電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器：位置傳感器
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位置傳感器
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位置傳感器用來(lái)測(cè)量機(jī)器人自身位置的傳感器。位置傳感器可分為兩種，接觸式傳感器和接近式傳感器。
中文名
位置傳感器
外文名
position sensor
目錄
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簡(jiǎn)介
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接觸式傳感器
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接近式傳感器
1
應(yīng)用
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直流無(wú)刷電機(jī)
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曲軸與凸輪軸
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磁感應(yīng)式曲軸與凸輪軸位置傳感器
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捷達(dá)、桑塔納轎車磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器
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豐田轎車磁感應(yīng)式曲軸與凸輪軸位置傳感器
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霍爾式曲軸與凸輪軸位置傳感器
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差動(dòng)霍爾式曲軸位置傳感器
位置傳感器簡(jiǎn)介
位置傳感器（position sensor），能感受被測(cè)物的位置并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。它能感受被測(cè)物的位置并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。位置傳感器可用來(lái)檢測(cè)位置，反映某種狀態(tài)的開(kāi)關(guān)，和位移傳感器不同，位置傳感器有接觸式和接近式兩種。
位置傳感器接觸式傳感器
接觸式傳感器的觸頭由兩個(gè)物體接觸擠壓而動(dòng)作，常見(jiàn)的有行程開(kāi)關(guān)、二維矩陣式位置傳感器等。行程開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠、價(jià)格低廉。當(dāng)某個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，碰到行程開(kāi)關(guān)時(shí)，其內(nèi)部觸頭會(huì)動(dòng)作，從而完成控制，如在加工中心的X、Y、Z軸方向兩端分別裝有行程開(kāi)關(guān)，則可以控制移動(dòng)范圍。二維矩陣式位置傳感器安裝于機(jī)械手掌內(nèi)側(cè)，用于檢測(cè)自身與某個(gè)物體的接觸位置。
位置傳感器接近式傳感器
接近開(kāi)關(guān)是指當(dāng)物體與其接近到設(shè)定距離時(shí)就可以發(fā)出“動(dòng)作”信號(hào)的開(kāi)關(guān)，它無(wú)需和物體直接接觸。接近開(kāi)關(guān)有很多種類，主要有電磁式、光電式、差動(dòng)變壓器式、電渦流式、電容式、干簧管、霍爾式等。接近開(kāi)關(guān)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用主要是刀架選刀控制、工作臺(tái)行程控制、油缸及汽缸活塞行程控制等。
位置傳感器應(yīng)用
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語(yǔ)音
位置傳感器直流無(wú)刷電機(jī)
位置傳感器是組成無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的三大部分之一，也是區(qū)別于有刷直流電動(dòng)機(jī)的主要標(biāo)志。其作用是檢測(cè)主轉(zhuǎn)子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位置，將轉(zhuǎn)子磁鋼磁極的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，為邏輯開(kāi)關(guān)電路提供正確的換相信息，以控制它們的導(dǎo)通與截止，使電動(dòng)機(jī)電樞繞組中的電流隨著轉(zhuǎn)子位置的變化按次序換向，形成氣隙中步進(jìn)式的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子連續(xù)不斷地旋轉(zhuǎn)。直流無(wú)刷電機(jī)需要位置傳感器來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)子的位置，電機(jī)控制器通過(guò)接受位置傳感器信號(hào)來(lái)讓逆變器換相與轉(zhuǎn)子同步來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。盡管直流無(wú)刷電機(jī)也可以通過(guò)定子繞組產(chǎn)生的反感生電動(dòng)勢(shì)來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置，而省去位置傳感器，但是電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速太小，反感生電動(dòng)勢(shì)信號(hào)太小而無(wú)法檢測(cè)。可以用作直流無(wú)刷電機(jī)位置傳感器的霍爾傳感器芯片分為開(kāi)關(guān)型和鎖定型兩種。對(duì)于電動(dòng)自行車電機(jī)，這兩種霍爾傳感器芯片都可以用來(lái)精確測(cè)量轉(zhuǎn)子磁鋼的位置。用這兩種霍爾傳感器芯片制作的直流無(wú)刷電機(jī)的性能，包括電機(jī)的輸出功率、效率和轉(zhuǎn)矩等沒(méi)有任何差別，并可以兼容相同的電機(jī)控制器。位置傳感器的應(yīng)用，降低電機(jī)運(yùn)行的噪音、提高電機(jī)的壽命與性能，同時(shí)達(dá)到降低耗能的效果。位置傳感器的應(yīng)用無(wú)疑給電機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的推動(dòng)力。
位置傳感器曲軸與凸輪軸
