一種汽車方向盤轉角傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種汽車傳感器，具體涉及一種汽車方向盤轉角傳感器。
【背景技術】
[0002]汽車方向盤轉角傳感器是現代汽車穩定性控制系統中的一個重要組成部分，它通過計算方向盤轉角和轉角的變化率，從而為ESP或者ESP系統提供動作依據。
[0003]目前通用的方向盤轉角傳感器采用三個齒輪的機械機構來測量轉角和轉過的圈數。其中大齒輪隨方向盤管柱一起轉動，兩個小齒輪與傳感器外殼一起固定在車身上，不隨方向盤的轉動而轉動。兩個小齒輪上分別設置兩個轉角傳感器，兩個轉角傳感器的讀取范圍在0-360度之間，通用的方向盤轉角算法是依據齒輪的參數關系構建二元不定方程，以計算出兩個齒輪的轉動角度，然后根據嚙合原理從而確定方向盤轉角。
[0004]此方向盤轉角傳感器包含元器件較多，同時方向盤轉角算法復雜度也較高，并且該傳感器中轉角傳感器大多采用霍爾式傳感器，而霍爾式傳感器的信號易受車上電磁信號的干擾，使得測量精度降低。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于針對上述現有技術中的缺陷，提供一種不僅能夠準確測量出方向盤旋轉角度，同時能夠測出方向盤的旋轉方向，結構簡單，測量精度高，不受電磁干擾的汽車方向盤轉角傳感器。
[0006]與現有技術相比，本實用新型采用的技術方案為:包括設置在傳感器殼體內，與方向盤下方轉向管柱固定連接的主動齒輪，主動齒輪與位于其兩側的兩個從動齒輪相互嚙合；所述的兩個從動齒輪上各固定有兩個半圓形電阻片，且半圓形電阻片與其圓心之間設置有轉角檢測滑片，半圓形電阻片與轉角檢測滑片組成轉角檢測變阻器；所述的從動齒輪中任意一個上還固定有圓形電阻片，且圓形電阻片與其圓心之間設置有轉向檢測滑片，圓形電阻片與轉向檢測滑片組成轉向檢測變阻器；
[0007]所述的傳感器殼體內還包括電源，用于與兩個轉角檢測變阻器組成橋式電路的固定電阻，以及用于與轉向檢測變阻器組成分壓電路的分壓電阻；所述的橋式電路與轉向檢測變阻器分別外接放大電路，并經過A/D轉換電路連接處理器，通過處理器對方向盤的旋轉方向及旋轉角度進行輸出。
[0008]所述的兩個從動齒輪大小相等，主動齒輪的半徑小于兩個從動齒輪。
[0009]所述的橋式電路外并聯有穩壓二極管。
[0010]所述的放大電路包括INA128型放大器芯片以及連接在其RG端之間的調節電阻。
[0011]所述的半圓形電阻片與圓形電阻片采用粘接的方式固定在從動齒輪上。
[0012]與現有技術相比，本實用新型具有如下的有益效果:駕駛員旋轉方向盤時，帶動與方向盤下方轉向管柱固定連接的主動齒輪轉動，主動齒輪帶動位于其兩側的兩個從動齒輪轉動，兩個從動齒輪上各固定有兩個半圓形電阻片，進而使得轉角檢測滑片在半圓形電阻片上的接觸點位置發生改變，因此造成轉角檢測變阻器的阻值變化，采用半圓形電阻片是因為方向盤順時針旋轉到極限位置時，從動齒輪只旋轉半圈，同理方向盤逆時針旋轉到極限位置時，從動齒輪也只旋轉半圈。同時從動齒輪中任意一個上還固定有圓形電阻片，轉向檢測滑片在圓形電阻片上的接觸點位置發生改變，造成轉向檢測變阻器的阻值變化。傳感器殼體內還包括電源，用于與兩個轉角檢測變阻器組成橋式電路的固定電阻，以及用于與轉向檢測變阻器組成分壓電路的分壓電阻，轉角檢測變阻器與轉向檢測變阻器的阻值變化會引起電壓變化，變化信號經過放大電路以及A/D轉換電路連接處理器，最終轉換成方向盤的旋轉方向及旋轉角度通過處理器進行輸出。本實用新型通過兩個轉角檢測變阻器組成橋式電路檢測轉角變化情況，能夠將主動齒輪微小的變化放大兩倍后輸出，提高了方向盤轉角檢測的精度，并且橋式電路抗溫漂的特性也提高了方向盤轉角檢測過程中抗干擾的能力。本實用新型結構簡單，所需元器件少，不僅能夠準確測量出方向盤旋轉角度，同時能夠測出方向盤的旋轉方向，不受電磁干擾。
