淺談汽車側(cè)向傾斜角度傳感器的應(yīng)用

　引言

　　概述隨著電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，汽車的安全性、舒適性和智能性越來越高。汽車側(cè)向傾斜角度傳感器的應(yīng)用是防止汽車在行駛中發(fā)生傾翻事故的一種有效方法，是提高汽車安全性的重要措施，特別是越野車、雙層客車等重心較高的汽車更有必要。

　　汽車傾翻的實(shí)質(zhì)是：行駛中向外的傾翻力矩大于向里的穩(wěn)定力矩，當(dāng)重心高度一定時(shí)，傾翻力矩由傾翻力（向外的側(cè)向力）決定。根據(jù)物理學(xué)知識，傾翻力由路面的側(cè)向（亦稱橫向）坡度產(chǎn)生的下滑力F1和轉(zhuǎn)彎時(shí)所受向心力F2共同作用所產(chǎn)生，具體如下：

　　式中

　　m——汽車質(zhì)量

　　g——重力加速度

　　α——路面與水平面的側(cè)向夾角

　　v——汽車行駛速度

　　R——轉(zhuǎn)彎半徑

　　由以上2式可知，為了減小傾翻力，只有減小v是可行的，而且F2v2。根據(jù)牛頓第三運(yùn)動定律，轉(zhuǎn)彎時(shí)汽車在受到向心力作用的同時(shí)，產(chǎn)生與向心力大小相等、方向相反的離心力，因?yàn)槠囐|(zhì)量m是一定的，當(dāng)向心力不能滿足v2R的增大時(shí)，傾翻力矩大于穩(wěn)定力矩，就會發(fā)生傾翻。

　　因此，應(yīng)降低車速，進(jìn)而減小傾翻力矩，將角度傳感器按擺動方向在汽車上側(cè)向布置，根據(jù)角度傳感器產(chǎn)生的角位移，可得出汽車所受下滑力、向心力作用產(chǎn)生的傾翻力的大小，當(dāng)角位移達(dá)到預(yù)先設(shè)定的數(shù)值時(shí)，使汽車減速。

　　1 角度傳感器

　　利用重力原理制造的角度傳感器如圖1所示。擺動部分的質(zhì)量為m,重心距轉(zhuǎn)軸的距離為L,當(dāng)汽車車體傾斜或做曲線運(yùn)動時(shí)，均能使擺動部分偏轉(zhuǎn)。設(shè)圖1中的受力分析是無任何摩擦的理想狀態(tài)下，力F為下滑力F1和向心力F2共同作用的結(jié)果，力F與傾翻力成正比，所產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角度也就與傾翻力成正比。擺動部分所受重力G與F的合力T是擺桿所受拉力，擺動角度=tg-1（F/G），與L無關(guān)，當(dāng)質(zhì)量m一定時(shí)，只與F有關(guān)，且成正比。實(shí)際上，由于存在轉(zhuǎn)軸等處的摩擦，則L越長，擺動轉(zhuǎn)矩越大，精度越高。

　　角度傳感器在控制系統(tǒng)中通常作為采樣元件，其性能的優(yōu)劣對整個(gè)系統(tǒng)起著重要作用。電位器式角度傳感器已在各種控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，但它的缺點(diǎn)是存在觸點(diǎn)的滑動磨損和電噪聲；磁敏電阻式角度傳感器是利用半導(dǎo)體技術(shù)制造的新型純電阻性元件，特點(diǎn)是無觸點(diǎn)，當(dāng)擺動部分偏轉(zhuǎn)時(shí)，通過磁敏電阻的磁通量發(fā)生變化，使磁敏電阻的阻值發(fā)生數(shù)倍以上的變化，從根本上消除了電噪聲，并使精度得以提高。

　　各種角度傳感器都具有阻尼功能，使得對所測得角度的響應(yīng)有一個(gè)短暫的延時(shí)對控制系統(tǒng)來講是有益處的。