酷的溫度條件，一般認(rèn)為范圍，但是考慮到車用的嚴(yán)酷的溫度條件，一般認(rèn)為:從熱穩(wěn)從熱穩(wěn)

29、定性要求較高的角度來看，還要提高溫度，但一般認(rèn)為熱處定性要求較高的角度來看，還要提高溫度，但一般認(rèn)為熱處理溫度為理溫度為250是適當(dāng)?shù)臏囟?。這時(shí)是適當(dāng)?shù)臏囟取＿@時(shí)GMR電阻，的電阻變電阻，的電阻變化率高達(dá)化率高達(dá)34%，但磁滯損耗小，呈現(xiàn)出作為檢測元件的良，但磁滯損耗小，呈現(xiàn)出作為檢測元件的良好特性。好特性。 對于經(jīng)這種溫度熱處理后的對于經(jīng)這種溫度熱處理后的GMR電阻的長期高溫穩(wěn)定性，可電阻的長期高溫穩(wěn)定性，可以確保車載用傳感器具有足夠高的熱穩(wěn)定性。以確保車載用傳感器具有足夠高的熱穩(wěn)定性。上一頁 下一頁前往9.9 GMR電阻的功能與特點(diǎn)電阻的功能與特點(diǎn)9. 9. 3信號(hào)處理信號(hào)處理IC與單片化

30、與單片化 在將在將GMR電阻與信號(hào)處理電阻與信號(hào)處理IC進(jìn)行單片化進(jìn)行單片化的場合下，考慮到的場合下，考慮到GMR電阻的耐熱溫度電阻的耐熱溫度時(shí)，應(yīng)該是先制成時(shí)，應(yīng)該是先制成IC后再制作后再制作GMR電阻。電阻。這里應(yīng)該考慮的有如下兩個(gè)較大的課題這里應(yīng)該考慮的有如下兩個(gè)較大的課題. (1)以信號(hào)處理以信號(hào)處理IC的層間絕緣膜的層間絕緣膜(PSG膜膜)為底層，應(yīng)得到良好的為底層，應(yīng)得到良好的GMR特性特性. (2)在在GMR膜形成及此后的蝕刻膜形成及此后的蝕刻(IBE)過程中，不應(yīng)該損傷信號(hào)處理過程中，不應(yīng)該損傷信號(hào)處理IC.上一頁 下一頁前往9.9 GMR電阻的功能與特點(diǎn)電阻的功能與特點(diǎn) 眾所

31、周知，第一個(gè)課題是通過適當(dāng)?shù)念A(yù)處理來實(shí)現(xiàn)的。這里眾所周知，第一個(gè)課題是通過適當(dāng)?shù)念A(yù)處理來實(shí)現(xiàn)的。這里所說的預(yù)處理是指蝕刻技術(shù)對所說的預(yù)處理是指蝕刻技術(shù)對GMR膜的底層膜的底層“層間絕緣膜層間絕緣膜的表面的處理，加長預(yù)處理的時(shí)間時(shí)，不但可以得到良好的表面的處理，加長預(yù)處理的時(shí)間時(shí)，不但可以得到良好的電阻變化率，而且不一致性也小一般認(rèn)為，蝕刻的電阻變化率，而且不一致性也小一般認(rèn)為，蝕刻(IBE)的的效果就是因?yàn)榻?jīng)過處理后，已污濁的層間絕緣膜表面變得清效果就是因?yàn)榻?jīng)過處理后，已污濁的層間絕緣膜表面變得清潔的同時(shí)，較大的凹凸也變的平緩。潔的同時(shí)，較大的凹凸也變的平緩。上一頁 下一頁前往9.9 GMR電

32、阻的功能與特點(diǎn)電阻的功能與特點(diǎn) 第二個(gè)課題是指在制造第二個(gè)課題是指在制造GMR電阻時(shí)對電阻時(shí)對IC的損傷。在制造的損傷。在制造GMR的過程中，在濺射成膜及蝕刻時(shí)，由于荷電粒于造成的過程中，在濺射成膜及蝕刻時(shí)，由于荷電粒于造成IC損傷，引發(fā)損傷，引發(fā)IC特性不良，就會(huì)出現(xiàn)故障，因此在一般認(rèn)為特性不良，就會(huì)出現(xiàn)故障，因此在一般認(rèn)為特別容易受到損傷的特別容易受到損傷的GMR電阻與電阻與IC連接部分設(shè)置保護(hù)用二連接部分設(shè)置保護(hù)用二極管。由此，即便是從最敏感的晶體管的工作特性來看，可極管。由此，即便是從最敏感的晶體管的工作特性來看，可以確認(rèn)到以確認(rèn)到:在制造在制造GMR電阻的前后過程中，電阻的前后過程中

