汽車傳感器技術項目十：其他傳感器任務1光亮及濕度傳感器任務2電流檢測用傳感器項目十：其他傳感器任務3雨滴傳感器任務4導航傳感器任務一光亮及濕度傳感器一、日照傳感器二、光電式光亮傳感器三、光敏二極管光亮傳感器四、熱敏電阻式濕度傳感器五、結露傳感器光量傳感器光量傳感器是一種檢測光能的傳感器。種類：光電式光量傳感器；日照傳感器；照明控制傳感器。一、日照傳感器1.日照傳感器結構與原理日照傳感器主要由殼體、濾光片及光敏二極管組成，通過光敏二極管可檢測出日光照射量的變化。光敏二極管對日光的照射變化反應敏感，而自身不受溫度的影響，將日照變化轉換成電流變化，根據電流的大小就可以知道準確的日照量。其結構如圖10-1所示。圖101日照傳感器結構日照傳感器用于汽車自動空調控制系統中，由于它不受環境溫度的影響，能夠準確地檢測出日光照射量的變化，把日光照射量轉化為電流，根據電流的大小判斷日光照射量，并把信息送入空調ECU，使ECU根據此信號調整車內空調吹出的風量與溫度。日照傳感器一般安裝在儀表板的上側（見圖10-2），這里容易檢測日照的變化。圖10-2日照傳感器安裝位置一、日照傳感器2.日照傳感器的檢測拆下儀表板上的雜物箱，拔下日照傳感器導線連接器，用布遮住傳感器，測量日照傳感器連接器端子1與2間的電阻值，在正常情況下，電阻值應為∞，應不導通。掀開日照傳感器上的布，并用燈光照射日照傳感器，繼續測量連接器端子1與2間的電阻值，在正常情況下應為4kΩ。當燈光逐漸從傳感器上移開時，即光照由強變弱時，日照傳感器的電阻值應當增加。另外，還可以拔下傳感器連接器，連接好蓄電池和電流表。將傳感器放在強光區，測量1號端子與蓄電池負極間電流；再將傳感器放在弱光區，測量2號端子與蓄電池正極間的電流。測量結果為強光區電流應大于弱光區電流，若不符合規定，則應更換傳感器。一、日照傳感器二、光電式光量傳感器1.光電式光量傳感器結構與原理光電式光量傳感器在汽車燈光控制器上的應用。燈光控制器安裝在儀表板的上方，到傍晚時，它使尾燈點亮，當天色變得更暗時，前照燈被點亮。當對方來車時，還具有變光功能，這些都是自動完成的。光電式光量傳感器的結構如圖10-3所示。光電式光量傳感器內裝有半導體元件硫化隔，硫化隔為多晶硅結構，在傳感器中把硫化隔做成曲線形狀，目的是增大與電極的接觸面積，從而提高該傳感器的靈敏度。它的特性是當周圍較暗時，其阻值較大；當周圍環境較亮時，它的阻值又會變小。圖10-3光電式光量傳感器的結構二、光電式光量傳感器圖10-4燈光控制器電源電路二、光電式光量傳感器圖10-4為燈光控制器的系統電路圖。它的工作原理是，當點火開關接通后，也就是把燈光控制器的轉換開關置于AUTO（自動）檔，控制器獲得傳感器輸入的信號，自動控制尾燈及前照燈的亮滅。當關閉點火開關后，控制器的電源電路被切斷，這時與周圍環境條件無關，車燈熄滅。此外，利用靈敏度調整電位器可以調整自動亮燈及熄燈的敏感程度。控制器的工作情況如表14-1所示。表14-1燈光控制器的工作情況周圍條件尾燈電路前照燈電路尾燈前照燈輸出TV1輸出TV2明亮（傳感器電阻小）0OFF0OFF燈滅燈滅稍暗（傳感器電阻稍大）1ON0OFF燈亮燈滅很暗（傳感器電阻值很大）1ON1ON燈亮燈亮二、光電式光量傳感器2.光電式光量傳感器的檢測光電式光量傳感器的檢測方法與日照傳感器的檢測方法相似，可以利用改變光照強度，檢測傳感器電阻的變化情況來判斷傳感器的工作情況好壞。光照強時，其電阻值小；光照弱時，其電阻值大，若不符合要求，則應更換傳感器。