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EPS轉矩轉角一體化傳感器的研究

方向盤的轉矩傳感器、轉角傳感器是汽車電動助力轉向系統(tǒng)的重要組成部分,其輸出信號的品質直接影響電動助力轉向系統(tǒng)的性能。為了滿足電動助力轉向系統(tǒng)對方向盤轉矩、轉角的測量要求,本文研究了一種同時輸出轉矩、轉角信號的非接觸式智能傳感器。首先,本文對國內外現(xiàn)有的轉矩傳感器、轉角傳感器進行了分析,并對能夠同時提供復合信號的轉矩、轉角傳感器進行了重點討論。

然后介紹了霍爾效應的基本理論,并對轉矩的常用測量方法進行了歸納總結。根據(jù)汽車轉向特性及霍爾芯片的性能,提出了一種全新的測量方法,實現(xiàn)轉角、轉矩的同時測量。其次,通過對齒輪傳動的推導分析,確定了齒輪的基本參數(shù)要求,并對傳感器總成中的各傳動齒輪進行了詳細的設計。再次,對傳感器的電路進行了模塊化的設計。本文將傳感器的測量電路分為單片機管理模塊、轉矩傳感器芯片模塊、角度傳感器電路芯片模塊,并分別對各測量電路進行了選材和設計。

不同類型接近傳感器的工作原理

電容式接近傳感器的工作原理：電容式接近傳感器由高頻振蕩器和放大器等組成，由傳感器的檢測面與大地間構成一個電容器，參與振蕩回路工作，起始處于振蕩狀態(tài)。當物體接近傳感器檢測面時，回路的電容量發(fā)生變化，使高頻振蕩器振蕩。振蕩與停振這二種狀態(tài)轉換為電信號經(jīng)放大器轉化成二進制的開關信號。

電感式接近傳感器的工作原理：電感式接近傳感器由高頻振蕩、檢波、放大、觸發(fā)及輸出電路等組成。振蕩器在傳感器檢測面產(chǎn)生一個交變電磁場，當金屬物體接近傳感器檢測面時，金屬中產(chǎn)生的渦流吸收了振蕩器的能量，使振蕩減弱以至停振。振蕩器的振蕩及停振這二種狀態(tài)，轉換為電信號通過放大轉換成二進制的開關信號，經(jīng)功率放大后輸出。

高頻振蕩型接近傳感器的工作原理：由LC高頻振蕩器和放大處理器電路組成，當金屬物體接近振蕩感應頭時會產(chǎn)生渦流，使接近傳感器振蕩能力衰減，內部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有無金屬物體接近，進而控制開關的通或斷。所有金屬型傳感器的工作原理：所有金屬型傳感器基本上屬于高頻振蕩型。和普通型一樣，它也有一個振蕩電路，電路中因感應電流在目標物內流動引起的能量損失影響到振蕩頻率。目標物接近傳感器時，不論目標物金屬種類如何，振蕩頻率都會提高。傳感器檢測到這個變化并輸出檢測信號。

有色金屬型傳感器的工作原理：有色金屬傳感器基本上屬于高頻振蕩型。它有一個振蕩電路，電路中因感應電流在目標物內流動引起的能量損失影響到振蕩頻率的變化。當鋁或銅之類的有色金屬目標物接近傳感器時，振蕩頻率；當鐵一類的黑色金屬目標物接近傳感器時，振蕩頻率降低。如果振蕩頻率高于參考頻率，傳感器輸出信號。

什么是壓力傳感器？

壓力傳感器是將壓力轉換為電信號輸出的傳感器。

在講述壓力傳感器的同時，我們必須導出壓力變送器的概念。

通常傳感器由兩部分組成，即分別是敏感元件和轉換元件。其中敏感元件是指傳感器中能夠直接感受或響應被測量的部分；轉換元件是指傳感器中將敏感元件感受或響應的被測量的應變轉換成適于傳輸或測量的電信號部分。

由于傳感器的輸出信號一般很微弱，需要將其調制與放大。隨著集成技術的發(fā)展，人們又將這部分電路及電源等電路也一起裝在傳感器內部。這樣，傳感器就可以輸出便于處理，傳輸?shù)目捎眯盘柫?。而在以前技術相對落后時，所謂的傳感器是指上文中的敏感元件，而變送器就是上文中的轉換元件。

壓力傳感器一般是指將變化的壓力信號轉換成對應變化的電阻信號或電容信號的敏感元件，如：壓阻元件，壓容元件等。而壓力變送器一般是指，壓敏元件與調理電路共同組成的測量壓力的整套電路單元，一般能直接輸出與壓力成線性關系的標準電壓信號或電流信號，供儀表、PLC、采集卡等設備直接采集。