33、，IC特性根本不會(huì)特性根本不會(huì)發(fā)生變化。發(fā)生變化。上一頁 下一頁前往9.9 GMR電阻的功能與特點(diǎn)電阻的功能與特點(diǎn)9. 9. 4車用轉(zhuǎn)速傳感器的構(gòu)成與原理車用轉(zhuǎn)速傳感器的構(gòu)成與原理 轉(zhuǎn)速傳感器是由本文所述的轉(zhuǎn)速傳感器是由本文所述的IC片、永久片、永久磁鐵以及過電流的保護(hù)部件構(gòu)成的，如圖磁鐵以及過電流的保護(hù)部件構(gòu)成的，如圖9-30所示。所示。 轉(zhuǎn)速傳感器用來檢測由軟磁性材料制成轉(zhuǎn)速傳感器用來檢測由軟磁性材料制成的齒輪的轉(zhuǎn)速，當(dāng)永久磁鐵靠近齒輪時(shí)，的齒輪的轉(zhuǎn)速，當(dāng)永久磁鐵靠近齒輪時(shí)，齒輪的齒被磁化，因?yàn)楸淮呕凝X為齒輪的齒被磁化，因?yàn)楸淮呕凝X為GMR電阻建立磁場，這樣隨著轉(zhuǎn)速的變電阻建立磁場，這

34、樣隨著轉(zhuǎn)速的變化，磁場就加到了化，磁場就加到了GMR電阻上。電阻上。 上一頁 下一頁前往9.9 GMR電阻的功能與特點(diǎn)電阻的功能與特點(diǎn) 加到加到GMR電阻上的磁場的變化使電阻上的磁場的變化使GMR電阻的電阻、進(jìn)而使電阻的電阻、進(jìn)而使其兩端的電壓發(fā)生變化。信號(hào)處理電路將此電壓變化加以放其兩端的電壓發(fā)生變化。信號(hào)處理電路將此電壓變化加以放大，并進(jìn)行比較，將齒輪的旋轉(zhuǎn)變換成雙值的電信號(hào)，由此大，并進(jìn)行比較，將齒輪的旋轉(zhuǎn)變換成雙值的電信號(hào)，由此就可以檢測出齒輪的邊緣。就可以檢測出齒輪的邊緣。上一頁 下一頁前往9.9 GMR電阻的功能與特點(diǎn)電阻的功能與特點(diǎn)9. 9. 5傳感器的特性傳感器的特性 采用以上

35、所示的轉(zhuǎn)速傳感器測定圖采用以上所示的轉(zhuǎn)速傳感器測定圖9一一31所示形狀齒輪的轉(zhuǎn)速，測定精度的誤所示形狀齒輪的轉(zhuǎn)速，測定精度的誤差由轉(zhuǎn)速傳感器的輸出與對監(jiān)測齒輪旋轉(zhuǎn)差由轉(zhuǎn)速傳感器的輸出與對監(jiān)測齒輪旋轉(zhuǎn)的高精度的編碼器信號(hào)的高精度的編碼器信號(hào)(基準(zhǔn)信號(hào)基準(zhǔn)信號(hào))的時(shí)間的時(shí)間差給出。差給出。 圖圖9一一32是輸出時(shí)間與氣隙之間的關(guān)系，是輸出時(shí)間與氣隙之間的關(guān)系，也就是改變齒輪齒頂與傳感頭間隔也就是改變齒輪齒頂與傳感頭間隔d時(shí)的時(shí)的測定精度。測定精度。 圖圖9一一33是輸出時(shí)間與氣隙之間的關(guān)系。是輸出時(shí)間與氣隙之間的關(guān)系。 圖圖9一一34是輸出時(shí)間與氣隙之間的關(guān)系。是輸出時(shí)間與氣隙之間的關(guān)系。上一頁

