削减二氧化碳排放是当今轿车范畴最抢手的论题。欧盟委员会最近宣告到2012年取得更安全更环保轿车的路线图。轿车顾客购买方法中的明显改动也证明,顾客想要能满意自己个人与专业需求的有最高燃料效能轿车。经过混合燃料技能等发展,轿车制造商正在推出下降二氧化碳排放的新款轿车。别的还有一些技能也致力于这一方针,如Blue Motion、Econetic和Efficient Dynamics。
柴油发起机的污染率高于汽油动力轿车,这也是一个现实。尤其是,柴油微粒对人体有损伤,会形成肺部不适、癌症和心脏疾病。旧式柴油发起时机排放出较大可见微粒,像黑烟相同,而新式发起机排放的微粒一般很小,无法用肉眼看到。
为使这些排放更清洁,轿车制造商建立了柴油微粒过滤器(diesel particulate filters,DPF)。自1980年以来,这些过滤器已用于越野车,从1996年起用于某些一般轿车。现在DPF可以捕获低至2.5微米的柴油煤烟微粒,因而将微粒排放从60%下降到7%。DPF选用多孔陶瓷材料,最终会饱满,需求清洗和再生。作这种保护时需求将DPF加热到+600℃以上的排气温度。为了到达这种高于正常的温度,ECU(电控单元)会暂时推迟喷油,并约束吸气。这时传感器就成为要害的操控元件:经过用压力传感器丈量过滤器上的压降,就可以确认开端再生进程的最有用时点。
接口完结
以柴油过滤模块为例,咱们在 DPF中装置了一个选用传统压敏电阻元件的压差传感器。这个传感器查看一个较小的压力规模,一般为0至15psi。一只传感器接口IC(如Melexis 公司的MLC90320CMOS模仿传感器接口)衔接在传感器的输出端,构成一个阻性Wheatstone桥式电路。这个接口可将电阻的小改动电压(通常是数毫伏)转化为相当大的输出电压改动。选用这种结构,电路就可以比较过滤器前、后的压力信号(图1)。接口芯片对传感器的信号作放大和校对,将其变换为ECU可以辨认的值。当 DPF饱满时,接口会勘探到在过滤器前、后的信号之间有一较大的压力差。接口IC对这一差值作放大和补偿,传给ECU。这个进程可以使传感器接口操控检测元件与ECU之间的通讯,保证过滤器的接连正常作业。
传感器接口
在上述比如中,压敏电阻检测元件衔接到传感器接口的输入端,它对信号作增益与偏移的补偿,以确认有经过杰出校准的输出信号。此外,在不同的粗调阶段选用3位和10位数模转化器(DAC),这种特别接口的输出架构中选用了别的一片10位DAC,可以对输出改动规模作精确的校准(图2)。
设备的架构可以容易地检测出数毫伏的传感器输出,并取得4V的精准输出规模。为保证接口芯片的顺畅补偿调理,咱们添加了一个大略的补偿校对,用于补偿检测元件的大偏移改动,并使用了可调的10位补偿。在考虑温度问题时,传感器接口也可以衔接到内部或外部温度传感器。
不过,假如使用中传感器周围温度与接口周围温度不同,则最好只用一个外接温度传感器。将外接电阻衔接到用于调整偏置和增益的温度链上,接口就可以在必要时完结精确的10位温度丈量(图3)。这样可以将外接温度传感器尽量接近压力传感器装置。
可编程箝位
传感器接口的另一个独有性质是它可以在低输出电平缓高输出电平常完结可编程箝位。箝位可保证传感器勘探最低和最高输出电平的才能,而且ECU可以查看出传感器的输出是否在一个可接受规模内。此外,咱们比如中的传感器接口还集成了毛病检测,因而适用于一系列轿车使用。当它检测到内、外毛病时,用此器材就可以勘探出检测元件的不良衔接。
假如芯片从传感器收到一个不正确的输入电平,如低于1.5V或高于3.5V,则可能有对地或电源的短路,IC将发生一个超出箝位电平规模的输出电平。ECU然后检测出了该事情。这款专用接口IC可以经过实践衔接器对传感器接口作编程。包含检测元件和接口的模块被装在一个外壳内,只要使用管脚衔接到模块的外面。没必要添加其它的通讯线,由于输出脚既可以作模仿输出脚,也可以作通讯脚。经过短路检测,%&&&&&%就知道用户正在恳求管脚用于通讯。为保证在短路时内存参数不会发生改动,这个检测根据一种特定的时序动作。此外,接口芯片包含一个确定EEPROM的选项,以防止意外地改动已校准的器材。实践上,经过选用接口的输出,咱们可以与芯片通讯,用用户界说的特性校对EEPROM中的参数。
现有用于校准接口的评价板。这些板包含了与接口通讯所需悉数硬件、随同软件,以及出产软件。出产软件可以操控一切必需的出产设备,并与设备通讯,以快速校准数百件样品。
结束语
传感器接口在轿车中无处不在。它们将传感器信号转化为可读的格局,并一起过滤掉搅扰性外部成份,以保证发送精确的信息。咱们可在共轨体系(commonrail)、悬挂和变速体系以及HVAC使用、喷油喷汽体系、发起机操控、刹车防抱死体系,以及轿车的许多其它当地发现各种类型的传感器。它们使用如此广泛,人们简直可以它们遗忘。了解它们的功能,可以促进将这些不行代替的产品用于越来越多使用中。