汽車設(shè)計師不斷需要能提供比傳統(tǒng)的位置感應(yīng)技術(shù)更高性能和更具靈活性的器件,。而且這些器件還要通用,能適應(yīng)很多種應(yīng)用,?! ?/p>
這種需求就要求在器件內(nèi)整合傳統(tǒng)的接觸型傳感器技術(shù)" title="傳感器技術(shù)">傳感器技術(shù)和非接觸" title="非接觸">非接觸傳感器技術(shù)中所包括的各種最佳設(shè)計要素。
隨著今天的汽車?yán)昧嗽絹碓蕉嗟碾娮雍涂刂葡到y(tǒng),,工程師面臨將這些電子器件集成到汽車內(nèi)所帶來的日益增加的挑戰(zhàn),。特別是對于那些用于保證汽車的安全性、降低油耗以及降低輻射的傳感器和其他回饋(各參數(shù)的)電路來說,,尤其是這樣,。
為了能夠與處理更高速度和I/O功能的處理器保持一致,電子系統(tǒng)設(shè)計師總是面臨改善系統(tǒng)分辨率以及信號質(zhì)量方面的的各種挑戰(zhàn),。對于當(dāng)今汽車環(huán)境中所用到的任何傳感技術(shù)" title="傳感技術(shù)">傳感技術(shù)來說,,機械靈活性,、環(huán)境穩(wěn)定性以及信號完整性是關(guān)鍵的設(shè)計特性。
對電子器件的要求之一就是它們能夠承受的工作溫度范圍,。溫度從-40攝氏度的寒冷環(huán)境溫度到引擎車箱內(nèi)超過+150攝氏度,,傳感器和相關(guān)電子器件面臨著當(dāng)前材料所能承受的極限溫度。更進一步的應(yīng)用,,如可變渦輪增壓器,,將所要求的這一極限溫度繼續(xù)推高,可能超過+180度,。這需要傳感器設(shè)計師開發(fā)出能滿足這些需求的材料和封裝,。
同時,傳感器必須能接受整體系統(tǒng)需求的各種機械配置,。像電位計" title="電位計">電位計和霍耳效應(yīng)器件(技術(shù))這些傳統(tǒng)的感應(yīng)器件可以采用線型或環(huán)型封裝,。上述兩種技術(shù)都各有優(yōu)勢—電位計成本較低、技術(shù)成熟,,而且在機械結(jié)構(gòu)上靈活,而霍爾效應(yīng)器件磨損小,,信號質(zhì)量好——具體選用哪一種,,要根據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用需求來定。像電感式" title="電感式">電感式傳感器這些更先進的技術(shù),,則利用了上述兩種傳感器的優(yōu)勢,,從而可以實現(xiàn)更具魯棒性的傳感系統(tǒng)。
電位計技術(shù)在滿足線型或環(huán)型應(yīng)用上,,具有很高的設(shè)計靈活性,。根據(jù)電位計的設(shè)計特性,它提供了一種與輸入電壓成正比的輸出信號,。然而,,該技術(shù)在某種程度上受其模擬輸出信號的特性限制。盡管這種信號可以被轉(zhuǎn)變成數(shù)字格式,,但是這種轉(zhuǎn)換需要額外的電子元件,,增加了傳感器的成本。而且,,轉(zhuǎn)換后的信號還不是真正的高分辨率數(shù)字格式,。隨著越來越多的高速網(wǎng)絡(luò)和通信總線被應(yīng)用到汽車中,需要為每種電位計安排一個AD轉(zhuǎn)換器可能是一種缺點,。電位計也是一種接觸傳感技術(shù),,容易因長期工作和震動而產(chǎn)生磨損。當(dāng)電位計的磨損變得很很明顯時,,會導(dǎo)致信號中含有過高的噪聲,。這會成為直接的回饋控制環(huán)路中的一個問題,。
霍爾效應(yīng)傳感器" title="霍爾效應(yīng)傳感器">霍爾效應(yīng)傳感器通常產(chǎn)生一種模擬信號,該器件與汽車系統(tǒng)的通信由一片ASIC來實現(xiàn),,該ASIC還將模擬信號直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,。因為霍爾技術(shù)測量的是高斯磁通量的變化,故需要非常精密的支撐系統(tǒng)來保持其整體性,。這就在一定程度上限制了這類器件的機械封裝靈活性,。這種承載系統(tǒng)還一定程度上增加了傳感器的成本。有利的方面是,,霍爾效應(yīng)傳感器是非接觸技術(shù),,因此不會像電位計那樣因磨損而降低性能。通常,,為控制影響霍爾效應(yīng)傳感器的高斯磁場,,這類傳感器具有相對較短的移動距離。通常,,霍爾效應(yīng)傳感器設(shè)計成低于180度的旋轉(zhuǎn)角度或者小于25毫米的直線運動距離,。
最近在開發(fā)新的電感式傳感技術(shù)上取得了一些進步,利用了電位計和霍爾效應(yīng)這兩種技術(shù)的優(yōu)點,。該器件包含一個由兩個印刷電路板組成的非接觸感應(yīng)系統(tǒng),,其核心是信號產(chǎn)生和傳感。該器件名為Autopad,,在兩塊電路板之間產(chǎn)生電感耦合,,并由板上ASIC進行測量和轉(zhuǎn)換。
與霍爾傳感器不同的是,,Autopad傳感器允許在X,、Y和Z軸的錯位,因此可以不需要嚴(yán)格的承載系統(tǒng),。另外,,ASIC使其成為真正的數(shù)字傳感器,能產(chǎn)生可以直接與高速控制器進行通信的12位PWM信號,。如果需要的話,,該信號還能被轉(zhuǎn)換回模擬格式。OPTEK公司的Autopad還能用多種物理結(jié)構(gòu)來實現(xiàn),,包括旋轉(zhuǎn)和線形結(jié)構(gòu),。旋轉(zhuǎn)設(shè)計可以用于角度錯位高達360度的系統(tǒng)。線形傳感器允許的錯位為20~200毫米,,甚至更遠(yuǎn),。
隨著汽車行業(yè)的發(fā)展,設(shè)計工程師不斷需要具有更高性能和靈活性的器件,。盡管傳統(tǒng)的感應(yīng)技術(shù)具有其優(yōu)點,,電感式傳感技術(shù)的開發(fā)為解決當(dāng)前要求苛刻的汽車電子帶來的各種技術(shù)挑戰(zhàn)和滿足需求提供了解決方案,。這種感應(yīng)技術(shù)的設(shè)計靈活性使其成為很多汽車應(yīng)用的可靠并更具成本效益的解決方案。