汽车速度传感器.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,速度与减速度传感器的,结构、原理与检测,汽车,传感器,1,.,第一节 概述,第二节 发动机转速传感器,第三节 车速传感器,第四节 轮速传感器,第五节 减速度传感器,2,.,第一节 概 述,车速传感器,：其功用是检测汽车行驶速度，并把检测结果输入给汽车仪表系统，用于显示车速；或用于自,动变速器系统、巡航定速系统等。,车速通常通过直接或间接检测汽车轮胎的转速获得的。,发动机转速传感器,：其功用是检测发动机转速，并把检测结果输入到汽车仪表系统显示发动机工况；或输入,发动机控制系统和底盘某些控制系统的,ECU,，用于,燃油喷射量、点火提前角、动力传动等控制。,发动机转速的检测通常利用,曲轴位置传感器的检测信号实现的,。,应用在汽车上的速度,/,减速度传感器有：,车轮转速传感器,：其功用是检测车轮转速，并把检测结果输入,ABS/ASR,系统,ECU,，用于汽车的制动或驱动控制。,减速传感器,：其功用是检测汽车的减速度，并把检测结果输入,ABS,系统的,ECU,，用于汽车的制动或驱动控制。,3,.,速度,/,减速度传感器的结构、原理一览表,4,.,由于,发动机转速的检测通常利用,曲轴位置传感器,的检测信号实现的,。,若已知曲轴旋转,360,曲轴位置,传感器,发出的脉冲数，即可检测发动机转速。,各种类型的,曲轴位置,传感器的结构、原理和检测在第四章已介绍。下面简单介绍,美国,GM,公司霍尔式曲轴位置传感器,，其它传感器不再重复。,第二节 发动机转速传感器,美国,GM,公司,霍尔式曲轴位置传感器安装在曲轴前端，采用触发叶片式。曲轴皮带轮前端装内外两个带触发叶片的信号轮，与曲轴一起旋转。外信号轮均匀分布着,18,个触发叶片,和,18,个窗口,，叶片和窗口的宽度为,10,弧长，外信号轮每旋转,1,周产生,18,个脉冲信号，称为,18,信号,。,内信号轮设有,3,个触发叶片和,3,个窗口，脉冲周期均为,120,曲轴转角的时间，脉冲上升沿分别产生于第,1,、,4,缸、第,3,、,6,缸和第,2,、,5,缸上止点前,75,作为判别气缸基准信号，此信号相当于前述光电式曲轴位置传感器产生的,120,信号。,5,.,磁场被旁路,磁场未旁路,发动机转速传感器,曲轴旋转,360 18,脉冲,美国,GM,公司的霍尔式曲轴位置传感器,6,.,第三节 车速传感器,检测汽车行驶速度，并把检测结果输入给汽车仪表系统用于显示车速；或将检测的车速信号输入到需要车速信号的汽车控制系统的,ECU,。,在汽车仪表系统中要显示车速；在汽车燃油喷射、自,动变速器、,ABS/ASR,、,巡航定速控制等系统,中都要涉及到汽车的车速状况。车速通常通过直接或间接检测汽车轮胎的转速计算获得的。,1.,功用,2.,车速传感器的类型,车速传感器的类型有：,舌簧开关式,、,电磁感应式,、,光电式,、,可变磁阻式,、,霍尔式,等,7,.,（一）舌簧开关式车速传感器的结构、原理,1.,传感器的结构,如图为舌簧开关式车速传感器的结构。舌簧开关式传感器安置在车速表转子附近，当车速表驱动软轴回转时，永久磁铁也回转，磁铁的,N,、,S,极将靠近或远离舌簧开关的触点。,舌簧开关,式车速传感器,舌簧开关,转子,磁铁,游丝,指针,输出,接驱动软轴,一、舌簧开关式车速传感器的结构、原理与检测,8,.,如图当,N,、,S,磁极从接近舌簧开关到逐渐离开时，上下两个触点变为不同极性的磁极，触点互相吸引，开关变成闭合状态。