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1、ABS车轮速度传感器基本结构及工作原理 录入者:yangqian |时间:2008-10-09 14:46:19 | 作者: | 来源: | 浏览:254次 车轮速度传感器也叫轮速传感器或转速传感器，它可以测出车轮与驱动轴共同旋转的齿圈数，然后产生与车轮转速成正比的交流信号。车轮速度传感器将车轮轮速信号传给ABS系统电控单元，电控单元通过计算决定是否开始或准确地进行防抱死制动。因此，车轮速度传感器十分重要。（一）车轮速度传感器基本结构车轮速度传感器是一种由磁通量变化而产生感应电压的装置，在每个车轮上安装一个，共四个，一般由磁感应传感头与齿圈组成。传感头是一个静止部件，通常由永久磁铁、电磁线圈和
2、磁极等构成，安装在每个车轮的托架上。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。齿圈上齿数的多少与车型、ABS系统电控单元有关，波许公司的有100个齿。传感头磁极与齿圈的端面有一空气隙，一般在1mm左右，通常可移动传感头的位置来调整间隙（具体间隙的大小可查阅维修手册）。在实际安装中，可用一个厚度与空气隙大小一样的纸盘贴在传感头的磁极面上，纸盘的另一面紧挨齿圈凸出端面，然后固定传感头即可。（二）车轮速度传感器信号产生原理车轮速度传感器与普通的交流电机原理相同。永久磁铁产生一定强度的磁场，齿圈在磁场中旋转时，齿圈齿顶和电极之间的间隙就以一定的速度变化，这样就会使齿圈和电极组成的磁路
3、中的磁阻发生变化。其结果使磁通量周期性增减，在线圈两端产生正比于磁通量增减速度，在线圈两端产生正比于磁通量增减速度的感应电压，见图1-6。将磁场强度换成电压、磁阻换成电阻、磁通量换成电流，类比欧姆定律其工作原理很容易理解。因此，感应电压正比于车轮速度。图1-6 轮速传感器产生的电压信号工作原理车轮速度传感器的工作原理如图1-7所示。传感头与齿圈紧挨着固定，当齿圈随车轮旋转时，在永久磁铁上的电磁感应线圈中就产生一交流信号（这是因为齿圈上齿峰与齿谷通过时引起磁场强弱变化的故障），交流信号的频率与车轮速度成正比，交流信号的振幅随轮速的变化而变化。ABS电控单元通过识别传感器发来交流信号的频率来确定车
4、轮的转速，如果电控单元发现车轮的圆周减速度急剧增加，滑移率S达到20%时，它立刻给液压调节器发出指令，减小或停止车轮的制动力，以免车轮抱死。图1-7 车轮速度传感器工作原理1-电控单元 2-传感头 3-齿圈 4-空气隙 5-车速信号传感器引出两根线接入电控单元，这两根线必须是屏蔽线。车轮速度传感器或其线路如果有故障，ABS电控单元会自动记录故障，点燃故障指示灯，让普通制动系统继续工作。霍尔效应传感器工作原理如图4-61所示，磁场中有一个霍尔半导体片，恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下，I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移，使该片在CD方向上产生电位差，这就是所谓的霍尔电压。霍尔电
5、压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低。霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用，需要用机械的方法来改变磁场强度。图1-61所示的方法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关，当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时，磁场偏离集成片，霍尔电压消失。这样，霍尔集成电路的输出电压的变化，就能表示出叶轮驱动轴的某一位置，利用这一工作原理，可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。霍尔效应传感器属于被动型传感器，它要有外加电源才能工作，这一特点使它能检测转速低的运转情况。霍尔效应传感器1-