曲軸位置傳感器(Crankshaft Position Sensor，CPS)又稱為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸轉(zhuǎn)角傳感器，其功用是采集曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，并輸入電子控制單元(ECu)，以便確定點(diǎn)火時(shí)刻和噴油時(shí)刻。凸輪軸位置傳感器(Camshaft Position Sensor，CPS)又稱為氣缸識(shí)別傳感器(Cylinder Identification Sensor，CIS)，為了區(qū)別于曲軸位置傳感器(CPS)，凸輪軸位置傳感器一般都用CIS表示。凸輪軸位置傳感器的功用是采集配氣凸輪軸的位置信號(hào)，并輸入ECU，以便ECU識(shí)別氣缸1壓縮上止點(diǎn)，從而進(jìn)行順序噴油控制、點(diǎn)火時(shí)刻控制和爆燃控制。此外，凸輪軸位置信號(hào)還用于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)識(shí)別出第一次點(diǎn)火時(shí)刻。因?yàn)橥馆嗇S位置傳感器能夠識(shí)別哪一個(gè)氣缸活塞即將到達(dá)上止點(diǎn)，所以稱為氣缸識(shí)別傳感器。光電式曲軸與凸輪軸位置傳感器(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)日產(chǎn)公司生產(chǎn)的光電式曲軸與凸輪軸位置傳感器是由分電器改進(jìn)而成的，主要由信號(hào)盤(即信號(hào)轉(zhuǎn)子)、信號(hào)發(fā)生器、配電器、傳感器殼體和線束插頭等組成。信號(hào)盤是傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)子，壓裝在傳感器軸上，如圖2-22所示。在靠近信號(hào)盤的邊緣位置制作有均勻間隔弧度的內(nèi)、外兩圈透光孔。其中，外圈制作有360個(gè)透光孔(縫隙)，間隔弧度為1。(透光孔占0．5。，遮光孔占0．5。)，用于產(chǎn)生曲軸轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速信號(hào)；內(nèi)圈制作有6個(gè)透光孔(長(zhǎng)方形孑L)，間隔弧度為60。，用于產(chǎn)生各個(gè)氣缸的上止點(diǎn)信號(hào)，其中有一個(gè)長(zhǎng)方形的寬邊稍長(zhǎng)，用于產(chǎn)生氣缸1的上止點(diǎn)信號(hào)。信號(hào)發(fā)生器固定在傳感器殼體上，它由Ne信號(hào)(轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角信號(hào))發(fā)生器、G信號(hào)(上止點(diǎn)信號(hào))發(fā)生器以及信號(hào)處理電路組成。Ne信號(hào)與G信號(hào)發(fā)生器均由一個(gè)發(fā)光二極管(LED)和一個(gè)光敏晶體管(或光敏二極管)組成，兩個(gè)LED分別正對(duì)著兩個(gè)光敏晶體管。(2)工作原理光電式傳感器的工作原理如圖2-22所示。信號(hào)盤安裝在發(fā)光二極管(LED)與光敏晶體管(或光敏二極管)之間。當(dāng)信號(hào)盤上的透光孔旋轉(zhuǎn)到LED與光敏晶體管之間時(shí)，LED發(fā)出的光線就會(huì)照射到光敏晶體管上，此時(shí)光敏晶體管導(dǎo)通，其集電極輸出低電平(0．1～O．3V)；當(dāng)信號(hào)盤上的遮光部分旋轉(zhuǎn)到LED與光敏晶體管之間時(shí)，LED發(fā)出的光線就不能照射到光敏晶體管上，此時(shí)光敏晶體管截止，其集電極輸出高電平(4．8～5．2V)。如果信號(hào)盤連續(xù)旋轉(zhuǎn)，透光孔和遮光部分就會(huì)交替地轉(zhuǎn)過(guò)LED而透光或遮光，光敏晶體管集電極就會(huì)交替地輸出高電平和低電平。當(dāng)傳感器軸隨曲軸和配氣凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，信號(hào)盤上的透光孔和遮光部分便從LED與光敏晶體管之間轉(zhuǎn)過(guò)，LED發(fā)出的光線受信號(hào)盤透光和遮光作用就會(huì)交替照射到信號(hào)發(fā)生器的光敏晶體管上，信號(hào)傳感器中就會(huì)產(chǎn)生與曲軸位置和凸輪軸位置對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)。由于曲軸旋轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)，傳感器軸帶動(dòng)信號(hào)盤旋轉(zhuǎn)一圈，因此，G信號(hào)傳感器將產(chǎn)生6個(gè)脈沖信號(hào)。Ne信號(hào)傳感器將產(chǎn)生360個(gè)脈沖信號(hào)。因?yàn)镚信號(hào)透光孔間隔弧度為60。，曲軸每旋轉(zhuǎn)120。就產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，所以通常G信號(hào)稱為120。信號(hào)。設(shè)計(jì)安裝保證120。信號(hào)在上止點(diǎn)前70。(BTDC70。)時(shí)產(chǎn)生，且長(zhǎng)方形寬邊稍長(zhǎng)的透光孔產(chǎn)生的信號(hào)對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸1上止點(diǎn)前70。，以便ECU控制噴油提前角與點(diǎn)火提前角。因?yàn)镹e信號(hào)透光孔間隔弧度為1。(透光孔占0．5。，遮光孔占0．5。)，所以在每一個(gè)脈沖周期中，高、低電平各占1。曲軸轉(zhuǎn)角，360個(gè)信號(hào)表示曲軸旋轉(zhuǎn)720。。曲軸每旋轉(zhuǎn)120。，G信號(hào)傳感器產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，Ne信號(hào)傳感器產(chǎn)生60個(gè)信號(hào)。
位置傳感器磁感應(yīng)式曲軸與凸輪軸位置傳感器
磁感應(yīng)式傳感器的工作原理如圖2-23所示，磁力線穿過(guò)的路徑為永久磁鐵N極一定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙一轉(zhuǎn)子凸齒一轉(zhuǎn)子凸齒與定子磁頭間的氣隙一磁頭一導(dǎo)磁板一永久磁鐵S極。當(dāng)信號(hào)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁路中的氣隙就會(huì)周期性地發(fā)生變化，磁路的磁阻和穿過(guò)信號(hào)線圈磁頭的磁通量隨之發(fā)生周期性變化。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，傳感線圈中就會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)信號(hào)轉(zhuǎn)子按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙減小，磁路磁阻減小，磁通量φ增多，磁通變化率增大(dφ/dt>0)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E為正(E>0)，如圖2-24中曲線abc所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子凸齒接近磁頭邊緣時(shí)，磁通量φ急劇增多，磁通變化率最大[dφ/dt=(dφ/dt)max]，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E最高(E=Emax)，如圖2-24中曲線b點(diǎn)所示。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)b點(diǎn)位置后，雖然磁通量φ仍在增多，但磁通變化率減小，因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E降低。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到凸齒的中心線與磁頭的中心線對(duì)齊時(shí)(見(jiàn)圖2-24b)，雖然轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙最小，磁路的磁阻最小，磁通量φ最大，但是由于磁通量不可能繼續(xù)增加，磁通變化率為零，因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E為零，如圖2-24中曲線c點(diǎn)所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針?lè)较蚶^續(xù)旋轉(zhuǎn)，凸齒離開(kāi)磁頭時(shí)(見(jiàn)圖2-23c)，凸齒與磁頭間的氣隙增大，磁路磁阻增大，磁通量φ減少(dφ/dt< 0)，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E為負(fù)值，如圖2-24中曲線cda所示。