霍尔型车速传感器的智能测试系统

霍尔型车速传感器的智能测试系统

汽车工艺与材料

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检测

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霍尔型车速传感器的智能测试系统

李俊松，宋仲康

（武汉理工大学，湖北

武汉

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摘要：霍尔型车速传感器是现代汽车控制系统的重要部件，对这类传感器的特性加以测试成为测试领域一个重要研究方向。介绍了霍尔型车速传感器及其测试系统的组成、原理和测试方法，并且成功地研制了智能车速传感器测试系统。

关键词：霍尔传感器；控制技术；测试系统文献标识码：$%!&’!&()

中图分类号：*

!引言

目前，汽车上所使用的控制系统从功能上可分

##$!

测试系统总体设计方案系统的组成

本测试系统由硬件和软件组成。硬件采用计算

为传感器单元、控制单元和执行单元!部分。其中传感器单元是汽车智能化高技术的前驱和标志，有其独特的重要地位。对于汽车传感器而言，汽车工况需要监视控制的大量参数都是非电量常数，因而传感器是汽车控制系统的“眼睛”，其质量的好坏将直接影响对汽车各部位的监测和控制的质量，从而影响汽车的整体性能。本系统是针对霍尔型车速传感器而研制和开发的。

机实时多任务分级控制系统，控制实现车速传感器的运行工况，同时对传感器的输出信号进行采样；软件完成人机交换界面并且发送控制指令、数据采集、数据分析和统计、数据处理、系统自检及维护、参数设置、数据库维护等任务。

系统的主要组成部分如图"。

"霍尔型车速传感器的特点

霍尔车速传感器是一种基于霍尔效应的磁电

传感器，具有对磁场敏感度高、输出信号稳定、频率响应高、抗电磁干扰能力强、结构简单、使用方便等特点，从而得到广泛的应用。其结构主要由齿圈、霍尔元件、永久磁铁和电子线路等组成。其工作原理是永久磁铁的磁力线穿过霍尔元件通向触发齿圈，这时齿圈相当于一个集磁器，由齿圈旋转引起穿过霍尔元件的磁场变化，从而引起霍尔电压变化，最后通过电子线路变换成标准脉冲电压。通常齿圈旋转"周输出#个脉冲。

图!

收稿日期：’((","’,(’

作者简介：李俊松（，男，湖北武汉人，硕士，主要研究计算机及电子技术应用。"+)’,）—

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汽车工艺与材料

霍尔型车速传感器的智能测试系统

李俊松等：霍尔型车速传感器的智能测试系统

其中调速系统采用模糊控制自整定$%&参数控制器与电机形成闭环控制，其控制结构如图!所示。

其*+&转换最高可达器，它采用双通道*+&工作方式，测量信号范围为(+0!"123(+0!"2、测,"-./，

量误差小于满度的45、采样深度678!。通过计算机编程直接控制其硬件的操作，如交直流信号的切换、触发模式、采样频率、是否滤波等功能，最终将结果送入计算机内进行处理。

!"#系统原理

控制指令通过按钮输入，再通过&%

（传送给计算机。计算机接收指令，按软$9!64!$:）

图#

件设定的值，通过&+*（带正负电源的数模$9;7!6）转换器输出给调速系统。调速系统根据给定值通过

常规$%&控制器的控制作用可用位置算式来描述：!（。"）’#$%（"）(#&!%（’）(#(%)（"）

式中%（、、为系统偏差、偏差"）!%（’）%)（"）和与偏差变化率；#*、#&、#(为比例系数、积分作用系数和微分作用系数。

应用模糊推理功能实现$%&参数自整定的控制器，是在常规$%&控制器的基础上，采用模糊推理思想，根据不同的%和%)，对$%&参数#*、#&、#(进行在线自整定的控制，使调速系统的稳定性、响应速度、超调量和稳态精度等各方面特性得到提高。

