淺談汽車側(cè)向傾斜角度傳感器的應(yīng)用

　　2 角度傳感器電路

　　圖2是側(cè)向傾斜角度傳感器的一種實(shí)用電路，主要由單電源運(yùn)算放大器（如LM324）組成，其作用是將角度傳感器中的電位器W1輸出的線性變化的模擬電量進(jìn)行處理、放大，能夠按規(guī)定輸出數(shù)字量和模擬量。令水平時(shí)電位器W1滑動(dòng)點(diǎn)Ui的電位為（12）Ec（Ec為穩(wěn)壓電源電壓，通常為9V或15V,下同），R1、R2、R3、R4為附加電阻，并使R1=R2,R3=R4,W2為調(diào)中電位器，阻值很小。調(diào)整W2,當(dāng)W1處于水平狀態(tài)時(shí)，使運(yùn)放A1、A2輸出端電位為（12）Ec。運(yùn)放A1組成反相比例運(yùn)算放大器，作為電路的前置級(jí)放大，輸入電壓為Ui,輸出電壓U1=-（R7R5）Ui,且應(yīng)使R6=R5%R7;運(yùn)放A2組成反相器，電阻R10=R8,且應(yīng)使R9=R8%R10;輸出電壓U2=-U1=（R7R5）Ui。A1和A2的輸出端分別由發(fā)光二極管LED1、LED2組成或門電路輸出，使得汽車不論是左傾還是右傾，輸出端Uo1均能輸出與輸入量Ui（隨傾斜角度變化）成正比例線性關(guān)系的模擬信號(hào)，即Uo1=（R7R5）|Ui|,去控制后面的電路或機(jī)構(gòu)。發(fā)光二極管還能指示傾斜方向，當(dāng)水平狀態(tài)時(shí)，模擬量輸出端Uo1=（12）Ec：

圖2 側(cè)向傾斜角度傳感器電路圖

　　運(yùn)放A3、A4和A5、A6分別組成窗口比較器，電阻R20、R23、R26、R29是阻值較大的正反饋電阻，以改善運(yùn)放的開關(guān)狀態(tài)工作性能，電阻R13~R17為分壓電阻，且應(yīng)R14=R15,R16=R17,電阻R13中點(diǎn)處的電位為（12）Ec,分壓電阻的阻值應(yīng)根據(jù)U2的變化所反應(yīng)的傾翻力決定，使得運(yùn)放A3和A5的反相輸入端、運(yùn)放A4和A6的同相輸入端獲得不同的開關(guān)轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電位，而且所反應(yīng)的左右傾斜程度是一致的。水平時(shí)，U2=（12）Ec,運(yùn)放A3~A6均輸出低電平；傾斜時(shí)，U2的電位發(fā)生變化，運(yùn)放A3~A6按規(guī)定要求輸出高電平。例如，電位器W1左擺時(shí)，使U2電位升高，當(dāng)高于A點(diǎn)電位時(shí)，運(yùn)放A3輸出高電平，二極管LED3顯示傾斜方向，若汽車繼續(xù)向左傾斜，使U2電位繼續(xù)升高，當(dāng)高于C點(diǎn)電位時(shí)，運(yùn)放A5輸出高電平，二極管LED5顯示傾斜方向且程度加重；同理，若電位器W1右擺，運(yùn)放A4和A6的工作亦如此。2個(gè)輸出端Uo2和Uo3輸出的數(shù)字信號(hào)所反映傾斜程度與傾斜方向無關(guān)，很明顯，Uo3有高電平信號(hào)輸出時(shí)，Uo2已經(jīng)輸出高電平，Uo3所反映的傾斜程度大于Uo2。

　　K為自動(dòng)復(fù)中位型扭子開關(guān)，作為電路的檢驗(yàn)開關(guān)，當(dāng)上下搬動(dòng)時(shí)，應(yīng)分別使二極管LED2、LED3、LED5和LED1、LED4、LED6發(fā)亮。電容器C1為高頻旁路電容器，C2為低頻濾波電容器，并與電阻R12組成放電回路，形成延時(shí)環(huán)節(jié)，在系統(tǒng)中相當(dāng)于傳感器中的阻尼作用增加。

　　3 應(yīng)用初探

　　根據(jù)前文對(duì)圖2電路的敘述可知，汽車側(cè)向傾斜角度傳感器的應(yīng)用有2種形式。一是由電路發(fā)出的數(shù)字信號(hào)Uo2,驅(qū)動(dòng)聲光信號(hào)裝置，提醒駕駛員減速；二是由電路發(fā)出的數(shù)字信號(hào)Uo3或模擬信號(hào)Uo1控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使汽車自動(dòng)減速，采用數(shù)字信號(hào)組成定量減速系統(tǒng)，減速時(shí)略有些速度忽變，采用模擬信號(hào)組成比例減速系統(tǒng)，減速的效果比較平滑，實(shí)現(xiàn)減速的方法有2種，一是減小發(fā)動(dòng)機(jī)油門開度，二是增加制動(dòng)。下文分述。

　　3.1 減小油門開度的定量減速系統(tǒng)

　　由傳感器電路發(fā)出的數(shù)字信號(hào)，控制執(zhí)行元件（如電磁鐵）組成減小發(fā)動(dòng)機(jī)油門開度的定量減速系統(tǒng)，如圖3所示。汽車正常行駛時(shí)，油門拉桿由油門踏板控制，電磁鐵中的動(dòng)鐵心隨油門拉桿同步移動(dòng)；當(dāng)汽車側(cè)向傾斜（指速度、轉(zhuǎn)彎半徑及路面坡度的綜合值，下同）超過設(shè)定值時(shí)，傳感器電路輸出端Uo3發(fā)出信號(hào)，經(jīng)延時(shí)環(huán)節(jié)YS（如時(shí)間繼電器，Uo3消失后，YS延時(shí)斷開，若阻尼和電路的延時(shí)足夠，可以不設(shè)），開關(guān)量放大環(huán)節(jié)KF（如繼電器），使電磁鐵DCT得電工作，動(dòng)鐵心迅速移動(dòng)至終止位置，帶動(dòng)油門拉桿，使油門開度突然減小。

　　在這一系統(tǒng)中，動(dòng)鐵心移動(dòng)的起始位置不是固定的，終止位置是可以預(yù)先設(shè)定的，所獲得的減速程度有所不同。因此，應(yīng)根據(jù)不同的車型，合理地設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)減速所要達(dá)到的轉(zhuǎn)速，使減速不至于過于突然。