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汽车用传感器：车身传感技术 第5章《位置传感器与角度传感器》PPT教学课件
主讲教师：某某某
本章内容
按输出信号的种类
模拟式：电位计，将角度变化变换成电阻变化 数字式：光电式、电磁式的旋转式编码器
5.1 节气门位置传感器（编码器式） 5.2 节气门位置传感器（直线式） 5.3 滑动式节气门位置传感器 5.4 线性位置传感器 5.5 防滴型角度传感器 5.6 非接触角度传感器 5.7 转向传感器 5.8 光电式车高传感器 5.9 溢流环位置传感器
VC端子→电阻r→ E2端子 VTA端的电位并不受电阻R1、R2的影响
节气门全闭时，IDL触点闭合，电位为0 →计算机
根据这些信号判断出车辆的行驶状态，再决定进行过渡时期的空燃比 修正或是输出增量修正，或是切断油路，或是进行怠速稳定修正
车身传感技术
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5.3 滑动式节气门位置传感器
安装在节流阀本体上，用作检测节 气门的开度
车身传感技术
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5.1 节气门位置传感器（编码器式）
节气门位置传感器也叫节气门开关
装在节流阀本体上并与之连动 随着驾驶员对加速踏板的控制 靠自身触点检测出发动机处于
怠速、负荷、加减速状态 IDL触点：检测怠速状态 PSW触点：检测重负荷状态 ACC1和ACC2触点：检测加速状态
原理：
减振器总是振动，很难判定所处区域
过高区域
隔数十毫秒测一次车高控制传感器输出信号 车 高侧规定区域 对一定时间内各区域所占的百分比做出判断 高 低侧规定区域
过低区域
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5.8 光电式车高传感器
车高上升时工作情况
空气压缩机工作，向减振器输送压缩空气，车高上升
降低车高时
排气阀打开，减振器内压缩空气散到大气，车高降低
角度传感器的工作原理
角度传感器的工作原理
角度传感器是一种用来测量物体相对于参考方向的角度的设备。
它通过检测物体的旋转运动来确定角度的改变。
角度传感器的工作原理基于不同的原理，其中最常见的是光学原理和磁学原理。
光学角度传感器使用光学元件，例如光栅或编码盘，来测量物体的旋转角度。
当物体发生旋转时，光学元件会产生相应的光信号。
这些信号经过处理后，可以转换为角度值。
磁学角度传感器利用磁场的变化来测量角度。
传感器内部包含了磁铁和传感器头。
磁铁被安装在被测物体上，而传感器头则位于磁铁附近。
当物体旋转时，磁场的变化会引起传感器头产生电压信号。
通过分析这些信号，可以确定角度的改变。
无论是光学还是磁学角度传感器，其最终都需要将信号转换为数字或模拟信号，并通过电路进行处理和解码，最终得到角度值。
角度传感器广泛应用于各种领域，如航空航天、汽车工业、工业自动化和机器人技术等。
它们在测量转角、控制位置和导航定位等方面发挥着重要的作用。
角度传感器原理
角度传感器原理
角度传感器是一种用于测量物体角度的装置。
它的工作原理基于光学、电阻、电感或霍尔效应等物理原理。
光学角度传感器利用了物体的旋转对光传感器输出信号产生影响的原理。
光传感器通过探测光线的强度变化来测量角度。
通常使用旋转的圆盘或光栅来改变光线的通量，从而通过读取光传感器输出信号的变化来计算角度。
电阻角度传感器基于变阻原理工作。
它在转子和定子之间放置了一个可变电阻元件，当转子旋转时，电阻值会随之变化。
通过测量电阻值的变化，就可以计算出转子的角度。
这种传感器结构简单、成本较低，但精度较低，适用于一些对精度要求不高的应用。
电感角度传感器利用了磁场对线圈电感值的影响。
当转子旋转时，磁场的变化会导致线圈的电感值发生变化，通过测量电感值的变化，就可以计算出转子的角度。
这种传感器的精度较高，但也相对较贵。
霍尔效应角度传感器基于霍尔元件产生的霍尔电压的变化来测量角度。
霍尔元件是一种能够感知磁场的器件，通过测量霍尔电压的变化，可以判断磁场的方向和强度，从而计算出角度。
这种传感器具有灵敏度高、响应速度快的特点，广泛应用于需要高精度角度测量的领域。
总而言之，角度传感器的工作原理可以是光学、电阻、电感或
霍尔效应等物理原理。
