車載第4代智能傳感器的工作原理及常見檢修方法

黃大鵬，郭海鷹

（1.廣州特斯拉海珠服務(wù)中心，廣東 廣州 510399；2.東莞市汽車技術(shù)學(xué)校，廣東 東莞 523400）

隨著汽車的快速發(fā)展，車輛的智能化也越來越多，而實(shí)現(xiàn)車輛不斷智能化的前提是電子元件的快速發(fā)展和使用。整個(gè)車輛的各個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作需要上百個(gè)傳感器的信息反饋，而傳感器的發(fā)展已經(jīng)使這些信息的反饋方式和處理速度發(fā)生了很大的變化，這也是現(xiàn)在的車輛越來越舒適化和安全化的根本原因。因此，必須了解最新的傳感器技術(shù)才能真正了解車輛的電器設(shè)備及其工作原理，對(duì)汽車的技術(shù)人員也會(huì)有很大的幫助。下面將詳細(xì)介紹第4代傳感器的工作原理和檢修方法。

1 簡(jiǎn)談前3代車載傳感器的功用與區(qū)別

車載傳感器的發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)有近半個(gè)世紀(jì)的歷史，從第1代傳感器到現(xiàn)在的第4代智能傳感器，每一次突破都是汽車發(fā)展的里程碑。而傳感器的發(fā)展主要區(qū)分的特點(diǎn)有3個(gè)：傳感器本體功能、傳輸?shù)姆椒ㄅc控制單元的協(xié)議。為了能更好地區(qū)別和理解前3代傳感器的特點(diǎn)和區(qū)別，總結(jié)如表1所示。

表1 前3代傳感器的特點(diǎn)和區(qū)別

2 詳談第4代車載傳感器的工作原理

與前面3代傳感器最大的不同是，第4代傳感器自身就具備診斷功能，因此也被稱為第4代智能型傳感器。由于自身就具備了診斷功能，這使車載的電腦更加的集成化，第4代傳感器采用的是雙線傳輸，這樣提高了傳感器的可靠性。

第4代傳感器具備以下特點(diǎn)：①抗干擾能力很強(qiáng)；②傳感器自身的故障率低；③減少車輛的導(dǎo)線數(shù)量；④電磁兼容性強(qiáng)。

第4代智能傳感器的工作原理：傳感器將車輛的電流、磁場(chǎng)、位移、壓力、壓差、轉(zhuǎn)速等信號(hào)，通過自身的微處理器將收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)確的數(shù)字信號(hào)后直接反饋給控制單元。具體的原理圖見圖1。

圖1 第4代智能傳感器的工作原理

第4代傳感器的工作原理告訴我們一個(gè)傳感器本身就是一個(gè)ECU，那么究竟這么一個(gè)小小的傳感器是怎樣進(jìn)行信息處理的呢？下面將從傳感器本身的結(jié)構(gòu)來分析它的信息處理過程。

如圖2所示，第4代智能傳感器的信息傳輸技術(shù)主要采用了ASIC專用電路。ASIC指的是一種為專門目的而設(shè)計(jì)的集成電路。控制模塊采用的是解調(diào)技術(shù)，而傳感器采用的是調(diào)制技術(shù)。車載的控制單元直接給傳感器供電，傳感器根據(jù)外部的信息，通過自身測(cè)量室內(nèi)測(cè)得的數(shù)據(jù)，經(jīng)過信號(hào)處理電路進(jìn)行整流或者放大等電路信號(hào)處理后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后通過總線傳輸反饋給控制單元，這樣就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的相互傳輸，增強(qiáng)穩(wěn)定性和可靠性。而ASIC電路的處理信號(hào)不但包括數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，同時(shí)也具備信號(hào)方向、位置等信號(hào)的判定，比如主動(dòng)式輪速傳感器不但可以判斷速度信號(hào)，同時(shí)能夠判定車輛是前進(jìn)還是退后還是靜止。

圖2 第4代智能傳感器的信息傳輸技術(shù)

3 第4代車載智能傳感器的檢修方法 （以主動(dòng)輪速傳感器為例）

主動(dòng)式輪速傳感器是基于霍爾效應(yīng)原理而將被測(cè)量如電流、磁場(chǎng)、位移、壓力、壓差、轉(zhuǎn)速等轉(zhuǎn)換成電動(dòng)勢(shì)輸出的一種傳感器。主動(dòng)式輪速傳感器也是由傳感頭和齒圈組成。此類傳感器通過引起霍爾電壓的變化，輸出準(zhǔn)正弦波電壓。傳感器內(nèi)的ASCI專用電路將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的脈沖電壓。

主動(dòng)式傳感器最大的特點(diǎn)是采用雙霍爾傳感器和ASIC專用電路組成。雙霍爾傳感器的信號(hào)在轉(zhuǎn)換成波形后可以判定車輛的行駛方向。其信號(hào)傳輸?shù)脑砣鐖D3所示。

圖3 輪速傳感器信號(hào)傳輸原理圖

輪速傳感器內(nèi)部接口電路的作用是將電流調(diào)制成最小7 mA，最大14 mA。而DSC內(nèi)部通過檢測(cè)電阻Rm將電流轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)Urm。最后經(jīng)過ASIC專用電路處理后轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)，那么，我們?cè)撛鯓訙y(cè)量輪速傳感器的信號(hào)呢？

由于主動(dòng)式輪速傳感器輸出的是脈沖信號(hào)，因此，想要正確測(cè)量的方法就是使用示波器，單使用萬用表測(cè)量無法判定其好壞。示波器測(cè)量輪速傳感器的步驟如下：①選擇合適的傳感器適配插頭；②連接示波器；③選擇交流耦合檔；④紅表筆接信號(hào)線，黑表筆搭鐵；⑤記錄波形，對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)波形是否有異常。車輛靜止和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的波形如圖4所示，電壓軸為0.1 V，時(shí)間間隔為1 ms。

由上可以總結(jié)，第4代傳感器的檢修流程大概如下：①使用診斷儀檢查是否有相關(guān)的故障代碼；②檢查傳感器的線束是否正常，插頭是否連接正常；③檢查傳感器的供電是否正常，搭鐵是否正常；④測(cè)量傳感器的波形；⑤對(duì)故障位置進(jìn)行修復(fù)或者更換部件。如果是線束或者搭鐵不良則進(jìn)行修復(fù)，如果波形測(cè)量異常，確定是傳感器內(nèi)部故障則更換傳感器。

圖4 車輪前轉(zhuǎn)、后轉(zhuǎn)、靜止時(shí)的波形