程控电源内部采用反馈闭环控制系统，通过单片机对输入量在给定的稳态误差内对输出量进行调整。

以上系统的输入值与计算机的设定值之间形成对应关系。通过应用埃尔米特插值法建立一种函数对应关系调试编程完成，实现对电压及电机转速的精确调控。运用软件的方法可以减少对硬件设备的需要，缩短产品的调试和开发周期。

示波卡是基于计算机

%)*总线的虚拟测量仪

$%&控制电机以给定值旋转，同时计算机通过另一

个&+*数模转换器向程控电源发送一个设定的电压值。程控电源通过单片机控制向车速传感器输出稳定的工作电压。此时车速传感器在给定的工况下工作，输出脉冲信号。示波卡在给定的采样频率下对信号采样，其采样数据送入计算机。计算机通过对测量数据的分析计算，其结果将会在系统界面显示并保存。

!"!系统测试项目

霍尔型车速传感器在发动机每转一圈时，应有

其波形近似为矩形波。根据车况的要求，6个脉冲输出，

对车速传感器输出波形（如图<）有如下参数要求。

测试过程主要是对波形进行采样和对采样数据的分析，具体的测试参数为高电平+1=>（、低电平2）、、、间隔精度（：（最大周期0+1?@（2）,4（!1）,!（!1）5）最小周期）最大电流&1=>（：此参数+平均周期A、1*）

：为单负载时的传感器输出电流、最小电流&1?@（1*）

此参数为B个负载时的传感器输出电流、占空比（：平均脉冲宽度+平均脉冲周期、滞后特性（：5）5）滞后时间,#C<B"D+6。

图!

!""!年第#期

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!"#系统测试方法

由于考虑到叠加在系统被测模拟输入信号上

的噪声干扰及窜入计算机系统的干扰导致较大的测量误差，但这些噪声频谱往往很宽且具有随机性，采用硬件抗干扰措施只能抑制某个频率段的干扰，仍有一些干扰会侵入系统。因此，除了采取硬件抗干扰方法外，还要采取软件抗干扰措施，即可以通过数字滤波技术剔除虚假信号，求取真值。

本系统采用防脉冲干扰平均值滤波法，即将!个采样数据中的最大值和最小值去掉，然后计算而!值太大会降低测量!!"个数据的算术平均值。

速度，太小又会使波形失真。因此，在实际取值时是根据采样频率的大小，使用示波器对比调试而定。

在车速传感器参数的测试时，软件设定用#$%&个采样点对其旋转’周所输出的信号进行采样，则有""(#$%&)"’、设#(’*""。其中"’为电机旋转频率（定值）、""为采样频率、#为采样间隔时间。

在计算参数时，可通过递推平均法追踪矩形波的取值起点，即将!个测量数据看成一个队列，队列的长度为!，每取一次值，就把其放入队尾，而扔掉原来队首的数据，这样队列中始终有!个值。对再进行下一个计算保!个值求平均值并保存为!’，

取其差值!+(,!’!!",，设定一个误差值!，存为!"，

如果!+!-!,!,，.,!,/，则认为刚扔掉的数据值为高电平或低电平的采样起点。同理!+不属于-!,!,，.,!,/，则认为扔掉的数据值为高电平或低电平的采样终点。

$012的值可通过对高电平起点和终点的采样数据取算术平均求得，同理求出$034。而%012($012*&、%034($034*&&。

上升时间#’可通过计算低电平终点和高电平起点之间的采样个数’求得，即#’(’)#。

同理，下降时间#"、间隔精度、占空比均可求得。滞后特性通过电机正反转输出波形的单个脉冲相对时间之差计算求得。

以上的测试参数，在实际测量时为保证测量的准确性应经过多次测量求其平均而得。

#结束语

在研制和开发过程中运用了先进的理论和调

试手段，通过计算机对被测对象精确控制、采样同时对采集的数据进行分析、处理，从而得到被测对象性能的准确记录，是基于霍尔传感器的智能测试系统。

参考文献：

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