第5章 位置传感器与角度传感器

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5.6 非接触角度传感器
汽车上的主动式悬架系统可根据行驶状况自动调整车辆姿势 与平顺性，非接触角度传感器在此系统中用于检测车辆高度， 与平顺性，非接触角度传感器在此系统中用于检测车辆高度， 它通过连杆机构将车高变换成旋转角度;此外它还用于车辆的 它通过连杆机构将车高变换成旋转角度 此外它还用于车辆的 车高自动调整系统中， 车高自动调整系统中，这种系统可根据乘车人数及载重量的 增减自动调整车高。非接触式角度传感器的结构如图 一 增减自动调整车高。非接触式角度传感器的结构如图5一12 所示. 所示.
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5.8 光电式车高传感器 光电式车高传感器
车高传感器的作用是把车高(汽车悬架装置的位移量 变换成 车高传感器的作用是把车高 汽车悬架装置的位移量)变换成 汽车悬架装置的位移量 传感器轴的旋转，并检测出其旋转角度。 传感器轴的旋转，并检测出其旋转角度。这种传感器的结构 所示. 如图5-15所示 所示
第5章 位置传感器与角度传感器 章
5.1 节气门位置传感器 编码器式 节气门位置传感器(编码器式 编码器式) 5.2 节气门位置传感器 直线式 节气门位置传感器(直线式 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 5.10 高分解能力的角度传感器 5.11 高分解能力的转向角度传感器
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5.9 溢流环位置传感器
本节介绍可调电感式溢流环位置传感器。 本节介绍可调电感式溢流环位置传感器。这种传感器的基本 原理如图 一 所示 在线圈内部置有铁芯， 所示。 原理如图5一18所示。在线圈内部置有铁芯，此铁芯与被检 测位置的部件一齐动作，当铁芯向上或向下移动时， 测位置的部件一齐动作，当铁芯向上或向下移动时，线圈的 电感发生变化，与基准信号相比，输出信号有很大的变化。 电感发生变化，与基准信号相比，输出信号有很大的变化。 反过来讲，根据输出信号的大小， 反过来讲，根据输出信号的大小，就可以检测出被测部件的 位置。 位置。
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5.9 溢流环位置传感器
位置传感器可用于电子控制柴油喷射装置上， 位置传感器可用于电子控制柴油喷射装置上，用以检测溢流 环的位置。在老式的机械调速器上， 环的位置。在老式的机械调速器上，基本上是由发动机转速 形成的配重块的离心力和各种弹簧力的平衡位置来决定溢流 环位置的。因调速器的结构复杂，又是精密设备， 环位置的。因调速器的结构复杂，又是精密设备，受机械控 制的制约，其特性与控制机能是有一定限度的， 制的制约，其特性与控制机能是有一定限度的，但改为电子 控制时，就可以利用计算机计算出这个系统的最佳状态，把 控制时，就可以利用计算机计算出这个系统的最佳状态， 电信号送至溢流控制电磁铁处，再来使溢流环动作， 电信号送至溢流控制电磁铁处，再来使溢流环动作，从而就 可实现喷油量的实时控制。 可实现喷油量的实时控制。计算机根据节气门位置和发动机 转速计算出基本喷油量， 转速计算出基本喷油量，然后再根据发动机的状态对基本喷 油量进行校正，校正后再向溢流控制电磁铁发出控制信号。 油量进行校正，校正后再向溢流控制电磁铁发出控制信号。 此外，为了保证控制的准确性， 此外，为了保证控制的准确性，利用位置传感器检测溢流环 的位置，即实际的喷油量，再反馈到计算机中。 的位置，即实际的喷油量，再反馈到计算机中。
5.1 节气门位置传感器 编码器式 节气门位置传感器(编码器式 编码器式)
5. 1节气门位置传感器 编码器式 节气门位置传感器(编码器式 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， 节气门位置传感器也叫节气门开关，它就装在节流阀的本体 上并与节流阀连动，随着驾驶员对加速踏板的控制， 上并与节流阀连动，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状态还是负荷状态， 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。 速状态。 节气门位置传感器的结构如图 所示. 节气门位置传感器的结构如图5—1所示 所示
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5.4 线性位置传感器