6、霍尔半导体元件 2-永久磁铁 3-挡隔磁力线的叶片霍尔传感器的工作原理2008-11-04 10:56霍尔传感器的工作原理：霍尔电流传感器是根据霍尔原理制成的。它有两种工作方式，即磁平衡式和直式。霍尔电流传感器一般由原边电路、聚磁环、霍尔器件、（次级线圈）和放大电路等组成。3.1 直放式电流传感器（开环式）众所周知，当电流通过一根长导线时，在导线周围将产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，它可以通过磁芯聚集感应到霍尔器件上并使其有一信号输出。这一信号经信号放大器放大后直接输出，一般的额定输出标定为4V。3.2 磁平衡式电流传感器（闭环式）磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器，即主回路
7、被测电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈，电流所产生的磁场进行补偿， 从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。磁平衡式电流传感器的具体工作过程为：当主回路有一电流通过时，在导线上产生的磁场被聚磁环聚集并感应到霍尔器件上， 所产生的信号输出用于驱动相应的功率管并使其导通，从而获得一个补偿电流Is。 这一电流再通过多匝绕组产生磁场 ，该磁场与被测电流产生的磁场正好相反，因而补偿了原来的磁场， 使霍尔器件的输出逐渐减小。当与Ip与匝数相乘 所产生的磁场相等时，Is不再增加，这时的霍尔器件起指示零磁通的作用 ，此时可以通过Is来平衡。被测电流的任何变化都会破坏这一平衡。 一旦磁场失去平衡，霍
8、尔器件就有信号输出。经功率放大后，立即就有相应的电流流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿。从磁场失衡到再次平衡，所需的时间理论上不到1s，这是一个动态平衡的过程。霍尔传感器的工作原理磁场平衡式霍尔电流传感器是由原边电路、聚磁环、霍尔元件、次级线圈、放大器等组成，如图所示。其工作原理是磁场平衡式的，即原边电流所产生的磁场，用通过次级线圈的电流所产生的磁场进行补偿，使霍尔元件始终处于检测零磁通的工作状态。具体工作过程为： 当原边回路有一大电流IP流过时，在导线周围产生一个强的磁场HP，这一磁场被聚磁环聚集，并感应霍尔元件，使其有一个信号输出Uh，这一信号经放大器N放大，再输入到功率放大器中，这时相应
9、的功率管导通，从而获得一个补偿电流Is。由于这一电流要通过很多匝绕组，多匝导线所产生的磁场Hs与原边电流所产生的磁场Hp方向相反，因而相互抵消，引起磁路中总的磁场变小，使霍尔器件的输出逐渐减小，最后当Is与匝数相乘所产生的磁场Hs与Ip所产生的磁场Hp相等时，达到磁场平衡，Is不再增加，这时霍尔元件就处于零磁通检测状态。上述过程是在非常短的时间内完成的，这一平衡的建立所需时间在s之内，且是一个动态平衡过程，即：原边电流Ip的任何变化都会破坏这一磁场平衡，一旦磁场失去平衡，霍尔元件就有信号输出，经放大器放大后，立即有相应的电流流过次级线圈对其进行补偿。因此从宏观上看，次级补偿电流的安匝数在任何时
10、刻都与原边电流的安匝数相等，即：|NpIp|=|NsIs|其中：Np为原边匝数，Ip原边电流；Ns为次级匝数，Is为次级电流。所以，若已知Np、Ns，测得Is，即可得到原边电流Ip的大小。利用同样的原理，可进行电压测量，只需在原边线圈回路中串联一个电阻R1，将原边电流Ip转换成被测电压Up。即：Up=(R1+Rin)Ip=(R1+Rin)NsIs/Np式中Rin为原边内阻。磁平衡式电流电压传感器测量输出信号为电流形式Is。若要获得电压的输出形式，用户需在M端和电源零点之间串一只电阻Rm，并在其上取电压Um，如图所示，串联电阻的大小由下式限定：Rmmax=(Emin-Uces-IsRi)/Is 其中：Emin为电源输出最小电压，Ri为传感器次级内阻，Uces为输出功率管的饱和压降。用户可取的最大电压为：Ummax=RmmaxIs
