【正文】 測(cè)速的裝置，以知道自己的運(yùn)行情況。并根據(jù)外界條件，如溫度，風(fēng)速等進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，已達(dá)到最佳的運(yùn)行效果。因此需要尋找一種裝置與方法進(jìn)行對(duì)訓(xùn)練中各種參數(shù)的測(cè)定記錄。從各項(xiàng)數(shù)據(jù)上顯示，汽車保有量迅速增加，車輛安全性已成為人們最關(guān)心的問題。為了保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，政府部門制定了相關(guān)的道路交通安全法規(guī)，為了滿足安全法規(guī)和消費(fèi)者對(duì)車輛安全性的要求，廠商采取了多方面措施來改善車輛的安全性能，其中電子技術(shù)起了很大的作用。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，車輛電子化的程度越來越高，車輛傳感器成為汽車電子控制系統(tǒng)的重要組成部件，也是車輛電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心技術(shù)之一。車輛內(nèi)傳感器的工作環(huán)境十分惡劣，因此對(duì)傳感器的要求也十分嚴(yán)格。這些傳感器必須要經(jīng)受40℃～150℃的溫度變化，而且要求精度高、可靠性好、反應(yīng)快、抗干擾和抗振動(dòng)能力強(qiáng)，才能準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)檢測(cè)車輛運(yùn)行的有關(guān)狀態(tài)，速度傳感器是列車安全行駛的重要設(shè)備，它能否穩(wěn)定工作，將直接影響到車輛的正常運(yùn)行。作為現(xiàn)代信息技術(shù)三大支柱之一的傳感器技術(shù),已成為當(dāng)今社會(huì)在高新技術(shù)發(fā)展方面爭(zhēng)奪的一個(gè)制高點(diǎn)。在現(xiàn)代汽車電子控制中，傳感器廣泛用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)中，傳感器的使用數(shù)量和技術(shù)水平?jīng)Q定了現(xiàn)代車輛控制系統(tǒng)的性能，為汽車性能的改善提供了有力保障。傳感器是汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，是促進(jìn)汽車高檔化、電子化、自動(dòng)化的關(guān)鍵部件，也是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一。普通汽車上大約裝有1020只傳感器，高級(jí)豪華轎車則更多。傳感器能及時(shí)識(shí)別外界和系統(tǒng)本身的變化，對(duì)溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、體積流量等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的測(cè)量，并將信息傳遞給電腦進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)汽車各系統(tǒng)的電子控制。現(xiàn)代社會(huì)對(duì)車輛性能的要求越來越高，促使汽車傳感器技術(shù)不斷發(fā)展，今后汽車傳感器的發(fā)展趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)微型化、智能化和多功能化，開發(fā)新材料、新工藝和新型傳感器。第二章 汽車車速檢測(cè)涉及部件的工作原理第一節(jié) 傳感器的工作原理車速傳感器檢測(cè)電控汽車的車速，控制電腦用這個(gè)輸入信號(hào)來控制發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，自動(dòng)變速器的變扭器鎖止，自動(dòng)變速器換檔及發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的開閉和巡航定速等其它功能。