非接觸式電子油門踏板角度傳感器結構的創(chuàng)新設計

李埃榮

摘要：本文對一種非接觸式電子油門踏板角度傳感器的結構進行了創(chuàng)新設計研究，將這種傳感器的結構與電子油門踏板機械結構相比較，非接觸式電子油門踏板角度傳感器不僅具有較高的輸出精度，而且這種腳踏板的尺寸小、具有較高的靈活性、通用性強等特點。將非接觸式電子油門踏板角度傳感器的結構進行創(chuàng)新設計，可以有效地解決角度傳感器裝配存在誤差大的問題，同時也能夠使得其輸出精度大幅度提高，并在一定程度上對分體式角度傳感器的體積過大問題進行初步解決。

關鍵詞：非接觸式角度傳感器;結構設計;電子油門踏板

0 ?引言

根據(jù)當前已有現(xiàn)實情況來看，電子油門控制系統(tǒng)主要是由油門踏板、踏板控制傳感器等內(nèi)容具體構成。而位移傳感器作為油門控制系統(tǒng)的一個重要組成部件，將其安裝在踏板底部就可以實現(xiàn)動態(tài)化監(jiān)測。除此之外，工作人員在腳踏板下方安裝一個傳感器還有利于電壓信號之間的靈活轉(zhuǎn)換。有傳感器旋轉(zhuǎn)軸角度變化轉(zhuǎn)化為的電壓信號會被傳送到ECU進行集中的運算處理，而這種信號在通過處理之后會轉(zhuǎn)換成一種最終形式的控制信號?？刂菩盘枙跃€路之間的信息傳送形式傳送到電動機上，而這種伺服電動機本身就具有控制電動驅(qū)動器的重要功能，因而控制信號本身就可以通過對控制氣門角度的轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)對車輛速度的整體性控制?，F(xiàn)如今，市場上所見到的位移傳感器都不能夠同時實現(xiàn)兩個方向旋轉(zhuǎn)的功能，所以依據(jù)位移傳感器的結構不同將其分為兩種：角度傳感器主要是由電子油門機械踏板結構整合而成的一種傳感器，這種傳感器在腳踏板組成的過程中具有裝配誤差較大、磨損量較高、輸出精度低等特點;另一種傳感器是分體式的角度傳感器。與角度傳感器相比較，分體式的角度傳感器具有結構較大、靈活性較差等特點。為了能夠更好地對當前市場中已有傳感器的不足之處進行改善，文章在具體開展過程之中以現(xiàn)實情況為基礎設計出了一種新形式的傳感器，也就是非接觸式電子油門踏板角度傳感器。非接觸式電子油門踏板角度傳感器不僅具有較高精確度的信號傳輸，并且其在發(fā)揮作用的過程，只需要通過一個簡單的轉(zhuǎn)動副就可以發(fā)揮其功能，所以其能夠充分消除因踏板主體結構裝配存在物質(zhì)而導致電壓信號不穩(wěn)定現(xiàn)象的發(fā)生。并且與上述的兩種傳感器相比較，非接觸式電子油門踏板角度傳感器本身在尺寸方面來說相對要小一些，因而在最終整體靈活性布置及其使用過程之中的結構簡單程度等方面它都具有較高的水平。與此同時，因為這種傳感器安裝有較高程度的靈活性，所以安裝在任何不同的使用空間，具有廣泛的通用性。

1 ?新型角度傳感器的結構原理

1.1 結構組成

新型結構式踏板角度傳感器作為獨立的一個組成部分，電子油門踏板機械結構與這種新研發(fā)出的角度傳感器有很大程度上的差異。根據(jù)圖1我們可以看到，新形結構式踏板角度結構傳感器主要有以下具體內(nèi)容構成。工作人員在設計的過程之中以殼體的軸線為中心設置出了一個單獨的傳感器軸容置腔，所以在非接觸式電子油門踏板角度結構傳感器待正式運轉(zhuǎn)的過程中能夠在傳感器軸內(nèi)設置的這個腔體內(nèi)部實現(xiàn)較高靈活化的轉(zhuǎn)變。根據(jù)圖片我們可以看到，側(cè)端封閉傳感器軸的一端與殼體實現(xiàn)了緊密連接，工作人員采用一次注塑成型和塑料焊接的方式來實現(xiàn)了這兩方的緊密連接，工作人員同時還在另一段設置出了一個向內(nèi)凹陷的連接孔與電子油門踏板進行連接。為了能夠在更大程度上讓電子油門的芯片在更大程度上在電子線路板上得到固定，有關工作人員還需要在其內(nèi)部安裝一個磁鐵，同時還需要確保芯片的上表面能夠與磁鐵外端面保持平行，并且還需要在芯片和磁鐵之間放置一個中間板。中間板的一個平面要比印刷電路板低，而另一個平面要比傳感器軸端部低。該角度傳感器在設置過程中所采用的傳感器軸為階梯軸，因而床電機軸的直徑要相對于另一端的電機軸直徑小一些，而另一端制側(cè)蓋一端依次設有第一階、第二階、第三階。將O型密封圈套在傳感器軸的第一階，并在與傳感器的第一節(jié)對應的殼體的位置設置密封槽，第二節(jié)軸斷面上沿軸的方向設置兩個插孔，同時也需要在與軸端相對應的殼體內(nèi)側(cè)壁上安裝固定槽。有關工作人員需要將扭轉(zhuǎn)彈簧套的一端連接在孔內(nèi)部，將其另一端與第二節(jié)軸進行連接。

