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基于磁阻效应的非接触式角度传感系统研究
| 论文题名： | 基于磁阻效应的非接触式角度传感系统研究 |
| 关键词： | 汽车方向盘;角度传感器;磁阻效应;测量范围;模块化设计;相位差 |
| 摘要： | 角度传感器是传感器技术中较为重要的一种,于现代工业应用中较为广泛,在航天、车辆、工业设备等多方面都起到极为关键的作用。而其中磁阻角度传感器作为角度传感器中较为先进的一类,具备其它同类产品所缺乏的优点——绝对式非接触测量、实时解算角度,应用前景极为广阔。本文重点研究了基于磁阻角度传感器的非接触式角度测量的方法,设计了方向盘角度传感器,实现了对汽车方向盘转角信号的高精度测量。 首先,从传感器系统机械结构设计方面入手,针对车辆方向盘测量需求,提出大范围角度测量方案。由于单个磁阻传感器测量范围有限,因此通过两个磁阻角度传感器的旋转相位差来反向解算角度。通过该方案,能将磁阻传感器的测量范围由360°扩展至2160°,有效扩大该类磁阻传感器测量范围,拓展其应用领域。 其次,磁阻传感元件灵敏度和量程之间存在着反比关系,要扩大量程必然导致灵敏度的降低,自然会对系统信噪比产生影响,从而降低角度测量精度。因此本文依据性能指标要求选择合适的单片机作为系统的核心,通过信号调理电路充分利用单片机内部 ADC的分辨率来提高系统灵敏度,并提出在角度传感器系统中应用CAN总线通信的方案,为满足磁阻角度传感器灵敏度和测量范围的双向指标要求提供了高性能、稳定、可靠的硬件基础。 最后,考虑现有的一些角度测量系统无法进行实时测量的问题,利用所选单片机良好的开发环境,提出模块化软件设计思路,根据实时采集的两路传感器信号,依照游标卡尺测量长度的原理编写了磁阻角度传感器角度解算及测量范围扩展算法,最后通过CAN口将其输出给上位机显示及传送给车用电动助力转向系统中的控制器,实现了磁阻角度传感器的智能化。 实验结果表明该磁阻角度传感器测量范围可达0°至2160°,精确度为0.8°。在对其实验结果进行误差分析,研究其性能的改善空间后可以发现,该传感器和光栅、电容等现有非接触式角度传感器相比,其具有的成本低、体积小、抗污染、抗振动等优势令其存在广阔的应用前景。 |
| 作者： | 王加熙 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 符钟民;杨明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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