[0013]進一步的，本實用新型兩個從動齒輪大小相等，主動齒輪的半徑小于兩個從動齒輪，由于駕駛員在駕駛過程中方向盤的轉動幅度時常較大，這樣保證主動齒輪在大幅度旋轉時，從動齒輪上電阻片與滑片位置移動平穩，阻值變化不會發生突變，保證裝置正常運行，延長裝置的使用壽命。
[0014]進一步的，本實用新型橋式電路外并聯有穩壓二極管，通過穩壓二極管使得橋式電路工作電壓平穩，并對兩個轉角檢測變阻器施加保護。
[0015]進一步的，本實用新型放大電路包括INA128型放大芯片以及連接在其RG端之間的電阻，通過調節RG端之間的電阻大小，能夠容易地改變放大倍數。
【附圖說明】
[0016]圖1本實用新型的安裝示意圖；
[0017]圖2本實用新型的電路結構示意圖；
[0018]圖3本實用新型的齒輪結構示意圖；
[0019]附圖中:1_方向盤；2_轉向管柱；3_主動齒輪；4_從動齒輪；5_半圓形電阻片；6-轉角檢測滑片；7_圓形電阻片；8_轉向檢測滑片；9_電源；10-放大電路；11_A/D轉換電路；12_處理器；13-穩壓二極管；14-傳感器殼體；、-分壓電阻；Rg_調節電阻。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明。
[0021]如圖1所示，方向盤I下方的轉向管柱2通過花鍵固定連接本實用新型傳感器殼體14內的主動齒輪3。如圖3所示，主動齒輪3與位于其兩側的兩個從動齒輪4相互嚙合，兩個從動齒輪4與傳感器殼體14固定連接，且每個主動齒輪3以齒輪圓心O為中心r為半徑的圓上，固定粘接兩個半圓形的電阻片5，長度為r的轉角檢測滑片6 —端位于圓心處，半圓形的電阻片5與轉角檢測滑片6構成轉角檢測變阻器；主動齒輪3順時針旋轉的過程中，第一從動齒輪A逆時針旋轉且第一從動齒輪A上半圓形的電阻片與轉角檢測滑片構成滑動電阻Rltl,第二從動齒輪B逆時針旋轉且第二從動齒輪B上半圓形的電阻片與轉角檢測滑片構成滑動電阻R3tl;主動齒輪3逆時針旋轉的過程中，第一從動齒輪A順時針旋轉且第一從動齒輪A上另一個半圓形的電阻片與轉角檢測滑片構成滑動電阻Rn，第二從動齒輪B順時針旋轉且第二從動齒輪B上另一個半圓形的電阻片與轉角檢測滑片構成滑動電阻R31;任意時刻兩個從動齒輪4上半圓形的電阻片與轉角檢測滑片構成滑動電阻的電阻值是相等的。在第一從動齒輪A上以齒輪圓心O為中心2r為半徑的圓上，固定粘接一個圓形電阻片7，且長度為2r的轉向檢測滑片8 一端位于圓心處，圓形電阻片7與轉向檢測滑片8構成滑動電阻R0。
[0022]如圖2所示，當方向盤順時針旋轉時，主動齒輪3也順時針旋轉，構成測量方向盤轉角的橋式電路中的四個橋臂電阻為滑動電阻R1(l、第一固定電阻R2、滑動電阻R3(l、第二固定電阻R4，且兩個固定電阻的阻值大小相等，任意時刻兩個滑動電阻的阻值大小相等；同理當方向盤逆時針旋轉時，構成測量方向盤轉角的橋式電路中的四個橋臂電阻為滑動電阻Rn、第一固定電阻R2、滑動電阻R31、第二固定電阻&，且兩個固定電阻的阻值大小相等。并且在橋式電路電源輸入端并聯一個穩壓二級管13，橋式電路電壓信號輸出端接入INA128型放大器芯片，并且在INA128型放大器芯片RG端電連接調節電阻Rg，INA128型放大器芯片與A/D轉換電路11電連接，A/D轉換電路11與處理器12電連接。當方向盤轉角變化時，橋式電路輸出小的電壓信號，同時也是方向盤轉角信號，經過INA128型放大器芯片的放大后，再經過A/D轉換電路11傳給處理器12處理，以得到方向盤轉角值。
