淺談汽車(chē)側向傾斜角度傳感器的應用

　引言

　　概述隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展和應用，汽車(chē)的安全性、舒適性和智能性越來(lái)越高。汽車(chē)側向傾斜角度傳感器的應用是防止汽車(chē)在行駛中發(fā)生傾翻事故的一種有效方法，是提高汽車(chē)安全性的重要措施，特別是越野車(chē)、雙層客車(chē)等重心較高的汽車(chē)更有必要。

　　汽車(chē)傾翻的實(shí)質(zhì)是：行駛中向外的傾翻力矩大于向里的穩定力矩，當重心高度一定時(shí)，傾翻力矩由傾翻力（向外的側向力）決定。根據物理學(xué)知識，傾翻力由路面的側向（亦稱(chēng)橫向）坡度產(chǎn)生的下滑力F1和轉彎時(shí)所受向心力F2共同作用所產(chǎn)生，具體如下：

　　式中

　　m——汽車(chē)質(zhì)量

　　g——重力加速度

　　α——路面與水平面的側向夾角

　　v——汽車(chē)行駛速度

　　R——轉彎半徑

　　由以上2式可知，為了減小傾翻力，只有減小v是可行的，而且F2v2。根據牛頓第三運動(dòng)定律，轉彎時(shí)汽車(chē)在受到向心力作用的同時(shí)，產(chǎn)生與向心力大小相等、方向相反的離心力，因為汽車(chē)質(zhì)量m是一定的，當向心力不能滿(mǎn)足v2R的增大時(shí)，傾翻力矩大于穩定力矩，就會(huì )發(fā)生傾翻。

　　因此，應降低車(chē)速，進(jìn)而減小傾翻力矩，將角度傳感器按擺動(dòng)方向在汽車(chē)上側向布置，根據角度傳感器產(chǎn)生的角位移，可得出汽車(chē)所受下滑力、向心力作用產(chǎn)生的傾翻力的大小，當角位移達到預先設定的數值時(shí)，使汽車(chē)減速。

　　1 角度傳感器

　　利用重力原理制造的角度傳感器如圖1所示。擺動(dòng)部分的質(zhì)量為m,重心距轉軸的距離為L(cháng),當汽車(chē)車(chē)體傾斜或做曲線(xiàn)運動(dòng)時(shí)，均能使擺動(dòng)部分偏轉。設圖1中的受力分析是無(wú)任何摩擦的理想狀態(tài)下，力F為下滑力F1和向心力F2共同作用的結果，力F與傾翻力成正比，所產(chǎn)生的偏轉角度也就與傾翻力成正比。擺動(dòng)部分所受重力G與F的合力T是擺桿所受拉力，擺動(dòng)角度=tg-1（F/G），與L無(wú)關(guān)，當質(zhì)量m一定時(shí)，只與F有關(guān)，且成正比。實(shí)際上，由于存在轉軸等處的摩擦，則L越長(cháng)，擺動(dòng)轉矩越大，精度越高。

　　角度傳感器在控制系統中通常作為采樣元件，其性能的優(yōu)劣對整個(gè)系統起著(zhù)重要作用。電位器式角度傳感器已在各種控制系統中廣泛應用，但它的缺點(diǎn)是存在觸點(diǎn)的滑動(dòng)磨損和電噪聲；磁敏電阻式角度傳感器是利用半導體技術(shù)制造的新型純電阻性元件，特點(diǎn)是無(wú)觸點(diǎn)，當擺動(dòng)部分偏轉時(shí)，通過(guò)磁敏電阻的磁通量發(fā)生變化，使磁敏電阻的阻值發(fā)生數倍以上的變化，從根本上消除了電噪聲，并使精度得以提高。

　　各種角度傳感器都具有阻尼功能，使得對所測得角度的響應有一個(gè)短暫的延時(shí)對控制系統來(lái)講是有益處的。