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现代汽车的ABS系统中都设置有电磁感应式的轮速传感器,它可以安装在主减速器或变速器中,分为主动、被动两种基本形式。
一般来说,所有的转速传感器都可以作为轮速传感器,但是考虑到车轮的工作环境以及空间大小等实际因素,常用的轮速传感器主要有:磁电式轮速传感器、霍尔式轮速传感器。
磁电式轮速传感器是利用电磁感应原理设计的,其主要部件如下图所示。
它具有结构简单、成本低、不怕泥污等特点,在现代轿车的ABS防抱死制动系统中得到广泛应用。
但是磁电式轮速传感器也有一些缺点:
(1)频率响应不高。当车速过高时,传感器的频率响应跟不上,容易产生误信号;
(2)抗电磁波干扰能力差,尤其是输出信号振幅值较小时。
霍尔式轮速传感器利用霍尔效应原理制成,如下图所示。霍尔式轮速传感器在汽车上也获得了较多应用。
霍尔式轮速传感器具有如下特点:
(1)输出信号电压振幅值不受转速的影响;
(2)频率响应高;
(3)抗电磁波干扰能力强。
(1)结构
磁电式轮速传感器一般由磁感应传感头和齿圈组成,传感头由永磁铁、极轴、感应线圈等组成。齿圈是一个运动部件,一般安装在轮毂上或轮轴上与车轮一起旋转。轮速传感头是一个静止部件,传感头磁极与齿圈的端面有一定间隙。如下图所示。
汽车车轮转速传感器通常安装在车轮处,但在有些车型上则设置在主减速器或变速器中。
极轴根据形状的不同分为凿式、柱式、菱形三种类型,如下图所示。不同形状的传感头相对于齿圈的安装方式也不同。菱形极轴车速传感器头一般径向垂直于齿圈安装;凿式极轴车速传感器头轴向相切于齿圈安装;柱式极轴车速传感器头轴向垂直于齿圈安装。安装时应牢固,为避免水、灰尘对传感器工作的影响,在安装前须将传感器加注润滑脂。
(2)原理
磁电式轮速传感器是由永磁性磁芯和线圈组成。磁力线从磁芯的一极出来,穿过齿圈和空气,返回到磁芯的另一极。由于传感器的线圈圈绕在磁芯上,因此,这些磁力线也会穿过线圈。当车轮旋转时,与车轮同步的齿圈(转子)随之旋转,齿圈上的齿和间隙依次快速经过传感器的磁场,其结果是改变了磁路的磁阻,从而导致线圈中感应电势发生变化,产生一定幅值、频率的电势脉冲。脉冲的频率,即每秒钟产生的脉冲个数,反映了车轮旋转的快慢,如下图所示。
(1)结构
霍尔式轮速传感器由传感头和齿圈组成。传感头由永磁体、霍尔元件和电子电路等组成。如下图所示。
(2)原理
霍尔式轮速传感器利用霍尔效应原理,即在半导体薄片的两端通以控制电流,在薄片的垂直方向上施加磁场强度为B的磁场,则在薄片的另两端便会产生一个大小与控制电流、磁感应强度B的乘积成正比的电势,这就是霍尔电势。
用霍尔元件作为汽车的车轮转速传感器时,多采用磁感应强度B作输人信号,通过磁感应强度B随轮速变化,产生霍尔电势脉冲,经霍尔集成电路内部的放大、整形、功放后,向外输出脉冲序列,其空占比随转盘的角速度变化。齿盘的转动交替改变磁阻,引起磁感应强度变化,即可测取传感器输出的霍尔电势脉冲。
如下图所示,永磁体的磁力线穿过霍尔元件通向齿轮,齿轮相当于一个集磁器。
① 当齿轮位于图a)所示位置时,穿过霍尔元件的磁力线分散,磁场相对较弱。
② 当齿轮位于图b)所示位置时,穿过霍尔元件的磁力线集中,磁场相对较强。
③ 齿轮转动时,使得穿过霍尔元件的磁力线密度发生变化,因而引起霍尔电压的变化,霍尔元件将输出一个mV级的准正弦波电压,此信号再经过电子电路转换成标准的脉冲电压。脉冲的频率,即每秒钟产生的脉冲个数,反映了车轮旋转的快慢,通过脉冲的频率即可得知车轮转速。