36、下一頁前往9.9 GMR電阻的功能與特點(diǎn)電阻的功能與特點(diǎn)9.9.6結(jié)論結(jié)論 以上分析了作為車載用轉(zhuǎn)速傳感器的磁以上分析了作為車載用轉(zhuǎn)速傳感器的磁場檢測元件場檢測元件GMR電阻的應(yīng)用。一般認(rèn)電阻的應(yīng)用。一般認(rèn)為高溫穩(wěn)定性較差的為高溫穩(wěn)定性較差的GMR電阻經(jīng)適當(dāng)條電阻經(jīng)適當(dāng)條件的熱處理之后，可以提高其熱穩(wěn)定性。件的熱處理之后，可以提高其熱穩(wěn)定性。經(jīng)經(jīng)170,2000h的長期高溫存放之后，的長期高溫存放之后，其特性只有微小的變化，因此，可用作車其特性只有微小的變化，因此，可用作車載用傳感器。此外，將其與信號(hào)處理載用傳感器。此外，將其與信號(hào)處理IC進(jìn)進(jìn)行單片化制成行單片化制成GMR傳感器傳感器IC，通

37、過預(yù)處，通過預(yù)處理可以得到穩(wěn)定的理可以得到穩(wěn)定的MR特性。還有，通過特性。還有，通過設(shè)置保護(hù)二極管，在設(shè)置保護(hù)二極管，在GMR電阻制造的過電阻制造的過程中，不僅對信號(hào)處理程中，不僅對信號(hào)處理IC沒有損害，而且沒有損害，而且晶體管特性也沒有老化現(xiàn)象。晶體管特性也沒有老化現(xiàn)象。 上一頁 下一頁前往9.9 GMR電阻的功能與特點(diǎn)電阻的功能與特點(diǎn) 與傳統(tǒng)的采用霍爾元件的轉(zhuǎn)速傳感器相比，與傳統(tǒng)的采用霍爾元件的轉(zhuǎn)速傳感器相比，GMR轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速傳感器具有同等以上的特性，特別是重復(fù)精度更呈現(xiàn)出良好的效果。具有同等以上的特性，特別是重復(fù)精度更呈現(xiàn)出良好的效果。 GMR轉(zhuǎn)速傳感器是由轉(zhuǎn)速傳感器是由IC電路塊與

38、永久磁鐵構(gòu)成的，而電路塊與永久磁鐵構(gòu)成的，而IC電電路塊是由路塊是由GMR電阻與處理電路組成的。電阻與處理電路組成的。GMR電阻中的圖形電阻中的圖形檢測出齒輪旋轉(zhuǎn)所形成的磁通變化，再利用兩個(gè)檢測出齒輪旋轉(zhuǎn)所形成的磁通變化，再利用兩個(gè)GMR電阻的電阻的圖形所構(gòu)成的惠斯頓電橋，將溫度變化造成的影響抑制到最圖形所構(gòu)成的惠斯頓電橋，將溫度變化造成的影響抑制到最小的程度，將惠斯頓電橋的輸出經(jīng)放大電路、比較電路放大小的程度，將惠斯頓電橋的輸出經(jīng)放大電路、比較電路放大之后形成矩形波對外輸出。之后形成矩形波對外輸出。上一頁前往9.10 GMR元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的應(yīng)用應(yīng)用9. 10.1前言前

39、言 為了對燃油噴射、點(diǎn)火時(shí)間以及變速等為了對燃油噴射、點(diǎn)火時(shí)間以及變速等實(shí)施更精細(xì)的控制，就需要車用轉(zhuǎn)速傳感實(shí)施更精細(xì)的控制，就需要車用轉(zhuǎn)速傳感器能夠高精度地檢測旋轉(zhuǎn)角度。傳感器的器能夠高精度地檢測旋轉(zhuǎn)角度。傳感器的裝車環(huán)境、溫度、濕度以及噪聲等環(huán)境是裝車環(huán)境、溫度、濕度以及噪聲等環(huán)境是相當(dāng)嚴(yán)酷的，因此，傳感器必須具有高可相當(dāng)嚴(yán)酷的，因此，傳感器必須具有高可靠性，耐環(huán)境特性靠性，耐環(huán)境特性(耐熱性，耐干擾特性耐熱性，耐干擾特性等等)。下一頁前往9.10 GMR元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的應(yīng)用應(yīng)用 此外，作為實(shí)現(xiàn)與采用啟動(dòng)時(shí)的早期點(diǎn)火，汽車廠提出了怠速停機(jī)機(jī)構(gòu)等的新方案。為了能夠制造