車速傳感器的輸出信號(hào)可以是磁電式交流信號(hào)，也可以是霍爾式數(shù)字信號(hào)或者是光電式數(shù)字信號(hào)，車速傳感器通常安裝在驅(qū)動(dòng)橋殼或變速器殼內(nèi)，車速傳感器信號(hào)線通常裝在屏蔽的外套內(nèi)，這是為了消除有高壓電火線及車載電話或其他電子設(shè)備產(chǎn)生的電磁及射頻干擾，用于保證電子通訊不產(chǎn)生中斷，防止造成駕駛性能變差或其他問題，在汽車上磁電式及光電式傳感器是應(yīng)用最多的兩種車速傳感器，在歐洲、北美和亞洲的各種汽車上比較廣泛采用磁電式傳感器來進(jìn)行車速(VSS)、曲軸轉(zhuǎn)角(CKP)和凸輪軸轉(zhuǎn)角(CMP)的控制，同時(shí)還可以用它來感受其它轉(zhuǎn)動(dòng)部位的速度和位置信號(hào)等，例如壓縮機(jī)離合器等。車輛自動(dòng)強(qiáng)制限速裝置，包括傳感器、控制電路和操控機(jī)構(gòu)。車輛限速器分為兩種：一種是在車輛超速時(shí)發(fā)出語音警報(bào)，提醒駕駛者減速；另一種限速器是在車輛超過限定速度后，通過車載電腦發(fā)出指令，強(qiáng)制降低車輛行駛速度。 車輛遙控自動(dòng)限速器由發(fā)射器和接收器組成，采用遙控專用編碼集成塊。通過對(duì)遙控限速進(jìn)行編碼，使每一組編碼對(duì)應(yīng)一種車速限制，并利用設(shè)置在路碼表與之刻度同步上的光電傳感器進(jìn)而控制執(zhí)行繼電器切斷和接續(xù)汽車起動(dòng)、點(diǎn)火和熄火回路，從而達(dá)到控制車速的目的。限速器的發(fā)射器包括固定發(fā)射器和移動(dòng)發(fā)射器，固定發(fā)射器安裝在需限速道路路段的出入口處，移動(dòng)發(fā)射器由執(zhí)法人員掌握，接收器安裝在各受控車輛的駕駛室內(nèi)。車輛智能限速器由汽車傳感器、微電腦速度控制儀和智能機(jī)械手組成。 其工作原理是：當(dāng)車輛速度低于設(shè)定值時(shí)，控制儀不啟動(dòng)機(jī)械手，車輛行駛?cè)绯?；?dāng)車輛速度臨界設(shè)定值時(shí)，控制器立即啟動(dòng)機(jī)械手拉起油門，等同于司機(jī)放松油門，汽車只能滑行減速不能加速，從而使車速得到控制；當(dāng)車輛速度低于設(shè)定值時(shí)，控制器立即反向放松油門，使油門恢復(fù)如初。由于它的科學(xué)控速原理，車輛限速時(shí)呈自然、平穩(wěn)狀態(tài)，不易被站立的乘客察覺。 電子限速的作用是限制車速過高，防止因車速過高造成事故。電子限速器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛的速度，當(dāng)車速達(dá)到一定值的時(shí)候，它就會(huì)控制供油系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這時(shí)即使踏下油門踏板，供油系統(tǒng)也不會(huì)供油。第2節(jié) 汽車車速傳感器的工作原理一、霍爾式車速傳感器霍爾效應(yīng)是一種磁電效應(yīng)，是德國物理學(xué)家霍爾1879年研究載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的性質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。流垂直于外磁場(chǎng)方向通過導(dǎo)體時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)和電流方向的導(dǎo)體的兩個(gè)端面之間出現(xiàn)電勢(shì)差的現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，該電勢(shì)差稱為霍爾電勢(shì)差（霍爾電壓）。