磁阻傳感器在汽車(chē)中的應用研究

　　為了確定速度，將磁輸入信號編碼處理為電脈沖序列，而且通常通過(guò) 7/14 mA 協(xié)議傳送。在最簡(jiǎn)單的情況下，可使用比較器產(chǎn)生脈沖序列。通常會(huì )向比較器電路添加磁滯以消除低噪聲的影響。然而，這種施密特觸發(fā)器在噪聲水平較高的條件下不能確保其功能性。例如，傳感器頭和編碼器輪之間空隙出現顯著(zhù)波動(dòng)會(huì )導致磁輸入信號振幅發(fā)生波動(dòng)。如果振幅變得很小，甚至不再超過(guò)或低于磁滯臨界值，則不管編碼器輪的位置如何，輸出信號都保持其有效工作時(shí)的最后狀態(tài)。在檢測 ABS 系統中的轉速時(shí)，傳感器和編碼器輪之間的距離可能會(huì )出現這種變化。當存在負載變化(例如突然轉向動(dòng)作)，橫向作用于輪上的離心力會(huì )在輪軸上產(chǎn)生彎曲力矩。這將改變安裝在與傳感器相關(guān)的軸上的編碼器輪的位置，這些傳感器是與輪懸架相結合的。

　　磁位移也會(huì )影響系統的正常運轉。例如，噪聲場(chǎng)可使實(shí)際測量信號加強或減弱，致使施密特觸發(fā)器的臨界值被高估或低估。然而，位移不僅是由外部場(chǎng)引起的。被動(dòng)輪極高的速度可使輪中產(chǎn)生渦流，而這又會(huì )產(chǎn)生磁噪聲場(chǎng)。所產(chǎn)生的位移會(huì )影響操作的可靠性。

　　為消除此噪聲對輸出信號的影響，另一封裝中裝入了信號處理專(zhuān)用集成電路(ASIC)。后者也包含一個(gè)線(xiàn)路驅動(dòng)器，以便為信號處理和高電壓接口提供電源電壓(圖 1)。圖 4 所示為信號處理架構。用于故障排除的中心元件為包括調式放大器、偏移抵消電路和智能比較器。根據傳感器和編碼器輪之間的距離，可調式放大器可以與信號級匹配。對于偏移抵消電路，有一種控制系統(與高通濾波器不同)可消除偏移，同時(shí)將系統頻率保持為 0?Hz。否則，就不可能檢測到停止不動(dòng)的編碼器輪。智能比較器的臨界值是可變的，并且可設置，使磁滯處于信號振幅的 20% 和 45% 之間。這可確保充分抑制噪聲，而且振幅突降達 50% 也不會(huì )影響系統的正常運轉。模擬前端的個(gè)別組件控制則通過(guò)數字接口實(shí)現。所述系統均利用仿真技術(shù)開(kāi)發(fā)和驗證。下文將概略介紹系統開(kāi)發(fā)，同時(shí)闡述如何使用模型來(lái)改進(jìn)設計。

　　圖 3 裸片上的 AMR 元件配置

　　圖 4 現代速度傳感器的信號處理原理

　　圖 5 網(wǎng)格 — 磁場(chǎng)有限元模擬的起點(diǎn)