40、出新的系統(tǒng)，從1990年起，汽車電氣廠家開始批量生產(chǎn)采用了高性能磁電變換(將磁場強(qiáng)度變換成電壓的元件)的GMR(巨磁)元件，用于車用轉(zhuǎn)速傳感器上。這就是上面說明過的從1990年開始，批量生產(chǎn)的采用GMR元件的車用轉(zhuǎn)速傳感器。此外，廠家還開發(fā)并批量生產(chǎn)了可以檢測旋轉(zhuǎn)停止位置的傳感器(停止位置檢測傳感器)，以及可以檢測旋轉(zhuǎn)方向的傳感器(反向旋轉(zhuǎn)檢測用傳感器)。上一頁 下一頁前往9.10 GMR元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的應(yīng)用應(yīng)用9.10. 2車用轉(zhuǎn)速傳感器車用轉(zhuǎn)速傳感器 圖圖9一一35所示為車用普通轉(zhuǎn)速傳感器檢所示為車用普通轉(zhuǎn)速傳感器檢測系統(tǒng)的構(gòu)成，其由安裝在旋轉(zhuǎn)軸測系統(tǒng)的構(gòu)成，其由安

41、裝在旋轉(zhuǎn)軸(例如例如發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸)上的齒輪及相應(yīng)配置的轉(zhuǎn)上的齒輪及相應(yīng)配置的轉(zhuǎn)速傳感器組成。轉(zhuǎn)速傳感器上內(nèi)裝有磁電速傳感器組成。轉(zhuǎn)速傳感器上內(nèi)裝有磁電變換元件與永久磁鐵，在齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，永變換元件與永久磁鐵，在齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，永久磁鐵與軟磁性材料制作的齒輪產(chǎn)生磁場久磁鐵與軟磁性材料制作的齒輪產(chǎn)生磁場變化，元件檢測出此磁場的變化。變化，元件檢測出此磁場的變化。上一頁 下一頁前往9.10 GMR元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的應(yīng)用應(yīng)用9.10. 3 GMR轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速傳感器 (1)特點(diǎn)。要想實(shí)現(xiàn)傳感器的高精度，很特點(diǎn)。要想實(shí)現(xiàn)傳感器的高精度，很重要的一點(diǎn)是獲得高信噪比的信號(hào)，與半重

42、要的一點(diǎn)是獲得高信噪比的信號(hào)，與半導(dǎo)體霍爾元件相比，導(dǎo)體霍爾元件相比，GMR元件的靈敏度元件的靈敏度要高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。與強(qiáng)磁性體要高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。與強(qiáng)磁性體(MR)元件元件相比，相比，GMR元件的電阻變化率高一個(gè)數(shù)元件的電阻變化率高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，在實(shí)用的磁場范圍的條件下，量級(jí)以上，在實(shí)用的磁場范圍的條件下，可以獲得很大幅度的信號(hào)，由此可以實(shí)現(xiàn)可以獲得很大幅度的信號(hào)，由此可以實(shí)現(xiàn)高信噪比高信噪比(S/N).上一頁 下一頁前往9.10 GMR元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的應(yīng)用應(yīng)用 (2)工作原理。圖工作原理。圖9一一36是是GMR元件的特性曲線元件的特性曲線(MR曲線曲線)。利用傳感器內(nèi)裝

43、的永久磁鐵，將偏磁場加到利用傳感器內(nèi)裝的永久磁鐵，將偏磁場加到MR元件上。利元件上。利用齒輪的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)接近凸齒時(shí)，加在元件上的磁場變強(qiáng)，元用齒輪的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)接近凸齒時(shí)，加在元件上的磁場變強(qiáng)，元件的電阻變小。件的電阻變小。上一頁 下一頁前往9.10 GMR元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的應(yīng)用應(yīng)用 (3)構(gòu)成。圖構(gòu)成。圖9一一37為為GMR轉(zhuǎn)速傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。傳感器轉(zhuǎn)速傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。傳感器的頂端為的頂端為GMR元件與單片化的雙極式元件與單片化的雙極式IC、永久磁鐵，由此、永久磁鐵，由此構(gòu)成了磁路構(gòu)成了磁路IC塊就是由高電壓、過電壓保護(hù)用以及電磁兼容塊就是由高電壓、過電壓保護(hù)用以及電磁兼