當(dāng)凸齒轉(zhuǎn)到將要離開(kāi)磁頭邊緣時(shí)，磁通量φ急劇減少，磁通變化率達(dá)到負(fù)向最大值[dφ/df=-(dφ/dt)max]，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E也達(dá)到負(fù)向最大值(E=-Emax)，如圖2-24中曲線上d點(diǎn)所示。由此可見(jiàn)，信號(hào)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)凸齒，傳感線圈中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)周期性交變電動(dòng)勢(shì)，即電動(dòng)勢(shì)出現(xiàn)一次最大值和一次最小值，傳感線圈也就相應(yīng)地輸出一個(gè)交變電壓信號(hào)。磁感應(yīng)式傳感器的突出優(yōu)點(diǎn)是不需要外加電源，永久磁鐵起著將機(jī)械能變換為電能的作用，其磁能不會(huì)損失。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)子凸齒轉(zhuǎn)動(dòng)的速度將發(fā)生變化，鐵心中的磁通變化率也將隨之發(fā)生變化。轉(zhuǎn)速越高，磁通變化率就越大，傳感線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也就越高。轉(zhuǎn)速不同時(shí)，磁通和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化情況如圖2-24所示。由于轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙直接影響磁路的磁阻和傳感線圈輸出電壓的高低，因此在使用中，轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙不能隨意變動(dòng)。氣隙如有變化，必須按規(guī)定進(jìn)行調(diào)整，氣隙一般設(shè)計(jì)在0．2～0．4mm范圍內(nèi)。
位置傳感器捷達(dá)、桑塔納轎車磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器
1)曲軸位置傳感器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：捷達(dá)AT和GTX、桑塔納2000GSi型轎車的磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器安裝在曲軸箱內(nèi)靠近離合器一側(cè)的缸體上，主要由信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)轉(zhuǎn)子組成，如圖2-25所示。信號(hào)發(fā)生器用螺釘固定在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上，由永久磁鐵、傳感線圈和線束插頭組成。傳感線圈又稱為信號(hào)線圈，永久磁鐵上帶有一個(gè)磁頭，磁頭正對(duì)安裝在曲軸上的齒盤式信號(hào)轉(zhuǎn)子，磁頭與磁軛(導(dǎo)磁板)連接而構(gòu)成導(dǎo)磁回路。信號(hào)轉(zhuǎn)子為齒盤式，在其圓周上均勻間隔地制作有58個(gè)凸齒、57個(gè)小齒缺和一個(gè)大齒缺。大齒缺輸出基準(zhǔn)信號(hào)，對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸1或氣缸4壓縮上止點(diǎn)前一定角度。所以信號(hào)轉(zhuǎn)子圓周上的凸齒和齒缺所占的曲軸轉(zhuǎn)角為360。2)曲軸位置傳感器工作情況：當(dāng)曲軸位置傳感器隨曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，由磁感應(yīng)式傳感器工作原理可知，信號(hào)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)凸齒，傳感線圈中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)周期性交變電動(dòng)勢(shì)(即電動(dòng)勢(shì)出現(xiàn)一次最大值和一次最小值)，線圈相應(yīng)地輸出一個(gè)交變電壓信號(hào)。因?yàn)樾盘?hào)轉(zhuǎn)子上設(shè)有一個(gè)產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)的大齒缺，所以當(dāng)大齒缺轉(zhuǎn)過(guò)磁頭時(shí)，信號(hào)電壓所占的時(shí)間較長(zhǎng)，即輸出信號(hào)為一寬脈沖信號(hào)，該信號(hào)對(duì)應(yīng)于氣缸1或氣缸4壓縮上止點(diǎn)前一定角度。電子控制單元(ECU)接收到寬脈沖信號(hào)時(shí)，便可知道氣缸1或氣缸4上止點(diǎn)位置即將到來(lái)，至于即將到來(lái)的是氣缸1還是氣缸4，則需根據(jù)凸輪軸位置傳感器輸入的信號(hào)來(lái)確定。由于信號(hào)轉(zhuǎn)子上有58個(gè)凸齒，因此信號(hào)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈(發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)一圈)，傳感線圈就會(huì)產(chǎn)生58個(gè)交變電壓信號(hào)輸入電子控制單元。每當(dāng)信號(hào)轉(zhuǎn)子隨發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，傳感線圈就會(huì)向電子控制單元(ECU)輸入58個(gè)脈沖信號(hào)。因此，ECU每接收到曲軸位置傳感器58個(gè)信號(hào)，就可知道發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)了一圈。如果在1min內(nèi)ECU接收到曲軸位置傳感器個(gè)信號(hào)，ECU便可計(jì)算出曲軸轉(zhuǎn)速n為2000(n=/58=2000)r/rain；如果ECU每分鐘接收到曲軸位置傳感器個(gè)信號(hào)，ECU便可計(jì)算出曲軸轉(zhuǎn)速為5000(n=/58=5000)r/min。依此類推，ECU根據(jù)每分鐘接收曲軸位置傳感器脈沖信號(hào)的數(shù)量，便能計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和負(fù)荷信號(hào)是電子控制系統(tǒng)最重要、最基本的控制信號(hào)，ECU根據(jù)這兩個(gè)信號(hào)就能計(jì)算出基本噴油提前角(時(shí)間)、基本點(diǎn)火提前角(時(shí)間)和點(diǎn)火導(dǎo)通角(點(diǎn)火線圈一次電流接通時(shí)間)三個(gè)基本控制參數(shù)。捷達(dá)AT和GTx、桑塔納2000GSi型轎車磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)子上大齒缺產(chǎn)生的信號(hào)為基準(zhǔn)信號(hào)，ECU控制噴油時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間是以大齒缺產(chǎn)生的信號(hào)為基準(zhǔn)進(jìn)行控制的。當(dāng)ECu接收到大齒缺產(chǎn)生的信號(hào)后，再根據(jù)小齒缺信號(hào)來(lái)控制點(diǎn)火時(shí)間、噴油時(shí)間和點(diǎn)火線圈一次電流接通時(shí)間(即導(dǎo)通角)。
位置傳感器豐田轎車磁感應(yīng)式曲軸與凸輪軸位置傳感器
