汽车 传感器与执行器
传感器与执行器在自动化设计中的作用
传感器与执行器在自动化设计中的作用自动化技术在现代工业和社会生活中扮演着重要的角色，而传感器和执行器则是实现自动化的关键元件。
传感器用于感知和检测环境中的物理量和信号，执行器则用于根据传感器的反馈信号对系统进行控制和操作。
本文将探讨传感器与执行器在自动化设计中的作用及其在不同领域的应用。
一、传感器的作用传感器是自动化系统中的“感知器”，通过感知物理量和信号，将它们转化为可用的电信号，并传递给控制系统。
传感器在自动化设计中的作用不可忽视，它们可以实现以下功能：1.1 监测和检测传感器能够监测和检测环境中的各种物理量和信号，例如温度、湿度、压力、光强、动作、声音等。
通过对这些参数的监测和检测，可以及时获取并反馈环境的状态信息，为系统的控制和决策提供准确的数据。
1.2 实时反馈传感器能够实时地将感知到的信息转化为电信号，并传递给执行器或控制系统。
这种实时反馈机制可以确保系统能够及时作出反应和调整，保证自动化系统的稳定性和可靠性。
1.3 数据采集与分析传感器可以将感知到的数据采集和记录下来，为后续的数据分析和处理提供基础。
通过对采集到的数据进行分析，可以深入了解系统的运行状况和性能指标，并优化自动化设计。
二、执行器的作用执行器是自动化系统中的“执行器”，根据传感器的反馈信号对系统进行控制和操作。
执行器的作用主要体现在以下几个方面：2.1 控制与操作执行器通过接收传感器传递的信号，根据预设的规则和算法对系统进行控制和操作。
例如，根据温度传感器的反馈信号，执行器可以控制空调系统的运行，保持恒定的室内温度。
2.2 调节与反馈执行器可以根据传感器的反馈信号对系统进行调节，实现自动化控制。
例如，根据压力传感器的反馈信号，执行器可以调节液压系统的工作压力，保证系统的稳定运行。
2.3 实现自动化执行器的作用是将控制信号转化为物理运动或操作，实现自动化系统的自主工作。
执行器可以驱动机械臂的运动、控制阀门的开关和执行工艺过程中的各种动作，实现各种工业自动化和机器人应用。
传感器与执行器的解析
传感器与执行器的解析什么是传感器?甲传感器监视环境条件，例如流体的水平，温度，振动，或电压。
当这些环境条件发生变化时，它们会向传感器发送电信号，然后传感器可以将数据或警报发送回中央计算机系统，或调整特定设备的功能。
例如，如果电动机达到过热温度点，它将自动关闭。
什么是执行器？另一方面，致动器引起运动。
它接收电信号并将其与能源结合以产生物理运动。
致动器可以是气动的，液压的，电动的，热的或磁性的。
例如，电脉冲可以驱动资产中电动机的功能。
传感器和执行器之间的6个主要区别传感器和执行器跟踪不同的信号，通过不同的方式进行操作，并且必须协同工作才能完成任务。
它们还物理上位于不同的区域，并且经常用于单独的应用程序中。
传感器负责跟踪进入机器的数据，而执行器则执行动作。
输入和输出传感器查看来自环境的输入，这些输入触发特定的动作。
另一方面，执行器跟踪系统和机器的输出。
电信号传感器通过电子信号读取特定的环境条件并执行分配的任务。
但是，执行器会测量热量或运动能以确定所产生的作用。
依赖传感器和执行器实际上可以相互依赖来执行特定任务。
如果两者都存在，则执行器将依靠传感器来完成其工作。
如果一个或两个都无法正常工作，则系统将无法运行。
转换方向传感器倾向于将物理属性转换为电信号。
执行器的作用相反：将电信号改变为物理动作。
位置如果同时存在传感器和执行器，则个位于输入端口，而后者位于输出端口。
应用传感器通常用于测量资产温度，振动，压力或液位。
执行器的工业应用包括操作风门，阀门和联轴器。
执行器和传感器示例在工业领域，执行器和传感器都有许多用途。
它们都有助于关键资产更有效地工作，从而有助于减少停机时间并提高生产率。
5种不同类型的执行器1、手动执行器这些执行器需要员工控制齿轮，杠杆或车轮。
尽管它们便宜且易于使用，但适用性有限。
2、气动执行器这些执行器利用气压为阀门提供动力。
压力推动活塞影响阀杆。
3、液压执行器这些执行器使用流体产生压力。
液压执行器不使用气压，而是使用液压来操作阀门。
汽车电子技术第4章汽车电脑传感器与执行器
氧化锆式（也称锆管式） 氧化钛式
第四章 汽车电脑传感器与执行器
• 1、氧化锆式氧传感器
氧化锆式氧传感器是目前应用最多的氧传感器
主要
锆管 电极
氧化锆式氧传感器
氧化锆式氧传感器内部的敏感元件是二氧化锆（ZrO2）固体电解质。在二氧 化锆固体电解质粉末中添加少量的添加剂并烧制成管状，便称为锆管。紧贴 锆管内、外表面的是作为锆管内、外电极的铂膜，内、外电极通过电极引线 与传感器的线束插接器相连。锆管的内电极与外界大气相通，外电极与排气 管内的排气相通。为防止发动机排出的废气腐蚀外层的铂电极，在外层铂电 极表面都覆盖着一层多孔性地陶瓷层。
第四章 汽车电脑传感器与执行器
• 3、光电式曲轴位置传感器的工作电路
光电式曲轴位置传感器的工作电路
第四章 汽车电脑传感器与执行器
• 三、曲轴位置传感器的检测
• 曲轴位置传感器的常见故障有：导线断路、短路，无工作电压等。另外，霍 尔式曲轴位置传感器还可能由于内部的霍尔元件发生故障而出现信号时有时 无、高温时无信号等故障。曲轴位置传感器信号消失会导致汽油喷射系统停 止喷油，点火系统停止点火，使发动机不能运转。
第四章 汽车电脑传感器与执行器
• 3、光电式发动机转速与曲轴位置传感器
光
电
信号盘（即信号转子）
式
曲
轴 与
信号发生器
凸
轮 轴
配电器
位
置 传
传感器壳体
感
器
线束插头
