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1、汽车传感器原理与检修,第十章 其他传感器,本章所介绍的传感器主要有：应用于空调自动控制系统中的日照传感器；应用于汽车灯光控制上的光电式光量传感器、装有光敏二极管的自动控制用光量传感器；用于检测汽车车灯是否断丝的晶体管式电流传感器、舌簧开关式电流传感器、电阻集成电路式电流传感器、集成电路式灯泡断丝检测传感器；用于汽车门控电机上的PTC正温度系数式电流传感器；用于车窗玻璃防霜和结雾的湿度传感器等。,第一节 光量传感器,光量传感器是一种检测光能的传感器。光量传感器的有光电式光量传感器，日照传感器和照明控制传感器等三种类型。,一、日照传感器,1.日照传感器结构与原理 日照传感器主要由壳体、滤光片及光敏
2、二极管组成，通过光敏二极管可检测出日光照射量的变化。光敏二极管对日光的照射变化反应敏感，而自身不受温度的影响，将日照变化转换成电流变化，根据电流的大小就可以知道准确的日照量。其结构如图10-1所示。,图101日照传感器结构,日照传感器用于汽车自动空调控制系统中，由于它不受环境温度的影响，能够准确地检测出日光照射量的变化，把日光照射量转化为电流，根据电流的大小判断日光照射量，并把信息送入空调ECU，使ECU根据此信号调整车内空调吹出的风量与温度。日照传感器一般安装在仪表板的上侧（见图10-2），这里容易检测日照的变化。,图10-2 日照传感器安装位置,2.日照传感器的检测 拆下仪表板上的杂物箱，
3、拔下日照传感器导线连接器，用布遮住传感器，测量日照传感器连接器端子1与2间的电阻值，在正常情况下，电阻值应为，应不导通。掀开日照传感器上的布，并用灯光照射日照传感器，继续测量连接器端子1与2间的电阻值，在正常情况下应为4k。当灯光逐渐从传感器上移开时，即光照由强变弱时，日照传感器的电阻值应当增加。 另外，还可以拔下传感器连接器，连接好蓄电池和电流表。将传感器放在强光区，测量1号端子与蓄电池负极间电流；再将传感器放在弱光区，测量2号端子与蓄电池正极间的电流。测量结果为强光区电流应大于弱光区电流，若不符合规定，则应更换传感器。,二、光电式光量传感器,1.光电式光量传感器结构与原理 光电式光量传感器
4、在汽车灯光控制器上的应用。灯光控制器安装在仪表板的上方，到傍晚时，它使尾灯点亮，当天色变得更暗时，前照灯被点亮。当对方来车时，还具有变光功能，这些都是自动完成的。 光电式光量传感器的结构如图10-3所示。光电式光量传感器内装有半导体元件硫化隔，硫化隔为多晶硅结构，在传感器中把硫化隔做成曲线形状，目的是增大与电极的接触面积，从而提高该传感器的灵敏度。它的特性是当周围较暗时，其阻值较大；当周围环境较亮时，它的阻值又会变小。,图10-3 光电式光量传感器的结构,图10-4为灯光控制器的系统电路图。它的工作原理是，当点火开关接通后，也就是把灯光控制器的转换开关置于AUTO（自动）档，控制器获得传感器输
5、入的信号，自动控制尾灯及前照灯的亮灭。当关闭点火开关后，控制器的电源电路被切断，这时与周围环境条件无关，车灯熄灭。此外，利用灵敏度调整电位器可以调整自动亮灯及熄灯的敏感程度。控制器的工作情况如表14-1所示。,表14-1 灯光控制器的工作情况,图10-4 灯光控制器电源电路,2.光电式光量传感器的检测 光电式光量传感器的检测方法与日照传感器的检测方法相似，可以利用改变光照强度，检测传感器电阻的变化情况来判断传感器的工作情况好坏。光照强时，其电阻值小；光照弱时，其电阻值大，若不符合要求，则应更换传感器。,三、装有光敏二极管的自动控制器用光量传感器,灯光自动控制器可以自动地点亮和熄灭前照灯和尾灯，
