EPS轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角一體化傳感器的研究

方向盤的轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器是汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要組成部分,其輸出信號(hào)的品質(zhì)直接影響電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能。為了滿足電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)方向盤轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角的測(cè)量要求,本文研究了一種同時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角信號(hào)的非接觸式智能傳感器。根據(jù)以上理論分析和參數(shù)設(shè)計(jì)，給出了新型電容式微慣性傳感器的整體結(jié)構(gòu)模型，并利用有限元軟件Ansys進(jìn)行。首先,本文對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器進(jìn)行了分析,并對(duì)能夠同時(shí)提供復(fù)合信號(hào)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角傳感器進(jìn)行了重點(diǎn)討論。

然后介紹了霍爾效應(yīng)的基本理論,并對(duì)轉(zhuǎn)矩的常用測(cè)量方法進(jìn)行了歸納總結(jié)。根據(jù)汽車轉(zhuǎn)向特性及霍爾芯片的性能,提出了一種全新的測(cè)量方法,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩的同時(shí)測(cè)量。其次,通過對(duì)齒輪傳動(dòng)的推導(dǎo)分析,確定了齒輪的基本參數(shù)要求,并對(duì)傳感器總成中的各傳動(dòng)齒輪進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。當(dāng)物體接近傳感器檢測(cè)面時(shí)，回路的電容量發(fā)生變化，使高頻振蕩器振蕩。再次,對(duì)傳感器的電路進(jìn)行了模塊化的設(shè)計(jì)。本文將傳感器的測(cè)量電路分為單片機(jī)管理模塊、轉(zhuǎn)矩傳感器芯片模塊、角度傳感器電路芯片模塊,并分別對(duì)各測(cè)量電路進(jìn)行了選材和設(shè)計(jì)。

RTD傳感器

當(dāng) 一邊測(cè)量RTD的電阻一邊改變它的溫度時(shí)，響應(yīng)幾乎是線性的，表現(xiàn)得像一個(gè)電阻器。如圖1所示，該RTD的電阻曲線并非完全呈線性，而是有幾度的偏差(示 出了一條用作參考的直線)-- 但卻是高度可預(yù)測(cè)并可復(fù)驗(yàn)的。如何將多個(gè)傳感器的量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)融合,得到比單個(gè)傳感器更優(yōu)越的跟蹤性能,是多傳感器多目標(biāo)跟蹤領(lǐng)域的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。為了對(duì)這種輕微的非線性進(jìn)行補(bǔ)償，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員都會(huì)對(duì)測(cè)得的電阻值進(jìn)行數(shù)字化處理，并使用微控制器內(nèi)的查找表以便應(yīng)用校正 因子。這種寬溫度范圍(大約-250℃至 750℃)內(nèi)的可復(fù)驗(yàn)性和穩(wěn)定性使RTD在應(yīng)用(包括在管道和大容器內(nèi)測(cè)量液體或氣體的溫度)中極為有用。

用 來處理RTD模擬信號(hào)的電路的復(fù)雜度基本上根據(jù)應(yīng)用而變化。放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)等組件(這些組件會(huì)產(chǎn)生它們自己的誤差)是不可或缺的。只有當(dāng)測(cè) 量必要時(shí)才給傳感器供電 -- 通過該方法您也可實(shí)現(xiàn)低功耗運(yùn)行，但這會(huì)使該電路復(fù)雜得多。用有源混頻器使本振需求僅為-10dBm,減小了系統(tǒng)對(duì)本振信號(hào)放大器的需求。而且，使傳感器通電所需的功率還會(huì)提高其內(nèi)部的溫度，從而影響測(cè)量準(zhǔn)確度。僅僅幾毫安的電流， 這種自加熱效應(yīng)就會(huì)產(chǎn)生溫度誤差(這些誤差是可糾正的，但需要進(jìn)一步的斟酌考量)。另外，請(qǐng)謹(jǐn)記:線繞式鉑RTD或薄膜RTD的成本可能相當(dāng)高，尤其當(dāng)與 IC傳感器的成本進(jìn)行比較時(shí)。

密度多傳感器多目標(biāo)跟蹤算法研究

同時(shí),隨著信息處理技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展,人們開始嘗試使用多個(gè)傳感器來估計(jì)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),試圖利用更多的量測(cè)信息來降低環(huán)境對(duì)目標(biāo)跟蹤造成的影響。如何將多個(gè)傳感器的量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)融合,得到比單個(gè)傳感器更優(yōu)越的跟蹤性能,是多傳感器多目標(biāo)跟蹤領(lǐng)域的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。溫度傳感器集成電路是一種完全基于半導(dǎo)體硅的溫度檢測(cè)新技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)擴(kuò)展測(cè)溫范圍、進(jìn)行遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)。近年來,基于隨機(jī)有限集理論的多傳感器多目標(biāo)跟蹤方法開始受到研究學(xué)者的關(guān)注。

這類方法采用串行系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并把多目標(biāo)狀態(tài)集合和傳感器量測(cè)集合分別建模為隨機(jī)有限集集合,從而將多傳感多目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)問題轉(zhuǎn)化為多個(gè)單傳感器貝葉斯濾波問題,有效避免了多傳感器融合中的量測(cè)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)以及傳統(tǒng)多目標(biāo)跟蹤方法中的目標(biāo)與量測(cè)之間的關(guān)聯(lián),是一種解決復(fù)雜環(huán)境下多目標(biāo)跟蹤的新途徑。本基于隨機(jī)有限集理論以及概率假設(shè)密度(PHD)濾波,對(duì)多傳感器多目標(biāo)跟蹤方法展開了深入的研究,取得的主要成果如下:1.關(guān)于檢測(cè)概率引起的傳感器更新順序問題。采用風(fēng)扇自動(dòng)控制技術(shù)與溫度傳感器集成電路,不僅可以節(jié)約成本,而且減少噪音污染,是高速芯片冷卻技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。在迭代形式的多傳感器PHD(Iterated corrector PHD,IC-PHD)濾波中,跟蹤結(jié)果的好壞主要取決于后一個(gè)更新傳感器的檢測(cè)概率。當(dāng)該傳感器的檢測(cè)概率較低時(shí),極易造成整個(gè)多傳感器系統(tǒng)發(fā)生漏檢。