方向盘转角传感器研究进展

方向盘转向角传感器的数据采集系统设计作者：何润东潘盛辉韩峻峰孟德良来源：《现代电子技术》2011年第19期摘要：通过对方向盘转向角传感器的分析，设计了转向角传感器的数据采集系统,并且设计了相应的外围辅助电路，通过ARM读取传感器中的数据，对方向盘转向角，方向盘转向角速度以及转动方向这三个参数进行数据采集。

这些参数为汽车自适应前照灯控制，以及助力转向系统提供了方向盘转向角相关信息，为了便于对采集到的数据进行分析，方向盘转向角传感器采集到的数据通过串口送到上位机上，并且利用Matlab对采集的数据进行分析处理。

关键词：方向盘转向角传感器; 数据采集; ARM; Matlab中图分类号：TN919-34文献标识码：A文章编号：1004-373X(2011)19-0116-03Data Acquisition System of Steering Wheel Angle SensorHE Run- PAN Sheng---(1. Department of Electronic Information and Control Engineering, Guangxi University of Technology, Liuzhou 545006, China;2. Department of Electrical Engineering, Guangxi College of Vocational and Technical, Nanning 530007, China)Abstract： Through the analysis of steering wheel angle sensor, data acquisition system of steering angle sensor and the corresponding external auxiliary circuit were designed. Through reading the data from sensor with ARM, the data acquisition was performed with parameters of steering wheel, steering wheel angular velocity and rotation direction. These parameters provided related information of steering wheel angle for the control of automotive adaptive headlamps and the power steering system. In order to analyze the collected data, the data of steering wheel angle sensor was sent to the host computer through the serial port, and the collected data were processed through Matlab.Keywords： steering wheel angle sensor; data acquisition; ARM; Matlab自适应前照明系统(AFS)，是一种能适应各种不同环境条件的智能前照灯系统［1-2］，获得汽车在转弯处的参数，如：转向角，角速度以及转向，是汽车前向灯自适应控制的前提条件［3］。

汽车线控转向系统研究进展综述一、本文概述随着汽车科技的飞速发展，线控转向系统（Steer-by-Wire，简称SBW）作为一种先进的转向技术，正逐渐受到行业内的广泛关注。

本文旨在全面综述汽车线控转向系统的研究进展，包括其基本原理、技术特点、应用领域以及存在的挑战和未来的发展趋势。

线控转向系统作为一种新型的转向技术，通过电子信号传递驾驶员的转向意图，实现了转向系统与车辆其他控制系统的全面整合。

这种技术不仅提高了转向的精确性和响应速度，还为车辆主动安全、智能驾驶等高级功能提供了坚实的基础。

因此，对汽车线控转向系统的研究具有重要的理论价值和实践意义。

本文将从线控转向系统的基本原理出发，详细阐述其工作机制和关键技术。

接着，通过对国内外相关文献的梳理和评价，全面分析线控转向系统在技术研发、试验验证以及产业化应用等方面取得的进展。

本文还将深入探讨线控转向系统在实际应用中面临的挑战，如安全性、可靠性、成本等问题，并对未来的发展趋势进行展望。

通过本文的综述，旨在为读者提供一个全面、深入的了解汽车线控转向系统研究进展的平台，为推动该技术的进一步发展和应用提供有益的参考。

二、汽车线控转向系统的基本构成和原理汽车线控转向系统（Steer-by-Wire，简称SBW）是一种全新的转向系统，它取消了传统的机械连接，完全通过电子信号传递驾驶员的转向意图给转向执行机构，实现车辆的转向。

SBW系统主要由转向盘总成、转向执行总成和主控制器（ECU）三个部分组成。

转向盘总成包括转向盘、转向盘转角传感器、力矩传感器和转向盘回正力矩电机等部件。

驾驶员通过操作转向盘发出转向指令，转角传感器和力矩传感器分别检测转向盘的转角和驾驶员施加在转向盘上的力矩，并将这些信息转换为电信号传递给主控制器。

主控制器是SBW系统的核心，它接收来自转向盘总成的电信号，根据预设的控制算法计算出目标转向角度和转向力矩，然后向转向执行总成发出指令。

转向执行总成包括转向电机、转向器、转向角传感器和车速传感器等部件。

浅谈汽车ESP常用传感器及其接口原理０．引言汽车esp是汽车电控的一个标志性发明。

是在传统的汽车动力学控制系统的基础上增加一个横向稳定控制器，通过控制横向和纵向力的分布和幅度，以便控制任何路况下汽车的动力学运动模式，能在各种工况下提高汽车的动力性能，如制动、滑移、驱动等。

其电子部件主要包括电子控制单元（ecu）、方向盘传感器、纵向加速度传感器、横向加速度传感器、横摆角速度传感器、轮速传感器等。

作为保证行车安全的一个重要电控系统，其各个传感器的正常工作是进行有效控制的基础。

1.esp常用传感器介绍1.1方向盘转角传感器esp通过计算方向盘转角的大小和转角变化速率来识别驾驶员的操作意图。

方向盘转角传感器将方向盘转角转换为一个可以代表驾驶员期望的行驶方向的信号，方向盘转角一般是根据光电编码来确定的，安装在转向柱上的编码盘上包含了经过编码的转动方向、转角等信息。

