論磁電式轉速傳感器在汽車中的應用

彭溢潤 （航空工業蘇州長風航空電子有限公司，江蘇 蘇州 215151）

摘 要：在現當代的社會當中，汽車已經是人們必不可少的一個重要交通工具，在汽車中關于轉速傳感器的應用設計這方面我們進行分析，汽車用轉速傳感器是去檢測汽車發動機轉速的，轉速傳感器應用的是磁感應原理，在檢測過程當中并不需要接觸，使用的過程當中，轉速傳感器發出正玄信號箱發動機，從而去判斷汽車當前的曲軸位置和轉速，在檢測的過程當中，主要是通過信號輪去旋轉切到磁力線，在這個過程當中，芯片會感受到周圍磁場的變化，從而能夠反映出信號，這個信號通過發動機內部的調節所輸出來的是方波形式的信號，這種信號發出的精確度是非常高的，滿足于汽車發動機的精確度需求，使得可燃氣體能夠更充分的燃燒，從而達到尾氣排放的標準，能夠更好地發展。 

關鍵詞：磁感應；轉速；磁力線

在目前的發展過程當中，關于磁電式轉速傳感器已經很好地應 用到汽車的裝備中，而我們目前需要研究的就是是否這種傳感器能 夠讓汽車更好的運行，本篇文章將分析其中的相關參數，確定它是 否符合汽車的發展，為汽車的發展做出良好的奠基作用，滿足汽車 發動機的各項需求，才能夠在未來發展的更好，對于目前來說，汽 車已經是人類必不可少的一項重要交通工具，所以我們必須要對它 的各項性能進行更好的了解，保證他的安全運行，對于本篇文章來 說，我們要需說的是關于磁電式轉速傳感器在汽車中的應用。

1 產品的結構 

磁電式轉速傳感器，它的組成結構主要是通過在它的內部放一 個永磁體，在這個部位的上下方分別放一根導，分別和南極和北極 連接，在一側的外面放有感應的線圈，線圈兩端有輸出的端子，這 個傳感器工作的特點是將它固定在一個速度轉動，因為他里面裝置 著永磁體，其中包含著導磁鐵心，他的外面會有一定數量的線圈， 其中速度齒輪是由鐵磁這種材料做成的，齒輪在轉動的時候，傳感 器通過自己的探頭對應出來齒輪的轉動是連續不斷變化的，出現這 種情況的原因是由于傳感器內部中存在著一定的磁場，這種磁場會 經過探頭的表面向周圍散發出去，傳感器的探頭靠近齒輪的時候， 就會在這個過程中形成一個磁路，當它們之間通過磁通量的時候， 并且達到了一定的數量，就會由于其中的間隙不同使得他們之間的 詞組發生相應的變化，所以在旋轉的過程當中，它的磁通量也是變 化著的，傳感器周圍是由線圈圍繞的變化的過程中，相應的就會出 現感應電壓，在計算過程當中，我們會根據公式去計算相應的數據 進行分析。 

2 傳感器的相關參數分析 

2.1 輸出電壓 

根據結論公式，我們可以得出傳感器電壓和線圈扎數是成正比 的，和磁通量的變化率成正比，我們可以仔細去觀察電磁出現的整 個過程，傳感器在沒有安裝齒輪之前，他的旁邊是沒有關于鐵磁等 材料的，它的磁場分布是非常有規律的，分別是通過 s 級和導磁柱 相連，N 極和探頭相連形成一個整體的磁場，他們之間會形成一個 閉合的磁路，通過磁路的變化進行輸出的齒輪前，且空氣隙較小 （0.2~ 1.8mm）時，傳感器的磁路發生變化，探頭一側經氣隙一部 份磁場經過齒輪，再經過齒輪返到導磁柱一邊的 S 極，這也意味著 通過導磁探頭一側外繞圈的磁通量與不安裝時的不同，而且同樣的 原理，在齒尖和齒根對著傳感器探頭時整個由傳感器及齒輪構成的 磁路也不一樣，對著齒尖時，氣隙小磁阻小，氣隙通過的磁通量較 大，而對著齒根時，氣隙通過的磁通量較小。由于在以永磁體為磁 場源的整個磁路中，S 極的導磁柱及 N 極的導磁探頭除與永磁體接 觸的面之外，每一個部位表面都在向外發散著磁場。那么就探頭一 側而言，也是一樣的，除與永磁體 N 極接觸面之外的其它部位都在 向空中發散磁通，這樣在整個探頭內部磁場強度（或磁通密度）分 布，就形成了從永磁體接觸面開始向探頭端面逐步減小的一個趨勢， 也就是說對于外部的線圈而言，不同位置線圈每：一匝所鉸鏈的磁 通量是不同的，越靠近永磁體一側鉸鏈的越多。當傳感器端面探頭 與速度齒輪之間的氣空變化時，氣隙較大時，由探頭端傳導向齒輪 的磁通量較小，由導磁探頭發散的磁通較多，線圈總體鉸鏈的磁通 量較小，當傳感器探頭對著齒尖時，通過氣隙傳導到齒輪。上的磁 通量較大，線圈鉸鏈的磁通量較多。當齒輪以一定速度轉動時，在 傳感器線圈中的磁通量就隨著齒尖和齒根位置的變化而變化，因此 線圈中產生感應電勢，電勢的大小與齒輪轉速成正比。速度越高，感應電勢越高，在實際應用與測量時這個值關不完全是線性上升的， 其原因是線圈有一定電阻，傳感器的輸出要求帶一定負載，雖然傳 感器能產生電動勢，但其能量非常有限，帶載能力較弱，當速度由 低向高時，輸出電壓隨之升高，負載電阻沒變，這時向負載注人的 能量上升，內阻的消耗增大。所以電壓上升受到阻礙。因此傳感器 電壓上升隨速度變化不是理想線性的。 

