磁电式轮速传感器系统设计.doc

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1、利用轮速传感器设计汽车测速系统轮速传感器由于磁电式传感器工作比较稳定可靠，几乎不受温度、灰尘等环境因素的影响，所以，目前在汽车中使用的轮速传感器广泛采用变磁阻式电磁传感器。它由定子和转子组成：定子包括感应线圈和磁头(为永久磁铁构成的磁级)两部分；转子可以是齿圈或齿轮两种形式，齿轮形式的转子如图1所示。安装时，磁头固定在磁极支架上，支架固定在长轴上，齿圈通过轮毂、制动毂连为一体，长轴穿过车轮与内部的轴承配合，如图2所示：轮速传感器及安装示意图图1轮速传感器图2传感器安装示意图转子的转速与车轮的角速度成正比。转鼓带动车轮转动，传感器转子的齿顶、齿间的间隙交替地与磁极接近、离开，使定子感应线圈

2、中的磁场周期性的变化，在线圈中感应出交流正弦波信号。由此，使车轮运转在各种工况，可对传感器输出信号进行测量。分析变磁阻式轮速传感器产生的信号具有如下特征：(1)传感器产生的信号为接近零均值的正弦波信号；(2)正弦波信号的幅值受气隙间隔(磁头与齿圈间的气隙)和车轮转速的影响。气隙间隔越小，车轮速度越高，正弦波信号的幅值越大；(3)信号的频率受齿圈的齿数和车轮转速的影响，为每秒钟经过磁头线圈的齿数，即等于齿圈齿数乘以每秒钟的轮速。轮速传感器产生的信号如下图所示：不同车速时轮速传感器的输出信号图3车速较高时传感器输出信号图4车速较低时传感器输出信号产品型号：轮转式流量传感器515产品报价：25

3、元生产厂家：上海阔思电子有限公司产品特点：+GF+GFSignet型号515轮转式流量传感器，515轮转式流量电极。叶轮流量传感器，叶轮流量电极。轮速信号的检测将轮速传感器输出的每个正弦波信号调理整形产生一个方波信号，后续电路对方波信号进行处理。可分为以下几种方法：(1)直接送单片机的T0记数，用T1作定时器。在每个T1定时时间内读出T0的记数值，经计算得到轮速；(2)将方波信号先进行F/V转换，再由单片机A/D转换而得到轮速；(3)方波信号送单片机的外部中断/INT0引脚，将其设定为边沿触发方式，用T1作定时器对方波信号进行周期测量，经计算得到轮速。但第一种方法在低速时所测得的轮速误差

4、较大。假定轮速不变，每个T1定时时间读一次T0的记数值，在T1i和T1i+1时间内读得数值由于读数时磁头与齿顶的位置关系有时会相差1，轮速较低时，T1定时时间内T0的记数值较小，因而相对误差较大，导致轮速识别的门槛值过高。第二种方法可提高低速时的测量准确度，但增加了硬件F/V和A/D转换芯片的开支。第三种方法可以在不增加硬件开支的前提下，有效地提高低速时的测量准确度，本设计采用了第三种方法进行检测。轮速传感器系统硬件轮速传感器系统的硬件以80C31单片微机为核心(外部扩展8kRAM和8kEPROM)。外围电路有信号处理电路、总线控制及总线接口等电路，结构框图如上图5所示。图5智能传感器硬

5、件结构框图轮速传感器产生信号经滤波、整形、光电隔离后，送80C31的/INT0输入引脚。T1作定时器使用，对脉冲信号进行周期测量。SJA1000，82C250组成与CAN总线的控制和接口电路。在轮速传感器的设计过程中，充分考虑其抗干扰和稳定性，单片机的输入/输出端均采用光电隔离，同时用看门狗定时器(MAX813)进行超时复位，以确保系统可靠工作。信号处理电路根据轮速传感器信号特性，处理电路由限幅电路、滤波电路和比较整形电路组成。限幅电路将轮速传感器输出信号Vi正半周的幅值限制在5V以下，负半周使其输出为-0.6V。滤波电路设计成带反馈的有源低通滤波器，其截止频率为2075Hz(按最高车速

6、为200km/h设计，传感器输出信号对应的频率)，选Q=0.707。比较整形电路中设置一定的比较电压，与滤波器输出信号相比较输出方波信号。LM311N输出方波的幅值为10V，经R5，R6分压后得幅值为5V的方波信号送光电隔离器。总线通信电路总线接口电路包括传感器与CAN总线接口和仪表板节点与CAN总线接口。通过总线接口电路实现传感器和节点间的数据、控制指令和状态信息的传送。使用总线接口容易形成总线式网络的车辆局域网拓扑结构。具有结构简单、成本低、可靠性较高等特点。传感器与CAN总线的接口以CAN控制器SJA1000为核心，通过82C250实现传感器与物理总线的接口。CAN总线物理层和数据

7、连路层的所有功能由通信控制器SJA1000来完成。它具有BasicCAN(82C200兼容模式)和PeliCAN(扩展特性)2种工作模式，采用多主结构，具有与各种类型的微处理器相连地接口。SJA1000的引脚功能和电器特性与82C200完全兼容，较82C200具有更强的错误诊断和处理功能。它具有编程时钟输出，可编程的传输速率(最高达1Mbps)，可编程的输出驱动器组态，可组态的总线接口，用识别码信息定义总线访问优先权。控制器使用方便