專利名稱：車載數(shù)字化扭矩傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及車輛傳感器，具體為ー種能檢測到汽車方向盤的扭矩信號并進(jìn)行數(shù)字化處理和傳輸?shù)能囕d數(shù)字化扭矩傳感器。
背景技術(shù)：
目前汽車產(chǎn)業(yè)處于快速發(fā)展時期，作為汽車上 ー種不可缺少的部件——電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS ( Electric Power Steering),是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向。該系統(tǒng)由電動助力機(jī)直接提供轉(zhuǎn)向助力，省去了液壓動カ轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必需的動カ轉(zhuǎn)向油泵、軟管、液壓油、傳送帶和裝于發(fā)動機(jī)上的皮帶輪，既節(jié)省能量，又保護(hù)了環(huán)境。另外，還具有調(diào)整簡單、裝配靈活以及在多種狀況下都能提供轉(zhuǎn)向助力的特點(diǎn)。目前使用的車載扭矩傳感器是由簡單的電子電路組合而成，不可編程調(diào)試，需人エ調(diào)整電位和對中，準(zhǔn)確度和抗干擾性差，只能輸出模擬電壓信號，使用具有局限性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題在于提供一種車載數(shù)字化扭矩傳感器，這種扭矩傳感器可獲得方向盤上操作力的相關(guān)信息(即扭矩的大小和方向信號)，通過扭矩傳感器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳遞到EPS控制器，并通過控制器進(jìn)行柔性輸出，以解決上述背景技術(shù)中的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)車載數(shù)字化扭矩傳感器，包括線圈組合和ー個扭矩傳感器電路，其中，線圈組合由一對極性相反的電磁感應(yīng)線圈組合而成，用于接收來自汽車方向盤傳來的扭矩信號，其前端連接汽車方向盤，后部連接扭矩傳感器電路；而所述扭矩傳感器電路包括電源模塊、放大電路以及扭矩傳感器元件，所述電源模塊用于為各器件提供電源，放大電路包括至少ー個運(yùn)放放大器元件及外圍電路，主要用于對電壓信號進(jìn)行放大、濾波，并在其后連接扭矩傳感器元件。為方便信息傳輸，在扭矩傳感器后部還設(shè)置有信息傳輸串ロ，信息傳輸串ロ后部連接控制器，且輸出電機(jī)的控制端也連接到控制器的輸出端上，方便控制器對其進(jìn)行輸出控制。在本實(shí)用新型中，線圈組合、放大電路、扭矩傳感器元件以及信息傳輸串ロ為串聯(lián)連接，電源模塊位于線圈組合、放大電路、扭矩傳感器元件以及信息傳輸串ロ的側(cè)旁，同時為各ホ吳塊電路提供穩(wěn)定電源。本實(shí)用新型的工作原理為汽車方向盤上的轉(zhuǎn)動扭矩經(jīng)過扭カ桿、隔磁窗產(chǎn)生變化，通過線圈組合產(chǎn)生感應(yīng)電壓，通過扭矩傳感器電路上的放大電路進(jìn)行放大、濾波，扭矩傳感器元件進(jìn)行A/D采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字信號，并將這種信號通過信息傳輸串ロ與控制器進(jìn)行通訊，控制器根據(jù)此信號對電機(jī)輸出電流，產(chǎn)生符合安全要求的助力。在本實(shí)用新型中，所述電源模塊可以由外部電源接入，也可以由組合電路(包括電源芯片和其外圍電路)產(chǎn)生，其后可連接電容濾波器，方便對電源進(jìn)行管理。在本實(shí)用新型中，扭矩傳感器自帶數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，用于處理放大信號、并進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。在本實(shí)用新型中，扭矩傳感器電路優(yōu)選為雙層單面PCB板，可大大減少布線和裝配的差錯，提高了自動化水平和生產(chǎn)勞動率，同時亦可方便量產(chǎn)。有益效果本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在干。I.可通過對扭矩傳感器進(jìn)行軟件編程控制，得到ー個扭矩參考中間點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)自動對中與線性校正功能，自適應(yīng)程度高。2.通過放大電路對信號進(jìn)行放大處理，具有更高的精度。3.用數(shù)字信號代替模擬信號，具有更好的抗干擾性。4.采用串ロ通訊方式，能與控制器進(jìn)行數(shù)字信號編碼、解碼通訊，使結(jié)果更為精確。

