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。
基本內(nèi)容
現(xiàn)代汽車的ABS系統(tǒng)中都設(shè)置有電磁感應(yīng)式的輪速傳感器，它可以安裝在主減速器或變速器中，輪速傳感器的組成和工作原理如圖所示。它是由永久磁鐵、磁極、電感線圈和齒圈組成。齒圈5在磁場中旋轉(zhuǎn)時，齒圈齒頂和電極之間的間隙就以一定的速度變化，則使磁路中的磁阻發(fā)生變化。其結(jié)果是使磁通量周期地增減，在線圈1的兩端產(chǎn)生正比于磁通量增減速度的感應(yīng)電壓，并將該交流電壓信號輸送給電子控制器。
主要組成
1-線圈；2-磁鐵；3磁極；4-磁通；5-齒圈
主要分類
電磁感應(yīng)式車速傳感器
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。它安裝在自動變速器輸出軸附近的殼體上，用于檢測自動變速器輸出軸的轉(zhuǎn)速。該傳感器具有結(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。電控單元ECU根據(jù)車速傳感器的信號計算車速，作為換擋控制的依據(jù)。車速傳感器由永久磁鐵和電磁感應(yīng)電感線圈組成，它被固定安裝在白動變速器輸出軸附近的殼體上，輸出軸上的停車鎖定齒輪為感應(yīng)定子和轉(zhuǎn)子，當(dāng)輸出軸轉(zhuǎn)動時，停車鎖定齒輪的凸齒，不斷地靠近或離開車速傳感器，使線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生交流電，車速越高，輸出軸轉(zhuǎn)速也越高，感應(yīng)電壓脈沖頻率也越高，電控組件根據(jù)感應(yīng)電壓脈沖的大小計算汽車行駛的速度。用萬用表測導(dǎo)通，阻值還有有沒有電壓信號。
霍爾式輪速傳感器
在汽車應(yīng)用中是十分特殊的，這主要是由于變速器周圍空間位置沖突霍爾效應(yīng)傳感器是固體傳感器，它們主要應(yīng)用在曲軸轉(zhuǎn)角和凸輪軸位置上，用于開關(guān)點火和燃油噴射電路觸發(fā)，它還應(yīng)用在其它需要控制轉(zhuǎn)動部件的位置和速度控制電腦電路中?；魻栃?yīng)傳感器或開關(guān)，由一個幾乎完全閉合的包含永久磁鐵和磁極部分的磁路組成，一個軟磁鐵葉片定子和轉(zhuǎn)子穿過磁鐵和磁極間的氣隙，在葉片轉(zhuǎn)子上的窗口允許磁場不受影響的穿過并到達霍爾效應(yīng)傳感器，而沒有窗口的部分則中斷磁場，因此，葉片轉(zhuǎn)子窗口的作用是開關(guān)磁場，使霍爾效應(yīng)象開關(guān)一樣地打開或關(guān)閉，這就是一些汽車廠商將霍爾效應(yīng)傳感器和其它類似汽車傳感器稱為霍爾開關(guān)的原因，該組件實際上是一個開關(guān)設(shè)備，而它的關(guān)鍵功能部件是霍爾效應(yīng)傳感器。測試步驟將驅(qū)動輪頂起模擬行駛狀態(tài)，也可以將汽車示波測試線加長進行行駛的測試。波形結(jié)果當(dāng)車輪開始轉(zhuǎn)動時，霍爾效應(yīng)傳感器開始產(chǎn)生一連串的信號，脈沖的個數(shù)將隨著車速增加而增加，與圖例相像，這是大約30英里/小時時記錄的，車速傳感器的脈沖信號頻率將隨車速的增加而增加，但位置的占空比在任何速度下保持恒定不變。車速傳感器越高，在示波器上的波形脈沖也就越多。確認(rèn)從一個脈沖到另一個脈沖的幅度，頻率和形狀是一致的，這就是說幅度夠大通常等于傳感器的供電電壓，兩脈沖間隔一致，形狀一致，且與預(yù)期的相同。確定波形的頻率與車速同步，并且占空比決無變化，還要觀察如下內(nèi)容：觀察波形的一致性，檢查波形頂部和底部尖角。觀察幅度的一致性：波形高度應(yīng)相等，因為給傳感器的供電電壓是不變的。有些實例表明波形底部或頂部有缺口或不規(guī)則。這里關(guān)鍵是波形的穩(wěn)定性不變，若波形對地電勢過高，則說明電阻過大或傳感器接地不良。觀察由行駛性能問題的產(chǎn)生和故障碼出現(xiàn)而誘發(fā)的波形異常，這樣可以確定與顧客反映的故障或行駛性能故障產(chǎn)生的根本原因直接有關(guān)信號問題。雖然霍爾效應(yīng)傳感器一般設(shè)計能在高至150℃溫度下運行，但它們的工作仍然會受到溫度的影響，許多霍爾效應(yīng)傳感器在一定的溫度下(冷或熱)會失效。如果示波器顯示波形不正常，檢查被干擾的線或連接不良的線束，檢查示波器和連線，并確定有關(guān)部件轉(zhuǎn)動正常(如：輸出軸、傳感器轉(zhuǎn)軸等)。當(dāng)示波器顯示故障時，搖動線束，這可以提供進一步判斷，以確認(rèn)霍爾效應(yīng)傳感器是否是故障的根本原因。
