淺談智能傳感器在汽車電子中的應(yīng)用

1、 淺談智能傳感器在汽車電子中的應(yīng)用摘要：世界各國都在車用傳感器硬件的根底上，努力用軟件來解決汽車電氣干擾大、環(huán)境差、溫度高、溫度梯度大、污染等問題造成的對(duì)汽車參數(shù)測量的影響。智能傳感器精度高、量程覆蓋范圍大、輸出信號(hào)大、信噪比高、抗干擾性能好，有的還帶有自檢功能，在汽車中應(yīng)用也越來越廣泛。關(guān)鍵詞：智能傳感器 汽車電子 傳感器0 引言在信息社會(huì)的今天，人們對(duì)信息的提取、處理、傳輸以及綜合等要求愈加迫切，傳感器作為信息提取的功能器件，在國防、科技、工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及生活各個(gè)領(lǐng)域占有重要地位和作用，傳感器技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用水平已經(jīng)成為代表一個(gè)國家工業(yè)開展的標(biāo)志之一。汽車傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，

2、是汽車電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，也是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一。應(yīng)用于汽車上的傳感器有很多種，目前主要有：溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、位移傳感器以及速度、加速度傳感器等等。1 智能化傳感器概述智能傳感器是裝有微處理器的、能夠執(zhí)行信息處理和信息存儲(chǔ)、還能進(jìn)行邏輯思考和結(jié)論判斷的傳感器系統(tǒng)。智能傳感器是傳感器集成化與微處理器結(jié)合的新一代電子器件，具有自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)校準(zhǔn)、自動(dòng)診斷、數(shù)據(jù)處理、通信等功能。智能傳感器能對(duì)信息進(jìn)行處理、分析和調(diào)節(jié)，能對(duì)所測量數(shù)值及其誤差進(jìn)行補(bǔ)償，能借助軟件對(duì)非線性信號(hào)進(jìn)行線性化處理，還能利用軟件實(shí)現(xiàn)非線性補(bǔ)償或其它更復(fù)雜的環(huán)境補(bǔ)償。對(duì)于汽車電子器件而言，大多

3、元件處于非常惡劣的運(yùn)行環(huán)境中，而且各不相同。諸如工作狀態(tài)時(shí)的高溫、停車等待時(shí)的低溫、電磁干擾以及高速運(yùn)動(dòng)是的風(fēng)噪和高強(qiáng)度的沖擊等。所以要求電子元器件和電路要有高穩(wěn)定、對(duì)環(huán)境的自適應(yīng)、自補(bǔ)償調(diào)整的能力。智能傳感器與普通傳感器相比測量的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，這是由于它對(duì)測量的數(shù)據(jù)量可進(jìn)行修正，這樣就減少了環(huán)境因素，例如溫度、濕度、風(fēng)噪等的影響。它的最大優(yōu)點(diǎn)在于能夠充分感知駕駛員和乘客的狀況、交通設(shè)施以及周邊環(huán)境的信息，能夠判斷駕駛員和乘客是否處于最正確狀態(tài)、車輛和人是否會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)，并及時(shí)采取相應(yīng)措施。它的不同之處就在于是利用軟件來解決問題的，而這些問題又是普通的傳感器中硬件難以解決的問題。2 智能傳感器在

4、汽車電子中的應(yīng)用2.1 汽車制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于汽車必須具有平穩(wěn)、平安駕駛的考慮，汽車制動(dòng)系統(tǒng)尤為關(guān)鍵。汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(anti lock break system；abs)，控制防止汽車制動(dòng)時(shí)車輪的抱死，保證車輪與地面之間到達(dá)最正確滑動(dòng)率(5-20)。這樣汽車無論在何種路面上制動(dòng)時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)作用在車輪上的制動(dòng)力矩，輪胎與地面之間都能到達(dá)縱向的峰值附著系數(shù)和較大的側(cè)向附著系數(shù)，從而可以保證車輛制動(dòng)時(shí)不會(huì)發(fā)生車輪抱死抱滑、失去轉(zhuǎn)向能力等不平安的情況，減小制動(dòng)距離，提高了汽車的操控穩(wěn)定性和平安性。防抱制動(dòng)傳感器，它主要是通過利用車輪角速度傳感器,檢測車輪轉(zhuǎn)速,在各車輪的滑移率為20%時(shí)對(duì)制動(dòng)油壓進(jìn)行控

5、制，改善其制動(dòng)性能,到達(dá)確保車輛的操控性和穩(wěn)定性的目的。為了提升汽車的平安性和穩(wěn)定性，大都已增設(shè)電子剎車自動(dòng)分配系統(tǒng)electronic braking-pressure distribution；ebd，可明顯提高陰、雨、雪等天氣路況不佳時(shí)駕駛的穩(wěn)定性。一些高檔車還進(jìn)一步加裝了緊急剎車輔助系統(tǒng)electronic brake assistance；eba，該系統(tǒng)在發(fā)生緊急情況時(shí)，自動(dòng)檢測駕駛者踩剎車踏板時(shí)的速度和力度，并判斷緊急剎車的力度是否足夠，一旦需要就會(huì)自動(dòng)增大剎車力度及強(qiáng)化性能，從而降低事故發(fā)生的可能性。2.2 平安氣囊平安氣囊觸發(fā)系統(tǒng)用微加速或微慣性傳感器來監(jiān)控及量測，還包括電壓轉(zhuǎn)

