信息与通信第讲传感器与执行器

氧传感器
常安放在排气管中检测排气中氧的含量，从而间接地判断进 入气缸内混合气的浓度，以对实际空燃比进行闭环控制。 当排气中氧的含量过高时，说明混合气过稀，应增加喷油量； 反之，说明混合气过浓，应减少喷油量。
它是按照大气与排气中氧浓度之差而产生电动势的一种电池。 当混合气较稀，只产生小的电压；而当混合气较浓，产生大的 电压。
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6.3 汽车中的执行器（续）
ABS（自动刹车系统）：由加速度传感器、油泵、电磁阀和控制 器组成。 车辆紧急制动时，车速迅速降低。当车轮即将停止转动时， 刹车系统减小制动力，当车轮恢复转动后制动力又会加大，到 车轮又要停转时制动力再减小，如此反复，确保车轮不被抱死。
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由一个被测量引起两个传感元件参数等量、相反变化的 结构，称为差动结构。
差动结构具有较高的灵敏度。
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6.2 汽车中的传感器（续）
差动变压器式压力传感器
由波纹管、铁芯、差动变压器组成
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6.2 汽车中的传感器（续）
应变式压力传感器
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温漂：温度每升高1度，输出值的最大偏差与满量程的 百分比。
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6.1 概述（续）
动态特性：指输入变化时，传感器的输出特性。 实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入 信号的响应来表示。 对标准输入信号的响应与对任意输入信号的响应之间存 在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。 最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所 以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。
磁脉冲式曲轴位置传感器由定时转子、永久磁铁、耦合线圈 等组成。
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6.2 汽车中的传感器（续）
霍尔位置传感器：利用半导体的磁电转换原理进行工作。霍 尔元件是一种半导体四端薄片。
霍尔式曲轴位置传感器有两个部件，一个是由导磁材料 制成的触发叶轮，另一个是霍尔信号发生器。触发叶轮上 的叶片数与发动机的气缸数相同，触发叶轮由分电器带动。
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6.1 概述（续）
按工作原理 电学式传感器 磁学式传感器 光电式传感器 电势型传感器（热电效应、光电效应、霍尔效应） 电荷传感器 半导体传感器 谐振式传感器 电化学传感器
按输出信号的性质 开关型传感器
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6.1 概述（续）
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6.2 汽车中的传感器（续）
转速传感器
用于发动机转速及车速的检测。一般有两种形式，一种是舌 簧开关型，另一种是光电耦合型。
舌簧开关是在一个玻璃管 内装有两个细长的触头构成 的开关元件。其触头由磁性 材料制成。当有磁场作用时， 两个触头就会相互吸引而闭 合或者互相排斥而断开。
模拟型传感器
脉冲或代码数字型传感器
传感器的基本特性 静态特性：指传感器转换的被测量处在稳定状态时，传感器 的输出与输入之间的关系。 线性度：传感器实际输入/输出特性曲线与理论直线之间 的最大偏差与满量程输出值的百分比，称为线性度或非线 性度误差。 灵敏度：稳态时传感器输出变化量与输入变化量之比。 迟滞：在相同条件下，传感器的正行程特性与反行程特 性的不一致程度。
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6.3 汽车中的执行器（续）
步进电机
将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。 在非超载的情况下， 电机的转速、停止的位 置只取决于脉冲信号的 频率和脉冲数，而不受 负载变化的影响，即给 电机加一个脉冲信号， 电机则转过一个步距角。 在速度、位置等控制 领域用步进电机来控制 变的非常的简单。
转换元件将非电量转换成电量，有些敏感元件可以直接输入 电量； 测量电路将转换元件输入的电量经过处理，以便进行显示、 记录和控制。测量电路中较多地使用电桥电路。
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6.1 概述（续）
分类：可按被测物理量来分，按工作原理来分，或者按输出信 号的性质来分。 按被测物理量 温度传感器 湿度传感器 压力传感器 位移传感器 流量传感器 液位传感器 力传感器 加速度传感器 转矩传感器
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6.2 汽车中的传感器（续）
压力传感器：在汽车上主要有两个方面的应用。 一是用于气压的检测，包括进气真空度、大气压力、气缸内 的气压及轮胎气压等； 二是用于用于油压的检测，包括变速箱油压、制动阀油压及 悬挂油压等。 电容式压力传感器
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6.2 汽车中的传感器（续）
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6.2 汽车中的传感器（续）
当沿着一定方向向某些电介质 施力而使其变形时，其内部会发 生极化，同时在其表面产生电荷 的现象。压电式传感器是一种力 敏元件。
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6.2 汽车中的传感器（续）
