论磁电式转速传感器在汽车中的应用

《装备维修技术》2021年第13期论磁电式转速传感器在汽车中的应用
彭溢润
（航空工业苏州长风航空电子有限公司，江苏 苏州 215151）
摘 要：在现当代的社会当中，汽车已经是人们必不可少的一个重要交通工具，在汽车中关于转速传感器的应用设计这方面我们进行分析，汽车用转速传感器是去检测汽车发动机转速的，转速传感器应用的是磁感应原理，在检测过程当中并不需要接触，使用的过程当中，转速传感器发出正玄信号箱发动机，从而去判断汽车当前的曲轴位置和转速，在检测的过程当中，主要是通过信号轮去旋转切到磁力线，在这个过程当中，芯片会感受到周围磁场的变化，从而能够反映出信号，这个信号通过发动机内部的调节所输出来的是方波形式的信号，这种信号发出的精确度是非常高的，满足于汽车发动机的精确度需求，使得可燃气体能够更充分的燃烧，从而达到尾气排放的标准，能够更好地发展。

关键词：磁感应；转速；磁力线
在目前的发展过程当中，关于磁电式转速传感器已经很好地应用到汽车的装备中，而我们目前需要研究的就是是否这种传感器能够让汽车更好的运行，本篇文章将分析其中的相关参数，确定它是否符合汽车的发展，为汽车的发展做出良好的奠基作用，满足汽车发动机的各项需求，才能够在未来发展的更好，对于目前来说，汽车已经是人类必不可少的一项重要交通工具，所以我们必须要对它的各项性能进行更好的了解，保证他的安全运行，对于本篇文章来说，我们要需说的是关于磁电式转速传感器在汽车中的应用。

1 产品的结构
磁电式转速传感器，它的组成结构主要是通过在它的内部放一个永磁体，在这个部位的上下方分别放一根导，分别和南极和北极连接，在一侧的外面放有感应的线圈，线圈两端有输出的端子，这个传感器工作的特点是将它固定在一个速度转动，因为他里面装置着永磁体，其中包含着导磁铁心，他的外面会有一定数量的线圈，其中速度齿轮是由铁磁这种材料做成的，齿轮在转动的时候，传感器通过自己的探头对应出来齿轮的转动是连续不断变化的，出现这种情况的原因是由于传感器内部中存在着一定的磁场，这种磁场会经过探头的表面向周围散发出去，传感器的探头靠近齿轮的时候，就会在这个过程中形成一个磁路，当它们之间通过磁通量的时候，并且达到了一定的数量，就会由于其中的间隙不同使得他们之间的词组发生相应的变化，所以在旋转的过程当中，它的磁通量也是变化着的，传感器周围是由线圈围绕的变化的过程中，相应的就会出现感应电压，在计算过程当中，我们会根据公式去计算相应的数据进行分析。

2 传感器的相关参数分析
2.1输出电压
根据结论公式，我们可以得出传感器电压和线圈扎数是成正比的，和磁通量的变化率成正比，我们可以仔细去观察电磁出现的整个过程，传感器在没有安装齿轮之前，他的旁边是没有关于铁磁等材料的，它的磁场分布是非常有规律的，分别是通过s级和导磁柱相连，N极和探头相连形成一个整体的磁场，他们之间会形成一个闭合的磁路，通过磁路的变化进行输出的齿轮前，且空气隙较小（0.2~ 1.8mm）时，传感器的磁路发生变化，探头一侧经气隙一部份磁场经过齿轮，再经过齿轮返到导磁柱一边的S极，这也意味着通过导磁探头一侧外绕圈的磁通量与不安装时的不同，而且同样的原理，在齿尖和齿根对着传感器探头时整个由传感器及齿轮构成的磁路也不一样，对着齿尖时，气隙小磁阻小，气隙通过的磁通量较大，而对着齿根时，气隙通过的磁通量较小。

由于在以永磁体为磁场源的整个磁路中，S极的导磁柱及N极的导磁探头除与永磁体接触的面之外，每一个部位表面都在向外发散着磁场。

那么就探头一侧而言，也是一样的，除与永磁体N极接触面之外的其它部位都在向空中发散磁通，这样在整个探头内部磁场强度（或磁通密度）分布，就形成了从永磁体接触面开始向探头端面逐步减小的一个趋势，也就是说对于外部的线圈而言，不同位置线圈每：一匝所铰链的磁通量是不同的，越靠近永磁体一侧铰链的越多。