线性位置传感器安装在油泵上，用以连续检测直接位移， 线性位置传感器安装在油泵上，用以连续检测直接位移，如 检测步进电动机的控制销的位置等。 检测步进电动机的控制销的位置等。安装于轴上的滑动触点 在电阻膜片上前后滑动并输出线性电压。 在电阻膜片上前后滑动并输出线性电压。 这种传感器的主要特点是:因为输出信号为线性电压 因为输出信号为线性电压， 这种传感器的主要特点是 因为输出信号为线性电压，所以检 测位置与信号的处理比较方便;耐环境性能好 耐环境性能好;内装有回位弹 测位置与信号的处理比较方便 耐环境性能好 内装有回位弹 所以与被测工件的接触比较方便。 簧，所以与被测工件的接触比较方便。线性位置传感器的等 效电路如图 一 所示 其特性如图 一 所示 所示， 所示。 效电路如图5一7所示，其特性如图5一8所示。
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5.2 节气门位置传感器 直线式 节气门位置传感器(直线式 直线式)
直线式节气门位置传感器装于节气门及喷油泵等上， 直线式节气门位置传感器装于节气门及喷油泵等上，用于连 续地检测旋转部件。 续地检测旋转部件。利用设于传感器内的开关检测出移动原 因此可准确地检测出绝对角度。 点，因此可准确地检测出绝对角度。
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5.3 滑动式节气门位置传感器
当节流阀达到某一开度时，全开触点 满负荷触点 闭合， 满负荷触点)闭合 当节流阀达到某一开度时，全开触点(满负荷触点 闭合，满 负荷触点闭合时，满负荷加浓信号输入到微机中。 负荷触点闭合时，满负荷加浓信号输入到微机中。 滑动式节气门位置传感器与计算机的连接电路如图 一 所示 所示。 滑动式节气门位置传感器与计算机的连接电路如图5一6所示。 在没有踏加速踏板时， 在没有踏加速踏板时，电源将电压加到计算机的怠速端子 (IDL)上;当满负荷时，动力触点闭合，电压加到计算机的功 当满负荷时， 上 当满负荷时 动力触点闭合， 率端子(PSW)上，计算机判断出加速踏板已被踏下。 率端子 上 计算机判断出加速踏板已被踏下。
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5.2 节气门位置传感器 直线式 节气门位置传感器(直线式 直线式)
这种传感器安装于被检测件上(例如节气门 通过驱动臂的动 这种传感器安装于被检测件上 例如节气门)通过驱动臂的动 例如节气门 使动触点在电阻膜上作滑动旋转。 作，使动触点在电阻膜上作滑动旋转。电阻膜具有开关输出 是线性式(也叫滑动电阻式 图形及线性输出图形。 图形及线性输出图形。图5-2是线性式 也叫滑动电阻式 节 是线性式 也叫滑动电阻式)节 气门位置传感器的结构。 是其电路原理图， 气门位置传感器的结构。图5-3是其电路原理图，图5-4是 是其电路原理图 是 其输出特性，其线性输出可改为函数输出。 其输出特性，其线性输出可改为函数输出。因为这种传感器 的输出信号是电压，所以，它具有下列特点:检测及处理角度 的输出信号是电压，所以，它具有下列特点:检测及处理角度 很方便;适于学习控制用 适于学习控制用， 很方便 适于学习控制用，因为它是用开关找出确定绝对角度 的原点;可直接安装于发动机上 耐环境能力强;其内设有回位 可直接安装于发动机上;耐环境能力强 的原点 可直接安装于发动机上 耐环境能力强 其内设有回位 弹簧，与被测定部件容易连接。 弹簧，与被测定部件容易连接。
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5.7 转向传感器 转向传感器
转向传感器也叫光电式变化率传感器， 转向传感器也叫光电式变化率传感器，它用来检测轴的旋转 角位移量及轴的旋转方向这种传感器的安装部位及结构如图 角位移量及轴的旋转方向这种传感器的安装部位及结构如图 5一13所示。 所示。 一 所示 在转向器的主轴上，设有一个遮光盘， 在转向器的主轴上，设有一个遮光盘，夹于遮光盘两侧的是 两组光电藕合组件，光电藕合组件安装在转向管柱上。 两组光电藕合组件，光电藕合组件安装在转向管柱上。
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5.3 滑动式节气门位置传感器