信号盘是传感器的信号转子，压装在传感器轴上。在靠近信号盘的边缘位置制作有均匀间隔弧度的内、外两圈透光
孔。其中，外圈制作有360个透光孔（缝隙），间隔弧度为1°。用于产生曲轴转角与转速信号；内圈制作有4个透 光孔（长方形孔），间隔弧度为90°，用于产生各个汽缸的上止点信号，其中有一个长方形的宽边稍长，用于产生 汽缸1的上止点信号。信号发生器固定在传感器壳体上，它由Ne信号（转速与转角信号）发生器、G信号（上止点信 号）发生器以及信号处理电路组成。由于曲轴旋转两转，传感器轴带动信号盘旋转一圈，因此，G信号传感器将产 生4个脉冲信号。
执行器与传感器标准
执行器与传感器标准
执行器和传感器的标准是指制定用于执行器和传感器的技术规范、测试方法、性能要求等的统一标准。
对于执行器而言，标准可以包括以下内容：
1. 接口标准：规定了执行器与其他设备（如控制器、电源等）之间的接口要求，包括电气接口、通信接口等。
2. 工作性能标准：规定了执行器的工作性能要求，包括最大负载、运动速度、加速度、精度等。
3. 安全标准：规定了执行器的安全性能要求，包括过载保护、紧急停止、防护措施等。
4. 通信标准：规定了执行器与控制器之间的通信协议、数据格式等要求，以实现远程控制、监测等功能。
对于传感器而言，标准可以包括以下内容：
1. 接口标准：规定了传感器与其他设备（如控制器、数据采集系统等）之间的接口要求，包括电气接口、通信接口等。
2. 测量准确度标准：规定了传感器的测量准确度要求，包括测量范围、误差限、重复性等。
3. 环境适应性标准：规定了传感器在不同环境条件下的适应性要求，包括温度、湿度、震动等。
4. 安全标准：规定了传感器的安全性能要求，包括防爆、防水、防腐蚀等。
5. 通信标准：规定了传感器与控制器之间的通信协议、数据格式等要求，以实现数据传输、参数配置等功能。
这些标准的制定有助于确保执行器和传感器在不同设备之间的
互通性、可靠性和安全性，促进了设备的互联互通和智能化应用的发展。
同时，使用符合标准的执行器和传感器能够简化设备的设计、制造、维护和管理工作。
传感器与执行器
第五章传感器与执行器一、传感器概述传感器的概念：指能感受规定的物理量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。
简单的说，传感器即使把非电量转换成电量的装置。
汽车传感器的工作条件极为恶劣，因此，传感器能否精确可靠地工作至关重要。
在该领域中，理论研究及材料应用发展迅速，半导体和金属膜技术研究及材料应用技术发展迅速，半导体和金属膜技术、陶瓷烧结技术等得到迅猛发展。
智能化、集成化和数字化将是传感器的未来发展趋势。
传感器通常由敏感元件、转换元件及测量电路组成。
敏感元件是指能直接感受被测量的部分。
转换元件是指能将非电量转换成电量的部分。
有些敏感元件可以直接输入电量。
测量电路是指将转换元件输入的电量经过处理，以便进行显示、记录和控制的部分。
测量电路中较多的使用电桥电路。
比如后面要讲到的热线式空气流量计。
传感器的种类比较多，像我们一般碰到的传感器一般有：温度传感器（冷却水温度传感器THW进气温度传感器THA; 流量传感器（空气流量传感器，燃油流量传感器）；进气压力传感器MAP 节气门位置传感器TPS 发动机转速传感器车速传感器SPD 曲轴位置传感器（点火正时传感器;氧传感器爆震传感器（KNK;传感器的特征参数也有很多，且不同类型的传感器，其特征参数的定义和要求也各有差异。
下面我们来介绍一些主要的、通用的静态特性参数指标的定义。
1、灵敏度概念：灵敏度是指温态时传感器输出量y 与输入量x 之比，或者是传感器输出量y 的增量与输入量x 的增量之比。
灵敏度用K表示为K=dy/dx，线性传感器的灵敏度为一常数，而非线性的传感器的灵敏度是随输入量变化的。
2、分辨率概念：传感器在规定的测量范围内能够检测出的被测量的最小变化量。
由于分辨率要受到嘈声的限制，我们就用相当于嘈声电平N若干倍C的被测量表示分辨率，即M=CN/K式中，M为最小检测量；C取1-5。
3、测量范围和量程在允许的误差范围内，被测量的下限到上限之间的范围称为测量范围。
汽车电控发动机传感器和执行器的功能
汽车电控发动机传感器和执行器的功能、安装位置、构造、工作原理、电路图、检测方法以及结果分析等内容。
其中传感器包括空气流量传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、进气歧管压力传感器、大气压力传感器、节气门位置传感器、曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器、爆震传感器、氧传感器、EGR位置传感器和发动机其他传感器与开关信号等；执行器主要包括喷油器、点火控制模块、怠速控制阀、各种继电器、电动燃油泵以及各种电磁阀等。
（可选其中几个进行论述）建议用故障案例将各种元件检测串联起来。
注：①最好选择自己实习单位业务范围内车型；车型要求为最近几年生产。
②图文并茂，无文字错误，注意格式随着世界汽车保有量的迅速增长，日益严重的环境污染和能源危机迫使人们对汽车进行越来越严格的排放控制和提出更高的节能要求，化油器式汽油机在动力性、经济性以及排放指标等方面都达不到这些要求，电控发动机取代化油器式发动机后，提高了发动机的动力性、燃油经济性，降低了排放污染，改善了发动机的加减速性能和起动性能，发动机故障发生率大大降低。
随着汽车电子化发展，自动化越高，对传感器执行器的依赖程度也就越大。
传感器和执行器作为汽车电子控制系统的信息源与执行元件，是汽车电子控制系统的关键部件，对汽车的性能影响很大，所以我们要研究它。