豐田計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(1FCCS)采用的磁感應(yīng)式曲軸與凸輪軸位置傳感器由分電器改進(jìn)而成，由上、下兩部分組成。上部分為檢測(cè)曲軸位置基準(zhǔn)信號(hào)(即氣缸識(shí)別與上止點(diǎn)信號(hào)，稱為G信號(hào))發(fā)生器；下部分為曲軸轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角信號(hào)(稱為Ne信號(hào))發(fā)生器。a)Ne信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：Ne信號(hào)發(fā)生器安裝在G信號(hào)發(fā)生器的下面，主要由No．2信號(hào)轉(zhuǎn)子、Ne傳感線圈和磁頭組成，如圖2-26a所示。信號(hào)轉(zhuǎn)子固定在傳感器軸上，傳感器軸由配氣凸輪軸驅(qū)動(dòng)，軸的上端套裝分火頭，轉(zhuǎn)子外制有24個(gè)凸齒。傳感線圈及磁頭固定在傳感器殼體內(nèi)，磁頭固定在傳感線圈中。b)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角信號(hào)的產(chǎn)生原理與控制過(guò)程：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，配氣凸輪軸便驅(qū)動(dòng)傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙交替發(fā)生變化，傳感線圈的磁通隨之交替發(fā)生變化，由磁感應(yīng)式傳感器工作原理可知，在傳感線圈中就會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)，信號(hào)電壓的波形如圖2-26b所示。因?yàn)樾盘?hào)轉(zhuǎn)子有24個(gè)凸齒，所以轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈，傳感線圈就會(huì)產(chǎn)生24個(gè)交變信號(hào)。傳感器軸每轉(zhuǎn)一圈(360。)相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)兩圈(720。)，所以一個(gè)交變信號(hào)(即一個(gè)信號(hào)周期)相當(dāng)于曲軸旋轉(zhuǎn)30。(720。÷24=30。)，相當(dāng)于分火頭旋轉(zhuǎn)15。(30。÷2=15。)。ECU每接收Ne信號(hào)發(fā)生器24個(gè)信號(hào)，即可知道曲軸旋轉(zhuǎn)了兩圈、分火頭旋轉(zhuǎn)了一圈。ECU內(nèi)部程序根據(jù)每個(gè)Ne信號(hào)周期所占時(shí)間，即可計(jì)算確定發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速和分火頭轉(zhuǎn)速。為了精確控制點(diǎn)火提前角和噴油提前角，還需將每個(gè)信號(hào)周期所占的曲軸轉(zhuǎn)角(30。角)分得更小。微機(jī)完成這一工作十分方便，由分頻器將每個(gè)Ne信號(hào)(曲軸轉(zhuǎn)角30。)等分成30個(gè)脈沖信號(hào)，每個(gè)脈沖信號(hào)就相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角1。(30。÷30=1。)。如將每個(gè)Ne信號(hào)等分成60個(gè)脈沖信號(hào)，則每個(gè)脈沖信號(hào)相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角0．5。(30。÷60=0．5。)。具體設(shè)定由轉(zhuǎn)角精度要求和程序設(shè)計(jì)確定。c)G信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：G信號(hào)發(fā)生器用來(lái)檢測(cè)活塞上止點(diǎn)位置與判別是哪一個(gè)氣缸即將到達(dá)上止點(diǎn)位置等基準(zhǔn)信號(hào)。故G信號(hào)發(fā)生器又稱為氣缸識(shí)別與上止點(diǎn)信號(hào)發(fā)生器或基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器。G信號(hào)發(fā)生器由No．1信號(hào)轉(zhuǎn)子、傳感線圈G1、G2和磁頭等組成。信號(hào)轉(zhuǎn)子帶有兩個(gè)凸緣，固定在傳感器軸上。傳感線圈G1、G2相隔180。安裝，G1線圈產(chǎn)生的信號(hào)對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)第六缸壓縮上止點(diǎn)前10。、G2線圈產(chǎn)生的信號(hào)對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)第一缸壓縮上止點(diǎn)前l(fā)O。。d)氣缸識(shí)別與上止點(diǎn)信號(hào)的產(chǎn)生原理與控制過(guò)程：G信號(hào)發(fā)生器的工作原理與Ne信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)的原理相同。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸驅(qū)動(dòng)傳感器軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，G信號(hào)轉(zhuǎn)子(No．1信號(hào)轉(zhuǎn)子)的凸緣便交替經(jīng)過(guò)傳感線圈的磁頭，轉(zhuǎn)子凸緣與磁頭之間的氣隙交替發(fā)生變化，在傳感線圈Gl、G2中就會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)信號(hào)。當(dāng)G信號(hào)轉(zhuǎn)子的凸緣部分接近傳感線圈G1的磁頭時(shí)，由于凸緣與磁頭之間的氣隙減小、磁通量增大、磁通變化率為正，因此傳感線圈G1中產(chǎn)生正向脈沖信號(hào)，稱為G1信號(hào)；當(dāng)G信號(hào)轉(zhuǎn)子的凸緣部分接近傳感線圈G2時(shí)，由于凸緣與磁頭之間的氣隙減小、磁通量增大、磁通變化率為正，因此傳感線圈G2中也產(chǎn)生正向脈沖信號(hào)，稱為G2信號(hào)。當(dāng)G信號(hào)轉(zhuǎn)子的凸緣部分經(jīng)過(guò)G1、G2的磁頭時(shí)，由于凸緣與磁頭之間的氣隙不變、磁通量不變、磁通變化率為零，因此傳感線圈G1、G2中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均為零。當(dāng)G信號(hào)轉(zhuǎn)子的凸緣部分離開(kāi)G1、G2的磁頭時(shí)，由于凸緣與磁頭之間的氣隙增大、磁通量減小、磁通變化率為負(fù)，因此傳感線圈G1、G2中將感應(yīng)產(chǎn)生負(fù)向交變電動(dòng)勢(shì)信號(hào)。傳感器每轉(zhuǎn)一圈(360。)相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720。)，因?yàn)閭鞲芯€圈G1、G2相隔180。安裝，所以G1、G2中各產(chǎn)生一個(gè)正向脈沖信號(hào)。其中G1信號(hào)對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)第六缸，用來(lái)檢測(cè)第六缸上止點(diǎn)的位置；G2信號(hào)對(duì)應(yīng)于第一缸，用來(lái)檢測(cè)第一缸上止點(diǎn)的位置。電子控制單元檢測(cè)的對(duì)應(yīng)位置實(shí)際上是G轉(zhuǎn)子凸緣的前端接近并與傳感線圈G1、G2的磁頭對(duì)齊時(shí)刻(此時(shí)磁通量最大、信號(hào)電壓為零)的位置，該位置對(duì)應(yīng)于活塞壓縮上止點(diǎn)前10。(BT-DCl0。)位置。
位置傳感器霍爾式曲軸與凸輪軸位置傳感器
