角度传感器结构与原理 「科普」电子转向系统的结构与原理 一点就通

「科普」电子转向系统的结构与原理 一点就通

电动机械式助力转向系统（EPS）没有了液压助力系统的液压泵、液压管路、转向管柱阀体等结构，结构非常简单，通过减速器以纯机械方式将电机产生的助力传递到转向系统上。

EPS 电动助力转向系统是机电一体化的产品，它由转向管柱、扭矩传感器、伺服电机、控制模块等组成。

原理通解 ▼

车辆启动后系统开始工作，当车速小于一定速度（如80km/h），这些信号输送到控制模块，控制模块依据转向盘的扭矩、转动方向和车速等数据向伺服电机发出控制指令，使伺服电机输出相应大小及方向的扭矩以产生助动力，当不转向时，电控单元不向伺服电机发送扭矩信号，伺服电机的电流趋向于零。

因此，在直行驾驶而无需操作转向盘时，将不会消耗任何发动机的动力，降低了燃油消耗。

本系统提供的转向助力与车速成反比，当车速在一定速度（如80km/h）或以上时，伺服电机的电流也趋向于零，所以车速越高助力越小。因此，无论在高速、低速行驶操作过程中汽车具有更高的稳定性，驾驶员自身保持均衡不变的转向力度。

结构通解 ▼

◎ 双小齿轮

双小齿轮电控机械助力转向系统中，由转向小齿轮和传动小齿轮将必需的转向力传递给齿条。驾驶员施加的扭矩通过转向小齿轮来传递，而传动小齿轮则通过蜗杆传动装置传递电控机械助力转向系统电机的支持扭矩。

◎ 转向器

转向器由转向扭矩传感器、扭转杆、转向小齿轮、传动小齿轮、蜗杆传动装置以及带控制单元的电机构成。

◎ 电机及控制单元

用于转向支持的电机带有控制单元和传感单元，它安装在第二个小齿轮上。这样就建立了转向盘和齿条之间的机械连接。因此，当伺服电机失灵时，车辆仍可以通过机械传动进行转向。

◎ 转向角度传感器

转向角度传感器位于复位环后侧，复位环上带有一个安全气囊滑环。转向角度传感器通过CAN 数据总线将信号传递到转向管柱电子控制单元J527，由此控制单元获悉了转向角度

的大小。转向管柱电子控制单元中的电子装置分析这个信号。

◎ 转向扭矩传感器

转向扭矩传感器将转向盘扭矩直接传递给转向小齿轮。传感器根据磁阻原理进行工作。为了确保最高的安全性，它采用了双重结构（冗余结构）。

转向管柱连接在扭矩传感器上，转向器通过扭转杆连接在扭矩传感器上。连接转向管柱的元件上有一个磁极转子，在这个转子中不同磁极的24 个区域轮流交替。每次使用两个磁极来进行扭矩分析。

◎ 转子转速传感器

转子转速传感器是电控机械助力转向系统电机的组成部分。无法从外部接触到转子转速传感器。

一般情况下的转向过程如下图所示：

1—驾驶员转动转向盘时，转向支持开始；

2—由于转向盘上扭矩的作用，转向器中的扭矩杆转动。转向扭矩传感器J269 探测扭矩杆的转动，并将探测到的转向扭矩传递给控制单元；

3—转向角度传感器通知当前转向角度，而转子转速传感器通知当前转向速度；

4—控制单元根据转向扭矩、车速、发动机转速、转向角度、转向速度和控制单元中的特性曲线计算出必需的支持扭矩，并启动电机；

5—由第二个平行作用于齿条的小齿轮来进行转向支持，小齿轮的传动由电机来进行，电机通过一个蜗杆传动装置和一个传动小齿轮将转向支持力传递到齿条上；

6—转向盘上的扭矩和支持扭矩的总和就是转向器上的有效扭矩，由该扭矩来传动齿条。

高速公路行驶时的转向过程如下图所示：

1—换车道时，驾驶员轻打转向盘；

2—扭转杆因此转动，转向扭矩传感器获悉扭转杆转动并通知控制单元，转向盘上有一个小的扭矩；

3—转向角度传感器通知小转向角度，而转子转速传感器通知当前转向速度；

4—根据一个小的转向扭矩、100km/h 的车速、发动机转速、小的转向角度、转向速度及控制单元中的特性曲线（100km/h 车速的特性曲线），控制单元获悉必须有一个小的支持扭矩或无需支持扭矩，继而启动电机；

