车载第4代智能传感器的工作原理及常见检修方法

黄大鹏，郭海鹰

（1.广州特斯拉海珠服务中心，广东 广州 510399；2.东莞市汽车技术学校，广东 东莞 523400）

随着汽车的快速发展，车辆的智能化也越来越多，而实现车辆不断智能化的前提是电子元件的快速发展和使用。整个车辆的各个系统的协调工作需要上百个传感器的信息反馈，而传感器的发展已经使这些信息的反馈方式和处理速度发生了很大的变化，这也是现在的车辆越来越舒适化和安全化的根本原因。因此，必须了解最新的传感器技术才能真正了解车辆的电器设备及其工作原理，对汽车的技术人员也会有很大的帮助。下面将详细介绍第4代传感器的工作原理和检修方法。

1 简谈前3代车载传感器的功用与区别

车载传感器的发展到现在已经有近半个世纪的历史，从第1代传感器到现在的第4代智能传感器，每一次突破都是汽车发展的里程碑。而传感器的发展主要区分的特点有3个：传感器本体功能、传输的方法与控制单元的协议。为了能更好地区别和理解前3代传感器的特点和区别，总结如表1所示。

表1 前3代传感器的特点和区别

2 详谈第4代车载传感器的工作原理

与前面3代传感器最大的不同是，第4代传感器自身就具备诊断功能，因此也被称为第4代智能型传感器。由于自身就具备了诊断功能，这使车载的电脑更加的集成化，第4代传感器采用的是双线传输，这样提高了传感器的可靠性。

第4代传感器具备以下特点：①抗干扰能力很强；②传感器自身的故障率低；③减少车辆的导线数量；④电磁兼容性强。

第4代智能传感器的工作原理：传感器将车辆的电流、磁场、位移、压力、压差、转速等信号，通过自身的微处理器将收到的信号转换成准确的数字信号后直接反馈给控制单元。具体的原理图见图1。

图1 第4代智能传感器的工作原理

第4代传感器的工作原理告诉我们一个传感器本身就是一个ECU，那么究竟这么一个小小的传感器是怎样进行信息处理的呢？下面将从传感器本身的结构来分析它的信息处理过程。

如图2所示，第4代智能传感器的信息传输技术主要采用了ASIC专用电路。ASIC指的是一种为专门目的而设计的集成电路。控制模块采用的是解调技术，而传感器采用的是调制技术。车载的控制单元直接给传感器供电，传感器根据外部的信息，通过自身测量室内测得的数据，经过信号处理电路进行整流或者放大等电路信号处理后，转换为数字信号，然后通过总线传输反馈给控制单元，这样就能实现数据的相互传输，增强稳定性和可靠性。而ASIC电路的处理信号不但包括数字信号的转换，同时也具备信号方向、位置等信号的判定，比如主动式轮速传感器不但可以判断速度信号，同时能够判定车辆是前进还是退后还是静止。

图2 第4代智能传感器的信息传输技术

3 第4代车载智能传感器的检修方法 （以主动轮速传感器为例）

主动式轮速传感器是基于霍尔效应原理而将被测量如电流、磁场、位移、压力、压差、转速等转换成电动势输出的一种传感器。主动式轮速传感器也是由传感头和齿圈组成。此类传感器通过引起霍尔电压的变化，输出准正弦波电压。传感器内的ASCI专用电路将接收到的信号转换成标准的脉冲电压。

主动式传感器最大的特点是采用双霍尔传感器和ASIC专用电路组成。双霍尔传感器的信号在转换成波形后可以判定车辆的行驶方向。其信号传输的原理如图3所示。

图3 轮速传感器信号传输原理图

轮速传感器内部接口电路的作用是将电流调制成最小7 mA，最大14 mA。而DSC内部通过检测电阻Rm将电流转换成电压信号Urm。最后经过ASIC专用电路处理后转化为脉冲信号，那么，我们该怎样测量轮速传感器的信号呢？

由于主动式轮速传感器输出的是脉冲信号，因此，想要正确测量的方法就是使用示波器，单使用万用表测量无法判定其好坏。示波器测量轮速传感器的步骤如下：①选择合适的传感器适配插头；②连接示波器；③选择交流耦合档；④红表笔接信号线，黑表笔搭铁；⑤记录波形，对比标准波形是否有异常。车辆静止和转动时的波形如图4所示，电压轴为0.1 V，时间间隔为1 ms。

由上可以总结，第4代传感器的检修流程大概如下：①使用诊断仪检查是否有相关的故障代码；②检查传感器的线束是否正常，插头是否连接正常；③检查传感器的供电是否正常，搭铁是否正常；④测量传感器的波形；⑤对故障位置进行修复或者更换部件。如果是线束或者搭铁不良则进行修复，如果波形测量异常，确定是传感器内部故障则更换传感器。

图4 车轮前转、后转、静止时的波形