与此同时，也随着人们生活水平的提高，对汽车的舒适性和安全性要求越来越高。
汽车电控发动机传感器和执行器的功能、安装位置、构造、工作原理、电路图、检测方法以及结果分析等内容。
其中传感器包括空气流量传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、进气歧管压力传感器、大气压力传感器、节气门位置传感器、曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器、爆震传感器、氧传感器、EGR位置传感器和发动机其他传感器与开关信号等；执行器主要包括喷油器、点火控制模块、怠速控制阀、各种继电器、电动燃油泵以及各种电磁阀等。
（可选其中几个进行论述）建议用故障案例将各种元件检测串联起来。
传感器与执行器的解析
传感器与执行器的解析传感器和执行器是自动化系统中的两个重要组成部分，它们通过感知和控制物理量来实现系统的自动化控制。
传感器负责将现实世界的物理量转化为可测量的电信号，而执行器则负责将电信号转化为控制信号，控制相应的物理设备。
下面将详细解析传感器和执行器。
一、传感器1.定义：传感器是指将机械量、热量、光量、电量、化学量等非电信号的物理量转化为与之对应的电信号输出的设备。
2.分类：按信号类型可分为模拟传感器和数字传感器；按工作原理可分为电磁式传感器、电容式传感器、电阻式传感器、光电传感器、温度传感器、压力传感器等。
3.工作原理：不同类型的传感器工作原理各不相同，但大致上可以分为以下几种基本原理：(1)电磁感应原理：利用电磁感应现象将非电信号转化为电信号，如电压互感器、电流互感器等。
(2)变压原理：利用物理量与电阻、电容、电感等电性质之间的关系，将非电信号转化为电信号，如温度传感器、压力传感器等。
(3)光电效应原理：利用半导体光敏材料对光能的吸收和光电效应的特性，将光信号转化为电信号，如光敏电阻、光电二极管等。
(4)化学反应原理：利用化学反应或物理变化的特性，实现非电信号到电信号的转化。
4.应用：传感器广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗设备、智能家居、机器人等领域，用于测量温度、湿度、压力、流量、光强等物理量，并将其转化为电信号供系统分析和控制。
二、执行器1.定义：执行器是指将电信号转化为机械位移、转动力矩、流量等物理作用的设备。
2.分类：按功能可分为执行力、执行位移和执行速度三种类型的执行器；按工作原理可分为阀门、电动机、泵、液压缸、气缸等。
3.工作原理：不同类型的执行器工作原理各不相同，但大致上可以分为以下几种基本原理：(1)电动执行原理：利用电动机将电能转化为机械能，实现力、位移或速度的控制，如直流电动机、交流电动机等。
(2)液压执行原理：利用液体的流动和压力变化实现力、位移或速度的控制，如液压缸、液压马达等。
汽车制动系统的传感器及执行元件的选型和计算
汽车制动系统的传感器及执行元件的选型和计算
汽车制动系统的传感器主要包括刹车踏板传感器、车速传感器、压力传感器和角度传感器等。
执行元件主要包括刹车液压装置和ABS控制器等。
选型时需要考虑以下因素：
1. 适用性：传感器和执行元件应能够适应特定车辆型号和制动系统的要求。
2. 精度：传感器和执行元件的精度应足够高，能够准确测量和执行相应的参数。
3. 可靠性：传感器和执行元件应具有高可靠性，能够在恶劣环境下正常工作。
4. 抗干扰性：传感器和执行元件应具有良好的抗干扰能力，能够有效抵抗外界干扰信号。
5. 成本：选型时还需要考虑传感器和执行元件的成本，确保满足性价比要求。
计算方面，常见的计算包括刹车踏板力的计算、车速计算、刹车液压压力的计算等。
这些计算通常需要根据具体的传感器和执行元件规格以及制动系统的工作原理来进行。
涉及到的公式和计算方法可以根据实际需求进行分析和推导，或者参考相关的技术资料和标准。
控制系统中的传感器与执行器
控制系统中的传感器与执行器传感器和执行器是控制系统中不可或缺的两个组成部分。
传感器用于探测环境中的物理量、化学量或其他信息，并将其转化为可用的电信号；执行器则用于接受来自控制系统的指令，并执行相应的动作或操作。
它们共同协作，实现了控制系统对外界的感知和对物理世界的控制。
本文将重点探讨控制系统中传感器与执行器的作用和特点。
一、传感器的作用与特点传感器作为控制系统中的输入设备，其主要作用是将外界的物理量转化为电信号，以便供控制系统进行处理和判断。
传感器能够实时感知环境中的各种物理信息，如温度、湿度、压力、光照等，为控制系统提供了对外界环境的感知能力。
传感器的特点主要包括以下几个方面：1. 准确性：传感器需要具备高准确性，确保所传递的信息与实际环境相符。
通过采用合适的物理原理和工艺，传感器能够精确地测量各种物理量，并将其转化为相应的电信号。
2. 灵敏性：传感器对外界环境的微小变化能够做出及时反应，以保证控制系统对环境变化的快速感知。
良好的灵敏性可提高传感器的响应速度和控制系统的实时性。
3. 可靠性：传感器需要具备高可靠性，能够在长时间运行中保持稳定的性能，并具备一定的抗干扰能力。
传感器的可靠性直接影响到控制系统的稳定性和可操作性。
4. 多样性：传感器的种类繁多，涵盖了光学、电磁、声学、化学等多个领域。
每种传感器都有着适用的范围和特点，可以针对特定的应用场景进行选择和使用。
二、执行器的作用与特点执行器作为控制系统中的输出设备，其主要作用是接受来自控制系统的指令，将其转化为相应的物理动作或操作。