二、光電式光量傳感器三、裝有光敏二極管的自動控制器用光量傳感器燈光自動控制器可以自動地點亮和熄滅前照燈和尾燈，燈光自動控制器主要由光量傳感器、尾燈繼電器和前照燈繼電器等組成。自動控制器用光量傳感器的結構如圖10-5所示，它把自動控制繼電器作為混合集成電路的基片和傳感器形成一個整體。圖10-5自動控制器用光量傳感器的結構圖10-6自動控制器用光量傳感器工作原理及特性曲線三、裝有光敏二極管的自動控制器用光量傳感器光敏二極管的工作原理如圖10-6a所示，PN結上有光照射時，PN結吸收光能產生大量的電子和空穴，P型半導體上產生的電子向N型半導體中移動，N型半導體上產生的空穴向P型半導體上移動。所以，當把半導體分別裝上電極并從外部短路時，從P側電極到N側電極有光電流通過，光敏二極管就是利用這種現象制作的；光敏二極管中的電流與照射到元件上的光量成正比，如圖10-6b所示。圖10-7為燈光自動控制邏輯電路，該系統在進行自動控制時工作狀況如表10-2所示。三、裝有光敏二極管的自動控制器用光量傳感器圖10-7燈光自動控制邏輯電路表10-2燈光自動控制器的部件工作狀況車燈開關點火開關SW司機座上門燈開關環境狀況尾燈前照燈1OFF檔———XX2小燈檔———OX3前照燈檔———OO4自動檔ON檔OFF檔明亮XX5↑↑↑稍暗OX6↑↑↑暗OO7↑↑↑瞬間明亮（路燈形式）OO8↑OFF檔↑暗OO9↑↑ON檔↑XX10↑↑OFF檔↑XX11↑ON檔↑↑OO12↑↑ON檔↑OO注：O燈亮

X燈滅三、裝有光敏二極管的自動控制器用光量傳感器第二節濕度傳感器在雨雪天里或者車內外溫度較大的時候，車內玻璃，尤其是前擋風玻璃上會凝結出一層霧，嚴重影響駕駛安全。很多駕駛者沒有打開車內空調、調節車內濕度來消除玻璃上的霧氣這種意識，這里車內濕度傳感器便會自動解決這一問題。濕度傳感器可以實時監測車內的空氣濕度狀況。當車內空氣濕度高于75%時，車內空氣中的水分將逐漸凝結成細小水珠，并凝在溫差較大的車內壁上，嚴重影響駕駛者的前方視線。此時，車內安裝的濕度傳感器便會檢測到空氣濕度超標，從而系統會自動打開車載空調系統，并根據車內外的溫度合理地自動調節空調溫度和排風量，消除車窗內壁的水珠。濕度傳感器主要有熱敏電阻式和結露式兩種形式。四、熱敏電阻式濕度傳感器1.熱敏電阻式濕度傳感器結構與原理熱敏電阻式濕度傳感器主要用于汽車風擋玻璃的防霜，化油器進氣部位空氣濕度的測定以及自動空調系統中車內相對濕度的測定。熱敏電阻式濕度傳感器，裝有金屬氧化物系列陶瓷材料制成的多孔燒結體，傳感器就是利用燒結體表面對水分的吸附作用來工作的。當燒結體吸附了水分子時，其電阻值發生變化，根據這一變化就可以檢測出車內濕度的變化，其結構與工作特性如圖10-8所示。當濕度增加時，傳感器的電阻值減少，當相對濕度從0%變化到100%時，傳感器的電阻值有數千倍變化。這種傳感器的電阻值隨溫度變化而變化，所以給濕度傳感器再配以溫度補償熱敏電阻后，才能提高測試精度。圖10-8熱敏電阻式濕度傳感器結構與特性曲線四、熱敏電阻式濕度傳感器2.熱敏電阻式濕度傳感器的檢測1）可用萬用表測量濕度傳感器的電阻大小。當濕度變化時，電阻值應當改變，相對濕度越大，電阻值越小；相反，則其電阻值越大，否則應更換傳感器。2）檢測傳感器端子間的輸出電壓。在不同的濕度下，輸出電壓應符合規定值，否則應進一步檢查線束或更換濕度傳感器。四、熱敏電阻式濕度傳感器五、結露傳感器1.結露傳感器結構與原理結露傳感器用于檢測車窗玻璃的結露，當車窗玻璃濕度較大處于結露狀時，結露傳感器使汽車空調進行除霜運行，以確保車內乘員、駕駛員良好的視野，確保行車安全。該傳感器為密封式，它由內部電極、感濕膜片、熱敏電阻及鋁基板等組成，如圖10-9a所示。即在一個陶瓷基板上印制一種高分子半導體電阻材料，引出兩端電極，當傳感器表面干燥時，分子間接觸電阻小，電極兩端電阻為1kΩ左右。而當高分子材料吸收水分后，其內部分子空間迅速膨脹，分子間接觸電阻變大，使電極兩端的電阻率大大增加，其工作特性如圖10-9b所示。電子控制器通過測試電阻的大小來感知或預知是否發生凝露。

