電磁感應式轉(zhuǎn)速傳感器的特點和應用芻議

[摘 要] 轉(zhuǎn)速信號是汽車電控系統(tǒng)必須測量的信號之一，例如：發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車輪轉(zhuǎn)速等。因電磁感應式轉(zhuǎn)速傳感器具有信號強、使用壽命長、結構簡單等優(yōu)點，從而在汽車轉(zhuǎn)速傳感器中廣泛應用。從電磁感應式轉(zhuǎn)速傳感器工作原理入手，綜合分析該傳感器在汽車中的應用情況，介紹日常使用時必須注意的事項，促使其更好地為汽車轉(zhuǎn)速設計服務。

[關 鍵 詞] 電磁感應式轉(zhuǎn)速傳感器；特點；應用

[中圖分類號] G718.3 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）08-0087-01

轉(zhuǎn)速傳感器是汽車電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要組成部件之一，該系統(tǒng)的控制器依據(jù)接受的轉(zhuǎn)速信號和車速信號，通過分析、判斷、查表計算，合理控制執(zhí)行裝置產(chǎn)生恰當?shù)霓D(zhuǎn)向助力。由此表明，轉(zhuǎn)速傳感器性能直接影響汽車電控系統(tǒng)的性能。目前，國內(nèi)汽車電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常用的轉(zhuǎn)速包括日本的霍爾式傳感器、德國的光電式傳感器、美國電容式傳感器等，文中主要介紹電磁感應式轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理，對其在汽車中的應用展開分析，介紹使用這類傳感器的注意事項，以期為類似傳感器的設計和使用提供重要參考。

一、電磁感應式轉(zhuǎn)速傳感器工作原理

轉(zhuǎn)速傳感器是以現(xiàn)代電子技術為基礎，設計而成的轉(zhuǎn)速測量工具。按轉(zhuǎn)速傳感器引起原理來分，主要包括光電效應式、電磁感應式、霍爾效應式等，其中，電磁感應式應用較廣，其根據(jù)磁通變化產(chǎn)生相應的感應電勢，電勢大小因磁通變化速度而決定。這類光感器主要包括信號齒輪、感應探頭兩個部分，其產(chǎn)生的信號電壓和頻率取決于齒輪轉(zhuǎn)速和感應探頭所安裝的位置，若使用不當會導致信號過弱、信號缺失等情況。電磁感應式轉(zhuǎn)速傳感器根據(jù)發(fā)電機設計原理，在U型鐵芯上繞制一個線圈，如果齒輪的凸角旋轉(zhuǎn)至U型鐵芯開口時組成磁回路，線圈會產(chǎn)生感應電壓，若轉(zhuǎn)速過快，輸出電壓較高，反之，轉(zhuǎn)速慢則輸出電壓低，因此，可根據(jù)電壓計算傳感器轉(zhuǎn)速。入股信號轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁路的氣隙會發(fā)生周期性改變，磁路的磁阻及穿過信號圈的磁通量也會發(fā)生相應變化。依據(jù)電磁感應原理，傳感線圈內(nèi)會出現(xiàn)交變電動勢。若信號轉(zhuǎn)子按照順時針方向運行，轉(zhuǎn)子凸齒與其氣隙減小，磁路磁阻有所減小，磁通變化率增加。

二、電磁感應式轉(zhuǎn)速傳感器在汽車中的應用

電磁感應式轉(zhuǎn)速傳感器不但能測量轉(zhuǎn)速，也能檢測齒輪軸具體位置。若信號齒處于均勻分布狀態(tài)，其產(chǎn)生的信號為正弦波信號，正弦波波峰相對應的齒上升沿或下降沿，過零點與齒頂或齒隙正中間相對應。ECU利用求解正弦波信號周期或頻率，即可獲取齒輪的轉(zhuǎn)速（r/min），例如：自動變速器輸入和輸出軸的轉(zhuǎn)速。如果信號齒并未處于均勻分布狀態(tài)，設計的傳感器不只要檢測信號齒轉(zhuǎn)速，也要檢測軸的位置，發(fā)動機曲軸位置傳感器的應用就屬于這種情況。以桑塔納某型號轎車發(fā)動機為例，該轎車曲軸信號齒輪共設計58個齒，求傳感器信號波與齒輪的對應關系。根據(jù)求解均勻分布信號即可得到轉(zhuǎn)速，根據(jù)識別的非均勻分布信號捕捉軸的位置，主要措施如下：ECU把當前完整的正弦波與前一個正弦波展開比較，若當前周期比前一個周期大1.3倍，表明當前處于缺齒的信號波位置。

電磁感應式轉(zhuǎn)速傳感器信號幅值U與齒輪轉(zhuǎn)速ne、感應探頭與齒頂之間的距離d密切相關，即幅值U會隨轉(zhuǎn)速的改變而改變，且變化幅值較大。如果處于低速狀態(tài)，幅值會接近0 V，如果處于高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，幅值約為50～60V。如果感應探頭與齒頂?shù)木嚯x有所改變，這種變化范圍更大。例如：以桑塔納某型轎車發(fā)動機曲軸位置傳感器展開研究，設計相對應的實驗，實際檢測d、ne、U的影響。

當處于低速時，U非常小，可能檢測不到，因此，有些車速表起始車速設計為20 km/h。

三、應用電磁感應式傳感器注意事項

根據(jù)上述分析發(fā)現(xiàn)，這種傳感器具有使用方便、安全可靠、應用廣泛等特點，但因其設計獨特的輸出特性，如果使用不當，無法達到理想的效果，甚至發(fā)生故障。因此，日常使用必須注意以下方面：（1）合理固定信號齒輪與軸，避免信號齒輪與軸出現(xiàn)相對轉(zhuǎn)動，從而發(fā)生信號波動、測量不準的狀況；（2）嚴格按照規(guī)范要求設定信號齒輪與感應探頭之間的距離，并實施相應的固定處理，如果兩者距離過大，低速狀態(tài)ECU會由于信號過弱無法進行測量；距離過小，高速狀態(tài)由于電壓過大損壞設備；（3）保障信號齒輪具有完整的齒形，如果出現(xiàn)缺失或裂紋的情況，無法給出完整的感應信號，必然無法進行準確的計算。同時，要對感應套頭前端做好清潔構造，把感應探頭頂端的鐵屑等材料進行清理，否則會影響信號的強弱。

總之，電磁感應式轉(zhuǎn)速傳感器是汽車零部件的重要組成部分，其產(chǎn)品質(zhì)量對整個轉(zhuǎn)速系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響。文中通過分析電磁感應式轉(zhuǎn)速傳感器結構和工作原理，介紹其在汽車中的應用及注意事項，為該類傳感器的設計和運用提供可靠的參考。

參考文獻：

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