根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成霍爾元件，它具有對(duì)磁場(chǎng)敏感、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、頻率響應(yīng)寬、 輸出電壓變化大和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，在測(cè)量、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用?；魻栃?yīng)傳感器如圖21所示，磁場(chǎng)中有一個(gè)霍爾半導(dǎo)體片恒定電流I從A到B通過該片。在洛侖茲力的作用下I的電子流在通過霍爾半導(dǎo)體時(shí)向一側(cè)偏移使該片在CD方向上產(chǎn)生電位差，這就是所謂的霍爾電壓?；魻栯妷弘S磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化磁場(chǎng)越強(qiáng)電壓越高磁場(chǎng)越弱電壓越低?；魻栯妷褐岛苄⊥ǔＶ挥袔讉€(gè)毫伏但經(jīng)集成電路中的放大器放大就能使 該電壓放大到足以輸出較強(qiáng)的信號(hào)。若使霍爾集成電路起傳感作用需要用機(jī)械的方法來改變磁場(chǎng)強(qiáng)度。下圖所示的方法是用一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪作為控制磁通量的開關(guān)當(dāng)葉輪葉片處于磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時(shí)磁場(chǎng)偏離集成片霍爾電壓消失。這樣霍爾集成電路的輸出電壓的變化就能表示出葉輪驅(qū)動(dòng)軸的某一位置利用這一工作原理可將霍爾集成電路片用作用點(diǎn)火正時(shí)傳感器。霍爾效應(yīng)傳感器屬于被動(dòng)型傳感器它要有外加電源才能工作這一特點(diǎn)使它能檢測(cè)轉(zhuǎn)速低 的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。 圖21 霍爾效應(yīng)傳感器 1霍爾半導(dǎo)體元件 2永久磁鐵 3擋隔磁力線的葉片 霍爾效應(yīng)在應(yīng)用技術(shù)中特別重要，如果對(duì)位于磁場(chǎng)(B)中的導(dǎo)體(d)施加一個(gè)電壓(V)，該磁場(chǎng)的方向垂直于所施加電壓的方向，那么則在既與磁場(chǎng)垂直又和所施加電流方向垂直的方向上會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)電壓(UH)，人們將這個(gè)電壓叫做霍爾電壓，產(chǎn)生這種現(xiàn)象被稱為霍爾效應(yīng)。好比一條路, 本來大家是均勻的分布在路面上, 往前移動(dòng)。當(dāng)有磁場(chǎng)時(shí), 大家可能會(huì)被推到靠路的右邊行走。故路(導(dǎo)體)的兩側(cè), 就會(huì)產(chǎn)生電壓差。這個(gè)就叫“霍爾效應(yīng)”，霍爾效應(yīng)原理如圖22所示。 圖22 霍爾效應(yīng)原理圖 霍爾傳感器常用來檢測(cè)車輛上車速和轉(zhuǎn)速的信號(hào)。霍爾傳感器由傳感頭和齒心組成，其傳感頭由永磁體、霍爾元件和電子電路等組成。霍爾車速傳感器的工作原理：在齒蹦轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，使得通過霍爾元件的磁力線密度發(fā)生變化，從而引起霍爾電壓的變化，霍爾元件將輸出一準(zhǔn)正旋波電壓，此信號(hào)由電子電路轉(zhuǎn)換成表中的脈沖電壓。由霍爾原理可知，霍爾傳感器的輸出電壓與被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)，因此它的高、低、速特性都很好，若用其測(cè)量物體的轉(zhuǎn)速，其下限速度可以接近于0，上限速度從理論上講可以不受限制，即它可以滿足工程中各種運(yùn)行速度的測(cè)量。霍爾輪速傳感器還有1000Km/h，以下優(yōu)點(diǎn)：一是輸出信號(hào)電壓幅值不受轉(zhuǎn)速的影響；二是頻率響應(yīng)高，其幅頻響應(yīng)可高達(dá),相當(dāng)于車速為時(shí)所檢測(cè)的信號(hào)頻率；三是抗電磁波干擾能力強(qiáng)。