謝丹 初宏偉

摘要：結(jié)合某車型的電路圖和實(shí)車轉(zhuǎn)速傳感器波形，本文對磁電式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、霍爾式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器這兩種常見類型的工作原理進(jìn)行詳細(xì)的說明，旨在對教學(xué)環(huán)節(jié)和檢修工作中，需要做轉(zhuǎn)速波形檢測來判斷可能的故障點(diǎn)起到一定的理論指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：磁電式;霍爾式;轉(zhuǎn)速傳感器;工作原理;波形

中圖分類號：U472.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）24-0060-02

0? 引言

曲軸位置與轉(zhuǎn)速傳感器簡稱為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，它是發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)最重要的傳感器之一，提供曲軸轉(zhuǎn)角位置、發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號至發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，用于確定發(fā)動(dòng)機(jī)基本點(diǎn)火時(shí)刻和噴油時(shí)刻[1]。本文對磁電式和霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)說明，同時(shí)結(jié)合電路圖分析波形形狀及特點(diǎn)，最后總結(jié)了二種類型傳感器各自的優(yōu)點(diǎn)。這對于排查是否因發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器異常而導(dǎo)致車輛故障[2]，提供了積極穩(wěn)健的理論基礎(chǔ)。

1? 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器

1.1 工作原理

磁電式轉(zhuǎn)速傳感器一般安裝在曲軸前端或后端，如圖1所示，隨著被測物體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳感器輸出與旋轉(zhuǎn)頻率相關(guān)的脈沖信號，達(dá)到測速的目的[3]。磁電式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器主要由導(dǎo)磁材料制成的信號盤（60-2齒均勻分布，其中有一處缺2個(gè)齒）、永久磁鐵、信號線圈等組成。傳感器的位置是固定的，軟磁鐵芯與信號盤轉(zhuǎn)子齒之間必須保持一定間隙。

當(dāng)信號盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于鐵芯和信號盤之間間隙不斷變化，通過線圈的磁通量也不斷變化，這將在電磁線圈內(nèi)感應(yīng)出感應(yīng)電動(dòng)勢，即輸出信號，可產(chǎn)生與齒數(shù)相等且大小和方向均周期性變化的感應(yīng)電動(dòng)勢，并以交流形式輸出，如圖2所示。

1.2 應(yīng)用

磁電式轉(zhuǎn)速傳感器是無源的，不用另外提供電源，所以只有信號輸出線和屏蔽地線。傳感器插頭接線形式主要有兩線制和三線制兩種。兩線制的兩根線為信號回路線，信號正負(fù)交替變化，如圖3所示;三線制多出的一根線為屏蔽線，如圖4所示，G28的1號和2號引腳為信號正負(fù)極，3號線為屏蔽線。

2? 霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器

2.1 霍爾效應(yīng)

如圖5所示，霍爾效應(yīng)是指把一塊金屬或半導(dǎo)體薄片垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中，沿著垂直于磁場方向通過電流Ⅰ時(shí)，會(huì)在薄片的另一對側(cè)面間產(chǎn)生電動(dòng)勢UH，所產(chǎn)生的電動(dòng)勢稱為霍爾電動(dòng)勢，這種薄片（一般為半導(dǎo)體）稱為霍爾片或霍爾元件。

2.2 工作原理

霍爾元件在受到磁場力的作用后，就可以在霍爾元件上測得一個(gè)電壓，閾值開關(guān)閉合，如圖6所示，反過來磁場消失，在霍爾元件上就測量不到電壓，開關(guān)就會(huì)斷開。只有存在一定數(shù)值的霍爾電壓時(shí)，閾值開關(guān)才會(huì)被接通。開關(guān)開閉的同時(shí)，將閉合和斷開一個(gè)外部電路。因此，實(shí)際上霍爾式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器就是一個(gè)電子開關(guān)。霍爾元件和閾值開關(guān)是一個(gè)部件，因此無法測量位于傳感器前段的霍爾電壓，而只能測量傳感器供電情況及信號輸出。

霍爾傳感器并不會(huì)對控制單元產(chǎn)生信號電壓，而是控制單元提供電壓到信號線上。圖6所示，控制單元的輸出端上有一個(gè)正電壓，而控制單元對輸出端進(jìn)行監(jiān)控，如果開關(guān)斷開，控制單元就會(huì)識(shí)別到輸出端上有正電壓。如果開關(guān)閉合，電流就會(huì)直接流到接地點(diǎn)上，于是形成短路，這時(shí)電流直接流向接地點(diǎn)，控制單元的輸入端電位下降，因此，為防止發(fā)生短路，中間安裝一個(gè)電阻很高的上拉電阻R，該電阻相當(dāng)于一個(gè)用電器，可以防止短路。如果開關(guān)再次斷開，正電位就會(huì)通過電阻加到控制單元上，開關(guān)的作用由霍爾傳感器取代。

2.3 應(yīng)用

圖7為某款霍爾式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器G28電路圖，G28側(cè)T3V/3為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的接地，T3V/1提供傳感器5V正電，T3V/2為發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元監(jiān)控信號電壓的位置，所在導(dǎo)線稱之為信號線?？刂茊卧枰R(shí)別開關(guān)的狀態(tài)，開關(guān)本身一側(cè)通過發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元T60/20接地，另外一側(cè)連接到控制單元的T60/5引腳。開關(guān)斷開時(shí)，T3V/2引腳上的對地電壓為5V，開關(guān)閉合時(shí)，電壓為0V。因此，圖9所示，隨著安裝在曲軸上的信號盤轉(zhuǎn)動(dòng)（如圖8所示），G28信號線上的波形是一個(gè)連續(xù)完整的0V和5V矩形波形。G28的低電平信號和高電平信號長度大致相同的，缺齒部分對應(yīng)的波形為高電平且比較寬。缺齒部分與傳感器相對時(shí)，霍爾電壓微弱，閾值開關(guān)不會(huì)被接通，所在電路處于斷路狀態(tài)，控制單元監(jiān)控到T60/2引腳位置處的電壓為5V，這與缺齒部分的波形是高電位正好對應(yīng)。

3? 總結(jié)

磁電式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，將輸入的運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成線圈中的感應(yīng)電勢輸出。它直接將被測物體的機(jī)械能量轉(zhuǎn)換成電信號輸出，工作不需要外加電源，是一種典型的無源傳感器。由于這種傳感器輸出功率較大，因而大大地簡化了配用的二次儀表電路[3]。

霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器雖需要電源，但其抗電磁干擾性強(qiáng)，對于傳感器和靶輪之間的距離以及震動(dòng)等因素，并不十分敏感;輸出信號電壓振幅值不受轉(zhuǎn)速的影響;頻率響應(yīng)高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李春明，主編.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射技術(shù)[M].四版.北京：北京理工大學(xué)出版社，2013.

[2]馮健.邁騰轎車無法著車的故障診斷[J].汽車維修，2018（02）：42-43.

[3]磁電式傳感器.https：//baike.so.com/doc/3970250-4166049.html[EB/OL].