2.2 電阻和電感 

分析完輸出電壓之后，我們接著分析另外兩個相關的參數，分別是電阻和電感，首先我們了解一下電阻，我們可以把傳感器當作 是一個電源，或者是發電機，他是具有內阻的，這個因素會影響很多， 這個時候我們就要觀察負載的大小，也就是說是要確定匹配的問題。 現如今的傳感器和傳統的傳感器差異很大的，因為現在的傳感器電 阻會達到幾百甚至 1000 歐左右，這是很小的了，因此他消耗的能 量只有負載消耗能量的一小部分。

其次，我們要說一下線圈的電感是如何形成的，這個電感又具 有什么樣的意義？單位電流產生的總磁通鏈為線圈的電感。在測線 圈的電感時是給線圈加一個一定幅值的交流電壓，由測其對這個交 流電壓的阻抗來分析計算出線圈的電感。在傳感器中線圈電感的影 響因素是永磁體磁場強度，兩邊導磁體的尺寸及線圈匝數。當永磁 體磁場強度相同，匝數也相同的情況下，永磁體 N 極側的導磁探頭 尺寸是影響的主要因素。其影響機理為：因永磁體的作用，探頭磁 化，鐵磁探頭中有一定磁通量，并且飽和達到一定水平。探頭的直 徑不同，載面積也不同，根據磁路磁導的關系，截面積大，磁阻小 電感大，截面積小，磁阻大電感小。根據前面的分析在線圈中產生 感應電壓的因素是齒輪與傳感器形成的磁路中，探頭與齒輪氣隙變 化導致線圈中鉸鏈的磁通量發生著變化造成的。而與電感 L 無直接 關系，那么這個電感 L 在這里有什么意義呢 ? 一旦傳感器結構、使 用材料參數及線圈匝數等確定下來，裝配后電感值也確定了，這個 L 就是表征傳感器電氣參數的特征量，通過它可以判斷傳感器的電 參數是否正常。如果永磁體的參數不符、導磁材料（柱和探頭）不符、 裝配不到位或線圈匝數變化都會影響電感參數 L。在生產過程中通 過對電感值 L 檢測可以監測產品生產質量。 

3 總結 

本篇文章所說的就是對于汽車中傳感器的相關工作原理分析， 主要闡述了關于磁電式速度傳感器，它會產生磁場，通過一系列的 物理過程產生感應電動勢，因為傳感器自身是具備著電阻和電感量的電阻值和信號，處理單元接收的是相互匹配的，對于目前所研究 的磁電式傳感器來說，它的線圈電阻都是比較小，不會影響匹配的 結果，如果傳感器的結構確定之后，那么它的電感值也會確定，用 它作為之后傳感器生產過程當中的一個重要參考數據。 

參考文獻：

[1] 謝丹，初宏偉 . 磁電式與霍爾式發動機轉速傳感器應用解析 [J]. 內燃機與配件，2020（24）：60-61. 

[2] 宋衛平 . 磁電式轉速傳感器在汽車中的應用設計 [J]. 汽車與駕駛 維修（維修版），2017（09）：92-93. 

作者簡介： 彭溢潤（1989.03—），男，漢族，江蘇省鎮江市，全日制碩士 研究生，工程師，研究方向：傳感器研發與運用。