电磁感应式转速传感器的特点和应用刍议

谢改红

（河南省平顶山市财经学校，河南 平顶山 467000）

应用转速传感器是汽车电控转向系统的重要组成部件之一，该系统的控制器依据接受的转速信号和车速信号，通过分析、判断、查表计算，合理控制执行装置产生恰当的转向助力。由此表明，转速传感器性能直接影响汽车电控系统的性能。目前，国内汽车电控转向系统常用的转速包括日本的霍尔式传感器、德国的光电式传感器、美国电容式传感器等，文中主要介绍电磁感应式转速传感器的工作原理，对其在汽车中的应用展开分析，介绍使用这类传感器的注意事项，以期为类似传感器的设计和使用提供重要参考。

一、电磁感应式转速传感器工作原理

转速传感器是以现代电子技术为基础，设计而成的转速测量工具。按转速传感器引起原理来分，主要包括光电效应式、电磁感应式、霍尔效应式等，其中，电磁感应式应用较广，其根据磁通变化产生相应的感应电势，电势大小因磁通变化速度而决定。这类光感器主要包括信号齿轮、感应探头两个部分，其产生的信号电压和频率取决于齿轮转速和感应探头所安装的位置，若使用不当会导致信号过弱、信号缺失等情况。电磁感应式转速传感器根据发电机设计原理，在 U 型铁芯上绕制一个线圈，如果齿轮的凸角旋转至 U 型铁芯开口时组成磁回路，线圈会产生感应电压，若转速过快，输出电压较高，反之，转速慢则输出电压低，因此，可根据电压计算传感器转速。入股信号转子旋转时，磁路的气隙会发生周期性改变，磁路的磁阻及穿过信号圈的磁通量也会发生相应变化。依据电磁感应原理，传感线圈内会出现交变电动势。若信号转子按照顺时针方向运行，转子凸齿与其气隙减小，磁路磁阻有所减小，磁通变化率增加。

二、电磁感应式转速传感器在汽车中的应用

电磁感应式转速传感器不但能测量转速，也能检测齿轮轴具体位置。若信号齿处于均匀分布状态，其产生的信号为正弦波信号，正弦波波峰相对应的齿上升沿或下降沿，过零点与齿顶或齿隙正中间相对应。ECU 利用求解正弦波信号周期或频率，即可获取齿轮的转速（r/min），例如：自动变速器输入和输出轴的转速。如果信号齿并未处于均匀分布状态，设计的传感器不只要检测信号齿转速，也要检测轴的位置，发动机曲轴位置传感器的应用就属于这种情况。以桑塔纳某型号轿车发动机为例，该轿车曲轴信号齿轮共设计 58 个齿，求传感器信号波与齿轮的对应关系。根据求解均匀分布信号即可得到转速，根据识别的非均匀分布信号捕捉轴的位置，主要措施如下：ECU 把当前完整的正弦波与前一个正弦波展开比较，若当前周期比前一个周期大1.3 倍，表明当前处于缺齿的信号波位置。电磁感应式转速传感器信号幅值 U 与齿轮转速 ne、感应探头与齿顶之间的距离 d 密切相关，即幅值 U 会随转速的改变而改变，且变化幅值较大。如果处于低速状态，幅值会接近 0 V，如果处于高速运转状态，幅值约为 50～60V。如果感应探头与齿顶的距离有所改变，这种变化范围更大。例如：以桑塔纳某型轿车发动机曲轴位置传感器展开研究，设计相对应的实验，实际检测d、ne、U 的影响。当处于低速时，U 非常小，可能检测不到，因此，有些车速表起始车速设计为 20 km/h。

三、应用电磁感应式传感器注意事项

根据上述分析发现，这种传感器具有使用方便、安全可靠、应用广泛等特点，但因其设计独特的输出特性，如果使用不当，无法达到理想的效果，甚至发生故障。因此，日常使用必须注意以下方面：

1.合理固定信号齿轮与轴，避免信号齿轮与轴出现相对转动，从而发生信号波动、测量不准的状况；

2.严格按照规范要求设定信号齿轮与感应探头之间的距离，并实施相应的固定处理，如果两者距离过大，低速状态 ECU 会由于信号过弱无法进行测量；距离过小，高速状态由于电压过大损坏设备；

3.保障信号齿轮具有完整的齿形，如果出现缺失或裂纹的情况，无法给出完整的感应信号，必然无法进行准确的计算。同时，要对感应套头前端做好清洁构造，把感应探头顶端的铁屑等材料进行清理，否则会影响信号的强弱。

总之，电磁感应式转速传感器是汽车零部件的重要组成部分，其产品质量对整个转速系统产生重要影响。文中通过分析电磁感应式转速传感器结构和工作原理，介绍其在汽车中的应用及注意事项，为该类传感器的设计和运用提供可靠的参考。