滑动式节气门位置传感器也是安装在节流阀本体上， 滑动式节气门位置传感器也是安装在节流阀本体上，用作检 测节气门的开度。其结构如图 所示。 测节气门的开度。其结构如图5-5所示。传感器上设有与节 所示 流阀轴联动的转子及检测怠速位置的怠速触点、 流阀轴联动的转子及检测怠速位置的怠速触点、检测满负荷 位置的满负荷触点以及动触点。 位置的满负荷触点以及动触点。 转子上设有凸轮槽，动触点可在凸轮槽内滑动， 转子上设有凸轮槽，动触点可在凸轮槽内滑动，在怠速位置 及全开(满负荷 位置，动触点分别与其触点闭合， 满负荷)位置 及全开 满负荷 位置，动触点分别与其触点闭合，测量出节 气门的开度。 气门的开度。 在怠速运转情况下，怠速触点闭合，除此之外的情况下， 在怠速运转情况下，怠速触点闭合，除此之外的情况下，怠 速触点都是打开的。怠速触点把怠速加浓、怠速后加浓、切 速触点都是打开的。怠速触点把怠速加浓、怠速后加浓、 断燃油等信号都送人计算机中。 断燃油等信号都送人计算机中。
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5.5 防滴型角度传感器
防滴型角度传感器安装在行驶系统的后轮转向机构， 防滴型角度传感器安装在行驶系统的后轮转向机构，用以连 续地检测后轮的旋转角度(后轮转向பைடு நூலகம் 后轮转向角)。 续地检测后轮的旋转角度 后轮转向角 。 传感器的驱动杆安装在被测装置上，通过驱动杆的转动， 传感器的驱动杆安装在被测装置上，通过驱动杆的转动，带 动了滑动触点在电阻膜上滑动， 动了滑动触点在电阻膜上滑动，同时将旋转角度变换成线性 电压输出。其最大的特点是:因为这种传感器采用的是防滴型 电压输出。其最大的特点是 因为这种传感器采用的是防滴型 结构，所以耐环境能力强;输出信号为电压 输出信号为电压， 结构，所以耐环境能力强 输出信号为电压，所以角度的检测 与处理都很方便。其结构如图 一 所示 其等效电路如图 所示， 与处理都很方便。其结构如图5一9所示，其等效电路如图5 所示， 所示。 一10所示，其特性如图5一11所示。 所示 其特性如图 一 所示
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5.8 光电式车高传感器 光电式车高传感器
在传感器的内部，有一靠连杆带动旋转的轴， 在传感器的内部，有一靠连杆带动旋转的轴，在轴上装有一 个开有许多槽的遮光盘，遮光盘的两侧装有4组光电藕合元 个开有许多槽的遮光盘，遮光盘的两侧装有 组光电藕合元 当连杆带动轴旋转时， 件，当连杆带动轴旋转时，光电藕合元件之间或者被遮光盘 所示。 遮上，或者元件之间透光， 遮上，或者元件之间透光，如图5一16所示。因此，如图5 一 所示 因此， 所示的光电藕合元件将把这种变化转换成电信号， 一17所示的光电藕合元件将把这种变化转换成电信号，并输 所示的光电藕合元件将把这种变化转换成电信号 入到计算机中。 5一17所示的为 组光电藕合元件， 所示的为4组光电藕合元件 入到计算机中。图5一17所示的为4组光电藕合元件，利用 组光电藕合元件导通与截止的组合， 这4组光电藕合元件导通与截止的组合，就可以把车高的变 组光电藕合元件导通与截止的组合 化范围分为多个区域进行检测。 化范围分为多个区域进行检测。
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5.7 转向传感器 转向传感器
当转向器轴转动时，遮光盘也随之转动， 当转向器轴转动时，遮光盘也随之转动，遮光盘整个圆周上 均匀地开有许多槽， 均匀地开有许多槽，遮光盘上的槽与齿使光电藕合组件之间 的光断续地通断，由此就可以检测出旋转角度。 的光断续地通断，由此就可以检测出旋转角度。转向传感器 所示的电路图来加以说明。 的工作过程，也可以用图 的工作过程，也可以用图5-14所示的电路图来加以说明。 所示的电路图来加以说明 图中的光敏三极管在遮光盘的作用下，或者导通，或者截止， 图中的光敏三极管在遮光盘的作用下，或者导通，或者截止， 根据三极管导通、截止的速度，就可以检测出转向器的速度。 根据三极管导通、截止的速度，就可以检测出转向器的速度。 此外，晶体管Tr 之间的导通与截止，相位差90° 此外，晶体管 1与Tr2之间的导通与截止，相位差 °， 根据先导通的脉冲信号(波形下降 波形下降)可检测出转向器的旋转方 根据先导通的脉冲信号 波形下降 可检测出转向器的旋转方 向。
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5.6 非接触角度传感器
非接触角度传感器将根据轴的旋转角度得出的模拟电压在 90℃的范围内加以输出的传感器，它属于磁电变换式传感器。 ℃的范围内加以输出的传感器，它属于磁电变换式传感器。 其工作原理为:霍尔元件检测出固定于轴上的磁铁旋转引起的 其工作原理为 霍尔元件检测出固定于轴上的磁铁旋转引起的 变化磁通后，将随旋转角度变化的电压以正弦函数形式输出。 变化磁通后，将随旋转角度变化的电压以正弦函数形式输出。