圖10-9結露傳感器結構及工作特性

五、結露傳感器

復習思考題1.日照傳感器的結構與原理是什么？2.日照傳感器的檢測方法是什么？3.光電式光量傳感器的結構與原理是什么？4.光電式光量傳感器的檢測方法是什么？5.裝有光敏二極管的自動控制器用光量傳感器結構與原理是什么？6.熱敏電阻式濕度傳感器的檢測方法是什么？7.結露傳感器的結構與原理是什么？8.晶體管式電流傳感器的作用和工作原理是什么？9.舌簧開關式電流傳感器的作用和工作原理是什么？10.正溫度系數熱敏電阻式（PTC）電流傳感器的結構和工作原理是什么？11.電阻一集成電路式電流傳感器的作用和工作原理是什么？12.集成電路式燈泡斷絲檢測傳感器的作用和工作原理是什么？13.壓電式雨滴傳感器的結構與原理是什么？14.壓電式超聲波傳感器的結構與原理是什么？15.壓電式超聲波傳感器的檢測方法是什么？16.羅盤傳感器的結構與原理是什么？17.羅盤傳感器的檢測方法是什么？18.氣體流率差陀螺儀的結構與原理是什么？19.光纖維陀螺儀的結構與原理是什么？任務二電流檢測用傳感器一、晶體管式電流傳感器二、舌簧開關式電流傳感器三、PTC式電流傳感器四、集成電路式濕度傳感器五、燈泡斷絲傳感器六、制動摩擦片檢測傳感器任務二電流檢測用傳感器電流檢測用傳感器有：晶體管式舌簧開關式正溫度系數熱敏電阻式集成電路式霍爾式一、晶體管式電流傳感器晶體管式電流傳感器內部設有檢測電流用電阻，使負荷電流流過該電阻，并利用運算放大器（OP比較電路）將其電壓降值與基準電壓進行比較，當電流檢測電阻上的電壓降低于或高于基準電壓時，比較器的輸出電流點亮報警燈，說明電路有故障，應給予及時檢測或更換。這種傳感器也可以應用在尾燈電路中。在車上使用2～4個燈的電路中，如有1個或1個以上燈絲斷線或總功率不足時，報警燈便被點亮。圖10-10晶體管式電流傳感器電路1—蓄電池；2—檢測電阻；3—電流；4—比較器；5—輸出；6—基準電壓；7—負荷燈泡一、晶體管式電流傳感器圖10-11制動燈燈絲斷開檢測系統電路1—蓄電池；2—制動開關；3—報警燈；4—傳感器；5—制動燈（尾燈）一、晶體管式電流傳感器電流傳感器具有適應燈泡電流的電壓補償特性。圖10-12電流傳感器的特征曲線一、晶體管式電流傳感器二、舌簧開關式電流傳感器舌簧開關式電流傳感器廣泛用在汽車燈具系統中，檢測尾燈、前照燈、牌照燈及制動燈的燈絲是否有斷開的，當有1個燈泡燈絲斷開時，報警燈點亮。該傳感器的外形如圖10-13所示。圖10-13舌簧開關式電流傳感器的外形二、舌簧開關式電流傳感器舌簧開關式電源傳感器在其電流線圈的外面繞有電壓補償線圈，它的作用是防止電壓的變化引起傳感器的誤動作，在該裝置骨架的中間設置有舌簧開關，其結構如圖10-14所示。圖10-14舌簧開關式電流傳感器的結構電流傳感器的電路如圖10-15所示，當開關閉合時，若燈泡全部工作正常，電流線圈中即有額定電流流過，這時在線圈產生的磁力作用下，舌簧開關閉合。如果有燈泡斷絲，相應的電流線圈中電流就會減少，磁力減弱，使舌簧開關開斷開，報警燈于是點亮進行報警。