圖I為本實(shí)用新型的示意圖。圖2為本實(shí)用新型的線圈組合與扭矩傳感器電路各模塊之間的組合關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)ー步闡述本實(shí)用新型。參見圖I的車載數(shù)字化扭矩傳感器的示意圖，汽車方向盤I上的轉(zhuǎn)動扭矩經(jīng)過扭カ桿2產(chǎn)生形變(形變量的大小根據(jù)輸入扭矩的不同而不同)、隔磁窗3產(chǎn)生變化，通過線圈組合4產(chǎn)生感應(yīng)，通過扭矩傳感器電路11上的放大電路5進(jìn)行放大、濾波，扭矩傳感器元件7進(jìn)行AD采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字信號，通過信息傳輸串ロ 8與控制器9進(jìn)行通訊，控制器9根據(jù)此信號對輸出電機(jī)10輸出控制信號，指導(dǎo)輸出電機(jī)10輸出安全行車需要的合理扭矩。在某一轉(zhuǎn)向カ特征下的實(shí)施例一中，在方向盤I上施加向右的旋轉(zhuǎn)力，扭カ桿2會產(chǎn)生ー個向右的形變，扭カ桿2的變化會使輸入軸與輸出軸產(chǎn)生相對位移，扭カ桿上附帶的八槽鐵芯從隔磁窗3上部窗ロ露出，導(dǎo)致線圈組合4上線圈內(nèi)部磁通量發(fā)生改變，使該線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢疊加在線圈的激勵波上，通過扭矩傳感器電路11上的放大電路5進(jìn)行放大、濾波，扭矩傳感器元件7進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字信號，通過信息傳輸串ロ 8與控制器9進(jìn)行通訊，控制器9根據(jù)此信號對輸出電機(jī)10輸出控制信號，指導(dǎo)輸出電機(jī)10輸出安全行車需要的合理扭矩。在某一轉(zhuǎn)向カ特征下的實(shí)施例ニ中，在方向盤I上施加向左的旋轉(zhuǎn)力，扭カ桿2會產(chǎn)生ー個向左的形變，扭カ桿2的變化會使輸入軸與輸出軸產(chǎn)生相對位移，扭カ桿上附帶的八槽鐵芯從隔磁窗3下部窗ロ露出，導(dǎo)致線圈組合4下線圈內(nèi)部磁通量發(fā)生改變，使該線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢疊加在線圈的激勵波上，通過扭矩傳感器電路11上的放大電路5進(jìn)行放大、濾波，扭矩傳感器元件7進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字信號，通過信息傳輸串ロ 8與控制器9進(jìn)行通訊，控制器9根據(jù)此信號對輸出電機(jī)10輸出控制信號，指導(dǎo)輸出電機(jī)10輸出安全行車需要的合理扭矩。在本實(shí)施例的各個步驟中，電源模塊6用于為各器件的運(yùn)行提供所需電源。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。權(quán)利要求1.車載數(shù)字化扭矩傳感器，包括線圈組合、扭矩傳感器電路，其特征在于，線圈組合由一對極性相反的電磁感應(yīng)線圈組合而成，其前端連接汽車方向盤，后部連接扭矩傳感器電路；所述扭矩傳感器電路包括電源模塊、放大電路以及扭矩傳感器元件，所述放大電路包括至少一個運(yùn)放放大器元件及外圍電路，其后連接扭矩傳感器元件，為方便信息傳輸，在扭矩傳感器后部還設(shè)置有信息傳輸串口，所述信息傳輸串口后部連接控制器，且輸出電機(jī)的控制端也連接到控制器的輸出端上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車載數(shù)字化扭矩傳感器，其特征在于，所述線圈組合、放大電路、扭矩傳感器元件以及信息傳輸串口為串聯(lián)連接，電源模塊位于線圈組合、放大電路、扭矩傳感器元件以及信息傳輸串口的側(cè)旁，同時為各模塊電路提供穩(wěn)定電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車載數(shù)字化扭矩傳感器，其特征在于，所述電源模塊可以由外部電源接入，也可以由組合電路產(chǎn)生。
專利摘要車載數(shù)字化扭矩傳感器，包括線圈組合、扭矩傳感器電路，線圈組合由一對極性相反的電磁感應(yīng)線圈組合而成，其前端連接汽車方向盤，后部連接扭矩傳感器電路；所述扭矩傳感器電路包括電源模塊、放大電路以及扭矩傳感器元件，所述放大電路包括至少一個運(yùn)放放大器元件及外圍電路，其后連接扭矩傳感器元件，為方便信息傳輸，在扭矩傳感器后部還設(shè)置有信息傳輸串口。當(dāng)汽車方向盤上的轉(zhuǎn)動扭矩的變化，通過線圈組合產(chǎn)生感應(yīng)，通過扭矩傳感器電路上的放大電路進(jìn)行放大、濾波，經(jīng)扭矩傳感器元件進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字式電壓信號，并通過這種電壓信號進(jìn)行通信和控制，用以進(jìn)一步提高汽車的易操作性和安全性。
文檔編號G01L3/10GK202372285SQ201120516638
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者周莉芳, 姚常瓦, 張寶明, 李昭燦, 趙斌 申請人:株洲易力達(dá)機(jī)電有限公司