选择合适的角度传感器取决于具体应用的要求，包括精度、响应速度、成本等方面。
第五章 位置传感器与角度传感器
5.1编码器式节气门位置传感器 安装位置：节流阀的本体上并与节流阀联动； 作用： 随着驾驶员对加速踏板的控制，依靠自身触点检测出发动机处于怠速状态还是负
荷状态，或者是加减速状态。 结构：如图5—1所示， IDL触点，主要检测怠速状态； PSW触点，主要检测重负荷状态； ACC1与ACC2触点，主要检测加速状态；
的指令调节节气门开度以控制进气量，同时还可以输出反映节气门位置的信号，供系统监控
节气门的实际开度。 节气门控制进入到缸体里的空气量。 油门踏板传感器会把驾驶员的要求传递给发动机电脑，发动机电脑器随之要求节气门
作出相应调整。 节气门位置传感器能够帮助发动机电脑(1320)精确的确定节气门开闭的状态。
工作原理：发动机电脑(1320)管理电子节气门的电机产生非连续性电流。为了使节气门 位置传感器能够满足发动机计算器的要求，输出信号电压互补（两个信号），并成反比例。
箱和发动机的ECU提供节气门开度信号，这样保证了数据的一 致性。变速器控制单元通过51、52脚向传感器提供5V电压，传 感器通过56脚向电控单元反馈0.5---0.45V随节气门开度变化的 电压。节气门位置传感器是不可调整的，当加速踏板抬起时，
V56—51约0.5V,R56—51约1.1KΩ；当加速踏板踩到底时， V56—51约4.5V,R56—51约1.5KΩ；
图5-7 滑动式节气门位置传感器结构
5.4线性节气门位置传感器
安装位置：节气门体上（标致307系列使用）。节气门 位置传感器向变速器电控单元传递一个节气门所处位置的信号。 电控单元根据该信号何以判断驾驶习惯、选择换挡规则、提供 kick-down功能以及进行换挡。
节气门位置传感器为双输出滑动电阻型，分别向自动变速
原理：在这种传感器上，印刷电路设有编码图形，触点与外部的驱动轴联动并在编码图 形上滑动，由此检测出旋转角度并对输出输出数字信号。因此，可将电子喷射燃油系统、电子 自动变速箱的节气门的开度所得脉冲信号输入到计算机中。
角度传感器简介
无触点角位移传感器
特点：角度传感器采用新型磁敏感元件将机械转动或角位移转化为电信 号输出可无触点的测量 转动角度的变化输出模拟电压信号与线绕式金属膜式导电膜式结构相比具有 特点 ·无触点 ·高灵敏度 ·极长寿命 ·高可靠性 ·360 连续转动 角位移传感器将机械转动或角位移的电信号变化经精密集成电路处理标准转 台标定在 角度测量范围内对应输出的标准电压或电流信号可以精确测量出角度和角位 移值 可后接显示仪表显示角度仪表可选带报警功能角度设定功能PID 调节以及计 算机 通讯接口和打印接口等多项功能 本产品广泛的用于工业自动化的测量和监控系统尤其适用于机械变化频繁环 境恶劣需 使用寿命长可靠性高的场合具体应用于航空电子机械纺织船舶冶金等行业
Functions linear, on request specific law Theoretical electrical angle (TEA) TEA = actual electrical angle (AEA) – 2° Independent linearity (over TEA) A ≤ ± 1% B ≤ ± 0.5% C ≤ ± 0.25% D ≤ ± 0.1% on request NA down to E ≤ ± 0.05% down to F ≤ ± 0.025% down to ≤ ± 0.015% Actual electrical angle (AEA) 340° ± 3° 350° ± 2° Ohmic values (RT) 1kΩ - 2kΩ - 5kΩ - 10kΩ - on request other values Ohmic value tolerances at 20°C ± 10%; on request ± 5% Output smoothness ≤ 0.025% on request ≤ 0.01% Maximum power rating at 70°C 0.25W 0.3W 0.4W 0.5W 0.75W 1W 1.2W 1.5W Wiper current / load resistance recommended: a few μA - 1mA max. continuous / minimum 103 x RT Tap (current or voltage) { Position: ± 2° on request with angular position to be specified U = current { Width: ≤ 4° T = voltage Position: ± 2° Repeatability ≤ 0.01 % End voltage ≤ 0.4% for 470Ω ≤ RT ≤ 1000Ω / ≤ 0.2% for 1000Ω < RT ≤ 2200Ω / ≤ 0.1% RT > 2200Ω Insulation resistance ≥ 1000MΩ, 500Vdc Dielectric strength ≥ 750VRMS, 50Hz ≥ 1000VRMS, 50Hz SIZE MODEL 08 34 SF 09 78 SF 11 116 SF 13 156 SF 15 176 SF 18 134 SF 20 200 SF 30 300 SF ELECTRICAL SPECIFICATIONS Mechanical rotation 360° continuous; stops on request Mounting/shaft guiding servo/ball bearings Housing diallylphtalate; on request anodized aluminum Termination turrets; on request flexible leads, cables... Wiper precious metal multi-finger contact Starting torque (N.cm) 1 cup 0.2 0.25 each additional cup 0.15 Moment of inertia (g. cm2) 0.3 0.4 0.6 0.8 2.2 2.8 3.5 10 Weight (g) 1 cup 11 ± 2 16 ± 2 20 ± 2 29 ± 2 49 ± 2 67 ± 3 79 ± 3 120 ± 10 each additional cup 5 ± 2 6 ± 2 7 ± 2 10 ± 2 16 ± 2 18 ± 3 21 ± 3 62 ± 10 Life (million of cycles) ≥ 50 Temperature range – 55°C, + 125°C Climatic category 55 / 125 / 04 Maximum rotation speed (RPM) 600 Sine vibration on 3 axes 1.5mm or 20g from 10Hz to 2000Hz
角度传感器简介
☆ 技术性能 1、 测量范围：±10°；±15°；±30°；±45°；±60° 2、 最高分辨力：0.0003° 3、 准确度等级：0.1；0.2；0.3；；0.02；0.03；0.05 4、 线性度误差：<0.01%~<1% 5、 零位重复性：<0.001°~<0.1° 6、 电源电压：DC 5V~15V(模拟) DC 7V~24V（数字） 7、 供电电流：2mA(模拟) 20 mA（数字） 8、 工作温度：-40℃~+70℃ 9、 工作湿度：≤90%RH(不结露) 10、 输出：0.5V~4.5V、4～20mA、0～20mA、0～10mA RS232、RS485、RS422 11、 防护等级：IP63
无触点角位移传感器
特点：角度传感器采用新型磁敏感元件将机械转动或角位移转化为电信 号输出可无触点的测量 转动角度的变化输出模拟电压信号与线绕式金属膜式导电膜式结构相比具有 特点 ·无触点 ·高灵敏度 ·极长寿命 ·高可靠性 ·360 连续转动 角位移传感器将机械转动或角位移的电信号变化经精密集成电路处理标准转 台标定在 角度测量范围内对应输出的标准电压或电流信号可以精确测量出角度和角位 移值 可后接显示仪表显示角度仪表可选带报警功能角度设定功能PID 调节以及计 算机 通讯接口和打印接口等多项功能 本产品广泛的用于工业自动化的测量和监控系统尤其适用于机械变化频繁环 境恶劣需 使用寿命长可靠性高的场合具体应用于航空电子机械纺织船舶冶金等行业
倾角传感器市场上的主要产品和技术指标