执行器能够将控制系统的输出信号转化为力、位移、速度等物理量，从而控制物理世界中的各种设备和系统。
执行器的特点主要包括以下几个方面：1. 动力性：执行器需要具备一定的动力输出，能够实现对物理世界的控制。
其输出能力取决于其驱动方式和机构设计，可以实现不同程度的力、位移或速度输出。
2. 灵活性：执行器能够根据控制系统的指令做出相应的动作，并适应不同的工作环境和工况需求。
传感器和执行器
线圈
锯齿状/片状轮子
感应式脉冲发生器
元件测试
感应式脉冲发生器的电压输出可用以下仪器检测： - 电压表，设置为AC档 - 汽车示波器
线圈阻抗可用欧姆表检测
霍尔效应传感器
功能描述
来自控制单元的电压供应: 5 V 或 12 V 带缺口的轮子 从正到负通过传感器的电流பைடு நூலகம்
磁铁
信号线上的电压： 5V, 10 V 或12 V
5V
?V 信号电压 5
信号地线 (<0.2 Volts)
信号电 压
4 3
参考接地 (<0.2 Volts)
温度传感器
2 1
当温度升高，信号线上的电压逐渐 下降。
25
50
75
100
温度 (°C)
控制电路: NTC 电阻器
发动机温度传感器
发动机控制模块
微处理芯片
12V
5V
信号电 压
信号接地 (<0.2 Volts)
空气流量传感器
空气流量传感器
MAF传感器由下面主要部件组成： • 集成控制模块 • 带感应元件的热线电阻器
12 v
5v
0v
信号 (?v) 集成控制模块 热线感应元件
气流
空气流量传感器
MAF传感器控制模块保持热线的温度在一个特定的温度（标准值为100 °C ）上，此温度高 于进入发动机的空气温度。 当空气的速率增加，吹风冷却效应在热线上发生..... 控制模块增加通过热线上的电流..... 信号电压输出增加. 12 v 5v 0v 信号 (?v) 集成控制单元 热线感应元件
+
_
最小峰值
感应式脉冲发生器
功能描述
简述整车控制系统的基本结构
简述整车控制系统的基本结构一、引言整车控制系统是现代汽车的核心技术之一，它是指对汽车各个系统进行综合控制，以达到安全、舒适、节能等目的的系统。
本文将从整车控制系统的基本结构、传感器和执行器、控制算法和发展趋势等方面进行详细阐述。
二、整车控制系统的基本结构整车控制系统由三部分组成：传感器、执行器和中央处理器。
其中，传感器负责采集汽车各个部位的信息，如发动机转速、油门开度、刹车踏板行程等；执行器则根据中央处理器发出的指令来控制汽车各个部位的运动，如发动机输出功率、刹车压力等；中央处理器则负责对传感器采集到的信息进行处理，并根据算法生成相应的控制指令，以实现对整车各个部位运动状态的精确掌握。
三、传感器和执行器1. 传感器传感器是整车控制系统中最重要的组成部分之一。
它们可以将物理量转换为电信号，并将这些信号发送到中央处理器进行分析。
现代汽车通常配备了多种类型的传感器，如氧气传感器、加速度传感器、陀螺仪等。
这些传感器可以采集到各种信息，如车速、转向角度、车身倾斜角度等。
2. 执行器执行器是整车控制系统中的另一个重要组成部分。
它们负责执行中央处理器发出的指令，以控制汽车各个部位的运动状态。
例如，发动机控制单元可以通过调整燃油喷射量来控制发动机输出功率；刹车控制单元可以通过调节刹车压力来实现刹车功能。
四、控制算法整车控制系统的核心在于其控制算法。
这些算法可以根据传感器采集到的信息生成相应的控制指令，并将其发送给执行器。
现代汽车通常采用复杂的算法来实现对汽车各个部位运动状态的精确掌握。
例如，电子稳定程序（ESP）可以通过检测轮胎滑动情况来自动调节刹车压力和转向角度，以保持汽车稳定性。
五、发展趋势随着科技不断进步，整车控制系统也在不断发展。
未来几年内，整车控制系统将向更高级别的控制方向发展，如自动驾驶、车联网等。
同时，传感器和执行器也将不断升级，以满足消费者对汽车安全和舒适性的不断提高要求。
六、结论整车控制系统是现代汽车的核心技术之一。
传感器与执行器
传感器与执⾏器传感器与执⾏器1、传感器的定义：传感器是⼀种信号转换装置，它可以将⾮信号转换为电信号，其作⽤是向ECU提供汽车运⾏的各种⼯况信号。
2、传感器的组成：由敏感元件，转换元件和其他辅助元件组成，有时候也将信号调节与转换电路及辅助电源作为其组成成分。
4、传感器的信号：直流信号（DC）、频率调制信号、交流信号、交流信号（ＡＣ）、串⾏数据多路信号6、通过空⽓流量传感器获得的进⽓量信号是ECU进⾏喷油控制的主要依据，若空⽓流量传感器损坏或其电路连接出现故障，则会使发动机进⽓量的测量不准确，使进⼊⽓缸的混合⽓过浓或过稀，从⽽导致ECU⽆法对喷油8、热模式空⽓流量传感器的⼯作原理传感器的热膜电阻R H温度补偿电阻R T 精密电阻R1 及R2 信号取样电阻Rs在电路板上以惠斯顿电桥的⽅式连接。
当空⽓⽓流流经发热元件并使其冷却时，发热元件（即热膜电阻）的温度降低，阻值减⼩，电桥电压失去平衡，控制电路将增⼤供给发热元件的电流，使其温度保持在⾼与温度补偿电阻温度的⼀个固定值（⼀般仍为100℃）。
电流增量的⼤⼩取决于发热元件受冷却的程度，取决于流过传感器的空⽓流量。
当电桥电流增⼤时，信号取样电阻Rs上的电压就会升⾼，从⽽将空⽓流量的变化转换为电压信号Us的变化。
该信号电压输⼊ECU后，可根据信号电压的⾼低计算出空⽓流量的⼤⼩。
9、检测传感器的电源电压及信号电压：检测电源电压、检测信号电压、检测线束导通性（断路）11、进⽓温度传感器的检测⽅法：单体检测、就车检测法、检测进⽓温度传感器与ＥＣＵ之间连接线束的电阻值12、冷却液温度传感器的⼯作原理ECU使5V电压通过阻值为1kΩ的电阻与晶体管串联后再与阻值为10kΩ的电阻并联的电路，然后经过传感器搭铁。
