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汽车轮速传感器规划中单片机的使用

目前,网络技术是汽车电子领域发展的一项新技术。它不仅是解决汽车电子化中的线路复杂和线束增加问题的技术,而且其通讯和资源共享能力

  现在,网络技能是轿车电子范畴开展的一项新技能。它不仅是处理轿车电子化中的线路杂乱和线束添加问题的技能,并且其通讯和资源同享才能成为新的电子与核算机技能在车上运用的一个根底,是车上信息与操控体系的支撑。

  轿车电子网络按功用可分为面向操控的网络(CON)和面向信息传输的网络(ION)。按网络信息传输速度,美国轿车工程师协会(SAE)将网络分为A, B,C三类。A类为低速网,波特率在9600bps以下,从而波特率在125kbps以下为中速网B类,125kbps以上为高速网C类。车轮速度(即车轮绕轮轴旋转的线速度)传感器(简称轮速传感器)信号,可供发动机操控模块、防抱制动体系(ABS)操控模块及外表操控模块同享,使车辆在制动过程中,防抱制动操控模块和发动机操控模块联合操控,到达最佳制动效能。发达国家虽已遍及运用ABS体系,但对轮速信号处理的办法以硬件和软件的方法作为ABS体系的电子操控器(ECU)的一部分而制成专用电路和芯片加以维护。国内对轮速信号的处理大多存在轮速辨认的门槛值过高(车速即车体的速度低于10km/h时就无法正确丈量车轮速度)的问题。

  笔者运用研发的转鼓轮速传感器实验台进行实验,针对轮速传感器发生的信号特色,规划了根据CAN总线的轿车轮速传感器信号处理电路,并用单片机对此信号收集、量化。成果显现:规划出的轮速传感器体系具有轮速丈量门槛低(车速达3km/h)、作业牢靠、抗搅扰才能强等长处,一起,可作为CAN总线局域网的测点,完成传感器信号的数字化、网络化的变送。

  轮速传感器

  因为磁电式传感器作业安稳牢靠,简直不受温度、尘埃等环境要素的影响,所以,现在在轿车中运用的轮速传感器广泛选用变磁阻式电磁传感器。变磁阻式轮速传感器由定子和转子组成。定子包含感应线圈和磁头(为永久磁铁构成的磁级)两部分。转子可所以齿圈或齿轮两种方法。齿轮方法的转子如图1(a)所示。磁头固定在磁极支架上,支架固定在长轴上,齿圈通过轮毂、制动毂连为一体,长轴穿过车轮与内部的轴承合作,如图1(b)所示。

  

  转子的转速与车轮的角速度成正比。转鼓带动车轮滚动,传感器转子的齿顶、齿间的空隙替换地与磁极挨近、脱离,使定子感应线圈中的磁场周期性的改变,在线圈中感应出沟通正弦波信号。操控实验台使车轮运转在各种工况,对传感器输出信号进行丈量。实验成果表明了变磁阻式轮速传感器发生的信号具有如下特征:

  (1)传感器发生的信号为挨近零均值的正弦波信号;

  (2)正弦波信号的幅值受气隙距离(磁头与齿圈间的气隙,一般在1.0mm左右为最理想)和车轮转速的影响。气隙距离越小,车轮速度越高,正弦波信号的幅值越大;

  (3)正弦波信号的频率受齿圈的齿数和车轮转速的影响,为每秒钟通过磁头线圈的齿数,即等于齿圈齿数乘以每秒钟的轮速。变磁阻式轮速传感器所发生的信号如图2所示。

  实验模仿的是BJ212车型的前轮,用转鼓转速模仿车速。当操控转鼓转速为3km/h时,88齿的传感器发生正弦波信号的幅值约为1V,其频率为 31Hz;当操控转鼓转速为100km/h时,传感器发生的正弦波信号的幅值约为7V,其频率为1037Hz。因为齿轮加工发生的毛刺和其它环境要素的影响,实践信号为在上述信号中叠加了必定频率成分搅扰信号,见图2(b)。

  

  轮速信号的检测

  将轮速传感器输出的每个正弦波信号调度整形发生一个方波信号,后续电路对方波信号的处理可有以下几种办法:(1)直接送单片机的T0记数,用T1作守时器。在每个T1守时时刻内读出T0的记数值,经核算得到轮速;(2)将方波信号先进行F/V转化,再由单片机A/D转化而得到轮速;(3)方波信号送单片机的外部中止/INT0引脚,将其设定为边缘触发方法,用T1作守时器对方波信号进行周期丈量,经核算得到轮速。榜首种办法在低速时所测得的轮速差错较大。假定轮速不变,每个T1守时时刻读一次T0的记数值,在T1i和T1i+1时刻内读得数值因为读数时磁头与齿顶的方位联系有时会相差1,轮速较低时, T1守时时刻内T0的记数值较小,因此相对差错较大,导致轮速辨认的门槛值过高。第二种办法可进步低速时的丈量准确度,但添加了硬件F/V和A/D转化芯片的开支。第三种办法能够在不添加硬件开支的前提下,有效地进步低速时的丈量准确度。

  轮速传感器体系硬件

  轮速传感器体系的硬件以80C31单片微机为中心(外部扩展8kRAM和8kEPROM)。外围电路有信号处理电路、总线操控及总线接口等电路。其结构框图如图3所示。

  

  轮速传感器发生信号经滤波、整形、光电阻隔后,送80C31的/INT0输入引脚。T1作守时器运用,对脉冲信号进行周期丈量。SJA1000, 82C250组成与CAN总线的操控和接口电路。在轮速传感器的规划过程中,充分考虑其抗搅扰和安稳性,单片机的输入/输出端均选用光电阻隔,用看门狗守时器(MAX813)进行超时复位,保证体系牢靠作业。

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