☆ 技术性能 1、 测量范围：±10°；±15°；±30°； ±45°；±60° 2、 最高分辨力：0.0003° 3、 准确度等级：0.1；0.2；0.3；；0.02； 0.03；0.05 4、 线性度误差：<0.01%~<1% 5、 零位重复性：<0.001°~<0.1° 6、 电源电压：DC 5V~15V(模拟) DC 7V~24V（数字） 7、 供电电流：2mA(模拟) 20 mA（数字） 8、 工作温度：-40℃~+70℃ 9、 工作湿度：≤90%RH(不结露) 10、 输出：0.5V~4.5V、4～20mA、0～ 20mA、0～10mA RS232、RS485、RS422 11、 防护等级：IP63
传感器简介PPT课件
目录
• 传感器基本概念与原理 • 常见类型传感器介绍 • 传感器性能指标评价方法 • 传感器应用领域探讨 • 传感器技术发展趋势预测
01
传感器基本概念与原理
传感器定义及作用
传感器定义
能够感受规定的被测量并按照一 定规律转换成可用输出信号的器 件或装置。
传感器作用
将被测量转换为与之有确定关系 的、便于应用的某种物理量，以 满足信息传输、处理、存储、显 示、记录和控制等要求。
多功能、复合型方向
利用新材料、新工艺和新技术， 开发具有多种功能的复合型传感 器，如同时检测温度、湿度、压
力等多种参数的传感器。
发展可穿戴传感器技术，实现人 体生理参数和环境参数的实时监
测和评估。
结合柔性电子技术，开发可弯曲 、可折叠的传感器，拓展其在可 穿戴设备、医疗器械等领域的应
用。
生物医学传感器方向
转换过程
敏感元件将被测量转换为电参量（如电阻、电容、电感等），经过转换电路转 换为标准输出信号（如电压、电流等）。转换过程中可能涉及信号调理和校准 等环节，以确保输出信号的准确性和稳定性。
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常见类型传感器介绍
温度传感器
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热电偶
利用热电效应测量温度， 具有测量范围宽、稳定性 好等特点。
电容式压力传感器
利用电容器原理将压力转 换为电容变化，具有精度 高、稳定性好等特点。
位移传感器
电感式位移传感器
光电式位移传感器
利用电磁感应原理将位移转换为电感 量变化，具有测量精度高、响应速度 快等优点。
利用光电转换原理将位移转换为光信 号变化，具有测量精度高、抗干扰能 力强等优点。
电容式位移传感器
角度传感器原理及应用
角度传感器原理及应用光学角度传感器基于光的折射原理，通过测量光线经过组件的角度变化来计算物体的角度。
常见的光学角度传感器包括旋转编码器和光栅尺。
旋转编码器是一种将旋转角度转化为数字脉冲的设备，根据输出脉冲的数量可以计算物体的转角。
光栅尺是一种基于光栅条纹原理的传感器，通过测量光栅束在物体表面的反射并计算光束的位置来确定物体的角度。
磁性角度传感器基于磁场的变化来测量物体的角度，常见的磁性角度传感器包括霍尔传感器和磁编码器。
霍尔传感器利用霍尔效应测量磁场的变化，具有高灵敏度和快速响应的特点，常用于测量转子的角度。
磁编码器是一种将磁性编码盘与磁头结合的设备，通过检测磁场的变化来计算物体的角度。
电感角度传感器通过测量电感元件的变化来计算物体的角度，常见的电感角度传感器包括变压器和感应角度传感器。
变压器利用电感线圈的自感作用来测量角度变化，通过测量电压或电流的变化来计算物体的角度。
感应角度传感器则利用带有铁芯的线圈来感应外部磁场的变化，并通过测量感应电流的变化来计算物体的角度。
加速度角度传感器基于物体加速度的变化来测量角度，常见的加速度角度传感器包括MEMS加速度计和压电加速度计。
MEMS加速度计利用微机电系统技术测量物体在三维空间的加速度，并根据加速度的变化计算物体的角度。
压电加速度计则利用由压电晶体引起的电荷变化来测量加速度，并计算物体的角度。
温度角度传感器基于温度的变化来测量角度，常见的温度角度传感器包括热敏电阻和热电偶。
热敏电阻利用电阻值随温度变化而变化的特性来测量物体的角度，常用于测量环境温度。
热电偶则利用两种不同材料的热电效应来测量温度差，并根据温度差的变化来计算物体的角度。
角度传感器在机械控制中广泛应用，可用于测量机器人的关节角度、船舶的方向角、翼尖位置等。
在导航领域，角度传感器常用于测量飞机、汽车等的转弯角度，帮助导航系统实现导航。
在汽车领域，角度传感器常用于测量转向角度、车身倾斜角度等，以提供驾驶员动态的行车信息。