轮速传感器是用来测量汽车车轮转速的传感器。对于现代汽车而言,轮速信息是必不可少的,汽车动态控制系统(VDC)、汽车电子稳定程序(ESP)、防抱死制动系统(ABS)、自动变速器的控制系统等都需要轮速信息。所以轮速传感器是现代汽车中最为关键的传感器之一。
轮速传感器有四大类:磁脉冲式,霍尔式,光电式,磁阻元件式。现在汽车用的最多的是磁脉冲式或霍尔式。这两种就看有几根线了,两根线的是磁脉冲的,三根线的是霍尔的。希望能帮到你^v^邯郸beifang张老师
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风速传感器
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1、线性轮速传感器(如下图1) 线性轮速传感器主要由永磁体、极轴、感应线圈和齿圈等组成。齿圈旋转时,齿顶和齿隙交替对向极轴。在齿圈旋转过程中,感应线圈内部的磁通量交替变化从而产生感应电动势,此信号通过感应线圈末端的电缆输入ABS的电控单元。当齿圈的转速发生变化时,感应电动势的频率也变化。
2、环形轮速传感器(如下图2) 环形轮速传感器主要由永磁体、感应线圈和齿圈等组成。永磁体由数对磁极组成,在齿圈旋转过程中,感应线圈内部的磁通量交替变化从而产生感应电动势,此信号通过感应线圈末端的电缆输入ABS的电控单元。当齿圈的转速发生变化时,感应电动势的频率也变化。
3、霍尔式轮速传感器(如下图3) 当齿轮位于图中(a)所示位置时,穿过霍尔元件的磁力线分散,磁场相对较弱;而当齿轮位于图中(b)所示位置时,穿过霍尔元件的磁力线集中,磁场相对较强。齿轮转动时,使得穿过霍尔元件的磁力线密度发生变化,因而引起霍尔电压的变化,霍尔元件将输出一个毫伏(mV)级的准正弦波电压。此信号还需由电子电路转换成标准的脉冲电压。
随着社会经济的发展,汽车已经走进千家万户。安全驾驶很重要,轮速传感器在这之间起到非常重要的作用。ABS轮速传感器的输出信号可以是磁电式信号,也可以是霍尔式数字信号。但绝大多数还是磁电式输出方式,而磁电式的轮速传感器要通过注塑将线圈包覆起来,最终形成一个与汽车轮毂上的安装孔相配合的外形。将该产品安装在轮毂的孔中,感应轮毂内部齿圈的转动状态,从而通过传感器发出信号给汽车ABS系统,完成汽车的防抱死功能。
而绕线线圈骨架是汽车轮速传感器的关键部件,传感器的性能好坏主要取决于线圈的好坏,所以绕线线圈的质量控制就成为了这一类传感器的关键质量控制点。由于线圈是绕线焊接后通过注塑成型的,所以在注塑时的强大注塑压力的冲击下如何能够保证线圈不被冲断就成为了这一质量控制点的关键所在,刚设计该产品时,由于线圈导线在注塑时被冲击扯断,所以产品报废现象严重。生产过程的成品率大约在75%左右,根本不能满足产品的质量要求,该发明发明人通过了很多实验,很多努力,包括调整注塑压力、调整注塑温度、保压时间等一系列实验,但该故障均没有明显改善,或是虽然能够保证线圈不被冲断,但由于压力不够或时间不够等原因,很难保证产品的外观,所以在注塑的工艺参数调整方面该发明发明人觉得很难保证解决该故障,也认识到这不是解决该问题的根本办法,所以该发明发明人就从设计上找原因,最后通过对注塑后的产品进行解剖分析,发现线圈断线的地方均在线圈出线与焊接点的中间过渡区域,该过渡区域一般是在线圈绕线前和绕线结束后几根线拧在一起,拉出去一段距离后焊接在接线柱上,所以过渡区域成为了线圈的最单薄的地方,也最容易被注塑时超过50兆帕的压力冲击下偏移造成导线扯断。
图1为《新型轮述传感器》的结构示意图。
图2为图1的剖视图。
图3为2013年8月之前的轮速传感器结构示意图。
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