EPS转矩转角一体化传感器的研究

方向盘的转矩传感器、转角传感器是汽车电动助力转向系统的重要组成部分,其输出信号的品质直接影响电动助力转向系统的性能。为了满足电动助力转向系统对方向盘转矩、转角的测量要求,本文研究了一种同时输出转矩、转角信号的非接触式智能传感器。首先,本文对国内外现有的转矩传感器、转角传感器进行了分析,并对能够同时提供复合信号的转矩、转角传感器进行了***讨论。

然后介绍了霍尔效应的基本理论,并对转矩的常用测量方法进行了归纳总结。根据汽车转向特性及霍尔芯片的性能,提出了一种全新的测量方法,实现转角、转矩的同时测量。其次,通过对齿轮传动的推导分析,确定了齿轮的基本参数要求,并对传感器总成中的各传动齿轮进行了详细的设计。再次,对传感器的电路进行了模块化的设计。本文将传感器的测量电路分为单片机管理模块、转矩传感器芯片模块、角度传感器电路芯片模块,并分别对各测量电路进行了选材和设计。

3GMR/超导复合式磁传感器

磁电阻效应是对于一些磁性材料，当施加外磁场时，材料的电阻会发生变化的效应。这种磁电阻效应次由William Thomson 于1857 年在铁样品中发现。这一发现的材料磁阻变化率很小，只有1%，此效应即被称为各向异性磁电阻(AMR)效应。

1988 年，Grunberg 和Baibich 等人通过分子束外延的方法制备了Fe/Cr 多层膜，并在其中发现了磁阻变化率达到50%以上。这种巨大的磁电阻变化效应被称为巨磁电阻(GMR)效应。GMR效应来源于载流电子在不同的自旋状态下与磁场的作用不同导致的电阻变化。GMR由铁磁—非磁性金属—铁磁多层膜交叠组成。两层铁磁层的矫顽力不同。当铁磁层的磁矩互相平行时，载流子与自旋有关的散射，材料具有的电阻。而当铁磁层的磁矩为反平行时，载流子与自旋相关的散射强，材料的电阻。对于GMR效应可以由Mott 提出的双电流模型解释。在非磁性层中，不同自旋的电子能带相同，但是在铁磁金属中，不同自旋的能带发生劈裂，导致在费米能级处，自旋向上和向下的电子态密度不同。

在双电流模型中，假设自旋向上和向下的电子沿层面流动对应两个互相***的导电通道，其中自旋向上的电子，其平均自由程远大于自旋向下的电子。在铁磁层磁矩反平行排列下，自旋向上和自旋向下的电子散射概率相同；而在平行排列下，自旋向上的电子散射要远小于自旋向下的电子，从而造成平行和反平行排列下电阻的差别。

生活中的传感器种类

1、传感器有哪些种类--光传感器

光传感器利用的是半导体的光导效应或光生伏应。光生伏应是通过光照射，将半导体PN结处产生的电压或电流作为输出加以检测。如光敏二级管，光敏三级管等。这些效应都是利用了光的量子性质。常见的e5a48de588b6e79fa5e9819331333431363632应用实例，就是光控灯。

2、传感器有哪些种类--温度传感器

用于检测温度的物理效应当中，除了利用塞贝克效应的热电偶外，通常利用Pt，W等的金属和氧气物半导体以及非氧化物半导体，有机半导体等的电阻随温度变化来作为温度传感器的.。此外，还有利用PN结处电流——电压特性随温度的变化，利用居里温度附近磁特性和介电常数变化的传感器，利用介电常数和压电常数的变化，来检测其共振频率变化的温度的感器等。常见的应用实例，就是空调的控温了。

3、传感器有哪些种类--压力传感器

大多数压力传感器都是利用了某种压阻效应。所谓压阻效应，就是当压力施加于电阻体上时，会使其电阻值发生变化，这种现象称为压阻现象比金属电阻的变化明显得多，其主要是因在受压后其电子或空穴的迁移率发生变化。常见的应用实例，就是电子称了。

4、传感器有哪些种类--磁传感器

磁传感器常用的效应是霍尔效应与磁阻效应。利用霍尔效应的元件是霍尔元件，它是在一半导体薄片两端之间通以电流，如果在薄片垂直方向外加一磁场，则载流子在罗伦兹力的作用下，将沿着与磁场方向垂直的方向移动，若在该方向上设置电极，则可检测出电压来 (霍尔电压)。常见的应用实例，就是电动车的调速方法了。