1.2 工作原理

非接觸式角度傳感器通常會被安裝在電子油門踏板底部的凸耳上。駕駛員在對電子油門踏板進行利用時就會讓其電子銷軸發(fā)生自主性的旋轉(zhuǎn)運動。在這時，一側(cè)殼體傳感器在得到運動過程中就會帶動另一側(cè)磁鐵的整體性運動，因而旋轉(zhuǎn)磁場就會在這一過程之中得到塑造。最終PCB板上的芯片就會隨著磁場的帶動而產(chǎn)生電信號，所以對電子油門腳踏板位置的變化以及其信號檢測的目的就會得到實現(xiàn)，最終傳感器較多的變化就會實現(xiàn)整體的電信號的變化。將得到的電信號通過電路傳送到ECU，ECU對該信息進行運算處理，經(jīng)過運算處理，得到的控制信號傳送到伺服電動機，通過伺服電動機控制來開放的角度來間接控制車輛的行駛速度。

2 ?新型傳感器的結構設計的創(chuàng)新點

①在傳感器軸和印刷電路板之間安裝了一個新的中間板是新型電子子傳感器角度研發(fā)的一個創(chuàng)新點所在。中間板的實現(xiàn)可以在很大程度上穩(wěn)定傳感器軸與印刷芯片電路板之間的固定距離，這可以在更大程度上保證印刷電路板與芯片之間的平行化行駛。

②電機元件容納室在新型傳感器結構之中的兩個安裝部之間都得到了安裝也是新型電子傳感器的一個創(chuàng)新點所在。電器元件容納室的設置部位如圖2所示。電機元件容納室的設置不僅使得內(nèi)部電器元件的布置空間得到有效的擴大，而且也能夠為更多附加電器元件的設置留有足夠的空間，這樣不僅有利于推動電子油門踏板電信號輸出功能的發(fā)展，而且也有利于推動新型傳感器結構設計的創(chuàng)新。

③新型傳感器結構在設計的過程中在第二個階端軸斷面上設置了兩個插孔。詳細的布置設計如圖2所示。在旋轉(zhuǎn)彈簧安裝的過程中需要依據(jù)功能的需求選擇不同方向的旋轉(zhuǎn)彈簧。供選擇安裝的彈簧的旋轉(zhuǎn)方向分為左旋轉(zhuǎn)和右旋轉(zhuǎn)，但是如果在傳感器結構設計的過程中在第二階段軸斷面上設置兩個插孔就不需要再進行旋轉(zhuǎn)方向彈簧方向的選擇。只需要依據(jù)車輛的配置需求選擇不同角度的選擇不同改變角度的傳感器。

④第四個創(chuàng)新設計如圖3所示，限位塊被設置在了傳感器第三階軸位置端面上，并且限位長槽被設置在了傳感器軸側(cè)壁底部，這樣的創(chuàng)新設計不僅有利于確保傳感器具有足夠的回旋空間，而且也使角度傳感器的使用范圍更加廣泛。

⑤為了確保所設置的角度傳感器具有更加嚴密的防水性，在角度傳感器設置的過程中在殼體上添加了密封槽和O型密封圈的設計。同時為了使得密封性更一步加強，殼體和插針在鏈接的過程中采用了一次注塑成型的技術。（圖3）

3 ?新型傳感器的輸出特性

3.1 測試要求

為了能夠有效地對新型傳感器的輸出特性進行嚴密的檢測，需要需要把所有輸出特性的檢測的環(huán)境溫度范圍必須保持在15～20℃。供電電壓的范圍保持在4.5～5.5V。新型傳感器的電壓輸出方式為比例電壓輸出，并且油門踏板的角度旋轉(zhuǎn)范圍為0～60°。

3.2 新型傳感器的輸出特性

當駕駛員腳踩油門踏板帶動傳感器軸旋轉(zhuǎn)角度發(fā)生變化時，傳感器輸入電壓值也會隨之變化（見表1）。依據(jù)帶動傳感器軸旋轉(zhuǎn)角度和輸入電壓變化的規(guī)律繪制了如圖4所示的特性曲線圖。

通過傳感器的輸出特性曲線我們可以得出：傳感器輸出電壓的信號值與旋轉(zhuǎn)角度成正比例關系。

4 ?結論

通過這篇文章我們可以知道，研究人員設計的新型傳感器不僅具有結構尺寸小、靈活度較高等優(yōu)點，而且也有利于各種信號的精確傳輸。因此，這種傳感器適用的領域更加廣泛。

參考文獻：

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