[0023]在方向盤旋轉方向測量電路中，滑動電阻Rtl與固定電阻R C11串聯，滑動電阻R C1的兩端接入INA128型放大器芯片，并且在INA128型放大器芯片RG端電連接調節電阻Rg，A/D轉換電路11與INA128型放大器芯片輸出端電連接，A/D轉換電路11與處理器12電連接。當方向盤順時針旋轉，滑動電阻&的阻值逐漸變大，當方向盤逆時針旋轉，滑動電阻Rtl的阻值逐漸變小，由此帶來滑動電阻Rtl兩端的電壓變化，A/D轉換電路11將電壓變化信號傳給處理器12處理，判定得到方向盤旋轉方向。處理器12采用微處理器。
[0024]本實用新型結構簡單，所需元器件少，不僅能夠準確測量出方向盤旋轉角度，同時能夠測出方向盤的旋轉方向，不受電磁干擾。
【主權項】
1.一種汽車方向盤轉角傳感器，其特征在于:包括設置在傳感器殼體(14)內，與方向盤(I)下方轉向管柱(2)固定連接的主動齒輪(3)，主動齒輪(3)與位于其兩側的兩個從動齒輪(4)相互嚙合；所述的兩個從動齒輪(4)上各固定有兩個半圓形電阻片(5)，且半圓形電阻片(5)與其圓心之間設置有轉角檢測滑片(6)，半圓形電阻片(5)與轉角檢測滑片(6)組成轉角檢測變阻器；所述的從動齒輪(4)中任意一個上還固定有圓形電阻片(7)，且圓形電阻片(7)與其圓心之間設置有轉向檢測滑片(8)，圓形電阻片(7)與轉向檢測滑片(8)組成轉向檢測變阻器； 所述的傳感器殼體(14)內還包括電源(9)，用于與兩個轉角檢測變阻器組成橋式電路的固定電阻，以及用于與轉向檢測變阻器組成分壓電路的分壓電阻(Rtll);所述的橋式電路與轉向檢測變阻器分別外接放大電路(10)，并經過A/D轉換電路(11)連接處理器(12)，通過處理器(12)對方向盤的旋轉方向及旋轉角度進行輸出。
2.根據權利要求1所述的汽車方向盤轉角傳感器，其特征在于:所述的兩個從動齒輪(4)大小相等，主動齒輪(3)的半徑小于兩個從動齒輪(4)。
3.根據權利要求1所述的汽車方向盤轉角傳感器，其特征在于:所述的橋式電路外并聯有穩壓二極管(13)。
4.根據權利要求1所述的汽車方向盤轉角傳感器，其特征在于:所述的放大電路(10)包括INA128型放大器芯片以及連接在其RG端之間的調節電阻(Rg)。
5.根據權利要求1所述的汽車方向盤轉角傳感器，其特征在于:所述的半圓形電阻片(5)與圓形電阻片(7)采用粘接的方式固定在從動齒輪(4)上。
【專利摘要】一種汽車方向盤轉角傳感器，包括設置在傳感器殼體內與方向盤轉向管柱固定連接的主動齒輪，主動齒輪與位于其兩側的兩個從動齒輪相互嚙合；從動齒輪上各固定有兩個半圓形電阻片，且半圓形電阻片與其圓心之間設置有轉角檢測滑片；從動齒輪中的任意一個上還固定有圓形電阻片，且圓形電阻片與其圓心之間設置有轉向檢測滑片；傳感器殼體內還包括電源，用于組成橋式電路的固定電阻，以及用于組成分壓電路的分壓電阻；橋式電路與轉向檢測變阻器分別外接放大電路，并經過A/D轉換電路連接處理器，通過處理器對方向盤的旋轉方向及旋轉角度進行輸出。本實用新型結構簡單，所需元器件少，能夠準確測量出方向盤旋轉角度及旋轉方向。
【IPC分類】B62D15-02
【公開號】CN204355144
【申請號】CN201420825574
【發明人】龔賢武, 唐自強, 王鵬, 蘇楠, 鹿靜, 王棟梁
【申請人】長安大學
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年12月22日