,如图当,N,极或,S,极接近触点时，上下两个触点变为同一极性的磁极，触点互相排斥，所以舌簧开关断开。,2.,传感器的工作原理,转子磁铁一般是,4,极,的，车速表驱动轴每回转一圈，就会输出,4,个脉冲。,9,.,舌簧开关式车速传感器应用于电子式车速,/,里程表,信 号,处理电路,车速表,里程表,用,指针式,万用表,电压档检测,舌簧开关式车速传感器，把表笔接在传感器连接器插头两端子上，起动机转动,1,2s,，观察电压表指针是否有脉冲电压产生，若无脉冲电压产生，表示传感器有故障，应当更换。,（二）舌簧开关式车速传感器的检测,10,.,一、电磁感应式车速传感器的结构、原理与检测,（一）电磁感应式车速传感器的结构、原理,1.,传感器的结构,如图,车速传感器由永久磁铁和电磁感应线圈组成，它被固定安装在变速器输出轴附近的壳体上，输出轴上的驻车锁定齿轮为感应转子。,驻车锁定齿轮,车速传感器,永久磁铁,感应线圈,电控组件,11,.,当变速器输出轴转动时，驻车锁定齿轮的凸齿，不断地靠近或离开车速传感器，使线圈内的磁通量发生变化，从而产生交流电，车速越高，输出轴转速也越高，感应电压脉冲频率也越高，电控组件根据感应电压脉冲的频率计算汽车行驶的速度。,2.,传感器的工作原理,感,应,电,压,时间,-,U,+,U,12,.,电磁感应式车速传感器安装在,自动变速器输出轴,附近的壳体上，用于检测自动变速器输出轴的转速。电控单元,ECU,根据车速传感器的信号计算车速，作为换挡控制的依据。该传感器的安装情况如图所示。,2.,传感器的安装位置,驻车锁定齿轮,车速传感器,输出轴,13,.,14,.,（二）电磁感应式车速传感器的检测,感,应,电,压,时间,-,U,+,U,1.,开路检测：,检测传感器的电阻。,2.,模拟检测：,检测传感器的输出波形。,3.,开路检测：,检测感应脉冲。,磁性物体,15,.,别克轿车车速传感器是,电磁感应式，该传感器安装在自动变速器输入轴端。该传感器的安装情况如图所示。,输入车速,传感器,驱动链轮,车速传感器,磁性转轮,磁性传感头,连接插座,（三）变速器输入轴,车速传感器,车,速,传,感,器,输入轴,16,.,三、光电式车速传感器的结构、原理与检测,车速表软轴,光耦合器件,遮光板,车速表软轴,光电式车速传感器是利用光敏元器件将轴类零件的旋转运动周期性（遮光和透光交替）地将电压信号传递给,ECU，,常用的主要部件有光敏二极管、光敏晶体管及光电池,17,.,车速表软轴,光耦合器件,遮光板,车速表软轴,车速表软轴每转一圈，传感器产生,20,个脉冲,。,18,.,图,光电转速传感器原理,1,光源,2,、,4,、,6,透镜,3,半透明膜片,5,被测轴,7,光电管,19,.,图,直射型光电式转速计的工作原理,1,被测轴,2,圆盘,3,光源,4,光电管,20,.,一般安装在分电器内或曲轴前端，由信号发生器和带光孔的信号盘组成，如图所示。信号盘与分电器轴或曲轴一起转动，信号盘外圈有360条光刻缝隙，传感器装在分电器内时产生曲轴转角1。的信号。稍靠内有间隔60。均布的6个光孔，产生曲轴转角120。的信号，其中一个光孔稍宽，用以产生相对于1缸上止点的信号。,21,.,22,.,信号发生器安装在分电器壳体上。由两只发光二极管、两只光敏二极管和电路组成。两只发光二极管正对着两只光敏二极管，信号盘上有光孔，起透光和遮光交替变化的作用，使信号发生器输出脉冲信号。当发光二极管的光束照到光敏二极管时，光敏二极管产生电压；当发光二极管光束被挡住时，光敏二极管电压为0。这些电压信号经电路部分整形放大后输送给ECU，ECU根据这些信号计算发动机转速和曲轴位置。