侵權投訴
訂閱
糾錯
加入自媒體

淺談汽車側向傾斜角度傳感器的應用

2011-07-04 09:58
默菲
關注

  引言

 

  隨著電子技術的發展和應用,汽車的安全性、舒適性和智能性越來越高。汽車側向傾斜角度傳感器的應用是防止汽車在行駛中發生傾翻事故的一種有效方法,是提高汽車安全性的重要措施,特別是越野車、雙層客車等重心較高的汽車更有必要。

  汽車傾翻的實質是:行駛中向外的傾翻力矩大于向里的穩定力矩,當重心高度一定時,傾翻力矩由傾翻力(向外的側向力)決定。根據物理學知識,傾翻力由路面的側向(亦稱橫向)坡度產生的下滑力F1和轉彎時所受向心力F2共同作用所產生,具體如下:

 

  

 

  式中

  m——汽車質量

  g——重力加速度

  α——路面與水平面的側向夾角

  v——汽車行駛速度

  R——轉彎半徑

  由以上2式可知,為了減小傾翻力,只有減小v是可行的,而且F2v2。根據牛頓第三運動定律,轉彎時汽車在受到向心力作用的同時,產生與向心力大小相等、方向相反的離心力,因為汽車質量m是一定的,當向心力不能滿足v2R的增大時,傾翻力矩大于穩定力矩,就會發生傾翻。

  因此,應降低車速,進而減小傾翻力矩,將角度傳感器按擺動方向在汽車上側向布置,根據角度傳感器產生的角位移,可得出汽車所受下滑力、向心力作用產生的傾翻力的大小,當角位移達到預先設定的數值時,使汽車減速。

 

  1 角度傳感器

 

  利用重力原理制造的角度傳感器如圖1所示。擺動部分的質量為m,重心距轉軸的距離為L,當汽車車體傾斜或做曲線運動時,均能使擺動部分偏轉。設圖1中的受力分析是無任何摩擦的理想狀態下,力F為下滑力F1和向心力F2共同作用的結果,力F與傾翻力成正比,所產生的偏轉角度也就與傾翻力成正比。擺動部分所受重力G與F的合力T是擺桿所受拉力,擺動角度=tg-1(F/G),與L無關,當質量m一定時,只與F有關,且成正比。實際上,由于存在轉軸等處的摩擦,則L越長,擺動轉矩越大,精度越高。

 

 

 

  角度傳感器在控制系統中通常作為采樣元件,其性能的優劣對整個系統起著重要作用。電位器式角度傳感器已在各種控制系統中廣泛應用,但它的缺點是存在觸點的滑動磨損和電噪聲;磁敏電阻式角度傳感器是利用半導體技術制造的新型純電阻性元件,特點是無觸點,當擺動部分偏轉時,通過磁敏電阻的磁通量發生變化,使磁敏電阻的阻值發生數倍以上的變化,從根本上消除了電噪聲,并使精度得以提高。

  各種角度傳感器都具有阻尼功能,使得對所測得角度的響應有一個短暫的延時對控制系統來講是有益處的。

 

  2 角度傳感器電路

 

  圖2是側向傾斜角度傳感器的一種實用電路,主要由單電源運算放大器(如LM324)組成,其作用是將角度傳感器中的電位器W1輸出的線性變化的模擬電量進行處理、放大,能夠按規定輸出數字量和模擬量。令水平時電位器W1滑動點Ui的電位為(12)Ec(Ec為穩壓電源電壓,通常為9V或15V,下同),R1、R2、R3、R4為附加電阻,并使R1=R2,R3=R4,W2為調中電位器,阻值很小。調整W2,當W1處于水平狀態時,使運放A1、A2輸出端電位為(12)Ec。運放A1組成反相比例運算放大器,作為電路的前置級放大,輸入電壓為Ui,輸出電壓U1=-(R7R5)Ui,且應使R6=R5%R7;運放A2組成反相器,電阻R10=R8,且應使R9=R8%R10;輸出電壓U2=-U1=(R7R5)Ui。A1和A2的輸出端分別由發光二極管LED1、LED2組成或門電路輸出,使得汽車不論是左傾還是右傾,輸出端Uo1均能輸出與輸入量Ui(隨傾斜角度變化)成正比例線性關系的模擬信號,即Uo1=(R7R5)|Ui|,去控制后面的電路或機構。發光二極管還能指示傾斜方向,當水平狀態時,模擬量輸出端Uo1=(12)Ec:

 

  

  圖2 側向傾斜角度傳感器電路圖

 

  運放A3、A4和A5、A6分別組成窗口比較器,電阻R20、R23、R26、R29是阻值較大的正反饋電阻,以改善運放的開關狀態工作性能,電阻R13~R17為分壓電阻,且應R14=R15,R16=R17,電阻R13中點處的電位為(12)Ec,分壓電阻的阻值應根據U2的變化所反應的傾翻力決定,使得運放A3和A5的反相輸入端、運放A4和A6的同相輸入端獲得不同的開關轉換基準電位,而且所反應的左右傾斜程度是一致的。水平時,U2=(12)Ec,運放A3~A6均輸出低電平;傾斜時,U2的電位發生變化,運放A3~A6按規定要求輸出高電平。例如,電位器W1左擺時,使U2電位升高,當高于A點電位時,運放A3輸出高電平,二極管LED3顯示傾斜方向,若汽車繼續向左傾斜,使U2電位繼續升高,當高于C點電位時,運放A5輸出高電平,二極管LED5顯示傾斜方向且程度加重;同理,若電位器W1右擺,運放A4和A6的工作亦如此。2個輸出端Uo2和Uo3輸出的數字信號所反映傾斜程度與傾斜方向無關,很明顯,Uo3有高電平信號輸出時,Uo2已經輸出高電平,Uo3所反映的傾斜程度大于Uo2。

  K為自動復中位型扭子開關,作為電路的檢驗開關,當上下搬動時,應分別使二極管LED2、LED3、LED5和LED1、LED4、LED6發亮。電容器C1為高頻旁路電容器,C2為低頻濾波電容器,并與電阻R12組成放電回路,形成延時環節,在系統中相當于傳感器中的阻尼作用增加。

 

1  2  3  下一頁>  
聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權或其他問題,請聯系舉報。

發表評論

0條評論,0人參與

請輸入評論內容...

請輸入評論/評論長度6~500個字

您提交的評論過于頻繁,請輸入驗證碼繼續

暫無評論

暫無評論

文章糾錯
x
*文字標題:
*糾錯內容:
聯系郵箱:
*驗 證 碼:

粵公網安備 44030502002758號

pc28am参考结果