这一编码盘上的信息由接近式光电耦合器进行扫描。

接通点火开关并且方向盘转角传感器转过一定角度后，处理器可以通过脉冲序列来确定当前的方向盘绝对转角。

方向盘转角传感器与ecu的通讯一般通过can总线完成。

1.2横摆角速度传感器横摆角速度传感器检测汽车沿垂直轴的偏转，该偏转的大小代表汽车的稳定程度。

如果偏转角速度达到一个阈值，说明汽车发生测滑或者甩尾的危险工况，则触发esp控制。

当车绕垂直方向轴线偏转时，传感器内的微音叉的振动平面发生变化，通过输出信号的变化计算横摆角速度。

1.3纵向/横向加速度传感器esp中的加速度传感器有沿汽车前进方向的纵向加速度传感器和垂直于前进方向的横向加速度传感器，基本原理相同，只是成90°夹角安装。

esp一般使用微机械式加速度传感器，在传感器内部，一小片致密物质连接在一个可以移动的悬臂上，可以反映出汽车的纵向/横向加速度的大小，其输出在静态时为2.5v左右，正的加速度对应正的电压变化，负的加速度对应负的电压变化，每1.0～1.4v对应1g的加速度变化，具体参数因传感器不同而有所不同。

简述方向盘转角传感器工作原理
方向盘转角传感器是汽车部件中的重要组成部分，可以准确地测量车辆的转角，并将转角转换成电信号发送给车载电子控制单元，以便精确控制车辆的刹车，加速，悬挂和其他系统，确保驾驶者的安全和便利。

方向盘转角传感器的工作原理主要是使用传感器检测车辆转向
时的转角。

传感器主要是由一个灵敏的电阻耦合的角度位置开关组成，角度位置开关可以将转角转换成电信号，传输到车载电子控制单元中。

角度位置开关里有一个转动的磁铁，当磁铁转动时，它有一个与之对应的可变电阻，电阻随着磁铁转动而变化，从而产生一个可变的电压，作为传感器的输出信号。

为了实现方向盘转角的精准检测，这种传感器的测量精度一般不低于一度。

此外，传感器的响应时间也很重要，关键是在小转角时，用户只需轻轻转动方向盘，便可以立即控制车辆的行驶，因此，传感器的响应时间也必须很快。

方向盘转角传感器还拥有良好的抗干扰能力，它可以准确检测转角，而不受电磁干扰，为汽车提供可靠的操作安全性。

从技术角度讲，方向盘转角传感器在汽车控制系统中具有重要的作用，它能够准确检测车辆的转角，并将转角信号转换成电信号发送给车载电子控制单元，以便精确控制车辆的加速和刹车，从而确保驾驶者的安全和便利。

总之，方向盘转角传感器是汽车控制系统中一个重要的部件，它
可以准确地检测车辆的转角，并将转角转换成电信号发送给车载电子控制单元，以便精确控制车辆的刹车，加速，悬挂和其他系统，确保驾驶者的安全和舒适。

方向盘转角传感器的发展研究一直持续，它的技术已经有了显著的提升，准确度更高，响应时间更快，可靠性更强，抗干扰能力更高，更加适应多变的行车环境，为安全驾驶提供了有力的支持。

简述方向盘转角传感器工作原理
方向盘转角传感器是汽车行驶中的重要部件，它能检测汽车的行驶方向，从而可以精确控制汽车的行驶轨迹。

方向盘转角传感器工作原理可以用几个简单的步骤来总结。

首先，方向盘转角传感器由三个重要部件组成：一个激光器，一个汽车方向传感器，以及一个反射板。

激光器产生的激光光束照射到反射板上，反射板反射光谱被传感器探测，探测到的信号在传输给汽车电脑，电脑收集信号并据此控制汽车的转角方向。

其次，当司机调整方向盘的转角时，激光器会照射到反射板上，反射板会反射出不同的反射光谱，而传感器可以检测到不同的反射光谱，并将信号传输到汽车电脑，电脑分析信号，根据信号控制汽车的转角方向。

此外，方向盘转角传感器还与其它车内系统相结合，比如发动机控制系统等，当汽车经过一定转角时，传感器可以检测到汽车的转角，并告知发动机控制系统，发动机控制系统会根据信号调整发动机的转速，从而达到车辆安全行驶的目的。