,23,.,记忆电路,计数器,定时电路,整形电路,判断电路,1/5,分频电路,车速,传感器,km/h,车速传感器,专用,IC,显示电路,其他控制系统,报警蜂鸣器,100km/h,报警灯,车速表,软轴,车速表电路框图,光电车速传感器原理,24,.,光电式车速传感器,光电式车速传感器的结构如图3-75所示，它用于数字式速度表上，由发光二极管（LED）、光敏三极管以及装在速度表驱动轴上的遮光板构成。,25,.,图,8-28,光电式车速传感器的工作原理,1,光电耦合元件,2,发光二极管,3,遮光板,4,电压（,5V,）,5,光敏晶体管,6,传感器输出信号,7,搭铁,26,.,四、可变磁阻式车速传感器的结构、原理与检测,车速传感器,多极磁环,混合集成电路,磁阻效应（,Magneto-resistance Effects,）是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。磁阻效应在金属里可以忽略，在某些半导体中较大。,1.,传感器的结构,主要有两个器件：,磁环,和内装有,磁阻元件,的混合集成电路。,27,.,1.,传感器的原理,如图所示，当多极磁环绕其轴旋转时，使靠近磁环的混合集成电路内的磁阻元件处的磁场变化，从而使磁阻元件的电阻发生变化。,混合集成电路在磁阻元件的电阻变化时，输出与多极磁环绕旋转速度相对应的脉冲信号。,该,传感器的优点,是多极磁环可安装在变速器的,输出轴,上，这样可以取消仪表的软轴。,混合集成电路,28,.,五、霍尔式车速传感器的结构原理,霍尔式车速传感器的结构、原理与曲轴或凸轮轴光电式位置传感器基本相同，检测方法类似。,触发叶轮,带导板的永久磁铁,霍尔集成块,霍尔传感器,29,.,混合集成电路,霍尔集成块的电路框图,30,.,第四节 轮速传感器,是检测车轮转速，并把检测结果输入,ABS/ASR,等用于制动或驱动控制的系统的,ECU,。,1.,轮速传感器的功用,有关汽车制动或驱动的各类电子控制系统如：防抱死制动,(ABS),、驱动防滑,(ASR),或电子制动力分配,(EBD),、转向制动控制,(CBC),、电子稳定程序,(ESP),等系统控制均需要获取车轮的转速状况。,车速通常检测汽车传动系统的转动，换算为汽车驱动轮的转速间接获得的。轮速传感器一般是直接检测车轮的转速且所有车轮的转速均检测。,2.,轮速传感器的类型,本节介绍的轮速传感器有,电磁式、,霍尔式两类,。其结构与原理,与汽车其他位置的这,类,转速检测传感器类似。,31,.,1.,传感器的结构,一、电磁式轮速传感器的结构、原理与检测,传感头,：安装在不随车轮旋转的部件上，如转向节、悬架,支承、半轴套管或制动底板上。,齿 圈,：安装在随车轮旋转的部件上，如轮毂、制动盘或,半轴上。,传感头,32,.,2.,传感器的特点,高速时,低速时,时间,电压,电磁式轮速,传感器,结构简单、成本低、对粉尘污染不敏感，传感头不需外接电源。,输出信号的幅值和频率受转速影响大，抗电磁波干扰能力差，易产生误信号。,适于,15,160 km/h,优点：,缺点：,33,.,2.,传感器的安装部位,安装在前轮上,转向节,轮毂,齿圈,传感器,34,.,悬架支承,半轴,齿圈,传感器,安装在后轮上,35,.,输出信号电压幅值不受转速的影响，频率响应高，抗电磁波干扰能力强。,二、霍尔式轮速传感器,的结构、原理与检测,2.,传感器,的特点,1.,传感器,的结构、原理,霍尔元件,磁体,齿圈,霍尔元件,磁体,齿圈,霍尔元件磁场较弱,霍尔元件磁场较强,3.,传感器,的安装,类似于电磁感应轮速传感器。