淺談汽車側向傾斜角度傳感器的應用

　引言

　　概述隨著電子技術的發(fā)展和應用，汽車的安全性、舒適性和智能性越來越高。汽車側向傾斜角度傳感器的應用是防止汽車在行駛中發(fā)生傾翻事故的一種有效方法，是提高汽車安全性的重要措施，特別是越野車、雙層客車等重心較高的汽車更有必要。

　　汽車傾翻的實質是：行駛中向外的傾翻力矩大于向里的穩(wěn)定力矩，當重心高度一定時，傾翻力矩由傾翻力（向外的側向力）決定。根據物理學知識，傾翻力由路面的側向（亦稱橫向）坡度產生的下滑力F1和轉彎時所受向心力F2共同作用所產生，具體如下：

　　式中

　　m——汽車質量

　　g——重力加速度

　　α——路面與水平面的側向夾角

　　v——汽車行駛速度

　　R——轉彎半徑

　　由以上2式可知，為了減小傾翻力，只有減小v是可行的，而且F2v2。根據牛頓第三運動定律，轉彎時汽車在受到向心力作用的同時，產生與向心力大小相等、方向相反的離心力，因為汽車質量m是一定的，當向心力不能滿足v2R的增大時，傾翻力矩大于穩(wěn)定力矩，就會發(fā)生傾翻。

　　因此，應降低車速，進而減小傾翻力矩，將角度傳感器按擺動方向在汽車上側向布置，根據角度傳感器產生的角位移，可得出汽車所受下滑力、向心力作用產生的傾翻力的大小，當角位移達到預先設定的數值時，使汽車減速。

　　1 角度傳感器

　　利用重力原理制造的角度傳感器如圖1所示。擺動部分的質量為m,重心距轉軸的距離為L,當汽車車體傾斜或做曲線運動時，均能使擺動部分偏轉。設圖1中的受力分析是無任何摩擦的理想狀態(tài)下，力F為下滑力F1和向心力F2共同作用的結果，力F與傾翻力成正比，所產生的偏轉角度也就與傾翻力成正比。擺動部分所受重力G與F的合力T是擺桿所受拉力，擺動角度=tg-1（F/G），與L無關，當質量m一定時，只與F有關，且成正比。實際上，由于存在轉軸等處的摩擦，則L越長，擺動轉矩越大，精度越高。

　　角度傳感器在控制系統(tǒng)中通常作為采樣元件，其性能的優(yōu)劣對整個系統(tǒng)起著重要作用。電位器式角度傳感器已在各種控制系統(tǒng)中廣泛應用，但它的缺點是存在觸點的滑動磨損和電噪聲；磁敏電阻式角度傳感器是利用半導體技術制造的新型純電阻性元件，特點是無觸點，當擺動部分偏轉時，通過磁敏電阻的磁通量發(fā)生變化，使磁敏電阻的阻值發(fā)生數倍以上的變化，從根本上消除了電噪聲，并使精度得以提高。

　　各種角度傳感器都具有阻尼功能，使得對所測得角度的響應有一個短暫的延時對控制系統(tǒng)來講是有益處的。