(1)霍爾式傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理霍爾式曲軸與凸輪軸位置傳感器及其他形式的霍爾式傳感器都是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的傳感器。1)霍爾效應(yīng)：霍爾效應(yīng)(Hall Effect)是美國(guó)約翰霍普金斯大學(xué)物理學(xué)家霍爾博士(Dr．E．H．Hall)于1879年首先發(fā)現(xiàn)的。他發(fā)現(xiàn)把一個(gè)通有電流I的長(zhǎng)方體形白金導(dǎo)體垂直于磁力線放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中時(shí)(見(jiàn)圖2-27)，在白金導(dǎo)體的兩個(gè)橫向側(cè)面上就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)垂直于電流方向和磁場(chǎng)方向的電壓UH，當(dāng)取消磁場(chǎng)時(shí)，電壓立即消失。該電壓后來(lái)稱為霍爾電壓，UH與通過(guò)白金導(dǎo)體的電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比，即(見(jiàn)下頁(yè)）利用霍爾效應(yīng)制成的元件稱為霍爾元件，利用霍爾元件制成的傳感器稱為霍爾式傳感器。利用霍爾效應(yīng)不僅可以通過(guò)接通和切斷磁場(chǎng)來(lái)檢測(cè)電壓，而且可以檢測(cè)導(dǎo)線中流過(guò)的電流，因?yàn)閷?dǎo)線周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)弱與流過(guò)導(dǎo)線的電流成正比關(guān)系。20世紀(jì)80年代以來(lái)，汽車上應(yīng)用的霍爾式傳感器與日劇增，主要原因在于霍爾式傳感器有兩個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)：一是輸出電壓信號(hào)近似于方波信號(hào)；二是輸出電壓高低與被測(cè)物體的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。霍爾式傳感器與磁感應(yīng)式傳感器不同的是需要外加電源。2)霍爾式傳感器基本結(jié)構(gòu)：霍爾式傳感器主要由觸發(fā)葉輪、霍爾集成電路、導(dǎo)磁鋼片(磁軛)與永久磁鐵等組成。觸發(fā)葉輪安裝在轉(zhuǎn)子軸上，葉輪上制有葉片(在霍爾式點(diǎn)火系統(tǒng)中，葉片數(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)相等)。當(dāng)觸發(fā)葉輪隨轉(zhuǎn)子軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片便在霍爾集成電路與永久磁鐵之間轉(zhuǎn)動(dòng)。霍爾集成電路由霍爾元件、放大電路、穩(wěn)壓電路、溫度補(bǔ)償電路、信號(hào)變換電路和輸出電路等組成。3)霍爾式傳感器工作原理：當(dāng)傳感器軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，觸發(fā)葉輪的葉片便從霍爾集成電路與永久磁鐵之間的氣隙中轉(zhuǎn)過(guò)：當(dāng)葉片離開(kāi)氣隙時(shí)，永久磁鐵的磁通便經(jīng)霍爾集成電路和導(dǎo)磁鋼片構(gòu)成回路，此時(shí)霍爾元件產(chǎn)生電壓(UH=1．9～2．0V)，霍爾集成電路輸出級(jí)的晶體管導(dǎo)通，傳感器輸出的信號(hào)電壓U0為低電平(實(shí)測(cè)表明：當(dāng)電源電壓Ucc=14．4V或5V時(shí)，信號(hào)電壓U0=0．1～0．3 V)。當(dāng)葉片進(jìn)入氣隙時(shí)，霍爾集成電路中的磁場(chǎng)被葉片旁路，霍爾電壓UH為零，集成電路輸出級(jí)的晶體管截止，傳感器輸出的信號(hào)電壓U0為高電平(實(shí)測(cè)表明：當(dāng)電源電壓Ucc=14．4V時(shí)，信號(hào)電壓U0=9．8 V；當(dāng)電源電壓Ucc=5V時(shí)，信號(hào)電壓U0=4．8 V)。(2)捷達(dá)、桑塔納轎車霍爾式凸輪軸位置傳感器1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：捷達(dá)AT和GTx、桑塔納2000GSi型轎車采用的霍爾式凸輪軸位置傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣凸輪軸的一端，結(jié)構(gòu)如圖2-28所示。它主要由霍爾信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)轉(zhuǎn)子組成。信號(hào)轉(zhuǎn)子又稱為觸發(fā)葉輪，安裝在進(jìn)氣凸輪軸上，．用定位螺栓和座圈定位固定。信號(hào)轉(zhuǎn)子的隔板又稱為葉片，在隔板上制有一個(gè)窗口，窗口對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的信號(hào)為低電平信號(hào)，隔板(葉片)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的信號(hào)為高電平信號(hào)。霍爾式信號(hào)發(fā)生器主要由霍爾集成電路、永久磁鐵和導(dǎo)磁鋼片等組成。霍爾元件用硅半導(dǎo)體材料制成，與永久磁鐵之間留有0．2～0．4mm的間隙，當(dāng)信號(hào)轉(zhuǎn)子隨進(jìn)氣凸輪軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，隔板和窗口便從霍爾集成電路與永久磁鐵之間的氣隙中轉(zhuǎn)過(guò)。該傳感器接線插座上有三個(gè)引線端子，端子1為傳感器電源正極端子，與控制單元端子62連接：端子2為傳感器信號(hào)輸出端子，與控制單元端子76連接：端子3為傳感器電源負(fù)極端子，與控制單元端子67連接。2)工作情況：由霍爾式傳感器工作原理可知，當(dāng)隔板(葉片)進(jìn)入氣隙(即在氣隙內(nèi))時(shí)，霍爾元件不產(chǎn)生電壓，傳感器輸出高電平(5V)信號(hào)；當(dāng)隔板(葉片)離開(kāi)氣隙(即窗口進(jìn)入氣隙)時(shí)，霍爾元件產(chǎn)生電壓。傳感器輸出低電平信號(hào)(0．1V)。凸輪軸位置傳感器輸出的信號(hào)電壓與曲軸位置傳感器輸出的信號(hào)電壓之間的關(guān)系如圖2-29所示。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸每轉(zhuǎn)兩圈(720。)，霍爾式傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過(guò)一圈(360。)，對(duì)應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)低電平信號(hào)和一個(gè)高電平信號(hào)，其中低電平信號(hào)對(duì)應(yīng)于氣缸1壓縮上止點(diǎn)前一定角度。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器(CPS)和霍爾式凸輪軸位置傳感器(CIS)產(chǎn)生的信號(hào)電壓不斷輸入電子控制單元(ECU)。當(dāng)ECU同時(shí)接收到曲軸位置傳感器大齒缺對(duì)應(yīng)的低電平(15。)信號(hào)和凸輪軸位置傳感器窗口對(duì)應(yīng)的低電平信號(hào)時(shí)，便可識(shí)別出此時(shí)為氣缸1活塞處于壓縮行程、氣缸4活塞處于排氣行程，并根據(jù)曲軸位置傳感器小齒缺對(duì)應(yīng)輸出的信號(hào)控制點(diǎn)火提前角。電子控制單元識(shí)別出氣缸1壓縮上止點(diǎn)位置后，便可進(jìn)行順序噴油控制和各缸點(diǎn)火時(shí)刻控制。如果發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生了爆燃，電子控制單元還能根據(jù)爆燃傳感器輸入的信號(hào)判別出是哪一個(gè)缸產(chǎn)生了爆燃，從而減小點(diǎn)火提前角，以便消除爆燃。