当温度⽐较低时，传感器热敏电阻的阻值⽐较⼤，此时ECU使晶体管截⽌，5V电压仅仅通过10kΩ电阻及传感器后搭铁，由于传感器热敏电阻的阻值与10kΩ相差不⼤，因此传感器所测得的数据⽐较准确；⽽当温度达到特定值51.6℃时，热敏电阻的阻值发⽣了很⼤的变化，此时其阻值相对于10kΩ电阻的阻值已经变较⼩，传感器所测得的数据不再准确，⽽ECU使晶体管导通，5V电压通过1kΩ电阻与晶体管串联后再与10kΩ电阻并联的电路，然后经过传感器搭铁，由于并联后的阻值与1kΩ相差不⼤，即与温度升⾼后传感器的阻值相差不⼤，这样即使温度升⾼后热敏电阻的阻值发⽣了变化，该电路也能保证测量结果的准确性。
传感器与执行器在控制系统中的作用
传感器与执行器在控制系统中的作用控制系统是现代工业和自动化系统中不可或缺的组成部分，它负责监测和调节系统的物理量和参数。
在控制系统中，传感器和执行器起着至关重要的作用。
传感器用于感知环境中的各种物理量，而执行器则用于根据控制系统的指令，改变或控制物理系统的状态。
本文将探讨传感器与执行器在控制系统中的具体作用。
一、传感器的作用传感器是控制系统中的感知器件，它将环境中的各种物理量转变为电信号或其他可以被控制系统接收和处理的形式。
传感器可以感知的物理量包括温度、压力、湿度、光照强度、位移、速度等等。
传感器的主要作用有以下几个方面：1. 监测环境参数：传感器可以实时监测环境中的各种参数，并将监测到的数据反馈给控制系统。
例如，在一个温室中，温度传感器可以监测温室内外的温度变化，并将数据传递给控制系统，以实现温度的控制和调节。
2. 收集关键数据：传感器可以收集与系统运行相关的关键数据。
通过对这些数据的分析和处理，控制系统可以更好地了解系统的状态，并进行相应的控制和调整。
例如，在汽车发动机的控制系统中，各种传感器可以实时监测发动机的转速、温度、油压等关键参数，从而确保发动机的正常工作。
3. 实时反馈和控制：传感器能够实时反馈环境中的变化情况，控制系统可以根据传感器的数据进行实时的控制和调节。
例如，在自动化生产线中，光电传感器可以感知到物品的位置和运动状态，从而控制机械臂的动作，实现自动的装配和搬运。
二、执行器的作用执行器是控制系统中的执行器件，它根据控制系统的指令，改变或控制被控制系统的状态。
执行器通常包括电动机、气动执行元件、液压执行元件等。
执行器的主要作用有以下几个方面：1. 调节和控制：执行器根据控制系统的指令，对被控制系统进行调节和控制。
例如，在供水系统中，水泵是一个典型的执行器，它根据控制系统的信号接通或切断水流，以调节和控制水的流量和压力。
2. 运动和传动：执行器可以通过转动、推拉等运动产生力或位移，实现对物体的运动和传动。
控制系统的传感器与执行器
控制系统的传感器与执行器传感器与执行器是控制系统中至关重要的组成部分，它们的作用是将现实世界的物理量转化为电信号，并通过控制器的指令实现对系统的控制。
本文将介绍传感器与执行器的定义、分类以及在控制系统中的作用。
一、传感器的定义与分类传感器是一种可以感知并转换物理量的设备，它们可以将光、电、热、声、力等物理量转化为电信号，从而供控制系统使用。
根据测量原理和应用领域的不同，传感器可以分为多种类型，如：1. 光传感器：能够感知光的强度、颜色和方向，常用于光电测量、光控制等领域；2. 温度传感器：用于测量环境或物体的温度变化，广泛应用于工业、医疗等领域；3. 压力传感器：用于测量液体或气体的压力变化，常见于液压系统、天气预报等领域；4. 加速度传感器：能够检测物体的加速度变化，用于汽车安全系统、智能手机等设备中；5. 湿度传感器：用于测量环境中的湿度信息，常用于气象预报、农业等领域。
二、传感器在控制系统中的作用传感器在控制系统中发挥着至关重要的作用，它们可以实时地感知外部环境或系统内部的物理量，并将其转化为电信号，供控制器进行处理和判断。
传感器在控制系统中的作用主要体现在以下几个方面：1. 实时监测：传感器可以实时地监测系统中的各种物理量，如温度、湿度、压力等，确保系统运行的安全和稳定。
2. 反馈信号：传感器可以将感知到的物理量变化转化为电信号反馈给控制器，控制器再根据反馈信号进行判断和调节，实现对系统运行的控制。
3. 故障检测：传感器还可以用于系统故障的检测，通过监测系统中的各个部件是否正常工作，发现故障并及时报警，保证设备的安全和可靠性。
4. 自动化控制：传感器与执行器的组合可以实现自动化控制，当传感器检测到特定物理量的变化时，可以通过执行器自动地调节系统的状态，实现自动化的控制。
三、执行器的定义与分类执行器是一种能够根据控制信号进行输出的装置，它们的作用是将控制系统发出的电信号转化为运动、力或其他形式的输出效果，从而实现对系统或设备的控制。
第7讲 传感器与执行器概要
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。
2018/7/24 6
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）
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。
2018/7/24
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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。
2018/7/24