圖10-15電流傳感器的電路二、舌簧開關式電流傳感器該傳感器的應用實例如圖10-16所示，從圖中可以看出，此傳感器可以控制報警燈電路，是檢測制動燈、尾燈燈絲斷開時的傳感器。圖10-16燈泡線路故障顯示傳感器電路二、舌簧開關式電流傳感器三、正溫度系數熱敏電阻式（PTC）電流傳感器正溫度系數熱敏電阻式（即PTC式）電流傳感器是由陶瓷半導體構成的，它是用鈦酸鋇再加上各種添加物燒結而成。在化油器式發動機上，電加熱式自動阻風門上所用這種傳感器的安裝位置及自動阻風的結構如圖10-17所示。圖10-17正溫度系數熱敏電阻式（PTC）電流傳感器及自動阻風門的結構a)外形圖；

b)結構圖圖10-18PTC式電流傳感器的特性曲線三、正溫度系數熱敏電阻式（PTC）電流傳感器圖中標示的“居里點”的含義是電阻值為常溫兩倍的點，此時的溫度叫做居里溫度。按用途可制作出不同特性的PTC電流傳感器，這時需要改變填充物的數量。從特性曲線圖上可知，溫度低時該傳感器電阻值也較低，這時消耗的電流較大，傳感器要發熱；當溫度上升到居里點以上時，電阻值隨之增大，從而抑制了電流的增長。即使沒有溫度傳感器及電流控制回路，PTC元件本身也能一直控制電流并維持在一定溫度上，而且還具有僅取決于散熱量的發熱特性。三、正溫度系數熱敏電阻式（PTC）電流傳感器四、電阻—集成電路式電流傳感器電阻—集成電路式電流傳感器的功能是用來檢測尾燈、牌照燈、制動燈及前照燈是否斷絲。當有1個或1個以上的燈絲斷開時，傳感器點亮報警燈通知駕駛人員。燈泡斷絲檢測電路如圖10-19所示。電路內部有比較放在器IC1，這是專用于檢測繼絲的集成電路，C點處有基準電壓形成。正常情況時電流檢測電阻R1上的電流要大于基準電流，A點電壓低于基準電壓，比較放大器IC1的輸出為0，晶體管T1截止，報警燈不亮。圖10-19燈泡斷絲檢測電路

1—停車燈；2—蓄電池；3—檢測電阻；4—停車燈開關；5—報警燈；6—至電壓調節器當有故障發生時，電阻R1上的電流減少，A點電壓升高并高于基準電壓，這時比較放大器EC1的輸出為1，晶體管T1的基極中有電流通過，T1導通，報警燈點亮，表示已經出現故障。四、電阻—集成電路式電流傳感器五、集成電路式燈泡斷絲檢測傳感器集成電路式燈泡斷絲檢測傳感器用于檢測前照燈、尾燈、制動燈、牌照燈的燈絲狀況，它可以檢測出燈泡全部點亮時的電流與1個燈泡燈絲斷開時的電流變化時，然后將斷絲或功率不足的信息通過點亮報警燈方式向駕駛員報警，該報警系統電路如圖10-20所示。1—點火開關；2—尾燈開關；3—制動燈開關；4—報警燈；5—燈泡斷絲傳感器；6—制動燈；7—尾燈圖10-20燈泡繼絲檢測報警系統電路集成電路式燈泡斷絲檢測傳感器是利用集成電路比較器進行檢測的，其特性可用圖10-21說明，在圖中C設定在燈全亮時的電流特性a與1個燈斷絲時的電流特性b的變化范圍，由此可以檢測出燈泡有無斷絲。圖10-21集成電路式燈泡斷絲檢測傳感器特征a—燈泡全亮時的電流；b—一個燈泡斷絲時的電流；c—判斷基準五、集成電路式燈泡斷絲檢測傳感器六、制動器摩擦片磨損檢測傳感器磨損檢測傳感器用于檢測汽車制動器摩擦片的磨損情況。檢測摩擦片磨損情況常用的一種方法是：當制動蹄摩擦片超過磨損允許的限度時，磨損檢測傳感器本身被磨損，并將此磨損情況轉變為電信號輸入ECU，并接通報警電路。磨損檢測傳感器在盤式制動器上的安裝情況如圖10-22所示。