位置傳感器差動(dòng)霍爾式曲軸位置傳感器
切諾基(Cherokee)吉普車與紅旗CA7220E型轎車采用了差動(dòng)霍爾式曲軸位置傳感器，其凸輪軸位置傳感器均為普通霍爾式傳感器。(1)差動(dòng)霍爾式傳感器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)差動(dòng)霍爾式傳感器又稱為雙霍爾式傳感器，其結(jié)構(gòu)與磁感應(yīng)式傳感器相似，如圖2-30a所示。它由帶凸齒的信號(hào)轉(zhuǎn)子和霍爾信號(hào)發(fā)生器組成。差動(dòng)霍爾式傳感器的工作原理與普通霍爾式傳感器相同。根據(jù)霍爾式傳感器的工作原理。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上的齒缺與凸齒轉(zhuǎn)過(guò)差動(dòng)霍爾電路的兩個(gè)探頭時(shí)，齒缺或凸齒與霍爾探頭之間的氣隙就會(huì)發(fā)生變化，磁通量隨之變化，在傳感器的霍爾元件中就會(huì)產(chǎn)生交變電壓信號(hào)，如圖2-30b所示。其輸出電壓由兩個(gè)霍爾信號(hào)電壓疊加而成。因?yàn)檩敵鲂盘?hào)為疊加信號(hào)，所以轉(zhuǎn)子凸齒與信號(hào)發(fā)生器之間的氣隙可以增大到(1±0．5)mm(普通霍爾式傳感器僅為0．2～0．4mm)，因而便可將信號(hào)轉(zhuǎn)子制成像磁感應(yīng)式傳感器轉(zhuǎn)子一樣的齒盤式結(jié)構(gòu)，其突出優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)轉(zhuǎn)子便于安裝。在汽車上，一般將凸齒轉(zhuǎn)子裝在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上或?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)飛輪作為傳感子。(2)切諾基吉普車差動(dòng)霍爾式曲軸位置傳感器1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：切諾基吉普車2．5L(四缸)、4．0L(六缸)電子控制燃油噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)采用了差動(dòng)霍爾電路的霍爾式曲軸位置傳感器。它安裝在變速器殼體上。該傳感器向ECu提供發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置(轉(zhuǎn)角)信號(hào)，作為計(jì)算噴油時(shí)刻和點(diǎn)火時(shí)刻的重要依據(jù)之一。2．5L四缸電子控制發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪上制有8個(gè)齒缺，如圖2-31a所示。8個(gè)齒缺分成兩組，每4個(gè)齒缺為一組，兩組之間相隔角度為180。，同一組中相鄰兩個(gè)齒缺之間間隔角度為20。。4．0L六缸電子控制發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪上制有12個(gè)齒缺，如圖2．3lb所示。12個(gè)齒缺分成三組，每4個(gè)齒缺為一組，相鄰兩組之間相隔角度為120。，同一組中相鄰兩個(gè)齒缺之間間隔角度也為20。2)工作情況：飛輪上的每一組齒缺轉(zhuǎn)過(guò)霍爾探頭時(shí)，傳感器就會(huì)產(chǎn)生一組共4個(gè)脈沖信號(hào)。其中，四缸發(fā)動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生兩組共8個(gè)脈沖信號(hào)；六缸發(fā)動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生三組共12個(gè)脈沖信號(hào)。對(duì)于四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，ECU每接收到8個(gè)信號(hào)，即可知道曲軸旋轉(zhuǎn)了一轉(zhuǎn)，再根據(jù)接收8個(gè)信號(hào)所占用的時(shí)間，就可計(jì)算出曲軸轉(zhuǎn)速。對(duì)于六缸發(fā)動(dòng)機(jī)，ECU每接收到12個(gè)信號(hào)，即可知道曲軸旋轉(zhuǎn)了一轉(zhuǎn)，再根據(jù)接收12個(gè)信號(hào)所占用的時(shí)間，就可計(jì)算出曲軸轉(zhuǎn)速。電子控制單元控制噴油和點(diǎn)火時(shí)，都有一定的提前角，因此需要知道活塞接近上止點(diǎn)的位置。切諾基吉普車在每組信號(hào)輸入ECU時(shí)，可以知道有兩個(gè)氣缸的活塞即將到達(dá)上止點(diǎn)位置。 例如，在四缸發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，利用一組信號(hào)，ECU可知?dú)飧?、4活塞接近上止點(diǎn)；利用另一組信號(hào)可知?dú)飧?、3活塞接近上止點(diǎn)。在六缸發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中。利用一組信號(hào)，可知?dú)飧?與6、2與5、3與4活塞接近上止點(diǎn)。由于第4個(gè)齒缺產(chǎn)生的脈沖下降沿對(duì)應(yīng)于壓縮上止點(diǎn)前4。(BTDC4。)，因此第1個(gè)齒缺產(chǎn)生的脈沖信號(hào)下降沿對(duì)應(yīng)于壓縮上止點(diǎn)前64。(BT-DC64。)，如圖2-32所示。當(dāng)氣缸1、4對(duì)應(yīng)的第1個(gè)脈沖下降沿到來(lái)時(shí)，ECU即可知道此時(shí)氣缸1、4活塞位于壓縮上止點(diǎn)前64。(BTDC64。)，從而便可控制噴油提前角和點(diǎn)火提前角。但是，僅有曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)，ECU還不能確定是哪一個(gè)缸位于壓縮行程，哪一個(gè)缸位于排氣行程，為此還需要一個(gè)氣缸判別信號(hào)(即需要一只凸輪軸位置傳感器)。(3)切諾基吉普車霍爾式凸輪軸位置傳感器1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：切諾基吉普車發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的氣缸判別信號(hào)由霍爾式凸輪軸位置傳感器提供，該傳感器又稱為同步信號(hào)傳感器，安裝在分電器內(nèi)，主要由脈沖環(huán)(信號(hào)轉(zhuǎn)子)、霍爾信號(hào)發(fā)生器組成。脈沖環(huán)上制有凸起的葉片，占180。分電器軸轉(zhuǎn)角(相當(dāng)于360。曲軸轉(zhuǎn)角)。沒(méi)有葉片的部分也占180。分電器軸轉(zhuǎn)角(360。曲軸轉(zhuǎn)角)。脈沖環(huán)安裝在分電器軸上，隨分電器軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)。2)工作情況：當(dāng)脈沖環(huán)上的葉片進(jìn)入信號(hào)發(fā)生器時(shí)，傳感器輸出高電平(5V)；當(dāng)脈沖環(huán)上的葉片離開(kāi)信號(hào)發(fā)生器時(shí)，傳感器輸出低電平(0V)。分電器軸轉(zhuǎn)一圈，傳感器輸出一個(gè)高電平和一個(gè)低電平，高、低電平各占180。分電器軸轉(zhuǎn)角(分別相當(dāng)于360。曲軸轉(zhuǎn)角)。同步信號(hào)的波形如圖2-32所示。