【正文】 )的模式，將這 3 個傳感器設(shè)計為一體，通過 CAN 總線與 ECU 通訊。方向盤轉(zhuǎn)角傳感器與 ECU 的通訊一般通過 CAN 總線完成。特別是智能機器人 ,需要根據(jù)采集的信息進行識別、判斷、決策。這些大量的原始數(shù)據(jù)若直接送到計算機中 ,無疑會增加主計算機的負(fù)擔(dān) ,影響處理速度。 智能傳感器的結(jié)構(gòu)可以是集成的 ,也可以是分離式 ,按結(jié)構(gòu)可以分為集成式、混合式和模塊式三種形式。傳統(tǒng)的傳感器只能作為敏感元件 ,檢測物理量的變化 ,而智能傳感器則包括測量信號調(diào)理 (如濾波、放大、Ａ /Ｄ轉(zhuǎn)換等 )、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)顯示等。 智能傳感器的功能與特點 智能傳感器的功能 智能傳感器的功能概括起來主要有以下 7 個； (1) 自補償能力 : 通過軟件對傳感器的非線性、溫度漂移、時間漂移、響應(yīng)時間等進行自動補償。提高控制質(zhì)量。一般而言，對于流量信號，推薦取 N＝ 12；壓力信號取 N=4。 (2) 可以對頻率很低的信號實現(xiàn)濾波，而模擬 RC 濾波器由于受電容容量的限制 ,頻率不可能太低。這時如仍想采用計算法進行線性化處理，則可應(yīng)用數(shù)學(xué)上曲線擬合的方法對被測參數(shù)和輸出電壓進行擬合，得出誤差最小的近似表達式。但是函數(shù)的曲率和斜率變化比較大時，會產(chǎn)生一定的誤差；要想減少誤差．必須把基點分得很細(xì)，這樣勢必占用較多的內(nèi)存，并使計算機所占用的機時加長。 可以看出，當(dāng)巳知某 —輸入值 xi 以后，要想求出值 yi 并非易事，因為其函數(shù)關(guān)系數(shù)關(guān)系式 y=f(x)并不是簡單的線性方程。 (3)多通道并行 A/D 轉(zhuǎn)換型 特點：適合于高速、超高速信 號轉(zhuǎn)換，能夠保證各路信號的相位，成本較高。因此除特殊情況下，多采用公共的采樣／保持及 A／ D 轉(zhuǎn)換電路。最小單位叫量化單位， q=FSR/2n， 完成量化的器件叫量化器，即 A/D 轉(zhuǎn)換器。 位移測量是直線位移測量和角位移測量的總稱 ，位移測量在機電一體化領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛，這不僅因為在各種機電一體化產(chǎn)品中常需位移測量，而且還因為速度、加速度力、壓力、扭矩等參數(shù)的測量都是以位移測量為基礎(chǔ)的。 汽車 ESP 傳感器的接口設(shè)計 7 傳感器的分類 傳感器的分類方 法有多種，如按被測物理量的性質(zhì)分；位移傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器等等；按工作機理分；電阻式、電感式、電容式、光電式； 按照輸出信號的性質(zhì)分類；可分為開關(guān)型 (二值型 )、模擬型和數(shù)字型，如下圖所示： 1 開關(guān)型 開關(guān)型傳感器的二值就是 “1”和 “0”或開 (ON)和關(guān) (OFF)。一般用 “極限誤差 ”或極限誤差與滿量程的比值按百分?jǐn)?shù)給出。 傳感器的 組成 組成：敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、電子線路等組成。 圖 汽車 ESP 的構(gòu)成示意圖 汽車 ESP 傳感器的接口設(shè)計 5 2 傳感器的接口技術(shù) 傳感器概述 傳感器技術(shù)是機電一體化的關(guān)鍵性技術(shù)。 由各傳感器 測得的信號經(jīng)過一定的算法和汽車 模 型運算后，可以知道期望值， ωM、 βM 與實際值 ω、 β 經(jīng)比較器比較得。德國 BOSCH 公司一直是這方面技術(shù)的領(lǐng)先者，無論是 ABS/ASR 還是更先進的 ESP 系統(tǒng)，技術(shù)上都一直處于領(lǐng)先地位，為國際大多數(shù)汽車廠商供應(yīng) ABS/ASR/ESP 系統(tǒng)。 盡管名稱不盡相同 ， 但都是在傳統(tǒng)的汽車動力學(xué)控制系統(tǒng) ， 如 ABS 和 TCS 的基礎(chǔ)上增加一個橫向穩(wěn)定控制器 ， 通過控制橫向和縱向力的分布和幅度以便控制任何路況下汽車的動力學(xué)運動模式 ， 從而能夠在各種工況下提高汽車的動力性能 ， 如制動 ， 滑移 ， 驅(qū)動等 。不同的研發(fā)機構(gòu)對這一系統(tǒng)的命名不盡相同，如博世（ BOSCH）公司早期稱為汽車動力學(xué)控制（ VDC）， 現(xiàn)在博世、梅賽德 — 奔馳公司稱為 ESP；豐田公司稱為汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（ VSC）、汽車穩(wěn)定性輔助系統(tǒng)（ VSA）或者汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ ESC）；寶馬公司稱為動力學(xué)穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ DSC）。 