磨損檢測傳感器用一個安裝在摩擦片中的U形金屬絲檢測，U形金屬絲的頂端就處在制動器摩擦塊的磨損極限位置上，制動器摩擦片沒有磨損到極限位置時，輸出電壓為0，當摩擦片磨損到規定程度時，U形金屬絲部分被磨斷，電路斷開，這時輸出電壓為高電平，異常信號輸入電控單元中或通過電阻R接通報警電路，使燈泡點亮，圖10-23為磨損檢測傳感器工作電路。圖10-22磨損傳感器在盤式制動器上的安裝圖10-23制動器摩擦片磨損檢測傳感器工作電路六、制動器摩擦片磨損檢測傳感器第四節雨滴傳感器雨滴傳感器用于刮水系統上,用來檢測降雨量,并利用控制器將測出的降雨信號轉換,轉換后的信號會自動地根據降雨量來設定雨刮器的間歇時間,來控制刮水電動機。雨滴傳感器通常安裝在車身外部,一般可裝在車輛的發動機罩、保險杠、前柵格或頂棚上。其殼體密封要求良好，并用不銹鋼材料制成。按照其檢測原理不同,可分為利用雨滴沖擊能量變化、靜電電容變化和雨滴光量變化等三種。一、壓電式雨滴傳感器壓電式雨滴傳感器由振動板、壓電元件、放大器、殼體及阻尼橡膠構成，如圖10-24所示，其核心部分是壓電元件。圖10-24壓電式雨滴傳感器的構造振動板的功用是接收雨滴沖擊的能量，按自身固有的振動頻率進行彎曲振動，并將振動傳遞給內側壓電元件上，壓電元件把從振動板傳遞來的變形轉換成電壓信號。雨滴檢測用傳感器上的壓電元件結構如圖10-25（a）所示。它是在燒結鈦酸鋇陶瓷片兩側加真空鍍膜電極制成的，當壓電元件上出現機械變形時，兩側的電極上就會產生電壓，如圖10-25（b）所示。當雨滴滴落在振動板上時，壓電元件上就會產生電壓、電壓大小與加到板上的雨滴的能量成正比，一般為0.5～300mV。放大電器將壓電元件上產生的電壓信號放大后再輸入到刮雨器放大器中。放大器由晶體管、IC塊、電阻、電容等部件組成。圖10-25壓電式雨滴傳感器壓電元件結構及工作原

雨滴傳感器安裝在車身外部，其殼體要求密封良好，并用不銹鋼材料做成。振動板要通過阻尼橡膠才能在外殼上保持彈性，阻尼橡膠除了可以屏蔽車身傳給外殼的高頻振動外，它的支撐剛性還可以避免對振動極的振動工況產生干擾。汽車上所用的間歇式刮水系統的構成如圖10-26所示。該系統由雨滴傳感器代替了無級調整式間歇刮水器系統內設定刮水間歇時間的可變電阻器。雨滴傳感器安裝在發動機蓋板上，從其承受的雨滴強度與頻率感知雨量的大小。間歇式刮水系統根據實際雨量自動控制雨刷器動作次數，使它在3～52次/分鐘范圍內變化。為了使小雨中汽車行駛方便，刮水器可置于“AUTO”（自動）擋位，如果想使刮水器任意動作，可按下“MIST”開關，則刮水器在按下狀態中，以“LOW”方式動作。無雨時，如將刮水器置于“AUTO”位置，則刮水器將以3次/分鐘的速度間歇動作。圖10-26間歇式刮水系統的組成自動刮水器控制系統電路如圖10-27所示，當雨滴觸及傳感器表面時，在傳感器內部產生隨雨滴強度和頻率變化的電壓（A點在壓電元件上發生與雨滴運動能量成正比的電壓波形），該電壓波形經傳感器內部放大電路放大（B點），儲入功率放大器內的充電電路。當儲入充電電路的電壓信號達到一定值（V0）時，經過比較電路輸入刮水器驅動電路，刮水器隨即開始動作。圖10-27自動刮水器控制系統電路由于間歇時間（T）與充電電路電壓達到V0的速度成正比，所以雨滴能量越高，車速越快，間歇時間也越短；反之則長。二、利用靜電電容量變化的雨滴檢測傳感器對于利用靜電電容量變化的雨滴檢測傳感器來說，因水與空氣的介電常數不同，所以當極上附著雨水時，靜電電容量就會發生變化，利用這種靜電電容量的變化形成振蕩電路，則振蕩頻率就會隨著雨量的變化而變化。將此頻率信號輸入到控制器中后，就可以設定間歇刮水器工作時間。