當(dāng)脈沖環(huán)的葉片前沿進(jìn)入信號(hào)發(fā)生器、傳感器輸出高電平(5V)時(shí)，對(duì)于四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，表示氣缸1、4活塞即將到達(dá)上止點(diǎn)，其中氣缸1活塞位于壓縮行程，氣缸4活塞位于排氣行程；對(duì)于六缸發(fā)動(dòng)機(jī)，表示氣缸3、4活塞即將到達(dá)上止點(diǎn)，其中氣缸4活塞位于壓縮行程，氣缸3活塞位于排氣行程。當(dāng)脈沖環(huán)的葉片后沿進(jìn)入信號(hào)發(fā)生器、傳感器輸出低電平(0V)時(shí)，對(duì)于四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，表示即將到達(dá)上止點(diǎn)的仍然是氣缸1、4活塞，其中氣缸4活塞位于壓縮行程，氣缸1活塞位于排氣行程；對(duì)于六缸發(fā)動(dòng)機(jī)，表示氣缸3活塞位于壓縮行程，氣缸4活塞位于排氣行程。利用凸輪軸位置傳感器判別出是哪一個(gè)氣缸即將到達(dá)排氣上止點(diǎn)之后，ECU根據(jù)曲軸位置傳感器信號(hào)，即可控制噴油提前角和點(diǎn)火提前角。設(shè)某一時(shí)刻的噴油提前角為上止點(diǎn)前64。(BTI)C64。)，當(dāng)凸輪軸位置傳感器脈沖環(huán)的葉片進(jìn)入信號(hào)發(fā)生器、傳感器輸出高電平(5V)時(shí)，ECU判定四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸4活塞位于排氣行程(六缸發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸3活塞位于排氣行程)，此時(shí)ECU在接收到曲軸位置傳感器(CPS)第一個(gè)脈沖信號(hào)的下降沿(BTDC64。)時(shí)，向噴油器發(fā)出噴油信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)提前64。噴油。在凸輪軸位置傳感器輸出高電平(5V))時(shí)，ECU還判定四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸1活塞(六缸發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸4活塞)位于壓縮行程，此時(shí)ECU根據(jù)曲軸位置傳感器CPS信號(hào)和點(diǎn)火提前角計(jì)算值，在活塞運(yùn)行到上止點(diǎn)前點(diǎn)火提前角度時(shí)，向點(diǎn)火控制器發(fā)出點(diǎn)火指令，控制火花塞點(diǎn)火，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火提前。利用凸輪軸位置傳感器對(duì)兩個(gè)氣缸的位置判定作為參考點(diǎn)，即可按照四缸發(fā)動(dòng)機(jī)1—3—4—2(六缸發(fā)動(dòng)機(jī)l一5—3—6—2—4)的工作順序，對(duì)各個(gè)氣缸進(jìn)行提前噴油與提前點(diǎn)火控制。(4)紅旗CA7720E型轎車差動(dòng)霍爾式曲軸位置傳感器紅旗CA7220E型轎車CA488．3型發(fā)動(dòng)機(jī)上裝備的SIMOS4S3型電子控制燃油噴射系統(tǒng)采用的差動(dòng)霍爾式曲軸位置傳感器由信號(hào)轉(zhuǎn)子與信號(hào)發(fā)生器組成。信號(hào)轉(zhuǎn)子為齒盤式，安裝在變速器殼體前端，它與捷達(dá)AT、GTX型轎車用磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器轉(zhuǎn)子相似，在其圓周上均勻間隔地制作有58個(gè)凸齒、 57個(gè)小齒缺和一個(gè)大齒缺。大齒缺輸出基準(zhǔn)信號(hào)，對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸1或氣缸4壓縮上止點(diǎn)前一定角度。大齒缺所占的弧度相當(dāng)于兩個(gè)凸齒和三個(gè)小齒缺所占的弧度。因?yàn)樾盘?hào)轉(zhuǎn)子隨曲軸一同旋轉(zhuǎn)，曲軸旋轉(zhuǎn)一圈(360。)，信號(hào)轉(zhuǎn)子也旋轉(zhuǎn)一圈(360。)，所以信號(hào)轉(zhuǎn)子圓周上的凸齒和齒缺所占的曲軸轉(zhuǎn)角為 360。，每個(gè)凸齒和小齒缺所占的曲軸轉(zhuǎn)角均為3。(58×3。+57×3。=345。)，大齒缺所占的曲軸轉(zhuǎn)角為15。(2×3。+3×3。=15。)，信號(hào)波形如圖2-33a所示。
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電動(dòng)汽車導(dǎo)致對(duì) BLDC（無(wú)刷直流）電機(jī)應(yīng)用（例如轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、EV 和 HEV 牽引驅(qū)動(dòng)）的需求迅速增長(zhǎng)。
所有適用于上述應(yīng)用的 BLDC 電機(jī)都需要一臺(tái)設(shè)備來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子角位置，從而實(shí)現(xiàn)精確換向控制。
HELLA 的 MPS（電機(jī)位置傳感器）基于著名的 CIPOS?（非接觸式電感位置傳感器）技術(shù)，可提供精確測(cè)量。HELLA MPS 是一種先進(jìn)的位置傳感器解決方案，用于解決電動(dòng)汽車應(yīng)用中現(xiàn)有解決方案（如解算器和磁性傳感器）無(wú)法適當(dāng)避免電干擾的主要挑戰(zhàn)，從而在電動(dòng)汽車中提供精確信號(hào)。
HELLA MPS 由配有發(fā)射器和接收器線圈的 PCB（定子）、用于電子控制和評(píng)估的 IC（集成電路）以及連接到電機(jī)軸的金屬轉(zhuǎn)子組成。通過(guò)評(píng)估傳輸、接收器線圈和轉(zhuǎn)子的高頻交變電場(chǎng) (AC) 的相互作用，MPS 會(huì)提供解調(diào)、過(guò)濾和受限的模擬 SIN/COS 或數(shù)字 SPI 信號(hào)，具體取決于正在使用的 ASIC。
HELLA MPS 的優(yōu)勢(shì)：
通過(guò)精確的電機(jī)位置直接啟動(dòng)時(shí)的有效傳感器功率
在強(qiáng)電流磁通密度和雜散磁場(chǎng)中穩(wěn)定
不使用磁體或磁性物質(zhì)
靈活集成，適用于所有采用軸端、軸上（分段變體）和通孔裝配方式的機(jī)械設(shè)計(jì)
適用于 BLDC、PMSM（永磁同步電機(jī)）等 EC 電機(jī)，可輕松適應(yīng)不同極對(duì)數(shù)
與解算器解決方案相比，該系統(tǒng)的重量和尺寸更小
技術(shù)參數(shù)
電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器：直流無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器的主要分類
原標(biāo)題：直流無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器的主要分類
1、電磁式位置傳感器
電磁式位置傳感器是利用電磁效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)其位置測(cè)量，主要有開(kāi)口變壓器式、諧振式接近開(kāi)關(guān)等。
開(kāi)口變壓器位置傳感器由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子可由硅鋼片的沖片疊成，或
用高頻鐵氧體材料壓制而成。在2極三相直流無(wú)刷電機(jī)中的開(kāi)口變壓器定子有六個(gè)