正因?yàn)槿绱?，車輛上的車速傳感器大都采用霍爾式傳感器?；魻栐a(chǎn)生的霍爾電壓U的大小為： 式中： ：控制電流，A ：帶電粒子的電荷， = B：磁感應(yīng)強(qiáng)度，Td：半導(dǎo)體的厚度，mmn：電子濃度 當(dāng)齒圈轉(zhuǎn)到兩個(gè)齒輪都與霍爾元件對(duì)正時(shí)，永磁體轉(zhuǎn)到霍爾元件的磁力線分散，磁場(chǎng)較弱，輸出的霍爾電壓較?。划?dāng)齒圈轉(zhuǎn)到一個(gè)齒與霍爾元件對(duì)正時(shí)，永磁體轉(zhuǎn)到霍爾元件的磁力線集中，磁場(chǎng)較強(qiáng)，輸出的霍爾電壓較大。齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，使得通過霍爾元件的磁力線密度發(fā)生變化，從而引起霍爾電壓的變化，霍爾元件將輸出一準(zhǔn)正弦波電壓，此信號(hào)由電子電路轉(zhuǎn)換成表中的脈沖電壓。二、 磁電式車速傳感器磁電式車速傳感器是一個(gè)模擬交流信號(hào)發(fā)生器，它們產(chǎn)生交變電流信號(hào)，通常由帶兩個(gè)接線柱的磁芯及線圈組成。這兩個(gè)線圈接線柱是傳感器輸出的端子，當(dāng)由鐵質(zhì)制成的環(huán)狀翼輪(有時(shí)稱為磁組輪)轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過傳感器時(shí)，線圈里將產(chǎn)生交流電壓信號(hào)。磁組輪上的逐個(gè)齒輪將產(chǎn)生一一對(duì)應(yīng)的系列脈沖，其形狀是一樣的。輸出信號(hào)的振幅(峰對(duì)峰電壓)與磁組輪的轉(zhuǎn)速成正比(車速)，信號(hào)的頻率大小表現(xiàn)于磁組輪的轉(zhuǎn)速大小。傳感器磁芯與磁組輪間的氣隙大小對(duì)傳感器的輸入信號(hào)的幅度影響極大，如果在磁組輪上去掉一個(gè)或多個(gè)齒就可以產(chǎn)生同步脈沖來確定上止點(diǎn)的位置。這會(huì)引起輸出信號(hào)頻率的改變，而在齒減少時(shí)輸出信號(hào)幅度也會(huì)改變，發(fā)動(dòng)機(jī)控制電腦或點(diǎn)火模塊正是靠這個(gè)同步脈沖信號(hào)來確定觸發(fā)電火時(shí)間或燃油噴射時(shí)刻的。測(cè)試步驟可以將系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)輪頂起，來模擬行駛時(shí)的條件，也可以將汽車示波器的測(cè)試線加長(zhǎng)，在行駛中進(jìn)行測(cè)試。波形結(jié)果車輪轉(zhuǎn)動(dòng)后，波形信號(hào)在示波器顯示中心處的零伏平線上開始上下跳動(dòng)，并隨著車速的提高跳動(dòng)越來越高。波形顯示與例子十分相似，這個(gè)波形是在大約30英里/小時(shí)的速度下記錄的，它又不像交流信號(hào)波形，車速傳感器產(chǎn)生的波形與曲軸和凸輪軸傳感器的波形的形狀特征十分相似的。通常，波形在零伏線上下的跳變是非常對(duì)稱的，車速傳感器的信號(hào)的振幅隨車速增加。速度越快波形幅值就越高，而且車速增加，波形頻率也將增加，示波器將顯示有較多的波形震蕩。確定振幅、頻率和形狀等關(guān)鍵的尺度是正確的、可重復(fù)的、有規(guī)則的、可預(yù)測(cè)的。這是指波峰的幅值正常，兩脈沖間的時(shí)間不變，形狀是不變的且可預(yù)測(cè)的，尖峰高低不平是因傳感器的磁芯與磁組輪相碰所引起的，這可能是有傳感器的軸襯或傳動(dòng)部件不圓造成的，尖峰丟失是損壞缺點(diǎn)的磁組輪造成的。 不同型式的傳感器，其波形的峰值電壓和形狀有輕微的差異，另外由于傳感器內(nèi)部是一個(gè)線圈，所以故障是與溫度有關(guān)的，在大多數(shù)情況下波形會(huì)變得短很多，變形也很大，同時(shí)還可能設(shè)定故障碼(DTC)，故障在示波器上顯示的搖動(dòng)線束，這可以更進(jìn)一步確定磁電式傳感器是造成故障的根本原因，車速傳感器信號(hào)輸出最常見的故障是根本不產(chǎn)生信號(hào)，但如果駕駛汽車時(shí)波形