当传感器端面探头与速度齿轮之间的气空变化时，气隙较大时，由探头端传导向齿轮的磁通量较小，由导磁探头发散的磁通较多，线圈总体铰链的磁通量较小，当传感器探头对着齿尖时，通过气隙传导到齿轮。

上的磁通量较大，线圈铰链的磁通量较多。

当齿轮以一定速度转动时，在传感器线圈中的磁通量就随着齿尖和齿根位置的变化而变化，因此线圈中产生感应电势，电势的大小与齿轮转速成正比。

速度越高，感应电势越高，在实际应用与测量时这个值关不完全是线性上升的，其原因是线圈有一定电阻，传感器的输出要求带一定负载，虽然传感器能产生电动势，但其能量非常有限，带载能力较弱，当速度由低向高时，输出电压随之升高，负载电阻没变，这时向负载注人的能量上升，内阻的消耗增大。

所以电压上升受到阻碍。

因此传感器电压上升随速度变化不是理想线性的。

2.2电阻和电感
分析完输出电压之后，我们接着分析另外两个相关的参数，分别是电阻和电感，首先我们了解一下电阻，我们可以把传感器当作是一个电源，或者是发电机，他是具有内阻的，这个因素会影响很多，这个时候我们就要观察负载的大小，也就是说是要确定匹配的问题。

现如今的传感器和传统的传感器差异很大的，因为现在的传感器电阻会达到几百甚至1000欧左右，这是很小的了，因此他消耗的能量只有负载消耗能量的一小部分。

其次，我们要说一下线圈的电感是如何形成的，这个电感又具有什么样的意义？单位电流产生的总磁通链为线圈的电感。

在测线圈的电感时是给线圈加一个一定幅值的交流电压，由测其对这个交流电压的阻抗来分析计算出线圈的电感。

在传感器中线圈电感的影响因素是永磁体磁场强度，两边导磁体的尺寸及线圈匝数。

当永磁体磁场强度相同，匝数也相同的情况下，永磁体N极侧的导磁探头尺寸是影响的主要因素。

其影响机理为：因永磁体的作用，探头磁化，铁磁探头中有一定磁通量，并且饱和达到一定水平。

探头的直径不同，载面积也不同，根据磁路磁导的关系，截面积大，磁阻小电感大，截面积小，磁阻大电感小。

根据前面的分析在线圈中产生感应电压的因素是齿轮与传感器形成的磁路中，探头与齿轮气隙变化导致线圈中铰链的磁通量发生着变化造成的。

而与电感L无直接关系，那么这个电感L在这里有什么意义呢?一旦传感器结构、使用材料参数及线圈匝数等确定下来，装配后电感值也确定了，这个L就是表征传感器电气参数的特征量，通过它可以判断传感器的电参数是否正常。

如果永磁体的参数不符、导磁材料（柱和探头）不符、装配不到位或线圈匝数变化都会影响电感参数L。

在生产过程中通过对电感值L检测可以监测产品生产质量。

3 总结
本篇文章所说的就是对于汽车中传感器的相关工作原理分析，主要阐述了关于磁电式速度传感器，它会产生磁场，通过一系列的物理过程产生感应电动势，因为传感器自身是具备着电阻和电感量的电阻值和信号，处理单元接收的是相互匹配的，对于目前所研究的磁电式传感器来说，它的线圈电阻都是比较小，不会影响匹配的结果，如果传感器的结构确定之后，那么它的电感值也会确定，用它作为之后传感器生产过程当中的一个重要参考数据。

参考文献：
[1]谢丹，初宏伟.磁电式与霍尔式发动机转速传感器应用解析[J].
内燃机与配件，2020（24）：60-61.
[2]宋卫平.磁电式转速传感器在汽车中的应用设计[J].汽车与驾驶
维修（维修版），2017（09）：92-93.
作者简介：
彭溢润（1989.03—），男，汉族，江苏省镇江市，全日制硕士研究生，工程师，研究方向：传感器研发与运用。

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