光電式車速傳感器
光電式車速傳感器是固態(tài)的光電半導(dǎo)體傳感器，它由帶孔的轉(zhuǎn)盤兩個光導(dǎo)體纖維，一個發(fā)光二極管，一個作為光傳感器的光電三極管組成。一個以光電三極管為基礎(chǔ)的放大器為發(fā)動機控制電腦或點火模塊提供足夠功率的信號，光電三極管和放大器產(chǎn)生數(shù)字輸出信號(開關(guān)脈沖)。發(fā)光二極管透過環(huán)島上的孔照到光電三極管上實現(xiàn)光的傳遞與接收。轉(zhuǎn)盤上間斷的孔可以開閉照射到光電三極管上的光源，進而觸發(fā)光電三極管和放大器，使之像開關(guān)一樣地打開或關(guān)閉輸出信號。從示波器上觀察光電式車速傳感器輸出波形的方法與霍爾式車速傳感器完全一樣，只是光電傳感器有一個弱點即它們對油或臟物在光通過轉(zhuǎn)盤傳遞的干涉十分敏感，所以光電傳感器的功能元件通常被設(shè)計成密封得十分好，但損壞的分電器或密封墊容器在使用中會使油或贓物進入敏感區(qū)域，這會引起行駛性能問題并產(chǎn)生故障碼。
光電式車速傳感器檢測時拔下車速傳感器連接器接插件用萬用表測量傳感器兩接線端子間電阻。不同車型自動變速器的這種車速傳感器感應(yīng)電感線圈的電阻值不同，一般為幾百歐到幾千歐。將車支起，用手轉(zhuǎn)動懸空的驅(qū)動車輪，同時用萬用表測量車速傳感器的兩接線端子間有無脈沖感應(yīng)電壓。若萬用表指針有擺動，說明傳感器有輸出脈沖電壓，傳感器工作正常；否則，說明傳感器有故障，應(yīng)進一步檢查傳感器轉(zhuǎn)子及感應(yīng)線圈是否臟污，若臟污，應(yīng)進行清潔，再進行測試。若傳感器仍無脈沖電壓產(chǎn)生，確認(rèn)傳感器已經(jīng)損壞，應(yīng)進行更換。車速傳感器脈沖電壓測量。單件檢測。拆下車速傳感器，測量傳感器輸出脈沖電壓。具體操作是，用一根鐵棒或一塊磁鐵迅速靠近或者離開傳感器，同時用萬用表測量傳感器兩接線端子間有無脈沖電壓產(chǎn)生。如果沒有感應(yīng)電壓或感應(yīng)電壓很微弱，說明傳感器有故障，應(yīng)進一步檢查，再試驗，確認(rèn)有故障后，再進行更換
磁阻元件式車速傳感器
可變磁阻式車速傳感器主要由磁阻元件、轉(zhuǎn)子、印刷電路板和磁環(huán)等組成。可變磁阻式車速傳感器的工作原理，當(dāng)齒輪帶動傳感器軸旋轉(zhuǎn)時，與軸連在一起的多級磁環(huán)也同時旋轉(zhuǎn)，磁環(huán)旋轉(zhuǎn)引起磁通量的變化，是集成電路內(nèi)的磁阻元件的電阻也發(fā)生變化。當(dāng)流向磁阻元件MRE的電流方向與磁力線方向平行時，其電阻值最大；電流方向與磁力線方向垂直時，其電阻值最小.在磁環(huán)上N極與S極交替排列，隨著磁環(huán)的回轉(zhuǎn)使其磁力線方向不斷地變換，伴隨每一回轉(zhuǎn)，在內(nèi)置磁阻元件（MRE）的集成電路（IC）中發(fā)出20個脈沖信號，該信號即車速信號，送入速度表。磁通量的變化與磁環(huán)轉(zhuǎn)速成正比，這樣可以利用磁阻元件電阻值的變化檢測出磁環(huán)旋轉(zhuǎn)引起的磁通變化，將電壓的變化輸入到比較器中進行比較，再由比較器輸出的信號控制晶體管的導(dǎo)通和截止，這樣就可以檢測出車速。
可變磁阻式車速傳感器在檢測時，可用手轉(zhuǎn)動傳感器軸，在轉(zhuǎn)動的同時，用萬用表測量傳感器兩端之間輸出的電壓信號，若有脈沖電壓信號輸出，說明傳感器良好，若無脈沖信號產(chǎn)生,則說明傳感器已經(jīng)損壞，應(yīng)當(dāng)更換.
