輪速傳感器是用來測量汽車車輪轉(zhuǎn)速的傳感器。對于現(xiàn)代汽車而言，輪速信息是必不可少的，汽車動態(tài)控制系統(tǒng)(VDC)、汽車電子穩(wěn)定程序(ESP)、防抱死制動系統(tǒng)(ABS)、自動變速器的控制系統(tǒng)等都需要輪速信息。所以輪速傳感器是現(xiàn)代汽車中最為關(guān)鍵的傳感器之一。

輪速傳感器結(jié)構(gòu)原理

磁電式輪速傳感器

(1)結(jié)構(gòu)

磁電式輪速傳感器一般由磁感應(yīng)傳感頭和齒圈組成，傳感頭由永磁鐵、極軸、感應(yīng)線圈等組成。齒圈是一個運動部件，一般安裝在輪轂上或輪軸上與車輪一起旋轉(zhuǎn)。輪速傳感頭是一個靜止部件，傳感頭磁極與齒圈的端面有一定間隙。如下圖所示。

圖3 磁電式輪速傳感器安裝圖 汽車車輪轉(zhuǎn)速傳感器通常安裝在車輪處，但在有些車型上則設(shè)置在主減速器或變速器中。極軸根據(jù)形狀的不同分為鑿式、柱式、菱形三種類型，如下圖所示。不同形狀的傳感頭相對于齒圈的安裝方式也不同。菱形極軸車速傳感器頭一般徑向垂直于齒圈安裝;鑿式極軸車速傳感器頭軸向相切于齒圈安裝;柱式極軸車速傳感器頭軸向垂直于齒圈安裝。安裝時應(yīng)牢固，為避免水、灰塵對傳感器工作的影響，在安裝前須將傳感器加注潤滑脂。

圖4 磁電式輪速傳感器極軸形狀 (2)原理磁電式輪速傳感器是由永磁性磁芯和線圈組成。磁力線從磁芯的一極出來，穿過齒圈和空氣，返回到磁芯的另一極。由于傳感器的線圈圈繞在磁芯上，因此，這些磁力線也會穿過線圈。當(dāng)車輪旋轉(zhuǎn)時，與車輪同步的齒圈(轉(zhuǎn)子)隨之旋轉(zhuǎn)，齒圈上的齒和間隙依次快速經(jīng)過傳感器的磁場，其結(jié)果是改變了磁路的磁阻，從而導(dǎo)致線圈中感應(yīng)電勢發(fā)生變化，產(chǎn)生一定幅值、頻率的電勢脈沖。脈沖的頻率，即每秒鐘產(chǎn)生的脈沖個數(shù)，反映了車輪旋轉(zhuǎn)的快慢，如下圖所示。

圖5 磁電式輪速傳感器原理 霍爾式輪速傳感器

(1)結(jié)構(gòu)

霍爾式輪速傳感器由傳感頭和齒圈組成。傳感頭由永磁體、霍爾元件和電子電路等組成。如下圖所示。

圖6 霍爾式輪速傳感器結(jié)構(gòu) (2)原理

霍爾式輪速傳感器利用霍爾效應(yīng)原理，即在半導(dǎo)體薄片的兩端通以控制電流，在薄片的垂直方向上施加磁場強度為B的磁場，則在薄片的另兩端便會產(chǎn)生一個大小與控制電流、磁感應(yīng)強度B的乘積成正比的電勢，這就是霍爾電勢。

用霍爾元件作為汽車的車輪轉(zhuǎn)速傳感器時，多采用磁感應(yīng)強度B作輸人信號，通過磁感應(yīng)強度B隨輪速變化，產(chǎn)生霍爾電勢脈沖，經(jīng)霍爾集成電路內(nèi)部的放大、整形、功放后，向外輸出脈沖序列，其空占比隨轉(zhuǎn)盤的角速度變化。齒盤的轉(zhuǎn)動交替改變磁阻，引起磁感應(yīng)強度變化，即可測取傳感器輸出的霍爾電勢脈沖。

如下圖所示，永磁體的磁力線穿過霍爾元件通向齒輪，齒輪相當(dāng)于一個集磁器。

圖7 霍爾式輪速傳感器原理圖 ① 當(dāng)齒輪位于圖a)所示位置時，穿過霍爾元件的磁力線分散，磁場相對較弱。

② 當(dāng)齒輪位于圖b)所示位置時，穿過霍爾元件的磁力線集中，磁場相對較強。

③ 齒輪轉(zhuǎn)動時，使得穿過霍爾元件的磁力線密度發(fā)生變化，因而引起霍爾電壓的變化，霍爾元件將輸出一個mV級的準(zhǔn)正弦波電壓，此信號再經(jīng)過電子電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的脈沖電壓。脈沖的頻率，即每秒鐘產(chǎn)生的脈沖個數(shù)，反映了車輪旋轉(zhuǎn)的快慢，通過脈沖的頻率即可得知車輪轉(zhuǎn)速。

一般來說，所有的轉(zhuǎn)速傳感器都可以作為輪速傳感器，但是考慮到車輪的工作環(huán)境以及空間大小等實際因素，常用的輪速傳感器主要有：磁電式輪速傳感器、霍爾式輪速傳感器。

磁電式輪速傳感器

磁電式輪速傳感器是利用電磁感應(yīng)原理設(shè)計的，其主要部件如下圖所示。

圖1 磁電式輪速傳感器 它具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、不怕泥污等特點，在現(xiàn)代轎車的ABS防抱死制動系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

但是磁電式輪速傳感器也有一些缺點：

(1)頻率響應(yīng)不高。當(dāng)車速過高時，傳感器的頻率響應(yīng)跟不上，容易產(chǎn)生誤信號;

(2)抗電磁波干擾能力差，尤其是輸出信號振幅值較小時。

霍爾式輪速傳感器

霍爾式輪速傳感器利用霍爾效應(yīng)原理制成，如下圖所示?；魻柺捷喫賯鞲衅髟谄嚿弦搏@得了較多應(yīng)用。

圖2 霍爾式輪速傳感器 霍爾式輪速傳感器具有如下特點：

(1)輸出信號電壓振幅值不受轉(zhuǎn)速的影響;

(2)頻率響應(yīng)高;

(3)抗電磁波干擾能力強。