電磁感應式轉速傳感器的特點和應用芻議

謝改紅

（河南省平頂山市財經學校，河南 平頂山 467000）

應用轉速傳感器是汽車電控轉向系統的重要組成部件之一，該系統的控制器依據接受的轉速信號和車速信號，通過分析、判斷、查表計算，合理控制執行裝置產生恰當的轉向助力。由此表明，轉速傳感器性能直接影響汽車電控系統的性能。目前，國內汽車電控轉向系統常用的轉速包括日本的霍爾式傳感器、德國的光電式傳感器、美國電容式傳感器等，文中主要介紹電磁感應式轉速傳感器的工作原理，對其在汽車中的應用展開分析，介紹使用這類傳感器的注意事項，以期為類似傳感器的設計和使用提供重要參考。

一、電磁感應式轉速傳感器工作原理

轉速傳感器是以現代電子技術為基礎，設計而成的轉速測量工具。按轉速傳感器引起原理來分，主要包括光電效應式、電磁感應式、霍爾效應式等，其中，電磁感應式應用較廣，其根據磁通變化產生相應的感應電勢，電勢大小因磁通變化速度而決定。這類光感器主要包括信號齒輪、感應探頭兩個部分，其產生的信號電壓和頻率取決于齒輪轉速和感應探頭所安裝的位置，若使用不當會導致信號過弱、信號缺失等情況。電磁感應式轉速傳感器根據發電機設計原理，在 U 型鐵芯上繞制一個線圈，如果齒輪的凸角旋轉至 U 型鐵芯開口時組成磁回路，線圈會產生感應電壓，若轉速過快，輸出電壓較高，反之，轉速慢則輸出電壓低，因此，可根據電壓計算傳感器轉速。入股信號轉子旋轉時，磁路的氣隙會發生周期性改變，磁路的磁阻及穿過信號圈的磁通量也會發生相應變化。依據電磁感應原理，傳感線圈內會出現交變電動勢。若信號轉子按照順時針方向運行，轉子凸齒與其氣隙減小，磁路磁阻有所減小，磁通變化率增加。

二、電磁感應式轉速傳感器在汽車中的應用

電磁感應式轉速傳感器不但能測量轉速，也能檢測齒輪軸具體位置。若信號齒處于均勻分布狀態，其產生的信號為正弦波信號，正弦波波峰相對應的齒上升沿或下降沿，過零點與齒頂或齒隙正中間相對應。ECU 利用求解正弦波信號周期或頻率，即可獲取齒輪的轉速（r/min），例如：自動變速器輸入和輸出軸的轉速。如果信號齒并未處于均勻分布狀態，設計的傳感器不只要檢測信號齒轉速，也要檢測軸的位置，發動機曲軸位置傳感器的應用就屬于這種情況。以桑塔納某型號轎車發動機為例，該轎車曲軸信號齒輪共設計 58 個齒，求傳感器信號波與齒輪的對應關系。根據求解均勻分布信號即可得到轉速，根據識別的非均勻分布信號捕捉軸的位置，主要措施如下：ECU 把當前完整的正弦波與前一個正弦波展開比較，若當前周期比前一個周期大1.3 倍，表明當前處于缺齒的信號波位置。電磁感應式轉速傳感器信號幅值 U 與齒輪轉速 ne、感應探頭與齒頂之間的距離 d 密切相關，即幅值 U 會隨轉速的改變而改變，且變化幅值較大。如果處于低速狀態，幅值會接近 0 V，如果處于高速運轉狀態，幅值約為 50～60V。如果感應探頭與齒頂的距離有所改變，這種變化范圍更大。例如：以桑塔納某型轎車發動機曲軸位置傳感器展開研究，設計相對應的實驗，實際檢測d、ne、U 的影響。當處于低速時，U 非常小，可能檢測不到，因此，有些車速表起始車速設計為 20 km/h。

三、應用電磁感應式傳感器注意事項

根據上述分析發現，這種傳感器具有使用方便、安全可靠、應用廣泛等特點，但因其設計獨特的輸出特性，如果使用不當，無法達到理想的效果，甚至發生故障。因此，日常使用必須注意以下方面：

1.合理固定信號齒輪與軸，避免信號齒輪與軸出現相對轉動，從而發生信號波動、測量不準的狀況；

2.嚴格按照規范要求設定信號齒輪與感應探頭之間的距離，并實施相應的固定處理，如果兩者距離過大，低速狀態 ECU 會由于信號過弱無法進行測量；距離過小，高速狀態由于電壓過大損壞設備；

3.保障信號齒輪具有完整的齒形，如果出現缺失或裂紋的情況，無法給出完整的感應信號，必然無法進行準確的計算。同時，要對感應套頭前端做好清潔構造，把感應探頭頂端的鐵屑等材料進行清理，否則會影響信號的強弱。

總之，電磁感應式轉速傳感器是汽車零部件的重要組成部分，其產品質量對整個轉速系統產生重要影響。文中通過分析電磁感應式轉速傳感器結構和工作原理，介紹其在汽車中的應用及注意事項，為該類傳感器的設計和運用提供可靠的參考。