轿车规划师不断需求能供给比传统的方位感应技能更高功用和更具灵敏性的器材。并且这些器材还要通用,能习惯许多种使用。这种需求就要求在器材内整合传统的触摸型传感器技能和非触摸传感器技能中所包含的各种最佳规划要素。
跟着今日的轿车利用了越来越多的电子和操控体系,工程师面对将这些电子器材集成到轿车内所带来的日益添加的应战。特别是关于那些用于确保轿车的安全性、下降油耗以及下降辐射的传感器和其他回馈(各参数的)电路来说,尤其是这样。
为了能够与处理更高速度和I/O功用的处理器坚持一致,电子体系规划师总是面对改进体系分辨率以及信号质量方面的的各种应战。关于当今轿车环境中所用到的任何传感技能来说,机械灵敏性、环境稳定性以及信号完整性是要害的规划特性。
对电子器材的要求之一便是它们能够承受的工作温度规模。温度从-40摄氏度的冰冷环境温度到引擎车箱内超越+150摄氏度,传感器和相关电子器材面对着当时资料所能承受的极限温度。更进一步的使用,如可变涡轮增压器,将所要求的这一极限温度持续推高,或许超越+180度。这需求传感器规划师开宣布能满意这些需求的资料和封装。
一起,传感器有必要能承受全体体系需求的各种机械装备。像电位计和霍耳效应器材(技能)这些传统的感应器件能够选用线型或环型封装。上述两种技能都各有优势—电位计本钱较低、技能老练,并且在机械结构上灵敏,而霍尔效应器材磨损小,信号质量好——详细选用哪一种,要依据体系的使用需求来定。像电感式传感器这些更先进的技能,则利用了上述两种传感器的优势,然后能够完成更具鲁棒性的传感体系。
电位计技能在满意线型或环型使用上,具有很高的规划灵敏性。依据电位计的规划特性,它供给了一种与输入电压成正比的输出信号。可是,该技能在某种程度上受其模仿输出信号的特性约束。虽然这种信号能够被转变成数字格局,可是这种转化需求额定的电子元件,添加了传感器的本钱。并且,转化后的信号还不是真实的高分辨率数字格局。跟着越来越多的高速网络和通讯总线被使用到轿车中,需求为每种电位计组织一个AD转化器或许是一种缺陷。电位计也是一种触摸传感技能,简单因长时间工作和轰动而发生磨损。当电位计的磨损变得很很明显时,会导致信号中含有过高的噪声。这会成为直接的回馈操控环路中的一个问题。
图1:包含电位计和霍尔效应器材在内的传统感应技能。
霍尔效应传感器一般发生一种模仿信号,该器材与轿车体系的通讯由一片ASIC来完成,该ASIC还将模仿信号直接转化成数字信号。由于霍尔技能丈量的是高斯磁通量的改变,故需求十分精细的支撑体系来坚持其全体性。这就在必定程度上约束了这类器材的机械封装灵敏性。这种承载体系还必定程度上添加了传感器的本钱。有利的方面是,霍尔效应传感器对错触摸技能,因而不会像电位计那样因磨损而下降功用。一般,为操控影响霍尔效应传感器的高斯磁场,这类传感器具有相对较短的移动间隔。一般,霍尔效应传感器规划成低于180度的旋转视点或许小于25毫米的直线运动间隔。
最近在开发新的电感式传感技能上取得了一些前进,利用了电位计和霍尔效应这两种技能的长处。该器材包含一个由两个印刷电路板组成的非触摸感应体系,其中心是信号发生和传感。该器材名为Autopad,在两块电路板之间发生电感耦合,并由板上ASIC进行丈量和转化。
与霍尔传感器不同的是,Autopad传感器答应在X、Y和Z轴的错位,因而能够不需求严厉的承载体系。别的,ASIC使其成为真实的数字传感器,能发生能够直接与高速操控器进行通讯的12位PWM信号。假如需求的话,该信号还能被转化回模仿格局。OPTEK公司的Autopad还能用多种物理结构来完成,包含旋转和线形结构。旋转规划能够用于视点错位高达360度的体系。线形传感器答应的错位为20~200毫米,乃至更远。
跟着轿车行业的开展,规划工程师不断需求具有更高功用和灵敏性的器材。虽然传统的感应技能具有其长处,电感式传感技能的开发为处理当时要求严苛的轿车电子带来的各种技能应战和满意需求供给了处理方案。这种感应技能的规划灵敏性使其成为许多轿车使用的牢靠并更具本钱效益的处理方案。
图2:TT electronics OPTEK Technology公司的Autopad感应技能。