三、利用光量變化的雨滴檢測傳感器對于利用光量變化的雨滴檢測傳感器來說，它是利用發光元件發出的發光波形來工作的。在不下雨時，感光波形與發光波形是一樣的；在下雨時，受雨滴的影響，光被攪亂，所以感光波形的振幅發生變化，隨雨滴的大小、雨量的大小、光波形的振幅成正比地衰減，所以測出振幅變化的峰值再輸入至控制器中，就可以設定出間歇刮水器的工作時間，其工作時間與振幅變化的峰值成正比。第五節CCD圖像傳感器隨著電子技術的發展，車輛的控制水平不斷提高，以前的控制系統僅僅檢測車輛自身的狀態，最新的控制系統正在向根據車輛的周圍環境與狀況進行控制的系統發展，CCD圖像傳感器就是其重要的應用技術之一。CCD圖像傳感器用于判斷倒車時的障礙物，給出危險告警、運動中判斷周圍的物體距離自己多近，有沒有不安全，并提示；自動駕駛時識別地面的色線，使行駛路線不偏離等。CCD的全稱“ChargeCoupledDevice”意即電荷耦合器件，一種特殊的半導體。它具有光電轉換、電荷存儲和電荷轉移的功能。它的主要特點是由光電變換所產生的電荷可以在驅動脈沖的作用下自行移動，這種運動方式又稱為電荷的自行掃描，廣泛應用于自動控制和自動測量，尤其適用于圖像識別技術。從結構原理上CCD可以分為線陣CCD（LinearCCD）和面陣CCD（CCDArray）兩種。線陣CCD每次只拍攝圖像的一條線，主要用于高分辨率的拍攝設備。線陣CCD的工作原理與臺式掃描儀類似，它將圖像分割成線狀，每條線的寬度大約為10μm，光線經透鏡組投射到線性CCD中，CCD圖像傳感器根據圖像強弱的不同將其轉換成不同大小的電流，經A/D轉換處理，將電信號轉換成數據信號，即產生一行的圖像數據，然后依次完成整個成像過程。顯然，這種方式速度很慢，成像的時間長，但分辨率很高。另外，由于采用線陣CCD掃描方式的數碼相機需要一個保持靜止的目標，因此無法用來拍攝移動物體。面陣CCD是平面陳列CCD簡稱，也稱區域陳列CCD。與線陣CCD不同，面陣CCD包含一個光敏元件陳列，在其接收板上縱橫排列集成有幾十萬、幾百萬甚至上千萬個光電二極管及譯碼尋址電路。當光線經鏡頭會聚成像在面陣CCD上時，每個光電二極管會因感受到的光強度的不同而耦合出不同數量的電荷。通過譯碼電路可取出每個光電二極管上耦合出的電荷而形成電流，該電流經A/D變換即形成一個二進制數字量，該數字量對應一個像素點（實際上二極管的數量通常大于拍攝照片中像素點的數量）。上百萬像素點集合起來即構成了數字照片。顯然，矩陣中的像素點越多，所獲得的圖像分辨率就越高。第六節存儲式反射鏡用傳感器一、存儲式反射鏡用傳感器的結構存儲式反射鏡用傳感器是指自動存儲記憶、調整車門外反射鏡的上下、左右方向上角度的一種裝置。它由上下和左右方向的2組位置傳感器組成、其結構和安裝位置如圖10-28所示，它由安裝在反射鏡的把柄上的霍爾元件和埋入在驅動反射鏡用驅動軸螺釘后端部的永久磁鐵所構成的。圖10-28存儲式反射鏡用傳感器構造與安裝位置1-上下方向位置傳感器2-A向視圖3-左右方向位置傳感器4-反射鏡支架5-永久磁鐵6-霍爾元件7-電動機（左右方向調整）

