簡(jiǎn)析新型傳感器的通信方式——SENT信號(hào)

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在以往的車(chē)輛中，大部分傳感器傳輸?shù)亩际悄M信號(hào)。模擬信號(hào)容易被測(cè)量，信號(hào)電壓的變化體現(xiàn)了物理量的變化，使用萬(wàn)用表的電壓擋位便可測(cè)量到這種變化，如滑變電阻式節(jié)氣門(mén)位置傳感器，當(dāng)節(jié)氣門(mén)翻板位置發(fā)生變化時(shí)，滑動(dòng)電阻隨之變化，信號(hào)電壓因電阻分壓而發(fā)生變化。

總體來(lái)說(shuō)，部分傳感器模擬信號(hào)的電壓是隨著特定電阻變化而變化的，如反映位置變化的節(jié)氣門(mén)位置傳感器、加速踏板位置傳感器、車(chē)身高度傳感器等采用滑動(dòng)電阻，反映壓力變化的進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器、增壓壓力傳感器、油軌壓力傳感器等采用壓敏電阻，反應(yīng)溫度變化的進(jìn)氣溫度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器等采用熱敏電阻。

如圖1所示，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（由曲軸位置傳感器信號(hào)通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算而來(lái)）升高，進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力（由進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器信號(hào)線上的電壓反映）下降，形成真空；踩下加速踏板，節(jié)氣門(mén)打開(kāi)（節(jié)氣門(mén)位置信號(hào)由節(jié)氣門(mén)位置傳感器信號(hào)線上的電壓反映），進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力上升，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升。整個(gè)過(guò)程通過(guò)模擬信號(hào)的波形看得很清楚。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力及節(jié)氣門(mén)位置等信號(hào)波形（截屏）

不過(guò)，模擬信號(hào)容易受到干擾，到模塊內(nèi)部還要經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，容易出現(xiàn)信號(hào)偏差，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)控制不精準(zhǔn)，而數(shù)字信號(hào)具有抗干擾能力強(qiáng)，通信速度快，模數(shù)轉(zhuǎn)換在傳感器內(nèi)部完成。所以對(duì)于一些變化速率較高的信號(hào)，以及比較重要的信號(hào)，如空氣流量信號(hào)，率先使用了頻率的數(shù)字信號(hào)傳遞。

隨著科技的發(fā)展，對(duì)于信號(hào)可靠性的要求越來(lái)越高，特別是壓力信號(hào)的反饋，比如進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力、高壓油軌壓力等，越精準(zhǔn)、快速的反饋，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)控制越有利，所以對(duì)于壓力類(lèi)傳感器的信號(hào)傳輸，在很多車(chē)型上使用了一種全新的技術(shù)——SENT（單邊半字節(jié)）信號(hào)，它是一種通信數(shù)字信號(hào)。

采用SENT信號(hào)的傳感器只需要3根導(dǎo)線，1根電源線、1根搭鐵線和1根SENT信號(hào)線。SENT信號(hào)為單向通信，即傳感器只能發(fā)送數(shù)據(jù)，但通過(guò)這1根通信線可以發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)，比如空氣流量傳感器可以通過(guò)SENT信號(hào)線發(fā)送空氣流量和進(jìn)氣溫度信號(hào)，節(jié)氣門(mén)位置傳感器信號(hào)可以通過(guò)SENT信號(hào)線發(fā)送2個(gè)位置信號(hào)，等等。傳統(tǒng)節(jié)氣門(mén)位置傳感器（圖2a）內(nèi)部的2個(gè)位置傳感器共用1根電源線和1根搭鐵線，各自有獨(dú)立的1根信號(hào)線，共有4根導(dǎo)線，而新型節(jié)氣門(mén)位置傳感器（圖2b）內(nèi)部的2個(gè)位置傳感器除了共用電源線和搭鐵線以外，還可以共用信號(hào)線，即通過(guò)1根SENT信號(hào)線便可以發(fā)送2個(gè)位置傳感器的信號(hào)，這樣便節(jié)省了1根信號(hào)線。

圖2 節(jié)氣門(mén)位置傳感器電路

傳感器的SENT信號(hào)線上傳遞著高速的編碼信息（圖3），幾百μs更新1次數(shù)據(jù)，對(duì)于模擬量的變化來(lái)說(shuō)，這個(gè)刷新速率足夠了。另外，SENT信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)在于其成本低廉，并減少了布線，同時(shí)數(shù)字信號(hào)大大提高了信號(hào)傳輸?shù)目煽啃院涂垢蓴_能力。越來(lái)越多的模擬信號(hào)將被SENT信號(hào)取代，高壓油軌壓力傳感器、進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器、空氣流量傳感器、節(jié)氣門(mén)位置傳感器等都逐漸使用了SENT信號(hào)，這給維修診斷帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

圖3 SENT信號(hào)報(bào)文格式

在維修實(shí)踐中，筆者用萬(wàn)用表測(cè)得SENT信號(hào)的電壓有1.5 V和4.1 V兩種（圖4所示為別克威朗車(chē)節(jié)氣門(mén)位置傳感器SENT信號(hào)線上的通信波形，平均電壓約為1.5 V，圖5所示為大眾途觀車(chē)高壓油軌壓力傳感器SENT信號(hào)線上的通信波形，平均電壓約為4.1 V），這個(gè)信號(hào)電壓不會(huì)隨著被測(cè)物理量的變化而變化，所以在維修診斷時(shí)，無(wú)法通過(guò)使用萬(wàn)用表測(cè)量電壓的變化來(lái)判斷傳感器的好壞，更不能通過(guò)發(fā)送模擬電壓信號(hào)來(lái)測(cè)試控制單元是否正常，這種操作容易使控制單元內(nèi)部的芯片損壞。

圖4 別克威朗車(chē)節(jié)氣門(mén)位置傳感器SENT信號(hào)線上的通信波形（截屏）

圖5 大眾途觀車(chē)高壓油軌壓力傳感器SENT信號(hào)線上的通信波形（截屏）