44、容性性(EMC)芯片部件封裝而成。此芯片部件封裝而成。此IC封裝件就固定在嵌件模封裝件就固定在嵌件模塊部件上，并用樹脂制成一個(gè)整體塊部件上，并用樹脂制成一個(gè)整體. (4)電路的構(gòu)成。圖電路的構(gòu)成。圖9一一38是是GMR轉(zhuǎn)速傳感器基本電路的構(gòu)轉(zhuǎn)速傳感器基本電路的構(gòu)成。成。GMR元件構(gòu)成橋式電路，工作時(shí)，將橋式電路中的中點(diǎn)元件構(gòu)成橋式電路，工作時(shí)，將橋式電路中的中點(diǎn)電位進(jìn)行差動(dòng)放大，再由比較電路輸出數(shù)字信號(hào)。電位進(jìn)行差動(dòng)放大，再由比較電路輸出數(shù)字信號(hào)。上一頁 下一頁前往9.10 GMR元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的應(yīng)用應(yīng)用9. 10. 4 GMR轉(zhuǎn)速傳感器的應(yīng)用轉(zhuǎn)速傳感器的應(yīng)用 (1)標(biāo)

45、準(zhǔn)傳感器標(biāo)準(zhǔn)傳感器 運(yùn)用。標(biāo)準(zhǔn)傳感器具有運(yùn)用。標(biāo)準(zhǔn)傳感器具有GMR轉(zhuǎn)速傳感轉(zhuǎn)速傳感器的特點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)高精度檢測，因此，其器的特點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)高精度檢測，因此，其被廣泛地應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)控制與變速箱控制被廣泛地應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)控制與變速箱控制上。上。 元件構(gòu)成與元件信號(hào)。傳感器布置在元件構(gòu)成與元件信號(hào)。傳感器布置在IC塊的塊的2處構(gòu)成橋式電路。當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，處構(gòu)成橋式電路。當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，橋式電路的中心點(diǎn)電位就會(huì)按照元件距離橋式電路的中心點(diǎn)電位就會(huì)按照元件距離的時(shí)間差變化，即按正弦波變化。的時(shí)間差變化，即按正弦波變化。 輸出信號(hào)與特點(diǎn)。因?yàn)橹悬c(diǎn)電位的差輸出信號(hào)與特點(diǎn)。因?yàn)橹悬c(diǎn)電位的差動(dòng)放大信號(hào)按正弦波變化、在齒

46、的兩端附動(dòng)放大信號(hào)按正弦波變化、在齒的兩端附近出現(xiàn)峰值，所以比較電路輸出邊沿信號(hào)，近出現(xiàn)峰值，所以比較電路輸出邊沿信號(hào)，在齒的中心附近對外輸出。通過元件的布在齒的中心附近對外輸出。通過元件的布置與橋式電路，可以有效地放大置與橋式電路，可以有效地放大GMR元元件的信號(hào)幅度，實(shí)現(xiàn)高精度檢測。件的信號(hào)幅度，實(shí)現(xiàn)高精度檢測。上一頁 下一頁前往9.10 GMR元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的應(yīng)用應(yīng)用 (2)停止位置檢測用傳感器。停止位置檢測用傳感器。 運(yùn)用。停止位置檢測用傳感器除了具有標(biāo)準(zhǔn)傳感器的高精運(yùn)用。停止位置檢測用傳感器除了具有標(biāo)準(zhǔn)傳感器的高精度檢測功能之外，還可以檢測出齒輪的停止位置，稱

47、這種性度檢測功能之外，還可以檢測出齒輪的停止位置，稱這種性能為能為PUR(Power Up Recognition)功能，在發(fā)動(dòng)機(jī)上、功能，在發(fā)動(dòng)機(jī)上、特別是在凸輪角度傳感器上采用這種傳感器，就可以實(shí)現(xiàn)發(fā)特別是在凸輪角度傳感器上采用這種傳感器，就可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的早期判別。動(dòng)機(jī)氣缸的早期判別。 上一頁 下一頁前往9.10 GMR元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的應(yīng)用應(yīng)用 元件構(gòu)成與元件信號(hào)。傳感器元件布置在元件構(gòu)成與元件信號(hào)。傳感器元件布置在IC塊的三處構(gòu)成塊的三處構(gòu)成橋式電路，當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)、磁場就會(huì)按照圖中的橋式電路，當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)、磁場就會(huì)按照圖中的C部位一部位一D部部位一位一E部位