檢測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
該系統(tǒng)是用于汽車防抱制動過程中輪速傳感器的檢測。為保證ABS系統(tǒng)的正常工作，獲取車輛運行的參數(shù)，需要有合格的輪速傳感器。本系統(tǒng)用輪速傳感器檢測裝置，將信號通過A/D轉(zhuǎn)換，描繪出曲線，并根據(jù)數(shù)據(jù)確定輪速傳感器是否合格。
輪速傳感器是汽車防抱汽車制動系統(tǒng)中獲取車輛運行參數(shù)的關(guān)鍵器件，為保證汽車防抱制動系統(tǒng)的正常工作，保證汽車運行的安全，輪速傳感器是一個重要的部件。
汽車ABS所用的輪速傳感器為電磁感應(yīng)方式，產(chǎn)生出接近正弦信號的波形，過去的檢測方式是用示波器查看波形和頻率，檢測比較麻煩，難以確保產(chǎn)品質(zhì)量。我們采用將輪速傳感器與齒圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電信號，通過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，通過計算機將信號曲線描繪出來，并根據(jù)采集的數(shù)據(jù)計算出周期和頻率，通過峰值數(shù)據(jù)給出輪速傳感器是否合格的判定。
該系統(tǒng)有如下一些特點：
第一，輪速傳感器檢測裝置用于檢測不同的輪速傳感器時的固定和定位；可以通過旋轉(zhuǎn)裝置調(diào)整輪速傳感器與齒圈的距離。信號由A/D模塊傳送到PC，再由PC的檢測軟件顯示曲線和數(shù)據(jù)。
第二，輪速傳感器的參數(shù)確定：根據(jù)輪速傳感器的使用（氣壓、液壓）確定齒圈的齒數(shù)，并根據(jù)齒數(shù)確定齒圈的轉(zhuǎn)動頻率，調(diào)整電壓確定齒圈的轉(zhuǎn)動頻率。最后根據(jù)峰值電壓確定輪速傳感器是否合格。
第三，增加了【展寬】和【縮小】功能。
【展寬】和【縮小】功能是為了便于對曲線進行細致的分析。每按下一次【展寬】鍵，時間數(shù)據(jù)就縮小一半，多次按下時可以展寬到0.1s，便于分析采集的數(shù)據(jù)曲線。
第四，【保存】功能：是用于輪速傳感器檢測中對數(shù)據(jù)的存儲功能，可以事后對曲線進行分析時使用。
該系統(tǒng)由計算機、輪速傳感器檢測裝置和可調(diào)直流穩(wěn)壓電源等構(gòu)成。啟動輪速傳感器檢測軟件后如圖1所示，初始參數(shù)齒圈為100齒，文件名為“S××××××”，××××××是系統(tǒng)的年月日，為初始文件名，用戶也可以輸入自己定義的文件名。根據(jù)所檢測的輪速傳感器的用途修改齒圈齒數(shù)的值（100或48）；打開可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，至此初始準(zhǔn)備工作就完成了。按下【檢測】鍵檢測就開始了，這時應(yīng)調(diào)整可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的電壓，使齒圈的旋轉(zhuǎn)頻率滿足輪速傳感器的檢測要求，至此檢測開始了。同時【檢測】鍵變成【停止】鍵，可以隨時停止檢測工作。便于保存或分析數(shù)據(jù)（用【展寬】鍵查看曲線）。檢測是連續(xù)的，可以提高檢測效率。
附圖2為齒圈齒數(shù)為48齒時輪速傳感器的檢測曲線，附圖3為附圖2曲線的展寬方式；附圖4為齒圈齒數(shù)為100齒時輪速傳感器的檢測曲線，附圖5為附圖4曲線的展寬方式；附圖6為輪速傳感器檢測不合格的曲線。合格產(chǎn)品的判定為綠色的“合格”；不合格產(chǎn)品的判定為紅色的“不合格”。
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)電感線圈等組成。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。
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。
（2）原理
磁電式輪速傳感器是由永磁性磁芯和電感線圈組成。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。
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。
（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作輸入信號，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、功率放大器后，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。
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)正弦信號電壓，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。
參考資料 >