8-驅動軸螺釘二、存儲式反射器用傳感器的檢測現以豐田凌志LS400型轎車存儲式反射鏡用傳感器為例，說明其檢修方法如圖10-29所示。圖10-29檢修存儲式反射鏡用傳感器1）將3節1.5V的干電池串聯起來后,其正極接到傳感器端子5,負極接端子8;2)將電壓表的正測試棒接傳感器端子6,負測試棒接端子8;3)將蓄電池正、負極接端子1、2,如圖3-190（a）,其正極接1,負極接2；圖3-190（b）中正極接2,負極接1.檢測反射鏡在最高位置和最低位置之間移動時的電壓表所批示的電壓值；最低位置時,其值為2.8～5.0V;最高位置時,為0～0.9V。當反射鏡由低至高變化時,電壓表所指示的電壓值應逐漸減小。若檢測的結果不符合規定的值,則應更換存儲式反射鏡用傳感器。4）如圖10-29c、d中所示，將電壓表正極接端子7，負極接端子8，蓄電池正、負極接端子1和3，觀察反射鏡由最左位置向最右位置移動時電壓的變化情況見表10-3。表10-3反射鏡位置移動及電壓變化情況反射鏡位置最左左右最右電壓(V)左反射鏡2.8～5.0逐漸減小0～0.9右反射鏡0～0.9逐漸增大2.8～5.0第七節燃油含水率傳率傳感器一、燃油含水率傳感器的作用與原理目前，電控柴油機的燃油粗濾器普遍帶有油水分離器，油水分離器的下部安裝了燃油含水率傳感器，當燃油中的水分在油水分離器內到達傳感器兩電極的高度時，利用水的可導電性將兩電極短路，此時水位報警燈點亮，提示駕駛員放水。長城汽車GW2.8TC型柴油機的燃油含水率傳感器與ECU的電路連接如圖10-30所示。燃油含水率傳感器有3個接線端子，1號端子接電源、2號端子接ECU的K40端子（信號）。圖10-30燃油含水率傳感器與ECU的電路連接二、燃油含水率傳感器的檢測1）外線路檢查用萬用表的電阻擋，測量燃油含水率傳感器的2號端子與對應的ECU的K40端子之間的電阻值，判斷外線路是否存在短路及斷路故障。2）傳感器電壓值測量關閉點火開關，拔下燃油含水率傳感器，打開點火開關，測量線束側插頭1號端子與搭鐵之間電壓值應為12V電壓，3號端子電壓為0V。3）傳感器電阻值測量

1號與2號端子之間電阻應為無限大，2號與3號端子之間電阻值應為4MΩ左右，1號與3號端子之間電阻值應為1.5～2.5MΩ。故障指示燈常亮，故障碼為“燃油含水率傳感器故障”。可能的故障原因：插拔過程中傳感器針腳彎曲、傳感器線路虛接，導致信號端子輸出電壓信號偏差過大；燃油中含水量過大，使兩個電極長期處于導通狀態，系統便會一直點亮故障指示燈。第八節空調壓縮機鎖定傳感器空調壓縮機鎖定傳感器安裝在空調壓縮機的內部，用于檢測壓縮機的轉速，壓縮機每轉一圈，鎖定傳感器產生4個脈沖信號輸送給空調ECU。如果壓縮機轉速與發動機轉速之比小于預定值，則空調ECU便使壓縮機停轉，指示器以約1s間隔閃光一次。如圖10-31所示為傳感器的檢測方法。測量傳感器插接器端子1和2之間的電阻，在25℃，阻值為530～650Ω；在100℃阻值為670～890Ω，否則，應更換傳感器。圖10-31空調壓縮機鎖定傳感器的檢測第九節汽車導航傳感器汽車導航系統開始只用于顯示估計到達目的地的時間和將要行駛的距離，并用作羅盤和轉向盤傳感器。后來把交通地圖編制成數字化數據庫的形式，可利用電子地圖及在地圖上指示當前汽車所處的位置等。這樣就要有更多的傳感器才能滿足各種功能的需要。汽車導航系統利用車內GPS信號接收機接收至少4顆GPS衛星的信號，確定汽車在地球坐標系的位置，再與汽車導航儀中的電子地圖進行匹配，從而將汽車所在的位置在導航儀的顯示屏中顯示出來。但是當汽車行駛在隧道、高層樓群、高架橋、高山群澗、密集森林等地段時，將與GPS衛星失去聯系，這時導航系統自動轉入自主導航，由車速傳感器檢測出汽車的行進速度，通過微處理器的數據處理，由速度和時間算出前進的距離，由地磁場傳感器（陀螺儀）直接檢測出汽車的前進方向和行駛路線狀態。汽車導航系統傳感器包括羅盤傳感器（陀螺儀）、車輪轉差方向傳感器、車速傳感器等。一、羅盤傳感器1.羅盤傳感器的結構與原理羅盤傳感器通過對地球磁場的感應來測定汽車的方向。該傳感器的結構如圖10-32所示。在環狀鐵芯上纏繞著勵磁線圈，而兩個互成直角的感應線圈繞在具有高導磁率的環狀鐵芯的磁場中心。圖10-32羅盤傳感器的結構當對勵磁線圈施加交流電時，磁場中心的磁通量發生變化，在感應線圈內由于電磁感應而產生感應電壓。在無外部磁場干擾時，環形磁場的磁通量變化如圖10-33所示，在磁場中心產生S1和S2的感應電壓，其極性相反，互相抵消。

