EPS扭桿式扭矩傳感器的類型、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、原理

EPS扭桿式扭矩傳感器的類型、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、原新磁（上海）電子有限公司作者：胡漢@新磁（上海）電子有限公司EPS扭桿式扭矩傳感器的類型、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、原理時(shí)間:2012-10EPS主要由扭矩傳感器、車速傳感器、電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和電子控制單元（ECU）等組成。通過(guò)傳感器檢測(cè)司機(jī)轉(zhuǎn)向操作的方向盤當(dāng)生成的轉(zhuǎn)矩或角的大小和方向，和所需的信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入控制單元、控制單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行手術(shù)后要得到駕駛循環(huán)是適應(yīng)轉(zhuǎn)矩，終于發(fā)布了一項(xiàng)指令驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩通過(guò)傳動(dòng)裝置和動(dòng)力。因此，扭矩傳感器是EPS系統(tǒng)最重要的組成部分。扭矩傳感器有許多種，主要電位計(jì)類型扭矩傳感器、金屬電阻應(yīng)變計(jì)扭矩傳感器、非接觸式扭矩傳感器，隨著技術(shù)的進(jìn)步將會(huì)有更高的精度，降低成本的傳感器。電位計(jì)類型扭矩傳感器電位計(jì)類型扭矩傳感器主要可分為旋臂式、雙級(jí)行星齒輪式、扭桿式。扭力桿式測(cè)量具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，相對(duì)較高，在早期的應(yīng)用程序更多。EPS扭桿式扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)、原理扭桿式扭矩傳感器主要由扭桿彈簧，角-位移傳感器、電位計(jì)組成。扭桿彈簧的主要角色是檢測(cè)司機(jī)交互扭矩方向盤上，并將他們轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角值。角位移變換器是一個(gè)螺釘機(jī)制、扭桿彈簧兩端的相對(duì)角度到滑動(dòng)套筒軸向位移，在只球，螺旋槽和滑塊?；瑝K相對(duì)于輸入軸在螺旋方向，在同一時(shí)間滑塊通過(guò)銷安裝在出力軸上，輸出軸可以比作在垂直方向移動(dòng)。因此，當(dāng)輸入軸相對(duì)于輸出軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，滑塊根據(jù)輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)的輸出軸，垂直運(yùn)動(dòng)。當(dāng)把方向盤，按鈕轉(zhuǎn)矩是交付給扭力桿，輸入軸相對(duì)于輸出軸方向偏差。偏差是滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)，軸方向的進(jìn)入電位器桿旋轉(zhuǎn)角度，滑動(dòng)接觸的阻力線使移動(dòng)電位計(jì)電阻值變化，電阻的變化通過(guò)電位計(jì)成電壓。這個(gè)轉(zhuǎn)矩信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。扭力桿式扭矩傳感器的設(shè)計(jì)扭桿是整個(gè)扭桿扭矩傳感器重要的組件，因而扭桿式扭矩傳感器的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是扭桿的設(shè)計(jì)。扭力桿通過(guò)細(xì)齒漸開線花鍵和方向盤軸，另一端通過(guò)徑向銷（直徑D）和轉(zhuǎn)向輸出軸連接。金屬電阻應(yīng)變計(jì)扭矩傳感器傳感器轉(zhuǎn)矩測(cè)量使用應(yīng)變電測(cè)量技術(shù)。在彈性軸粘貼應(yīng)變片測(cè)量電橋組成，當(dāng)彈性軸轉(zhuǎn)矩小變形引起的電阻值變化的橋，應(yīng)變橋電阻變化成電信號(hào)改變實(shí)現(xiàn)扭矩測(cè)量。該傳感器來(lái)完成以下信息轉(zhuǎn)換：該傳感器由彈性軸、測(cè)量、儀表放大器、接口電路。軟軸是一個(gè)敏感的元素，在45度和135度的方向最大壓應(yīng)力和拉應(yīng)力，這次在主應(yīng)力和切應(yīng)力是相等的。為了使連同精度高，必須使靈敏度系數(shù)是常數(shù)。金屬電阻應(yīng)變扭矩傳感器，解決了技術(shù)關(guān)鍵是：（1） -個(gè)彈性軸工作區(qū)域不應(yīng)大于彈性地區(qū)的1/3，以初始段。為了減少滯后誤差到最后，依照過(guò)載能力指數(shù)使用最大軸直徑。（2） 使用LM類型擴(kuò)散硅的論文之全橋式應(yīng)變計(jì)力敏感、靈敏度高、小非線性（3） 使用高精度電源。非接觸轉(zhuǎn)矩傳感器輸入軸和輸出軸連接的扭力桿，輸入軸花鍵、輸出軸與關(guān)鍵。當(dāng)扭力桿旋轉(zhuǎn)方向盤扭矩扭力時(shí)，輸入軸和輸出軸花鍵鍵槽相對(duì)位置之間改變。樣條和鍵槽相對(duì)位移改變變量等于數(shù)量的扭力桿扭轉(zhuǎn)，花鍵的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化，通過(guò)線圈被轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。檢測(cè)信號(hào)的高頻部分的檢測(cè)電路過(guò)濾器，只有扭矩信號(hào)被放大。非接觸扭矩傳感器由于采用非接觸的工作方式、使用壽命長(zhǎng)、可靠性高、不易磨損，有一個(gè)較小的延遲，軸偏轉(zhuǎn)和軸向偏差較小的影響，現(xiàn)在廣泛用于汽車和輕型卡車，是EPS傳感器主流產(chǎn)品。其他扭矩傳感器相位差傳感手段來(lái)檢測(cè)扭矩傳感器結(jié)構(gòu)及測(cè)量原理的傳感器、精度高、重復(fù)性特征。測(cè)量原理是：在每?jī)蓚€(gè)末端扭轉(zhuǎn)軸與一個(gè)齒輪，牙齒表面和分別提供一個(gè)電磁傳感器，傳感器可以誘導(dǎo)從兩個(gè)與傳動(dòng)軸的非接觸交流信號(hào)。取出信號(hào)相位差，在兩相區(qū)別，插入的晶體振蕩器產(chǎn)生一種高精度、高穩(wěn)定性的時(shí)鐘信號(hào)。這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)作為基準(zhǔn)，巧妙地應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)可以準(zhǔn)確地測(cè)量扭矩。新磁（上海）電子有限公司（X-Mag）是由美國(guó)硅谷傳感器專家與原航天四院、九院專家及中科院傳感器專家團(tuán)隊(duì)聯(lián)合創(chuàng)辦的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一家高科技企業(yè)，公司位于上海張江國(guó)家自主創(chuàng)新示范區(qū)。公司主要研發(fā)傳感器及模塊產(chǎn)品，產(chǎn)品包括磁性傳感器、壓力傳感器、電流傳感器，信號(hào)調(diào)理電路芯片（ASIC）等產(chǎn)品。公司以滿足客戶需求為導(dǎo)向，與國(guó)內(nèi)外相關(guān)企業(yè)和科研院所開展OEM、ODM、IP共享等多種形式的靈活合作和技術(shù)研發(fā)，大大提升了公司的技術(shù)水平并豐富了產(chǎn)品線，能為客戶提供較為完善的解決方案。公司地址位于上海浦東新區(qū)張江高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)上豐路977號(hào)/1幢B座

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