传感器作业

碰撞传感器结构及其工作原理

碰撞传感器一般用于安全气囊系统中，是安全气囊系统中主要的信号输入装置，其作用是在汽车发生碰撞时，检测汽车碰撞强度的信号，并将信号输人给安全气囊ECU，安全气囊ECU根据碰撞传感器传送的信号来判断是否引爆气体发生器使气囊充气。碰撞传感器通常安装在左、右挡泥板上方，或驾驶室内前下部的左、右两侧，或前保险杠附近，或SRS ECU内部，如图1所示。

碰撞传感器按其功用可分为碰撞信号传感器和碰撞防护传感器。其中碰撞信号传感器又称为碰撞强度传感器，一般安装在汽车的左前、右前、前部中央和SRS ECU内部，分别称为左前、右前、中央和中心碰撞传感器，其作用是将汽本碰撞时的强度信号输入SRS ECU，用于判断是否需要引爆气体发生器使气囊充气。碰撞防护传感器又称为防护传感器或安全传感器或保险传感器，一般安装在SRS EUC内部，其功用是防止气囊在非碰撞情况下发生错误引爆。

图 1. 碰撞传感器的安装位置

图 1. 碰撞传感器的安装位置(续)

在安全气囊系统中，左前、右前、中央和中心碰撞传感器之间均为并联关系，而各碰撞传感器与防护传感器之间为串联关系，即只有当防护传感器与任意一只碰撞信号传感器同时接通时，点火引爆电路才能接通，气囊才能引爆充气。设置碰撞防护传感器的目的是防止前碰撞传感器意外短路而造成气囊误膨开。因为在不设置碰撞防护传感器的情况下，如果不慎将其信号输出端子短路使点火器电路接通，那么气囊就会引爆充气膨开，意外造成气囊误膨开，从而造成不必要的经济损失。碰撞防护传感器和碰撞信号传感器的结构原理基本相同，区别在于设定的减速度阙值有所不同。即—只碰撞传感器既可用作碰撞信号传感器，也可用作碰撞防护传感器，但是须重新设定其减速度阙值。设定减速度阈值的原则是碰撞防护传感器的减速度阙值比碰撞信号传感器的减速度阙值稍小。

碰撞传感器按工作原理可分为机电结合式、电子式和水银开关式3种。机电结合式碰撞传感器是一种利用机械机构运动(滚动或转动)来控制继电器触点动作，再出触点断开与闭合来控制气囊点火器电路接通与切断的传感元件。常用的有滚球式、滚轴式和偏心锤式3种碰撞传感器。

电子式碰撞传感器没有继电器触点，一般用作中心碰撞传感器，常用的有压阻效应式和压电效应式两种。压阻效应式碰撞传感器指在发生碰撞时传感器的应变电阻发生变形，使应变电阻的阻值发生变化，进而使传感器的输出电压信号发生变化，当电压值超过预定值时，气囊被触发；压电效应式碰撞传感器则是传感器的压电晶体在碰撞时输出电压发生变化，当变化的电压值达到预定值时，气囊被触发。

水银开关式碰撞传感器是利用水银(汞) 导电的良好特性来控制气裹点火器电路的接通或切断，一般用作防护传感器。

（1）碰撞传感器的结构与原理

①滚球式碰撞传感器的结构与原理。

a．滚球式碰撞传感器的结构。滚球式碰撞传感器又称为偏压磁铁式传感器，其结构如图2. 所示，主要出铁质滚球、永久磁铁、导缸、固定触点和外壳组成。两个触点分别与传感器的引线端子连接，滚球在导缸内可移动或滚动，用来感测减速度的大小。壳体上印制有箭头标记，方向与传感器结构有关，有的规定指向汽车前方，有的规定指向汽车后方，因此在安装传感器时，箭头方向必须符合使用说明书的规定。

图2. 滚球式碰撞传感器的结构

b．滚球式碰撞传感器的工作原理

滚球式碰撞传感器的工作原理如图2所示。

当汽车没有发生碰撞时，即传感器处于静止状态时，在永久磁铁的磁力作用下，导缸内的滚球被吸向磁铁，传感器内的两个触点与滚球分离，传感器电路为断开状态，如图3（a）所示。

当汽车遭受碰撞且减速度达到没定阙值时，滚球产生的惯性力将大于永久磁铁的磁性吸力，此时滚球在惯性力作用下会克服磁力的作用沿导缸向两个固定触点运动，并将固定触点接通，如图3(b)所示。当传感器用作碰撞信号传感器时，固定触点接通，将碰撞信号输入SRS ECU；当传感器用作碰撞防护传感器时，固定触点接通，将点火器电源电路接通。

图3.滚球式碰撞传感器的工作原理

②滚球式碰撞传感器的结构与原理。

a. 滚球式碰撞传感器的结构。滚球式碰撞传感器的结构如图4所示，主要由止动销、滚轴、滚动触点、固定触点、底座和片状弹簧组成。片状弹簧一端固定在底座上，与传感器的一个引线端子连接，另一端绕在滚轴上；滚动触点固定在滚轴部分的片状弹簧上，并可随该轴一起转动。固定触点与片状弹簧绝缘固定在底座上．并与传感器的另—个引线端子连接。

图4. 滚轴式碰撞传感器的结构和原理图

b．滚轴式碰撞传感器的工作原理。滚轴式碰撞传感器的工作原理如图4 所示。汽车未碰撞时，传感器处于静止状态，滚轴在片状弹簧的弹力作用下滚向止动销—侧，滚动触点与固定触点处处于断开状态，如图4(a)所示，传感器电路断开。

当汽车遭受碰撞且减速度达到设定阙值时，滚轴产生的惯性力将大于片状弹簧的弹力。此时滚轴在惯性力作用下就会克服弹簧弹力向右滚动，使滚动触点与固定触点接触，如图4（b）所示。当传感器用作碰撞

信号传感器时，滚动触点与固定触点接触后将碰撞信号输入SRS ECU；当传感器用作碰撞防护传感器时，滚动触点与固定触点接触后特点火器电源电路接通。

③ 偏心锤式碰撞传感器的结构与原理。

a. 偏心锤式碰撞传感器的结构。偏心锤式碰撞传感器又称为偏心转子式碰撞传感器，属于惯性开关式碰撞传感器。偏心锤式碰撞传感器由壳体、偏心转子、偏心重块、固定触点、旋转触点等部分组成，其结构如图5所示。

图5. 偏心锤式碰撞传感器的结构

转了总成由偏心锤(或偏心重块)、转动触点臂及转动触点组成，安装在传感器轴上。转动触点臂两端固定有转动触点，转动触点随触点臂一起转动。两个固定触点绝缘固定在传感器壳体上，并用导线分别与传感器接线端子连接。在传感器外还固定有一个电阻如图6所示。电阻R的功用是对系统进行自检，即检测ECU与前气囊碰撞传感器之间的导线是否断路或短路。