,36,.,第五节 减速度传感器,减速度传感器又称,G,传感器,，通常用于四轮驱动汽车的,ABS/ASR,等与汽车,驱动,与,制动,控制有关的系统上。,汽车高附着系数路面上制动时其减速度大，在低附着系数路面上制动时其减速度小，当汽车行驶在雪地、结冰路等低附着系数路面上时，采取相应措施，以提高制动性能。,汽车在在低附着系数行驶时，其驱动轮通常会出现滑转现象。两轮驱动的汽车上，,ABS,系统的,ECU,可根据轮速传感器传来的信号判断驱动车轮的滑转状况。,ABS,系统在不同的附着系数路面将采用不同的防抱死制动方式。,用于获取汽车减速度信号；该信号送入,ECU,后，对路面的附着系数高低进行判断。,1.,减速度传感器的功用,37,.,光电式减速度传感器由两个发光二极管、两个光敏三极管一个透光板和信号转换电路组成。,发光二极管,透光板,光敏晶体管,信号转换电路,光敏晶体管,透光板,光电式减速度传感器的结构,一、光电式减速度传感器,的结构、原理,1.,感器的结构,减速度传感器有,光电式,、,水银式,、,差动式变压式,等。,2.,减速度传感器类型,38,.,汽车匀速行驶时，传感器的透光板静止不动；汽车制动时，即减速行驶时，透光板由于,惯性,则随着减速度的变化而沿汽车的纵轴方向进行摆动。,透光板,减速度传感器,匀速行驶时,减速行驶时,2.,传感器的工作原理,39,.,透光板的作用是穿过或隔断发光二极管到光电三极管之间的光线，以此控制光电三极管的开与关。两对发光二极管和光电三极管的组合可以将汽车的减速度分为,4,个等级。,透光板,透光板,透光缝,1,号,2,号,光敏,晶体管,光敏,晶体管,发光,二极管,开,关,光电式减速度传感器的工作原理,40,.,减速度率的等级与光敏三极管同断的关系,41,.,水银式减速度传感器的结构如图所示，它主要由水银和玻璃管组成，这种传感器应用在日产,44,全轮驱动汽车上。,二、水银式减速度传感器的结构、原理,汽车行驶方向,玻璃管,玻璃管,水银,a),低附着系数路面制动时,b),高附着系数路面制动时,搭铁,输出电极,1,输出电极,2,1.,传感器的结构,42,.,当汽车制动时，若减速度小，玻璃管内的水银球基本不动，则输出电极,1,、,2,均与搭铁接通，意味着汽车处在附着系数较小的路面上，,图,(a),；,当汽车制动时，减速度大，水银在玻璃管内由于惯性作用前移，则输出电极,1,与搭铁接通，输出电极,2,与搭铁断开，意味着汽车处在附着系数较大的路面上，,图,(b),。,汽车行驶方向,玻璃管,玻璃管,水银,a,),低附着系数路面制动时,b,),高附着系数路面制动时,搭铁,输出电极,1,输出电极,2,2.,传感器的工作原理,43,.,三、差动变压器式减速度传感器的结构、原理,1.,传感器的结构,线圈,铁芯,变压器油,弹簧,印制,电路板,1),差动变压器线圈,2),铁芯：,汽车减速时，,铁芯受惯性力的作用,可向前移动。,日本三菱汽车应用了如图所示的减速度传感器。,3),弹簧：,使移动后的铁,芯复位。,4),变压器油：,对移动的,铁芯起着阻尼作用。,5),印制电路板,：处理差,动变压器内感应电势,信号。,44,.,当汽车正常行驶时，差动变压器线圈内的铁芯处于线圈中间位置，输出电压为“,0”,；,当汽车减速时，由于铁芯受惯性力的作用向前移动，差动变压器内感应电势将发生变化，并以此变化作为,ABS,工作的控制信号。,基准电路,振荡电路,基准电路,输出信号,2.,传感器的工作原理,汽车减速度,输,出,电,压,45,.,