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轮速传感器

轮速传感器是用来测量汽车车轮转速的传感器。常用的轮速传感器主要有:磁电式轮速传感器、霍尔式轮速传感器。

轮速传感器是用来测量汽车车轮转速的传感器。对于现代汽车而言,轮速信息是必不可少的,汽车动态控制系统(VDC)、汽车电子稳定程序(ESP)、防抱死制动系统(ABS)、自动变速器的控制系统等都需要轮速信息。所以轮速传感器是现代汽车中最为关键的传感器之一。

一般来说,所有的转速传感器都可以作为轮速传感器,但是考虑到车轮的工作环境以及空间大小等实际因素,常用的轮速传感器主要有:磁电式轮速传感器、霍尔式轮速传感器。

磁电式轮速传感器是利用电磁感应原理设计的,其主要部件如下图所示。

它具有结构简单、成本低、不怕泥污等特点,在现代轿车的ABS防抱死制动系统中得到广泛应用。

但是磁电式轮速传感器也有一些缺点:

(1)频率响应不高。当车速过高时,传感器的频率响应跟不上,容易产生误信号;

(2)抗电磁波干扰能力差,尤其是输出信号振幅值较小时。

霍尔式轮速传感器利用霍尔效应原理制成,如下图所示。霍尔式轮速传感器在汽车上也获得了较多应用。

霍尔式轮速传感器具有如下特点:

(1)输出信号电压振幅值不受转速的影响;

(2)频率响应高;

(3)抗电磁波干扰能力强。

(1)结构

磁电式轮速传感器一般由磁感应传感头和齿圈组成,传感头由永磁铁、极轴、感应线圈等组成。齿圈是一个运动部件,一般安装在轮毂上或轮轴上与车轮一起旋转。轮速传感头是一个静止部件,传感头磁极与齿圈的端面有一定间隙。如下图所示。

汽车车轮转速传感器通常安装在车轮处,但在有些车型上则设置在主减速器或变速器中。

极轴根据形状的不同分为凿式、柱式、菱形三种类型,如下图所示。不同形状的传感头相对于齿圈的安装方式也不同。菱形极轴车速传感器头一般径向垂直于齿圈安装;凿式极轴车速传感器头轴向相切于齿圈安装;柱式极轴车速传感器头轴向垂直于齿圈安装。安装时应牢固,为避免水、灰尘对传感器工作的影响,在安装前须将传感器加注润滑脂。

(2)原理

磁电式轮速传感器是由永磁性磁芯和线圈组成。磁力线从磁芯的一极出来,穿过齿圈和空气,返回到磁芯的另一极。由于传感器的线圈圈绕在磁芯上,因此,这些磁力线也会穿过线圈。当车轮旋转时,与车轮同步的齿圈(转子)随之旋转,齿圈上的齿和间隙依次快速经过传感器的磁场,其结果是改变了磁路的磁阻,从而导致线圈中感应电势发生变化,产生一定幅值、频率的电势脉冲。脉冲的频率,即每秒钟产生的脉冲个数,反映了车轮旋转的快慢,如下图所示。

(1)结构

霍尔式轮速传感器由传感头和齿圈组成。传感头由永磁体、霍尔元件和电子电路等组成。如下图所示。

(2)原理

霍尔式轮速传感器利用霍尔效应原理,即在半导体薄片的两端通以控制电流,在薄片的垂直方向上施加磁场强度为B的磁场,则在薄片的另两端便会产生一个大小与控制电流、磁感应强度B的乘积成正比的电势,这就是霍尔电势。

用霍尔元件作为汽车的车轮转速传感器时,多采用磁感应强度B作输人信号,通过磁感应强度B随轮速变化,产生霍尔电势脉冲,经霍尔集成电路内部的放大、整形、功放后,向外输出脉冲序列,其空占比随转盘的角速度变化。齿盘的转动交替改变磁阻,引起磁感应强度变化,即可测取传感器输出的霍尔电势脉冲。

如下图所示,永磁体的磁力线穿过霍尔元件通向齿轮,齿轮相当于一个集磁器。

① 当齿轮位于图a)所示位置时,穿过霍尔元件的磁力线分散,磁场相对较弱。

② 当齿轮位于图b)所示位置时,穿过霍尔元件的磁力线集中,磁场相对较强。

③ 齿轮转动时,使得穿过霍尔元件的磁力线密度发生变化,因而引起霍尔电压的变化,霍尔元件将输出一个mV级的准正弦波电压,此信号再经过电子电路转换成标准的脉冲电压。脉冲的频率,即每秒钟产生的脉冲个数,反映了车轮旋转的快慢,通过脉冲的频率即可得知车轮转速。 [1]

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