一种汽车方向盘转角传感器以及转角信号的处理方法

摘要

一种汽车方向盘转角传感器，包括：机械部分和信号处理电路部分。机械部分与方向盘转向柱相连，将方向盘转角通过齿轮传动传给霍尔传感器，包括主齿轮、小齿轮、上壳体、下壳体，主齿轮与转向柱同步转动，主齿轮与小齿轮啮合设置，两个双极霍尔传感器A、B分别在磁环的外圆周上呈90°布置，产生脉冲信号。信号处理电路部分对输入脉冲处理，可实现方向识别、转角与角速度计算功能，引入四倍频电路和软件修正算法使方向盘转角传感器分辨率达到0.0070°～0.0005°之间任意值。信号输出形式为CAN接口、串口、脉冲输出、模拟量输出。本发明提供了一种结构简单、成本低、可靠性高的方向盘转角测量技术，同时满足其它高精度转角、角速度测量系统的要求。

主权项

一种汽车方向盘转角传感器，包括机械部分和信号处理电路部分，其特征在于：所述机械部分：主齿轮中心位置上有供方向盘转向柱穿过的通孔Ⅱ，主齿轮内环周边的安装爪与方向盘转向柱相配合使二者相对固定，主齿轮与小齿轮周向固定在下壳体的凹槽内并相互啮合；下壳体内的凸台装配轴上安装小齿轮，方向盘转向柱通过主齿轮带动小齿轮转动，与小齿轮同轴的磁环托盘上安装磁环，所述磁环上的N、S极为交替布置；两个双极霍尔传感器A、B分别在磁环的外圆周上呈90°布置，上壳体上有供主齿轮穿过的通孔Ⅲ；信号处理电路部分：两个双极霍尔传感器A、B分别在磁环的外圆周上呈90°布置，这种布置能保证两个双极霍尔传感器A、B产生两列相位差为四分之一周期的脉冲序列，单片机通过判断哪一个脉冲序列先到达来判断方向盘的转动角度；同时对磁环的N、S极交替排列，在双极霍尔传感器元件能够识别的范围内，尽量增加单位磁极的数目，两个双极霍尔传感器A、B产生的两路脉冲信号一方面输入单片机对转动方向进行识别，另一方面经过四倍频电路处理后产生四倍频信号进入单片机，对转动角度进行计数；单片机对两路双极霍尔传感器A、B的脉冲信号和四倍频信号处理以后会产生转向、转角和角速度信号，最终结果通过CAN接口与整车总线系统连接，也可以通过串口供其他系统使用，还可以通过DAC数模转换器转换成与电压相关的转角信号或可直接输出脉冲信号和模拟量信号供其它元件使用；本发明一个提高分辨率的途径为采用4倍频电路，两列脉冲的任意一个上升沿或下降沿都会被四倍频电路计数并产生一个脉冲周期，此脉冲频率为原脉冲频率的4倍，传感器的分辨率就提高了4倍，单片机通过对此脉冲序列进行处理和计数，达到计算转角的目的。