關(guān)鍵詞 ： 電子穩(wěn)定程序，傳感器， CAN 總線 汽車 ESP 傳感器的接口設(shè)計 II Abstract Analysed the characteristics of mon sensors in electrol stability car system, devised their hardware interface and software interface, and realized the proposal of positive sensor, which transmits data with electronic control unit through CAN bus. It is characterized by good ability of antiinterference and high reliability. ESP (Electronic Stability Program, Electronic Stability Program) is an electronically controlled automotive landmark invention. Different R amp。 EPS 通過對汽車橫擺力矩的控制改進了 ABS/TCS 在橫向穩(wěn)定性控制方面的不足，并通過對車上傳感器的監(jiān)測和 ECU 的計算分析識別出駕駛員的駕駛意圖，并對可能造成危險的行駛狀態(tài)進行干預(yù)控制使從而維持車輛的穩(wěn)定性，避免事故的發(fā)生 。ESP 的 ECU 通過高度靈敏的傳感器時刻監(jiān)測車輛的行駛狀態(tài)，并通過計算分析判定車輛行使方向是否偏離駕駛員的操作意圖。知道滑移率，根據(jù)輪胎模型便可以確定每一車輪的制動力大小，從而可以確定每一車輪的制動電磁閥的開關(guān)時間（或節(jié)氣門開度），制動電磁閥工作后（或節(jié)氣門開度改變）便實現(xiàn)對汽車的穩(wěn) 定性控制。因此能把各種不同的非電量轉(zhuǎn)換成電量的傳感器便成為機電一體化系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。 2 轉(zhuǎn)換元件 ： 將敏感元件輸出的非電物理量 (如位移、應(yīng)變、光強等 )轉(zhuǎn)換成電路基數(shù) (如電阻、電感、電容等 )等。 靈敏度 ： 傳感器輸入增量與輸出增量之比； 穩(wěn)定性 (溫度漂移，時間零漂 )： 時間零漂 ,在規(guī)定的時間內(nèi)，在溫度不變的條件下，零 輸出的變化； 溫度漂移 ， 當(dāng)溫度發(fā)生變化時，其輸出特性的變化，通常用零點輸出變化值表示 ， 也可以用它與滿量程的比值來表示。 2 數(shù)字型 數(shù)字型傳感器有計數(shù)型和代碼型兩大類。 汽車 ESP 傳感器的接口設(shè)計 8 傳感器接口技術(shù) 輸入到微型機的信息必須是微型機能夠處理的數(shù)字量信息。 (1) 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器 (2) 雙斜積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器 采樣保持器 在對模擬信號進行模數(shù)變換時，從啟動變換到變換結(jié)束的數(shù)字量輸出，需要一定的時間，即 A／ D 轉(zhuǎn)換器的孔徑時間。習(xí)慣上將具有這種特點的放大器稱為測量放大器或儀表放大器。以往在使用模擬電路組成檢測回路時，為了進行非線性補償，通常用硬件電路組成各種補償回路，如常用的信息反饋式補償回路使用對數(shù)放大器、反對數(shù)放大器等，這不但增加了電路的復(fù)雜性，而且也很難達到理想的補償。為準(zhǔn)確起見，要多測幾次，以便求出一個比較精確的輸入／輸出曲線。 第四步 找出 x 所在的區(qū)域 (xi,xi+1),并取出該線段的斜率 ki。 除了多項式外也可以用其他的模式進行最小二乘擬合。 數(shù)字濾波的方法有很多種，可以根據(jù)不同的測量參數(shù)進行選擇。對緩慢變化的過程變過采用中值濾波有效果。與一階低通 RC 模擬濾波器相比，能很好實現(xiàn)對低頻干擾的濾波。 (4) 數(shù)值處理功能 : 可以根據(jù)智能傳感器內(nèi)部的程序 ,自動處理數(shù)據(jù) ,如進行統(tǒng)計處理 ,剔除異常值等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ,智能傳感器的功能將逐步增強 ,它將利用人工神經(jīng)網(wǎng)、人工智能、信息 處理技術(shù) (如傳感器信息融合技術(shù)、模糊理論等 ),使傳感器具有更高級的智能 ,具有分析、判斷、自適應(yīng)、自學(xué)汽車 ESP 傳感器的接口設(shè)計 14 習(xí)的功能 ,可以完成圖象識別、特征檢測、多維檢測等復(fù)雜任務(wù)。將傳感器和微處理器、信號處理電路作在不同的芯片上 ,則構(gòu)成混合式的智能傳感器 (Hybrid Smart Sensor)。由于智能傳感器和多功能傳感器的功能強 ,集成度高 ,體積小 ,因此可以大大減少傳感器的數(shù)量和連接電纜線的重量 ,這恰是導(dǎo)彈、衛(wèi)星、宇宙飛船等飛行器所需要的 ,所以它們在航空航天領(lǐng)域中起著非常重要的作用。隨著智能傳感器和多功能傳感器的發(fā)展 ,它們將在工業(yè)、科技、國防等各個部門得到更廣泛的應(yīng)用。當(dāng)車?yán)@垂直方向軸線偏轉(zhuǎn)時，傳感器內(nèi)的微音叉的振動平面發(fā)生變化，通過輸出信號的變化計算橫擺角速度。在圖中，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器信號經(jīng)微控制器處理后，通過 CAN 總線發(fā)送給 ECU(圖 4 中 B)。通過檢測 2 路信號的相位關(guān)系可以判斷為順時針方向和逆時針方向，并據(jù)此對信號進行加 /減計數(shù)，從而得到當(dāng)前的計數(shù)累計值，也即方向盤的絕對轉(zhuǎn)角，而轉(zhuǎn)角的變化率即角速度，則可通過信號頻率測出。圖中由電阻 R2 引入第一級遲滯比較，而使用 74HC14 引入第二級遲滯比較。在這里選用計算量小、實時性能好的一階低通濾波，傳遞函數(shù)為 其中 t