汽车-传感器与执行器.docx

《汽车-传感器与执行器.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2.传感器与执行器2.1传感器有了形式各样的传感器，车载控制模块才能监控整个电气系统的工作状况，获得它想要得到的信息，并对系统的工作状况进一步作出有必要的调整。传感器可以用来监测不同的物理属性值，比如：位置、速度、压力、温度等。这些属性值最终均以电信号的形式与其他数据流一起，传送至控制网络。2.1.1信号1.信号的类型1）按照信号的波形图特征，传感器信号可以分为数字信号（DigitalSignal）和模拟信号（AnalogSignal）。（1）数字信号DigitalSignal图2-1数字信号波形图由于车载控制单元的基础

2、是单片机，所有能接受的数字信号也是二进制信号，如图2-1所示。二进制信号是电压信号，也叫方波信号，最大的特点是，随着时间的变化，电压值只在两个域值之间瞬间切换，并不存在过渡区，每一个电压值代表着一种状态。（例如：Vmax表示开，Vmin表示关）。虽然开关并不属于传感器，但开关信号是最简单的数字信号的例子，开关的状态无非有两种，打开和关闭；对应的电压信号值，就是12V（或5V）和0V。（2）模拟信号AnalogSignal图2-2模拟信号波形图模拟信号与电压信号最大的不同在于，随着时间的变化，输入的电压值是连续变化的，如图

3、2-2所示。在某一时刻的电压值，具体指的是什么状态，控制单元无法识别出来。最简单的例子就是温度传感器：测量的时间不同，物体不同，那么测量的结果就是电压值在0―5V之间的任意值。2）按照传感器类型的不同，传感器信号可以分为：电阻信号（ResistiveSignal）、开关信号（SwitchesSignal）、和感应电压信号（VoltageGenerating）。（1）电阻信号ResistiveSignal随着机械位置发生改变，电阻值也跟着变化，这一类的传感器称为电阻传感器。传感器的阻值发生变化，那么传感器上的电压也会随之变

4、化。控制模块通过监测传感器上的电压值变化，并与参考标志电压相比较，就可以知道测量值所代表的状态。（2）开关信号SwitchesSignal开关本身不是传感器，但其可以用作信号输入，最简单的例子就是制动踏板开关。（3）感应电压信号VoltageGenerating正如字面意义所透露的，该类型的传感器可以产生感应电压信号。不同的信号电压值表示不同的机械状况，控制模块通过感应电压信号值，就可以知道其对应的机械状况。2.信号利用车载控制模块的基础是只能识别二进制信号的单片机，所以能够直接使用数字信号，因为数字信号只有两个阈值信号

5、（0V或5V），要么有、要么没有，但不能识别模拟信号。所以模拟信号必须要经过转换，才能被控制模块所识别、理解其所包含的信号含义。2.1.2传感器的类型按照核心元件工作原理不同，传感器可以分为电阻型、感应电压型和开关型传感器。1.电阻型传感器电阻型传感器是一类传感器，根据电阻元件物理特性的不同，分为电位计（Potentiometer）、热敏电阻（Thermistors）传感器、压敏电阻（Piezoresistive）传感器三种类型。1）电位计Potentiometer电位计本质上是一个用作信号输入的滑片电阻器。一般用3个端

6、子：供电极，接地以及可变电压反馈端子。可变电压反馈端子一般与机械臂相连，随着机械臂位置或角度的变化，对外输出的电压也随之变化，如图2-3所示。图2-3典型的电位计示意图电位计通常用于以下部件中：（1）自动空调系统（HVAC）空气分配风门（2）节气门体（3）电子加速踏板（4）车身高度传感器2）热敏电阻Thermistors热敏电阻传感器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。热敏电阻分为正温度系数电阻（PTC，PositiveTemperatureCoefficient）和负温度系数电阻（NTC,Negat

7、iveTemperatureCoefficient）。如图2-4所示，PTC热敏电阻传感器器在温度越高时电阻值越大，NTC热敏电阻传感器在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。（a）负温度系数关系（b）正温度系数关系图2-4温敏电阻的阻值与温度的关系如图2-5所示，热敏电阻传感器有两个接线端子，一个端子接地，通常是进入控制模块，在控制模块内部接地；另一个端子是参考电压端，与控制模块内部的一个分压电阻相接，形成两个串联电阻。控制模块监测参考电压端，也就是热敏电阻与分压电阻的连接段的输出电压值Vout的变化。图2-5热

8、敏电阻传感器接线示意图外界温度发生变化，那么R2阻值就会改变，通过公式可知，输出Vout也会随之发生变化。Vout=R2/（R1+R2）×Vin热敏电阻传感器一般用于测量以下参数：（1）发动机冷却液温度（2）进气温度（3）变速箱油温（4）空调出风口温度3）压敏电阻传感器Piezoresistive压敏电阻传感器的核心