謝改紅

（河南省平頂山市財經(jīng)學(xué)校，河南 平頂山 467000）

應(yīng)用轉(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(dāng)?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(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理，對其在汽車中的應(yīng)用展開分析，介紹使用這類傳感器的注意事項(xiàng)，以期為類似傳感器的設(shè)計和使用提供重要參考。

一、電磁感應(yīng)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(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)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(yīng)式、電磁感應(yīng)式、霍爾效應(yīng)式等，其中，電磁感應(yīng)式應(yīng)用較廣，其根據(jù)磁通變化產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)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(yīng)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(yīng)探頭所安裝的位置，若使用不當(dāng)會導(dǎo)致信號過弱、信號缺失等情況。電磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器根據(jù)發(fā)電機(jī)設(shè)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(yīng)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(yīng)變化。依據(jù)電磁感應(yīng)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(yùn)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(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器在汽車中的應(yīng)用

電磁感應(yīng)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(yīng)的齒上升沿或下降沿，過零點(diǎn)與齒頂或齒隙正中間相對應(yīng)。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(shè)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(jī)曲軸位置傳感器的應(yīng)用就屬于這種情況。以桑塔納某型號轎車發(fā)動機(jī)為例，該轎車曲軸信號齒輪共設(shè)計 58 個齒，求傳感器信號波與齒輪的對應(yīng)關(guān)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(dāng)前完整的正弦波與前一個正弦波展開比較，若當(dāng)前周期比前一個周期大1.3 倍，表明當(dāng)前處于缺齒的信號波位置。電磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器信號幅值 U 與齒輪轉(zhuǎn)速 ne、感應(yīng)探頭與齒頂之間的距離 d 密切相關(guān)，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(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，幅值約為 50～60V。如果感應(yīng)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(jī)曲軸位置傳感器展開研究，設(shè)計相對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)際檢測d、ne、U 的影響。當(dāng)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(shè)計為 20 km/h。

三、應(yīng)用電磁感應(yīng)式傳感器注意事項(xiàng)

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(yīng)用廣泛等特點(diǎn)，但因其設(shè)計獨(dú)特的輸出特性，如果使用不當(dāng)，無法達(dá)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(zhǔn)的狀況；

2.嚴(yán)格按照規(guī)范要求設(shè)定信號齒輪與感應(yīng)探頭之間的距離，并實(shí)施相應(yīng)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(jìn)行測量；距離過小，高速狀態(tài)由于電壓過大損壞設(shè)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(yīng)信號，必然無法進(jìn)行準(zhǔn)確的計算。同時，要對感應(yīng)套頭前端做好清潔構(gòu)造，把感應(yīng)探頭頂端的鐵屑等材料進(jìn)行清理，否則會影響信號的強(qiáng)弱。

總之，電磁感應(yīng)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(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)和工作原理，介紹其在汽車中的應(yīng)用及注意事項(xiàng)，為該類傳感器的設(shè)計和運(yùn)用提供可靠的參考。