齒，它們之間的間隔分別為60°。其中三個(gè)齒繞上一次繞組，并相互串聯(lián)后以高頻振蕩電源(一般的頻率為幾千赫到幾十千赫)供電；另外三個(gè)齒上分別繞有二次繞組，它們之間分別相隔120°。轉(zhuǎn)子是一個(gè)用非導(dǎo)磁材料做成的圓盤，并在它上面鑲上一塊約120°的扇形導(dǎo)磁材料。將它與電機(jī)同軸安裝。開(kāi)口變壓器工作原理與一般旋轉(zhuǎn)變壓器類似，三個(gè)二次繞組的輸出是被轉(zhuǎn)子位置調(diào)制的高頻信號(hào)，經(jīng)解調(diào)后再進(jìn)行邏輯處理，得到換相控制信號(hào)。
諧振式接近開(kāi)關(guān)位置傳感器結(jié)構(gòu)與開(kāi)口變壓器類似，但不需要一次側(cè)高頻勵(lì)磁。在三相電機(jī)，它的定子有三個(gè)電感元件構(gòu)成的振諧電路，轉(zhuǎn)子是一個(gè)約120°的扇形導(dǎo)電金屬盤，當(dāng)轉(zhuǎn)子的扇形金屬部分接近電感元件時(shí)，使得該電路的品質(zhì)因數(shù)Q值下降，導(dǎo)致電路正反饋不足而停振，故輸出為零。當(dāng)扇形金屬轉(zhuǎn)子離開(kāi)電感元件時(shí)，電路的Q值開(kāi)始回升，電路又重新起振，輸出高頻調(diào)制信號(hào)。三個(gè)振諧電路的輸出是被轉(zhuǎn)子位置調(diào)制的高頻信號(hào)，它經(jīng)檢波解調(diào)后再進(jìn)行邏輯處理，獲得轉(zhuǎn)子位置信號(hào)。
電磁式位置傳感器具有工作可靠、可適應(yīng)較惡劣使用環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。但這種傳感器信噪比較低，位置分辨率較差，體積較大，已經(jīng)很少使用。
2、光電式位置傳感器
光電式位置傳感器是利用光電效應(yīng)原理工作，它由安放在定子上的發(fā)光管-光敏接收管組件以及跟隨電機(jī)轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的遮光板等組成。
在三相直流無(wú)刷電機(jī)，遮光板開(kāi)有120°(電角度)左右的縫隙，且縫隙的數(shù)目等于直流無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極的極對(duì)數(shù)。當(dāng)縫隙對(duì)著光敏晶體管時(shí)，光敏晶體管接收到光源發(fā)射的光，產(chǎn)生“亮電流”輸出。當(dāng)遮光板擋住光線，光敏晶體管只有“暗電流”輸出。遮光板隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，光敏晶體管隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)而輪流輸出“亮電流”或“暗電流”的信號(hào)，以此來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極位置，控制電機(jī)三相繞組換相。光電式位置傳感器缺點(diǎn)是光電信號(hào)容易受到灰塵或潮氣的影響，可靠性較低。
3、磁敏式位置傳感器
磁敏式位置傳感器是利用對(duì)磁場(chǎng)敏感的半導(dǎo)體元件制成的，如霍爾效應(yīng)或磁阻效應(yīng)元件。常見(jiàn)的磁敏式位置傳感器有霍爾元件或霍爾集成電路、磁敏電阻以及磁敏二極管等。其中基于霍爾效應(yīng)原理的霍爾元件、霍爾集成電路統(tǒng)稱為霍爾效應(yīng)磁敏傳感器，簡(jiǎn)稱霍爾傳感器。當(dāng)磁場(chǎng)中的半導(dǎo)體有電流通過(guò)時(shí)，其橫向產(chǎn)生電壓(霍爾電動(dòng)勢(shì))，這個(gè)現(xiàn)象后來(lái)被稱為霍爾效應(yīng)。霍爾元件利用它所產(chǎn)生的霍爾電動(dòng)勢(shì)與正交的磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比原理工作。但霍爾元件薄而脆，它的霍爾電動(dòng)勢(shì)小，需要外圍放大電路，不便使用。
霍爾集成電路是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，利用集成封裝和組裝工藝制作而成，內(nèi)部集成了霍爾元件和必要的外圍電路，它可方便地把磁場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成較大幅度的電信號(hào)，同時(shí)又具備耐受工業(yè)應(yīng)用環(huán)境可靠工作的要求。霍爾集成電路具有無(wú)觸點(diǎn)、低功耗、長(zhǎng)使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn)，采用塑封材料包封成一體化，所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠地工作。由于霍爾位置傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、安裝靈活方便、易于機(jī)電一體化、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，故目前得到廣泛的應(yīng)用。目前，霍爾集成電路傳感器是直流無(wú)刷電機(jī)最主要使用的轉(zhuǎn)子位置傳感器。返回搜狐，查看更多
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電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器：直流無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器種類特點(diǎn)及工作原理
很多朋友對(duì)直流無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器比較感興趣，但是了解的并不多，對(duì)其特點(diǎn)以及工作原理都不是很熟悉，今天諾元就簡(jiǎn)單的給大家介紹一下這些常識(shí)吧！希望可以幫助到大家！
轉(zhuǎn)子位置傳感器種類及特點(diǎn)：
在直流無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)中，因?yàn)殡姍C(jī)的換向是由轉(zhuǎn)子位置所決定的，所以必須有轉(zhuǎn)子位置傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置。實(shí)際可用的轉(zhuǎn)子位置傳感器有很多種。
正弦波驅(qū)動(dòng)的永磁同步電機(jī)，一般采用旋轉(zhuǎn)變壓器和光電脈沖編碼器作為位置檢測(cè)器，需要連續(xù)檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，要求分辨率高，成本高。
矩形波驅(qū)動(dòng)的直流無(wú)刷電機(jī)中，只需要離散的轉(zhuǎn)子位置信息，即有限數(shù)量的換向點(diǎn)，可以使用簡(jiǎn)單的位置檢測(cè)器，并且檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的分辨率要求低很多，因此成本也較低。
轉(zhuǎn)子位置傳感器工作原理：
位置傳感器是直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)的組成部分之一，其作用是在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中檢測(cè)主轉(zhuǎn)子與定子繞組的相對(duì)位置，并將永磁轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，為邏輯開(kāi)關(guān)電路提供正確的換向信息。控制它們的導(dǎo)通和關(guān)斷，使電機(jī)電樞繞組中的電流隨著轉(zhuǎn)子位置的變化而依次變化，在氣隙中形成步進(jìn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)。
以上便是直流無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器特點(diǎn)及原理，相信大家都有了一定的了解，希望可以幫助到大家哦！