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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。
发动机的传感器和执行器
发动机机械教案课时内容：发动机电器重点：难点：一．发动机电器。
教学内容：一）发动机电脑电子控制多点喷射系统(MPI).是以一个电子控制装置(又称电脑或ECU)为控制中心.利用安装在发动机不同部位上的各种传感器.测得发动机的各种工作参数.按预先在电脑中设定的控制程序.通过控制喷油器.精确地控制喷油量.使发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气。
此外.电子控制汽油喷射系统通过电脑中的控制程序.还能实现起动加浓、暖机加浓、加速加浓、全负荷加浓、减速调稀、强制怠速断油、自动怠速速度控制等功能.满足发动机特殊工况对混合气的要求.使发动机获得良好的燃料经济性和排放性.同时也提高了汽车的使用性能。
另外ECU也有几种故障诊断模式.可以简化寻找故障的工作。
燃油喷射控制ECU控制喷油器驱动时间和喷油正时.使发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气。
每个缸的进气口均装有一只喷油器.燃油箱内的燃油泵将燃油泵出.送到燃油分配管内.燃油压力调节器使喷油压力保持稳定.喷油器将燃油直接喷射到每缸的气道内。
在发动机的每个工作循环中(曲轴每转两圈).各缸喷油一次(喷油顺序为1－3－4－2).这种喷射方式称为顺序喷射。
当发动机在冷车或高负荷状态下运转时.为保持良好的性能.ECU进行开环控制.提供较浓的混合气；当发动机在正常工作状态下(中小负荷).ECU通过氧传感器反馈的信号.进行闭环控制.以得到最佳的空燃比.使三元催化转换器达到最佳的净化效率。
怠速速度控制根据怠速状况和怠速时发动机负荷的变化控制节气门的旁通空气量.使怠速速度保持在最佳的转速上。
根据发动机冷却液温度和空调负荷.ECU驱动怠速速度控制马达(ISC).使发动机在预设的目标怠速转速下运转。
另外.当发动机在怠速运转时.将空调开关打开或关闭.ISC马达将根据发动机的负荷状况调整旁通空气量.避免怠速不稳。
点火正时控制功率晶体管的开和关控制点火线圈内初级电流的导通。
点火正时的控制是为了获得最佳的点火时期以满足发动机变化工况的需求。
汽车传感器及执行元件的功用
汽车传感器及执行元件的功用汽车传感器的功用一、空气流量计的功能：空气流量传感器将吸入的空气转换为电信号，并将其发送给电子控制单元（ECU），作为确定燃油喷射的基本信号之一。
根据测量原理的不同，可分为四种类型：旋转翼式空气流量传感器、卡门涡街式空气流量传感器、热线式空气流量传感器和热膜式空气流量传感器。
前两种为体积流型，后两种为质量流型。
目前主要采用热线式空气流量传感器和热膜式空气流量传感器。
二．进气绝对压力传感器的功用：进气压力传感器可以根据发动机的负荷状态测出进气歧管内的绝对压力，并转换成电信号和转速信号一起送入计算机，作为决定喷油器基本喷油量的依据。
目前广泛采用的是半导体压敏电阻式进气压力传感器。
三、节气门位置传感器的功能；节气门位置传感器安装在节气门上，用于检测节气门的开度。
它通过杠杆机构与油门相连，以反映发动机的不同工况。
该传感器可以检测发动机的不同工况，并将其输入电子控制单元（ECU），从而控制不同的喷油量。
它有三种类型：开关触点节气门位置传感器、线性可变电阻节气门位置传感器和集成节气门位置传感器四．凸轮轴位置传感器的功用;曲轴位置传感器又称为发动机转速与曲轴转角传感器，其功用是采集曲轴转动角度和发动机转速信号，并输入电子控制单元(ecu)，以便确定点火时刻和喷油时刻。
五、曲轴位置传感器曲轴位置传感器又称曲轴角度传感器，是计算机控制点火系统中最重要的传感器。
其功能是检测上止点信号、曲轴转角信号和发动机转速信号，并将其输入计算机，使计算器能根据气缸的点火顺序发出最佳点火时间的指令。
曲轴位置传感器有三种类型：电磁脉冲曲轴位置传感器、霍尔效应曲轴位置传感器和光电效应曲轴位置传感器。
不同类型的曲轴位置传感器具有不同的控制方法和控制精度。
曲轴位置传感器通常安装在曲轴皮带轮或链轮的侧面，有些安装在凸轮轴的前端，有些安装在分电器上。
六进气温度传感器的功用：检测进气温度，提供给ecu作为计算空气密度的汽车传感器的基础是冷却液温度传感器：它检测冷却液的温度，并向ECU提供发动机温度信息；七．冷却液温度传感器的功用：冷却液温度传感器的功用就是实时监控发动机温度，防止高温对发动机造成损害！！也有其他作用，就是给电脑信号，来控制液压流量！八、速度传感器功能：速度传感器检测电控车辆的速度，控制计算机使用此输入信号控制发动机怠速、自动变速器变矩器锁定、自动变速器换档、，打开和关闭发动机冷却风扇和巡航定速。
传感器与执行器认识实习报告
汽车电控发动机实习报告
项目一：传感器及执行器的认识班级辅导教师
姓名时间
小组成员
实习所用设备
实习所用工具
实习工位______________室___________号工位
问题：汽车上有许多传感器和执行器，他们的作用及位置你们都知道吗？任务一：请你把以下各传感器的作用、位置写清楚
任务二：完成图示标注。
任务一：请写出以下各传感器的作用及位置1、水温传感器：
位置：作用：2、进气温度传感器
位置：作用：3、空气流量计
位置：作用：4、进气压力传感器
位置：作用：5、节气门位置传感器
位置：作用：6、曲轴位置传感器
位置：作用：7、凸轮轴位置传感器
位置：作用：8、爆振传感器
