ABS (Anti2lock Brake System)即“防抱死制动系 统”,是采用电子控制技术,在汽车应急制动时,防止车 轮抱死www.cechina.cn,使车轮获得最佳制动效率和制动操控稳定性, 防止汽车发生交通事故的机电一体化系统。ABS主要 由轮速传感器、电子控制器、执行器3 大部分构成。 ABS的工作原理就是在汽车制动过程中,不断检测车轮 速度的变化,按一定的控制方法,通过电磁阀调节轮缸 制动压力,以获得最高的纵向附着系数和较高的侧向附 着系数,使车轮始终处于较好的制动状态,因此轮速传 感器性能的高低直接影响汽车ABS性能的高低。传统 的磁电式轮速传感器,输出信号的幅值受车轮轴的轮速 和气隙影响CONTROL ENGINEERING China版权所有,当气隙一定时,轮速越高,幅值越大;转速 一定时,气隙越小,幅值越大,不易实现低速测量,在信 号处理方面较为复杂。设计的磁阻式轮速传感器输出 信号大小不受汽车轮速的影响www.cechina.cn,且成本低、重量轻,可广 泛应用于汽车ABS,替代传统的磁电式轮速传感器。
        1　磁阻式轮速传感器工作原理
        磁阻式轮速传感器的核心是InSb磁敏电阻,其工 作原理是基于InSb磁敏电阻具有的磁阻效应。所谓 磁阻效应就是指当通有电流的半导体材料置于磁场 中,且磁场方向与电流方向垂直时www.cechina.cn,由于洛仑兹力的作 用,使载流子的运动方向发生偏转,从而加长了运动路 径。从电学量来看,这反映为电阻率的增大,即电阻增 大。当材料相同的两种载流子(电子和空穴)迁移率 相差悬殊,以至于空穴的迁移率可以忽略不计时,其电 阻率的变化可以用下式表示:
        

        式中: B 为外加磁场的磁感应强度,ρB 、ρ0 是磁感应强 度分别为B 和0时半导体材料的电阻率;μ为半导体 材料中该载流子的迁移率。由于InSb半导体材料的 电子迁移率较高,可以获得较高的电阻变化率,从而获 得较高的灵敏度,适合制作磁敏电阻。
        InSb磁敏电阻由引脚、磁阻元件MR1和MR2、永 磁体(提供偏置磁场,提高灵敏度) 、绝缘基片、金属外 壳(屏蔽外部干扰和保护磁阻元件)组成,结构及等效 电路如图1所示。

        当汽车齿轮转速为零时,两磁阻元件阻值大致相 等。若加在磁阻元件两端的电压为+ 5VDC,则磁阻元 件中点输出电压为+ 2. 5VDC。由于偏置磁场的存在, 齿轮转动时控制工程网版权所有,引起MR1和MR2所处空间的磁场发生 周期性变化,根据物理磁阻效应,磁阻元件的阻值也会 发生周期性变化,这样在磁阻元件中点就会输出以 + 2. 5VDC为基准电压做微小变化的周期性电压。设 输出信号频率、转速和齿轮数分别为f (Hz) 、n ( r/min) 和Z,则三者关系为:
        f = nZ /60 (2)
        由此,当齿轮齿数一定时,输出信号的频率只与车轮 的轮速有关。经过信号处理电路将周期性变化的信号转 化为方波信号,送入汽车ABS系统的电控单元( ECU) , 就可以根据输出波形的频率计算出车轮的轮速。
        2　磁阻式轮速传感器信号处理电路设计
        2. 1　信号处理电路的设计要求
        (1) 放大电路部分的放大倍数足够,输出信号大 小满足后续电路处理的需要,并能滤掉电磁干扰成分。
        (2) 波形转换电路能正确的将周期性类正弦波 信号转换为同频率的方波信号,且车辆振动时产生的 干扰信号对输出的方波信号频率无影响。
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