ABS (Anti2lock Brake System)即“防抱死制动系 统”,是选用电子操控技能操控工程网版权所有,在轿车应急制动时,防止车 轮抱死,使车轮取得最佳制动功率和制动操控稳定性, 防止轿车发生交通事故的机电一体化体系。ABS首要 由轮速传感器、电子操控器、执行器3 大部分构成。 ABS的作业原理就是在轿车制动过程中,不断检测车轮 速度的改变,按必定的操控办法,经过电磁阀调理轮缸 制动压力,以取得最高的纵向附着系数和较高的侧向附 着系数,使车轮一直处于较好的制动状况,因而轮速传 感器功用的凹凸直接影响轿车ABS功用的凹凸。传统 的磁电式轮速传感器,输出信号的幅值受车轮轴的轮速 和气隙影响,当气隙必守时CONTROL ENGINEERING China版权所有,轮速越高,幅值越大;转速 必守时,气隙越小,幅值越大,不易完成低速丈量,在信 号处理方面较为杂乱。规划的磁阻式轮速传感器输出 信号巨细不受轿车轮速的影响,且成本低、重量轻,可广 泛应用于轿车ABS,代替传统的磁电式轮速传感器。
1 磁阻式轮速传感器作业原理
磁阻式轮速传感器的中心是InSb磁敏电阻,其工 作原理是依据InSb磁敏电阻具有的磁阻效应。所谓 磁阻效应就是指当通有电流的半导体资料置于磁场 中,且磁场方向与电流方向笔直时,因为洛仑兹力的作 用,使载流子的运动方向发生偏转操控工程网版权所有,然后加长了运动路 径。从电学量来看,这反映为电阻率的增大操控工程网版权所有,即电阻增 大。当资料相同的两种载流子(电子和空穴)迁移率 相差悬殊,以至于空穴的迁移率可以忽略不计时,其电 阻率的改变可以用下式表明：
式中: B 为外加磁场的磁感应强度,ρB 、ρ0 是磁感应强 度分别为B 和0时半导体资料的电阻率;μ为半导体 资猜中该载流子的迁移率。因为InSb半导体资料的 电子迁移率较高,可以取得较高的电阻改变率,然后获 得较高的灵敏度,合适制造磁敏电阻。
InSb磁敏电阻由引脚、磁阻元件MR1和MR2、永 磁体(供给偏置磁场,进步灵敏度) 、绝缘基片、金属外 壳(屏蔽外部搅扰和维护磁阻元件)组成,结构及等效电路如图1所示。
当轿车齿轮转速为零时,两磁阻元件阻值大致相 等。若加在磁阻元件两头的电压为+ 5VDC,则磁阻元 件中点输出电压为+ 2. 5VDC。因为偏置磁场的存在, 齿轮滚动时,引起MR1和MR2所在空间的磁场发生 周期性改变,依据物理磁阻效应,磁阻元件的阻值也会 发生周期性改变,这样在磁阻元件中点就会输出以 + 2. 5VDC为基准电压做细小改变的周期性电压。设 输出信号频率、转速和齿轮数分别为f (Hz) 、n ( r/min) 和Z,则三者关系为:
f = nZ /60 (2)
由此,当齿轮齿数必守时,输出信号的频率只与车轮 的轮速有关。经过信号处理电路将周期性改变的信号转 化为方波信号,送入轿车ABS体系的电控单元( ECU) , 就可以依据输出波形的频率计算出车轮的轮速。
2 磁阻式轮速传感器信号处理电路规划
2. 1 信号处理电路的规划要求
(1) 扩大电路部分的扩大倍数满意,输出信号大 小满意后续电路处理的需求,并能滤掉电磁搅扰成分。
(2) 波形转化电路能正确的将周期性类正弦波 信号转化为同频率的方波信号,且车辆振荡时发生的 搅扰信号对输出的方波信号频率无影响。
2. 2 信号处理电路整体剖析
磁阻式轮速传感器信号处理电路如图2所示,其 中虚线部分表明磁阻元件,信号处理电路由电压跟从 器、两级扩大电路、迟滞比较器组成,终究输出方波信 号。因磁阻式传感器收集的信号较弱,故整个扩大电 路部分选用两级扩大,A1为电压跟从器,起到阻抗变 换的效果,可以减小后续电路对磁阻元件的影响; A2、 A3可以完成扩大和滤波功用,滤掉电路以及环境中存 在的低频和高频搅扰,A4为迟滞比较器,可以有用避 免电路搅扰引起的输出跳变,输出抱负的脉冲信号。
整个信号处理电路选用稳压管7805供给+ 5V直 流电压,磁敏电阻收集到轿车轮速信号后,经过跟从器 进入两级扩大电路进行扩大操控工程网版权所有,电路选用阻容耦合方法 进行衔接,可以消除低频信号对传感器的影响,按捺温 漂,进步电路稳定性。电压扩大倍数可经过设置电阻 R4与R2 , R6与R5的比值完成,比较器的门限电平经过 调理R9设置。使用迟滞比较器,引入了正反馈网络, 大大进步体系的抗搅扰才能,可有用防止轿车行驶过 程中因为路况恶劣发生的电磁搅扰和过错输出。
3 试验功用剖析
因为磁阻元件对称性较好,且电路选用阻容耦合, 比较级选用迟滞比较器,故温度对电路的影响比较小, 恶劣的环境温度改变引起的温漂不会形成电路的误输 出。随机抽取多个InSb磁阻式轮速传感器样品与某 厂出产的ABS用磁电式轮速传感器比较,在同等条件 下, InSb磁阻式轮速传感器检测间隔可达2. 9mm,环 境温度在- 30℃～ + 85℃内改变时,可以输出比较工 整的脉冲波形,可知其功用杰出。研讨结果表明,该轮 速传感器可以完成低频和高频信号的丈量,在2 ～ 5kHz范围内作业牢靠,可以满意轿车ABS轮速传感 器的需求。