位置：作用：9、氧传感器
位置：作用：10、喷油器
位置：作用：
11、碳罐电磁阀
位置：作用：
12、怠速马达
位置：作用：
13、点火模块
位置：作用：
14、燃油压力电磁阀
位置：作用：
15、凸轮轴正时机油控制阀
位置：作用：
任务二：分别写出图中标注的原件名称（丰田卡罗拉发动机）
设备及工具使用情况
实习感受。
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2. 传感器与执行器2.1 传感器有了形式各样的传感器，车载控制模块才能监控整个电气系统的工作状况，获得它想要得到的信息，并对系统的工作状况进一步作出有必要的调整。
传感器可以用来监测不同的物理属性值，比如：位置、速度、压力、温度等。
这些属性值最终均以电信号的形式与其他数据流一起，传送至控制网络。
2.1.1 信号1.信号的类型1）按照信号的波形图特征，传感器信号可以分为数字信号（Digital Signal）和模拟信号（Analog Signal）。
（1）数字信号 Digital Signal图2-1 数字信号波形图由于车载控制单元的基础是单片机，所有能接受的数字信号也是二进制信号，如图2-1所示。
二进制信号是电压信号，也叫方波信号，最大的特点是，随着时间的变化，电压值只在两个域值之间瞬间切换，并不存在过渡区，每一个电压值代表着一种状态。
（例如：Vmax表示开，Vmin表示关）。
虽然开关并不属于传感器，但开关信号是最简单的数字信号的例子，开关的状态无非有两种，打开和关闭；对应的电压信号值，就是12V（或5V）和0V。
（2）模拟信号 Analog Signal图2-2 模拟信号波形图模拟信号与电压信号最大的不同在于，随着时间的变化，输入的电压值是连续变化的，如图2-2所示。
在某一时刻的电压值，具体指的是什么状态，控制单元无法识别出来。
最简单的例子就是温度传感器：测量的时间不同，物体不同，那么测量的结果就是电压值在0―5V之间的任意值。
2）按照传感器类型的不同，传感器信号可以分为：电阻信号（Resistive Signal）、开关信号（Switches Signal）、和感应电压信号（Voltage Generating）。
（1）电阻信号 Resistive Signal随着机械位置发生改变，电阻值也跟着变化，这一类的传感器称为电阻传感器。
传感器的阻值发生变化，那么传感器上的电压也会随之变化。
控制模块通过监测传感器上的电压值变化，并与参考标志电压相比较，就可以知道测量值所代表的状态。
（2）开关信号 Switches Signal开关本身不是传感器，但其可以用作信号输入，最简单的例子就是制动踏板开关。
（3）感应电压信号 Voltage Generating正如字面意义所透露的，该类型的传感器可以产生感应电压信号。
不同的信号电压值表示不同的机械状况，控制模块通过感应电压信号值，就可以知道其对应的机械状况。
2. 信号利用车载控制模块的基础是只能识别二进制信号的单片机，所以能够直接使用数字信号，因为数字信号只有两个阈值信号（0V或5V），要么有、要么没有，但不能识别模拟信号。
所以模拟信号必须要经过转换，才能被控制模块所识别、理解其所包含的信号含义。
2.1.2 传感器的类型按照核心元件工作原理不同，传感器可以分为电阻型、感应电压型和开关型传感器。
1. 电阻型传感器电阻型传感器是一类传感器，根据电阻元件物理特性的不同，分为电位计（Potentiometer）、热敏电阻（Thermistors）传感器、压敏电阻（Piezo resistive）传感器三种类型。
1）电位计Potentiometer电位计本质上是一个用作信号输入的滑片电阻器。
一般用3个端子：供电极，接地以及可变电压反馈端子。
可变电压反馈端子一般与机械臂相连，随着机械臂位置或角度的变化，对外输出的电压也随之变化，如图2-3所示。
图2-3 典型的电位计示意图电位计通常用于以下部件中：（1）自动空调系统（HVAC）空气分配风门（2）节气门体（3）电子加速踏板（4）车身高度传感器2）热敏电阻 Thermistors热敏电阻传感器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。
热敏电阻分为正温度系数电阻（PTC ，Positive Temperature Coefficient）和负温度系数电阻（NTC ,Negative Temperature Coefficient）。
如图2-4所示，PTC热敏电阻传感器器在温度越高时电阻值越大，NTC热敏电阻传感器在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。
（a）负温度系数关系（b）正温度系数关系图2-4 温敏电阻的阻值与温度的关系如图2-5所示，热敏电阻传感器有两个接线端子，一个端子接地，通常是进入控制模块，在控制模块内部接地；另一个端子是参考电压端，与控制模块内部的一个分压电阻相接，形成两个串联电阻。
控制模块监测参考电压端，也就是热敏电阻与分压电阻的连接段的输出电压值V out的变化。
图2-5 热敏电阻传感器接线示意图外界温度发生变化，那么R2阻值就会改变，通过公式可知，输出V out也会随之发生变化。
V out =R2/（R1+R2）×Vin热敏电阻传感器一般用于测量以下参数：（1）发动机冷却液温度（2）进气温度（3）变速箱油温（4）空调出风口温度3）压敏电阻传感器 Piezo resistive压敏电阻传感器的核心部分，是一个薄膜弹性硅片。