曲轴位置传感器
曲轴位置传感器（又称点火信号发生器），用于点火正时控 制，还是检测发动机转速的信号源。 曲轴位置传感器主要有磁脉冲式和霍尔式。
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6.3 汽车中的执行器（续）
工作原理：如A相通电，B、C相不通电时，齿1与A对齐，转子 不动；如B相通电，A、C相不通电时，齿2应与B对齐，转子向右移 过1/3て，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3 て；如C相通电，A、B相不通电，齿3应与C对齐，转子再向右移过 1/3て，此时齿4与A偏移为1/3て对齐；如A相通电，B、C相不通电， 齿4与A对齐，转子又向右移过1/3て。这样经过A、B、C、A分别 通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个 齿距。如果不断地按A，B，C，A……通电，电机就每步（每脉冲） 1/3て地向右旋转。如按A，C，B，A……通电，电机就反转。
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6.2 汽车中的传感器（续）
节气门位置传感器 节气门位置传感器安装在节气门体上，将节气门开度转换成 电压信号输出，以便计算机控制喷油量。 节气门位置传感器有开关量输出和线性输出两种类型。
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6.2 汽车中的传感器（续）
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6.2 汽车中的传感器（续）
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6.1 概述（续）
重复性：在相同条件下，输入量按同一方向在全测量范 围内连续变化多次所得特性曲线的不一致性。
测量范围：在允许的误差范围内，被测量的下限到上限 之间的范围，上限值与下限值之差称为量程。
分辨率：在规定的测量范围内能够检测出的被测量的最 小变化量，受噪声的限制。 零漂：在无输入或输入为某一定值时，输出值偏离原示 值的最大偏差与满量程的百分比。
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6.3 汽车中的执行器（续）
与滚柱式电动汽油泵相似， 带内齿的从动齿轮和泵套偏心。 主动齿轮被燃油泵电动机拖动 旋转，从而带动从动齿轮一起 旋转。在从动齿轮和主动齿轮 的内外齿啮合的过程中，由内 外齿所围合的的腔室发生容积 大小的变化。合理地设置进出 油口的位置，即可利用这种容 积的变化将燃油以一定压力喷 出。 有些发动机上专门设汽油泵ECU，通过控制加到汽油泵电动 机上的不同电压来实现对汽油泵转速和泵油量的控制。
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6.3 汽车中的执行器（续）
电磁喷油器：根据ECU的控制信号，向进气歧管、进气总管内喷 射定量的雾化汽油。 喷油时，磁芯被吸动，针阀随之离开阀座，喷油器开始喷油。 当三极管截止时，电磁力消失，弹簧力使针阀返回到阀座上， 阀门关闭，喷油器停止供油。 喷油量可由针阀开 启时间和喷射压力决 定。
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6.2 汽车中的传感器（续）
热电偶：构造简单，测量精度高，测量范围广。
塞贝克效应：将两种不同的金属A和B焊接起来，构成一 个闭合回路。当金属A和B的两个执着点之间存在温差时， 两者之间便产生电动势，因而在回路中形成电流。
温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端， 自由端通常处于某个恒定的温度下。
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6.3 汽车中的执行器（续）
基本结构： 电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁 绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3て、2/3て, （相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐， B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐， （A'就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开图：
车速传感器由带有四磁极 的转子、舌簧开关组成。
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6.2 汽车中的传感器（续）
光电型车速传感器主要由转子、遮光板、光电传感器等组成。
加速度传感器
加速度=惯性力/质量，只需要测量力就可以了。
20ห้องสมุดไป่ตู้9/2/3 26
6.2 汽车中的传感器（续）
超声波传感器 超声波探头利用压电陶瓷作为换能器件实现超声波的发射和 接收。 给压电陶瓷片施加一定的超音频电信号，压电陶瓷片将电能 转换成声能发送超声波；反射的超声波作用于探头压电陶瓷片， 压电陶瓷片又将声能转换成电信号。
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6.2 汽车中的传感器（续）
在陶瓷电介质的内、外两面分别涂有白金以形成电极。当它 插入排气管中时，其外表面接触废气，内表面则通大气。在约 300度以上的温度时，陶瓷电介质可变为氧离子的传导体。
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6.2 汽车中的传感器（续）
温度传感器 用来测量冷却水温度、进气温度和排气温度。 有热敏电阻式、热电偶式和半导体式多种形式。 热敏电阻 随温度升高阻值增加的叫做正温度型热敏电阻，反之叫 做负温度型热敏电阻。 测量电路比较简单，只要把传感器与一个精密电阻串联 接到一个稳定的电源上，就能够用串联电阻的分压输出反 映温度的变化。 热敏电阻的测温范围相对较窄。