最后，司机可以使用子系统精确控制汽车的行驶方向。

汽车电脑系统可以收集到传感器发送的信号，根据信号控制汽车在行驶中的转向方向，从而提高汽车的行驶精度，实现更加安全精准的行驶。

由此可见，方向盘转角传感器在汽车行驶中起着重要的作用，它能够准确测量汽车的转向方向，从而提高汽车的行驶精度，实现更加安全可靠的行驶。

它通过与发动机控制系统结合，调整汽车行驶方向，
这是一个很重要的系统，它能够为汽车的安全行驶做出重要的贡献。

方向盘转角传感器工作原理一、概述方向盘转角传感器是汽车电子控制系统中的重要组成部分，用于检测方向盘的旋转角度和转动方向，为汽车控制系统提供必要的信息。

它被广泛应用于汽车导航系统、主动安全系统、汽车车身电子稳定系统（ESP）等电子控制系统中。

二、工作原理1.类型与结构方向盘转角传感器主要有三种类型：磁感应式、光电式和霍尔效应式。

这三种传感器结构基本相同，都包括感应元件、窗口和外壳。

其中，感应元件由磁芯和线圈组成，用于感应方向盘的转动；窗口则与转向轴接触，用于传递转角信息；外壳则保护整个感应元件。

此外，还有一些非接触式转角传感器，如基于超声波的传感器，其原理是通过超声波传播的时间和距离来计算方向盘的转角。

2.工作过程当方向盘转动时，转向轴带动窗口随之转动，从而改变窗口与磁芯之间的空气间隙。

这个空气间隙会在一定范围内变化，导致磁阻发生变化。

这个变化会引发线圈中产生对应的电动势，这个电动势被转化为电子信号，并通过信号线传递给汽车控制系统。

传感器控制器然后对信号进行处理，计算出方向盘的当前位置和旋转方向。

对于磁感应式传感器，空气间隙的变化会改变磁通量，从而产生与方向盘转动角度成比例的电压信号；对于光电式传感器，窗口的旋转会依次露出和遮蔽光源，导致通过光敏元件的光量发生变化，从而产生电信号。

三、信号处理汽车控制系统根据接收到的信号，可以判断方向盘的转动角度、转动方向以及转速等信息。

为了提高测量精度和稳定性，通常会对传感器输出的信号进行滤波处理，如低通滤波、高阻滤波等。

此外，一些高级的控制系统还会采用自适应算法，根据当前的车速、车轮转速等信息，对传感器的标定参数进行调整，以提高系统的准确性。

四、应用与影响方向盘转角传感器在汽车电子控制系统中发挥着至关重要的作用。

它能够为控制系统提供准确的方向盘状态信息，帮助控制系统做出更准确的决策。

例如，在主动安全系统中，方向盘转角传感器可以用于控制车辆的刹车系统、安全气囊等设备，提高车辆的安全性；在导航系统中，方向盘转角传感器可以用于提供更精确的导航信息，提高驾驶的便利性和准确性；在车辆动力学控制中，转角传感器可以用于调整车辆的转向响应和稳定性，提高车辆的操控性能。

基于KMZ60的EPS转角传感器设计摘要方向盘转角信号是电动助力转向系统和车身电子稳定系统的重要输入量。

本文借鉴国内外成熟的方向盘转角测量方案，解释了游标法测量方向盘绝对转角的方法，设计以磁阻式磁场角度传感器KMZ60与MC9S08DZ60单片机为核心的硬件电路和相应的信号处理方式，开发成本低廉、能够实现多圈测量的非接触式转角传感器。

通过专用的测试平台对转角传感器进行标定，验证转角传感器能够基本满足电控系统的精度需求。

关键词转角测量；转角传感器；游标法；KMZ600 引言为了使汽车更加节能、安全、环保，越来越多的汽车开始装配电动助力转向系统(EPS)和车身电子稳定系统(ESP)。

传统的有刷电机EPS只装配转矩传感器，转向盘转速信号主要依靠估算的方法获得。

但这种方法的误差较大，限制了EPS 性能的进一步提高。

将方向盘转角传感器引入EPS，能够有效提升EPS的回正和摩擦补偿性能，改善汽车的操作稳定性。

此外，ESP等底盘电控系统需要从EPS共享转角信号，实现各自的控制功能，从而实现底盘一体化控制。

经过多年的研究和发展，方向盘转角传感器从最初的电位计式、单圈测量的传统角度传感器，发展到能够非接触式、多圈测量的智能传感器。

以博世公司LSW3为代表的游标法转角测量方案是一种比较理想的多圈测量方案，因而被多家公司应用于各自的转角传感器中。

国内高校在其基础上做过多种仿制和改进，且大多采用集成CORDIC模块的角度测量芯片，该类型芯片通常成本较高，因而难以控制转角传感器的成本。

本文借鉴LSW3的机械结构，自行开发传感器的硬件电路，设计信号的软件处理流程，研发了一款结构简单、价格低廉、精度适中、能够实现多圈测量的方向盘转角传感器。

1 测量原理通常轿车方向盘的机械行程为3圈，即1080°左右。

通用的磁场角度传感器包含各向异性磁阻型(AMR)、巨磁阻型(GMR)以及霍尔型(Hall)等类型，三者的量程通常是180°(AMR型)和360°(GMR型、Hall型)，因此，转角传感器的核心在于扩展传感器量程，采用小量程的磁场角度传感器实现多圈测量。