6、換電路、單片機(jī)及有線通信協(xié)議，加速度傳感器類型眾多，可覆蓋x、y、z軸方向，這些傳感器可以擴(kuò)展到真?zhèn)€汽車周圍以及探測碰撞。它在關(guān)鍵時(shí)刻必須要能實(shí)時(shí)、正確地瞬間翻開，以維護(hù)駕駛員及乘客的人身平安，但在極大多數(shù)時(shí)間內(nèi)氣囊是處在待命狀態(tài)，因此，平安氣囊的ecu必須具有自動(dòng)檢測、自我維護(hù)能力，不斷確認(rèn)氣囊系統(tǒng)的可正常運(yùn)作的可靠性，確保氣囊在瞬間動(dòng)作時(shí)能到達(dá)保護(hù)駕駛員及乘客的效果。2.3 胎壓監(jiān)測系統(tǒng)汽車在高速路上行駛時(shí)，輪胎故障是所有駕駛員最為擔(dān)憂和最難預(yù)防的，也是突發(fā)性事故的重要原因之一。保持標(biāo)準(zhǔn)的車胎氣行駛和及時(shí)發(fā)現(xiàn)車胎漏氣是防止爆胎的關(guān)鍵，而大多數(shù)駕車者并不經(jīng)常進(jìn)行輪胎氣壓檢測，只是用肉眼觀察或

7、用腳踢輪胎來分析判斷輪胎的壓力，并不能提前發(fā)現(xiàn)輪胎隱患。汽車輪胎胎壓監(jiān)測系統(tǒng)tire pressure monitoring systern，tpms，可以實(shí)時(shí)地對(duì)輪胎氣壓進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測，當(dāng)檢測出輪胎漏氣或氣壓過低時(shí)，可用聲音或者圖像的形式發(fā)出警報(bào)，從而保障行車安全。此系統(tǒng)主要有間接式tmps和直接式tmps兩種類型。間接式tpms的原理是，比擬通過傳感器所得到的abs系統(tǒng)的輪速和實(shí)際輪胎轉(zhuǎn)速的區(qū)別，通過數(shù)據(jù)比對(duì)，可以得知輪胎氣壓的狀況，從而到達(dá)監(jiān)測輪胎氣壓的目的，這種類型的主要缺點(diǎn)是無法對(duì)兩個(gè)以上輪胎同時(shí)缺氣的情況或車速度超過100km/h時(shí)的情況進(jìn)行判斷。直接式tpms的原理是，利用安裝在每

8、一個(gè)輪胎氣嘴上的壓力傳感器來直接測量輪胎的氣壓，并將測量得到的信號(hào)通過高頻無線電波(rf)發(fā)射出去，當(dāng)中央監(jiān)視器接收到遠(yuǎn)程輪胎氣壓監(jiān)視模塊發(fā)射的信號(hào)后，經(jīng)過一系列的分析和處理判斷出當(dāng)前胎壓的情況。當(dāng)輪胎氣壓太低或有滲漏時(shí)，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲，儀表盤上的數(shù)字或者光電信號(hào)顯示故障輪胎的位置，提醒駕駛員采取一定的處理措施。2.4 酒精檢測系統(tǒng)酒精傳感器是利用含酒精成分的氣體在金屬氧化物半導(dǎo)體主要是二氧化錫sno2外表的氧化和復(fù)原反響，導(dǎo)致敏感元件阻值發(fā)生變化的原理制成。將酒精傳感器、轉(zhuǎn)換電路及信號(hào)處理電路等全部安裝在方向盤內(nèi)，外表留有局部小孔，一旦駕駛員呼出的氣體中含有酒精，酒精傳感器就可檢測出空

9、氣中含有酒精成分，還可以測量元件阻值變化的大小可得到酒精的濃度，根據(jù)濃度的不同還可發(fā)出不同等級(jí)的平安警報(bào)，從而防止酒后駕駛，減小交通事故發(fā)生的可能性。2.5 汽車感官品質(zhì)的提升現(xiàn)代汽車的配置和設(shè)計(jì)越來越人性化，注重提高駕駛者駕駛平安性、舒適性及方便性。根據(jù)駕駛者駕駛習(xí)慣、身高與體重，運(yùn)用位置傳感器與控制電路，可以將座椅、后視鏡調(diào)整到駕駛者最適宜的狀態(tài)并保存，還能兼顧駕駛的最正確行車視野。當(dāng)汽車通過隧道或光強(qiáng)度發(fā)生明顯變化的時(shí)候，通過光傳感器可自動(dòng)翻開或關(guān)閉車燈。運(yùn)用雨滴和除霧傳感器，自動(dòng)控制前、后雨刮自開工作。通過各種智能傳感器，大大的提升了駕駛汽車的舒適性便利性。3 傳感器在汽車電子中的開展趨勢現(xiàn)代汽車的車用傳感器開展趨勢應(yīng)朝多功能化、模塊化、智能化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化方向開展?，F(xiàn)在幾乎所有汽車上的機(jī)械部件都受到電路單元的控制，但因?yàn)檐圀w內(nèi)空間狹小，控制組件系統(tǒng)在空間上受到很大限制，在未來的開展趨勢是，受控部件與電子控制單元更緊密結(jié)合在一起，而逐漸形成一個(gè)整體。隨著電子設(shè)備在汽車上越來越多的應(yīng)用，各種電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信變得更加頻繁，以分布式控制系統(tǒng)為根底構(gòu)造汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是十分必要的，大量數(shù)據(jù)的快速交換、高可靠性、抗電磁干擾及低本錢是對(duì)汽車電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求，在該系統(tǒng)中，各子系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行控制汽車某一方面的性能，同時(shí)在其它子系統(tǒng)需要時(shí)提供數(shù)據(jù)效勞。智能傳感器是智