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电子稳定系统是目前汽车电控技术的热点．而在控制过程中方向盘转角传感器则
是其最重要的部分．通过计算方向盘转角的位置和转角变化速率来侦测驾驶员的
操作意圈．从而为ESP 或EPS控制单元提供控制动作的依据。传统的方向盘转角
传感器基于多种原理．如光电效应、霍尔效应，电阻分压效应等。根据原始信号
编／解码方式的不同转角传感器可分为绝对值转角传感器和相对值转角传感器。
这些传感器普遍存在测量精度不高、抗干扰性能差等缺点，且结构复杂．成本也
较高[22]
。
转角传感器的大齿圈内部与方向盘向管柱固定连接，大齿圈与 2个小齿轮通
过齿轮啮合．方向盘一般都能绕一个方向转 3圈，为了得到精确的绝对角度这里
采用齿数分别为 26 和 28 的小齿轮，而大齿轮齿数为 42 这样就能得到 2 个频率
水同的锯齿波，为后面差值运算做了前提条件，转角传感器示意图如图 3-1所示。
图 3-1 转角传感器示意图 本科毕业设计说明书（论文） 第22页 共44页
小磁缸分为 N 与 S 极，S 极为向外发射磁场，N 向内吸收磁力线所以在其
垂直方向形成磁场分布．然后将角度传感器放置于距磁钢的 2 mm 左右．将其小
磁钢放置于齿轮巾心．每当小齿轮带动小磁钢旋转一周．在角度传感器上就会产
生2 列相隔90°相位的正弦波，做运算就能得到其相对角度值。其中 AS5043 是
一种非接触式磁性角度编码器．测量范围高达360°的角度范围它可提供数字式
10 位输出以及一个可编程模拟输出，输出与在芯片上力作旋转运动的磁铁的角
度存在正比例关系模拟输出可通过多种方式配置，包括用户可编程角度范围，可
调节电压或电流输出。
将该角度传感器并联入系统中，得到的检测信号处理后将通过 CAN 总线传
递到 CPU 进行计算，得到线性直线能够让转角与电压值一一对应故实时检测出
其转角的大小。
采用该非接触方式方向盘转角传感器具有测量精度高，测量范围广，成本
低等优点。同时本方案采用的双角度传感器做差值运算得到的测量范围更广，测
量更稳定
3.2 制动踏板线位移传感器设计
本项目选用线位移传感器测量踏板位移。但是，线位移传感器与制动踏板集
成度较差，且安装空间有限，其测量的位移信号与实际制动踏板位移存在较大的
偏差，所以在实际制动踏板应用中，采用线位移传感器制动踏板的位移是很不合
理的。
由于合成碳膜电位器具有制造工艺简单，便于自动化生产，体积小，精度高，
价格低廉等优点，被广泛应用于各领域的角度测量中。本项目采用合成碳膜电位
器测量制动踏板的角位移，这样不但易于传感器的集成，同时还可以尽量减小测
量的制动踏板位移与其实际位移之间的误差[23]
。
在汽车制动过程中，传感器信号很容易受到外界的干扰。由于制动踏板的角
位移信号关系到驾驶员的制动意图的识别、电机回馈制动力与液压制动力的分配
等方面，所以制动踏板角度传感器信号的可靠性设计也是很重要的一个过程。本
项目主要针对传感器结构及其安装的设计，因此不作过详探究。 本科毕业设计说明书（论文） 第23页 共44页
为了提高角位移信号的可靠性，本项目采用的是双联电位器测量制动踏板的
角位移信号的。双联电位器如图 3-3 所示：
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