薄膜弹性硅片最大的特点是，遇到压力不仅会发生形变，而且内阻阻值也会发生变化。
所以，这种类型的传感器一般用来测量外界压力的变化，比如说进气歧管绝对压力传感器（MAP，manifold absolute pressure sensor）。
1-真空 2-支架 3-硅晶片 P-薄膜压力 R1-压敏电阻（压缩） R2-压敏电阻（伸长）图2-6 压敏电阻传感器在MAP传感器内，进气歧管内的真空度的改变，会引起薄膜以及与薄膜相连的硅晶片发生形变。
发生形变的硅晶片的内阻也会相应的发生变化。
最后通过惠斯通电桥（Wheatstone bridge）回路，将这种电阻波动转化为电压信号，如图2-6所示。
压力传感器有三个端子：供电、接地以及反馈电压端子。
2. 感应电压型传感器按照感应电压产生的方式不同，感应电压型传感器分为压电式（Piezo Electric）、二氧化锆（Zirconia Dioxide）式氧传感器、电磁效应式（Magnetic Inductance）三种类型。
1）压电式 Piezo Electric在某种晶体，比如石英晶体上，施加压力，就会在晶体两端产生电势差。
爆震传感器就是根据此原理制造而成，在传感器内的石英晶片发生扭曲或震动时，就会产生交流电压，如图2-7所示。
爆震传感器产生的信号用来推出点火时间以阻止发动机爆震，爆震传感器接线端如图2-8所示。
A-压敏元件稳定状态 B-压敏元件收到压迫 C-压敏元件开始伸张图2-7 压敏元件工作原理图图2-8 爆震传感器2）氧传感器（Oxygen Sensor）二氧化锆型氧传感器，用来监测尾气中氧气的含量，其结构如图2-9所示。
1-外部支架 2-陶瓷管 3-导线 4-带插槽的引导管 5-主动陶瓷 6-传感器层 7-触片保护罩 8-加热丝9-加热丝接口 10-弹簧垫片图2-9 氧传感器结构示意图1-排气管 2-废气 3-带自加热的陶瓷传感器 4-传感器输出电压 5-传感器接触面 6-多孔陶瓷外套图2-10 二氧化锆型氧传感器工作原理图二氧化锆氧传感器有一个二氧化锆球茎，内外壁皆包裹有铂金膜。
球茎的内侧与外界大气接触，球茎的外侧表面暴露在排气管内，与废气接触，如图2-10所示。
在外界温度上升到300℃时，开始在二氧化锆球茎外层的铂金薄膜上富集游离的氧离子，氧传感器才开始进入工作状态。
如果外层铂金薄膜上的氧离子达到一定数量，那么就会在内外两层薄膜之间产生电势差。
废气中含有的氧分子越少，产生的电势差越大；废气中含有的氧分子越多，产生的电势差越小。
也就是说，混合气的越稀，空燃比越大，产生的电压越大；混合气越浓，空燃比越小，产生的电压越小。
3）感应电压式 Magnetic Inductance当感应型传感器在做切割磁力线运动时，就会在内部产生感应电压，如图2-11所示。
A-移动方向 1-导体 2-永久磁铁 3-磁场图2-11 感应电压产生原理图在带有铁芯的永久磁铁外围用导线缠绕，形成带有永久磁铁的螺旋线圈，就是电磁效应式传感器的核心部分。
永久磁铁可以静止不动，也可以发生移动。
当磁铁发生移动时，在磁铁周围的磁力线也跟着移动，在磁力线经过螺旋线圈而被切割时，感应电压就产生了。
磁力线是有方向的，永远只会从南极出发，进入磁铁的北极。
在磁铁运动过程中（绕螺旋线圈作旋转运动），南极和北极在不停的互换。
所以在螺旋线圈内产生的电压就是交流电压。
如果磁铁旋转的速度越快，那么信号电压的频率也越高。
当磁铁静止时，磁铁一般位于螺旋线圈的内部。
如图2-12所示，如果一个转子与磁铁保持很小的距离不停的旋转，那么转子外圈的齿就会切割磁力线，在螺旋线圈上的磁场就会时弱时强。
由于有了这种磁场周期性的强弱变化，那么在螺旋线圈内，就产生了感应电压。
这种类型的传感器通常用于ABS系统与发动机曲轴位置传感器，来确定转动的角速度。
1-永久磁铁 2-螺旋线圈 3-磁场 4-外层有齿转子 5-空气间隙 6-传感器线束图2-12 电磁式传感器工作原理图3. 开关型传感器开关型传感器主要有光敏晶体管、弹簧片开关、开关等几种类型。
1）光敏晶体管光敏晶体管或是光电管是通过光激发而工作的传感器，如果再加上一个边缘多孔的圆盘以及一个LED 光源，光电传感器就可以用来给控制模块监测旋转速度，如图2-13所示。
1- LED光束 2-光信号收发器 3-多孔圆盘图2-13 光电传感器示意图LED光束垂直照射在多孔圆盘上，光束被打断的次数与圆盘转动的快慢直接关联。
每次光柱透过小孔，照射在多孔圆盘下方的光信号接收器上，接收器就打开，就相当于开关闭合。
光信号接收器打开，就控制与控制模块相连的线束接地，这样控制模块接收到的就是0V电压信号。
控制模块计算单位时间内0V信号脉冲次数，并将它转换成转动的角速度值。
这种类型的传感器用于：（1）转向柱转向角度传感器（2）行驶高度监测（3）行驶速度信号2）弹簧片开关弹簧片开关普遍用于液位高度的监测。
在这种开关里面有一个永久磁铁，磁铁向弹簧片方向移动，弹簧片开关就会因为磁铁的吸力而结合。
如图2-14所示，弹簧片被密封在一个小管内部，磁铁与弹簧片本身并不接触。
1-液位正常 2-液位低于正常值 3-环形磁铁 4-簧片开关闭合 5-浮子 6-簧片开关打开图2-14 液位高度传感器工作原理图当液位下降到正常值以下时，浮子也跟着下降，在浮子里面有一块磁铁，在磁铁的吸力下，簧片开关闭合，形成一个完整的回路。
这种类型的开关同样也可以用于转速传感器。
当磁铁在旋转时，磁铁的南极与北极不停的变化，那么簧片也会跟着打开与关闭。
簧片开关的一个端子与控制模块相连，每次簧片闭合，控制模块就收到一个0V 电压，通过计算脉冲次数，控制模块就可以换算出转动速度。