5—高速公路行驶时，由第二个平行作用于齿条的小齿轮来进行一个小的转向支持，或者不进行转向支持；

6—转向盘上扭矩加上最小支持扭矩就是换车道时的有效扭矩，由该扭矩来传动齿条。

相关文章

一文秒懂角度位移传感器原理

角度位移传感器是利用角度变化来定位物体位置的测量元件。什么是角度位移传感器呢，下面进行具体介绍。

角度位移传感器原理

角度传感器肯定是用来检测角度的。角度位移传感器一般都安装在位置固定，但能周向旋转的轴上，传感器与轴同步运行，可以想象编码器是如何安装的，道理都一样。轴往一个方向转动时，计数增加，转动方向改变时，计数减少。计数与角度传感器的初始位置有关。当初始化角度传感器时，它的计数值被设置为0，一般情况下，在PLC程序中编程把它重新复位。

图片来源于网络

角度位移传感器实例

如果把角度传感器连接到马达和轮子之间的任何一根传动轴上，必须将正确的传动比算入所读的数据。举一个有关计算的例子。在你的机器人身上，马达以3:1的传动比与主轮连接。角度传感器直接连接在马达上。所以它与主动轮的传动比也是3:1。也就是说，角度传感器转三周，主动轮转一周。角度传感器每旋转一周计16个单位，所以16*3=48个增量相当于主动轮旋转一周。现在，我们需要知道齿轮的圆周来计算行进距离。每一个齿轮的上面都会标有自身的直径。我们选择了体积最大的有轴的轮子，直径是81.6CM，因此它的周长是81.6×π=81.6×3.14≈256.22CM。现在已知量都有了：齿轮的运行距离由48除角度所记录的增量然后再乘以256。我们总结一下。称R为角度传感器的分辨率(每旋转一周计数值)，G是角度传感器和齿轮之间的传动比率。我们定义I为轮子旋转一周角度传感器的增量。即：

　　I=G×R

在例子中，G为3，对于角度传感器来说，R一直为16.因此，我们可以得到：

　　I=3×16=48

每旋转一次，齿轮所经过的距离正是它的周长C，应用这个方程式，利用其直径，你可以得出这个结论。

　　C=D×π

在我们的例子中：

　　C=81.6×3.14=256.22

最后一步是将传感器所记录的数据-S转换成轮子运动的距离-T，使用下面等式：

　　T=S×C/I

如果光电传感器读取的数值为296，你可以计算出相应的距离：

　　T=296×256.22/48=1580 距离(T)的单位与轮子直径单位是相同的.

相关问答

电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时,在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。电位器既可作三端元件使用也可作二端元件...

角度传感器用来检测角度的。它的身体中有一个孔,可以配合乐高的轴。当连结到rcx上时,轴每转过1/16圈,角度传感器就会计数一次。往一个方向转动时,计数增加...

角度位移传感器实际上就是一个滑动变阻器,是作为分压器使用,以相对电压来显示所测量位置的实际位置如果转向角度传感器传递的信号不能产生或传递,那么转向柱内...

摆杆摆动时,角度传感器检测摆杆的角度,根据角度传感器的输出特性,其输出电压经A/D转换器转换成电压数字量,该数字量与期望的值进行比较产生偏差,通过单片...

角度传感器控制电机方法:当步进电机带动平衡板倾斜到使角度传感器处于水平位置时,Vo端输出+0.5V的模拟电压。传感器仅可精确检测到0~90度的角度范围,当平衡板...

[回答]据汽车维修网小编的了解不少朋友对一些汽车知识不是很了解的,为方便大家了解这些知识,那么今天汽车维修网小编给大家介绍一下关于偏心轴传感器的工...

[最佳回答]踩下大众速腾的刹车踏板。把大众速腾的变档杆置于P档。拉起大众速腾的手制动。趴在大众速腾的驾驶员地板上抬头看。此时就会找到这个角度传感器。2...

除了角度位移传感器,其他传感器都不能测量角位移。角位移传感器原理:是位移传感器的一种型号,采用非接触式专利设计,与同步分析器和电位计等其它传统的角位...

偏航率传感器和横摆角传感器是用于飞行器导航和控制的重要传感器。偏航率传感器测量飞行器绕垂直轴的旋转速率,提供飞行器的偏航率信息。横摆角传感器测量飞...

[最佳回答]1、超声波传感器的方向角:一般指半功率角,一般的圆形活塞阵都可以用2*arcsin(0.26*波长/a),a为辐射面的半径.换能器的轴心上信号最强,往边上信号减...