6、灯光自动控制器主要由光量传感器、尾灯继电器和前照灯继电器等组成。 自动控制器用光量传感器的结构如图10-5所示，它把自动控制继电器作为混合集成电路的基片和传感器形成一个整体。,图10-5 自动控制器用光量传感器的结构,光敏二极管的工作原理如图10-6a所示，PN结上有光照射时，PN结吸收光能产生大量的电子和空穴，P型半导体上产生的电子向N型半导体中移动，N型半导体上产生的空穴向P型半导体上移动。所以，当把半导体分别装上电极并从外部短路时，从P侧电极到N侧电极有光电流通过，光敏二极管就是利用这种现象制作的；光敏二极管中的电流与照射到元件上的光量成正比，如图10-6b所示。图10-7为灯光自动控制
7、逻辑电路，该系统在进行自动控制时工作状况如表10-2所示。,图10-6 自动控制器用光量传感器工作原理及特性曲线,图10-7 灯光自动控制逻辑电路,表10-2 灯光自动控制器的部件工作状况,第二节 湿度传感器,在雨雪天里或者车内外温度较大的时候，车内玻璃，尤其是前挡风玻璃上会凝结出一层雾，严重影响驾驶安全。很多驾驶者没有打开车内空调、调节车内湿度来消除玻璃上的雾气这种意识，这里车内湿度传感器便会自动解决这一问题。湿度传感器可以实时监测车内的空气湿度状况。当车内空气湿度高于75%时，车内空气中的水分将逐渐凝结成细小水珠，并凝在温差较大的车内壁上，严重影响驾驶者的前方视线。此时，车内安装的湿度传感
8、器便会检测到空气湿度超标，从而系统会自动打开车载空调系统，并根据车内外的温度合理地自动调节空调温度和排风量，消除车窗内壁的水珠。 湿度传感器主要有热敏电阻式和结露式两种形式。,一、热敏电阻式湿度传感器,1.热敏电阻式湿度传感器结构与原理 热敏电阻式湿度传感器主要用于汽车风挡玻璃的防霜，化油器进气部位空气湿度的测定以及自动空调系统中车内相对湿度的测定。 热敏电阻式湿度传感器，装有金属氧化物系列陶瓷材料制成的多孔烧结体，传感器就是利用烧结体表面对水分的吸附作用来工作的。当烧结体吸附了水分子时，其电阻值发生变化，根据这一变化就可以检测出车内湿度的变化，其结构与工作特性如图10-8所示。当湿度增加时，
9、传感器的电阻值减少，当相对湿度从0%变化到100%时，传感器的电阻值有数千倍变化。这种传感器的电阻值随温度变化而变化，所以给湿度传感器再配以温度补偿热敏电阻后，才能提高测试精度。,图10-8 热敏电阻式湿度传感器结构与特性曲线,2.热敏电阻式湿度传感器的检测 1）可用万用表测量湿度传感器的电阻大小。当湿度变化时，电阻值应当改变，相对湿度越大，电阻值越小；相反，则其电阻值越大，否则应更换传感器。 2）检测传感器端子间的输出电压。在不同的湿度下，输出电压应符合规定值，否则应进一步检查线束或更换湿度传感器。,二、结露传感器,1. 结露传感器结构与原理 结露传感器用于检测车窗玻璃的结露，当车窗玻璃湿度
10、较大处于结露状时，结露传感器使汽车空调进行除霜运行，以确保车内乘员、驾驶员良好的视野，确保行车安全。 该传感器为密封式，它由内部电极、感湿膜片、热敏电阻及铝基板等组成，如图10-9a所示。即在一个陶瓷基板上印制一种高分子半导体电阻材料，引出两端电极，当传感器表面干燥时，分子间接触电阻小，电极两端电阻为1k左右。而当高分子材料吸收水分后，其内部分子空间迅速膨胀，分子间接触电阻变大，使电极两端的电阻率大大增加，其工作特性如图10-9b所示。电子控制器通过测试电阻的大小来感知或预知是否发生凝露。,图10-9 结露传感器结构及工作特性,第三节 电流检测用传感器,电流检测用传感器有：晶体管式、舌簧开关式
11、、正温度系数热敏电阻式、集成电路式和霍尔式等几种。,一、晶体管式电流传感器,晶体管式电流传感器内部设有检测电流用电阻，使负荷电流流过该电阻，并利用运算放大器（OP比较电路）将其电压降值与基准电压进行比较，当电流检测电阻上的电压降低于或高于基准电压时，比较器的输出电流点亮报警灯，说明电路有故障，应给予及时检测或更换。,该传感器电路图如图10-10所示。该传感器用于检测制动灯灯丝断开的实例如图10-11所示。这种传感器也可以应用在尾灯电路中。在车上使用24个灯的电路中，如有1个或1个以上灯丝断线或总功率不足时，报警灯便被点亮。,图10-10 晶体管式电流传感器电路,1蓄电池；2检测电阻； 3电流；