48、的順序加到元件上，按照元件距離的時(shí)間差，橋部位的順序加到元件上，按照元件距離的時(shí)間差，橋式電路的中點(diǎn)電位發(fā)生變化，從而在式電路的中點(diǎn)電位發(fā)生變化，從而在D部位產(chǎn)生較大變化。部位產(chǎn)生較大變化。 輸出信號(hào)與特點(diǎn)。因?yàn)橹悬c(diǎn)電位的差動(dòng)放大信號(hào)會(huì)與齒形輸出信號(hào)與特點(diǎn)。因?yàn)橹悬c(diǎn)電位的差動(dòng)放大信號(hào)會(huì)與齒形產(chǎn)生相似的變化，所以比較電路輸出信號(hào)的邊緣信號(hào)產(chǎn)生相似的變化，所以比較電路輸出信號(hào)的邊緣信號(hào)(圖中的圖中的上升信號(hào)與下降信號(hào)上升信號(hào)與下降信號(hào))可在齒的兩棱附近輸出。由于信號(hào)波形可在齒的兩棱附近輸出。由于信號(hào)波形與齒形相似，即使在齒輪的停止?fàn)顟B(tài)，也可以按照齒頂或齒與齒形相似，即使在齒輪的停止?fàn)顟B(tài)，也可以按照

49、齒頂或齒底的差別輸出電位。底的差別輸出電位。上一頁 下一頁前往9.10 GMR元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的應(yīng)用應(yīng)用 (3)反向旋轉(zhuǎn)檢測用傳感器。反向旋轉(zhuǎn)檢測用傳感器。 運(yùn)用。反向旋轉(zhuǎn)檢測用傳感器除了具有標(biāo)準(zhǔn)傳感器的高精運(yùn)用。反向旋轉(zhuǎn)檢測用傳感器除了具有標(biāo)準(zhǔn)傳感器的高精度檢測之外，還可以檢測齒輪的旋轉(zhuǎn)方向。適用于新型怠速度檢測之外，還可以檢測齒輪的旋轉(zhuǎn)方向。適用于新型怠速停機(jī)機(jī)構(gòu)及高效變速器等上，由此可應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)及變速器停機(jī)機(jī)構(gòu)及高效變速器等上，由此可應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)及變速器的控制。的控制。 旋轉(zhuǎn)方向的檢測旋轉(zhuǎn)方向的檢測(反向旋轉(zhuǎn)檢測反向旋轉(zhuǎn)檢測)的原理。為了檢測齒輪的的原理。為了檢測

50、齒輪的旋轉(zhuǎn)方向，需要兩個(gè)信號(hào)，一個(gè)是時(shí)鐘信號(hào)，另一個(gè)是數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)方向，需要兩個(gè)信號(hào)，一個(gè)是時(shí)鐘信號(hào)，另一個(gè)是數(shù)據(jù)信號(hào)。也就是說，根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)間檢測出數(shù)據(jù)信號(hào)，再信號(hào)。也就是說，根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)間檢測出數(shù)據(jù)信號(hào)，再利用邏輯電路判斷旋轉(zhuǎn)方向。因此，這兩個(gè)信號(hào)需要有相位利用邏輯電路判斷旋轉(zhuǎn)方向。因此，這兩個(gè)信號(hào)需要有相位差，從原理上看，標(biāo)準(zhǔn)傳感器的信號(hào)差，從原理上看，標(biāo)準(zhǔn)傳感器的信號(hào)(齒中間齒中間)與停止位置檢與停止位置檢測傳感器的信號(hào)有相位差，所以是適用的。測傳感器的信號(hào)有相位差，所以是適用的。上一頁 下一頁前往9.10 GMR元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的元件在轉(zhuǎn)速傳感器上的應(yīng)用應(yīng)用 元件的構(gòu)成與元件的信號(hào)。其布置在元件的構(gòu)成與元件的信號(hào)。其布置在IC塊上的塊上的5個(gè)