12、4比较器；5输出； 6基准电压；7负荷灯泡,图10-11 制动灯灯丝断开检测系统电路,1蓄电池；2制动开关； 3报警灯；4传感器； 5制动灯（尾灯）,电流传感器具有适应灯泡电流的电压补偿特性，其特性曲线如图10-12所示。,图10-12 电流传感器的特征曲线,二、舌簧开关式电流传感器,舌簧开关式电流传感器广泛用在汽车灯具系统中，检测尾灯、前照灯、牌照灯及制动灯的灯丝是否有断开的，当有1个灯泡灯丝断开时，报警灯点亮。该传感器的外形如图10-13所示，舌簧开关式电源传感器在其电流线圈的外面绕有电压补偿线圈，它的作用是防止电压的变化引起传感器的误动作，在该装置骨架的中间设置有舌簧开关，其结构如图10
13、-14所示。,图10-13 舌簧开关式电流传感器的外形,图10-14 舌簧开关式电流传感器的结构,电流传感器的电路如图10-15所示，当开关闭合时，若灯泡全部工作正常，电流线圈中即有额定电流流过，这时在线圈产生的磁力作用下，舌簧开关闭合。如果有灯泡断丝，相应的电流线圈中电流就会减少，磁力减弱，使舌簧开关开断开，报警灯于是点亮进行报警。该传感器的应用实例如图10-16所示，从图中可以看出，此传感器可以控制报警灯电路，是检测制动灯、尾灯灯丝断开时的传感器。,图10-15 电流传感器的电路,图10-16 灯泡线路故障显示传感器电路,三、正温度系数热敏电阻式（PTC）电流传感器,正温度系数热敏电阻式（
14、即PTC式）电流传感器是由陶瓷半导体构成的，它是用钛酸钡再加上各种添加物烧结而成。在化油器式发动机上，电加热式自动阻风门上所用这种传感器的安装位置及自动阻风的结构如图10-17所示。,图10-17 正温度系数热敏电阻式（PTC）电流传感器及自动阻风门的结构,a)外形图； b)结构图,PTC式电流传感器的特性曲线如图10-18所示。图中标示的“居里点”的含义是电阻值为常温两倍的点，此时的温度叫做居里温度。按用途可制作出不同特性的PTC电流传感器，这时需要改变填充物的数量。从特性曲线图上可知，温度低时该传感器电阻值也较低，这时消耗的电流较大，传感器要发热；当温度上升到居里点以上时，电阻值随之增大，
15、从而抑制了电流的增长。即使没有温度传感器及电流控制回路，PTC元件本身也能一直控制电流并维持在一定温度上，而且还具有仅取决于散热量的发热特性。,图10-18 PTC式电流传感器的特性曲线,四、电阻集成电路式电流传感器,电阻集成电路式电流传感器的功能是用来检测尾灯、牌照灯、制动灯及前照灯是否断丝。当有1个或1个以上的灯丝断开时，传感器点亮报警灯通知驾驶人员。 灯泡断丝检测电路如图10-19所示。电路内部有比较放在器IC1，这是专用于检测继丝的集成电路，C点处有基准电压形成。正常情况时电流检测电阻R1上的电流要大于基准电流，A点电压低于基准电压，比较放大器IC1的输出为0，晶体管T1截止，报警灯不
16、亮。,图10-19 灯泡断丝检测电路,1停车灯； 2蓄电池； 3检测电阻； 4停车灯开关； 5报警灯； 6至电压调节器,当有故障发生时，电阻R1上的电流减少，A点电压升高并高于基准电压，这时比较放大器EC1的输出为1，晶体管T1的基极中有电流通过，T1导通，报警灯点亮，表示已经出现故障。,五、集成电路式灯泡断丝检测传感器,集成电路式灯泡断丝检测传感器用于检测前照灯、尾灯、制动灯、牌照灯的灯丝状况，它可以检测出灯泡全部点亮时的电流与1个灯泡灯丝断开时的电流变化时，然后将断丝或功率不足的信息通过点亮报警灯方式向驾驶员报警，该报警系统电路如图10-20所示。,1点火开关； 2尾灯开关； 3制动灯开关； 4报警灯； 5灯泡断丝传感器； 6制动灯； 7尾灯,图10-20 灯泡继丝检测报警系统电路,集成电路式灯泡断丝检测传感器是利用集成电路比较器进行检测的，其特性可用图10-21说明，在图中C设定在灯全亮时的电流特性a与1个灯断丝时的电流特性b的变化范围，由此可以检测出灯泡有无断丝。,图10-21 集成电路式灯泡断丝检测传感器特征