圖10-33羅盤傳感器的原理

當外部磁場H與某一感應線圈成直角時，輸出的感應電壓為VX，被附加在由勵磁電流所產生的磁場上，使磁通量變得不對稱（如圖10-34所示），輸出的電壓與磁通量的差值成比例，當外部磁場以角作用時，在感應線圈中所產生的輸出電壓VX和VY可用下式計算：圖10-34羅盤傳感器的輸出電壓波形這樣汽車行駛的方向就可通過兩個感應線圈輸出的電壓來測定。另外，還有利用地磁制作的發電式方位傳感器。它是由兩個相位相反、串聯的線圈和特殊形狀的鐵芯等組成的。其輸出電壓與傳感器和地磁的夾角相關，由此可測出地磁的方向。2.羅盤傳感器的檢測利用地磁制成的羅盤傳感器因地磁的強度很小，故很容易受到外界的磁場干擾。因為這種傳感器信噪比比較小，當外界的干擾信號和有用信號在同一數量級時，就會使之無法正常工作，所以當汽車經過一條隧道、駛過一座鐵橋、與一輛大型卡車并排行駛或把揚聲器等強磁場體靠近傳感器時，地磁會暫時被擾亂，致使傳感器無法正常工作。這種類型的傳感器出現故障時，首先看有無上述干擾地磁的現象發生，然后用數字式萬用表逐級測量傳感器的信號輸出是否隨汽車方向改變而相應地變化，如發現傳感器本身有問題時，可以把傳感器有關連接線拆開，對兩個線圈進行電阻測量；如發現電阻為零或無窮大，則說明傳感器本身有短路或斷路發生。二、車輪轉差方向傳感器用于防抱死制動系統（ABS）中的前輪轉速傳感器也可以被用于汽車導航系統中作為方向傳感器。通過對左、右前輪傳感器輸出的脈沖差（左、右前輪的行駛距離差）的測定，可計算出汽車是否已轉向及方向的變化量。當汽車在以R為半徑的圓弧上轉動角度時，汽車的兩個前轉向輪均以相同同的轉動中心旋轉。對于每個前輪所走過的路徑（如圖10-35所示）可以通過公式計算出來。兩個前輪所走過的距離Li和Lo因轉彎半徑的不同而不同，分別可用每個前輪的轉彎半徑Ri和Ro來計算。圖10-35汽車轉向時每個車輪的行駛軌跡而每個前輪的轉彎半徑可由下式表示，其中R是汽車后輪的轉彎半徑，L是前后兩排車輪的輪距，K是同排車輪的間距。

取內外側車輪所走過的距離比為P，則有通過對上述公式變換可得對汽車而言，前后車輪輪距L和車輪間距K值是一定值，這樣只需通過計算前車輪內側和外側輪所行駛過的距離之比值P，即可得到后車輪的轉彎半徑R。相應地可采用下式計算出汽車轉向角：同樣，對汽車每行駛一設定的距離計算出汽車轉向角，從汽車第一次轉向點開始，通過對全部轉向角求算術和，則可計算出汽車到目前為止的方向改變量。三、陀螺儀采用陀螺儀是檢測汽車行駛方向的另一種方法。它是通過測定汽車轉向角速度，并對該角速度進行積分來檢測方向的變化。目前車用的陀螺儀種類較多，但在汽車導航系統中采用的一般是氣體流率差陀螺儀，還有就是光纖維陀儀。1.氣體流率差陀螺儀的結構與原理如圖10-36顯示了氣體流率差陀螺儀工作原理框圖。在氣體流率差陀螺儀中，用一臺氣泵以設定的流率泵送氦氣。通過設有兩條熱線的探測器，測量流過這兩條熱線的氣體流率的變化而得到汽車轉彎的角速度。圖10-36氣體流率差陀螺儀工作原理框圖1—氣泵；2—氣流；3—熱線；4—振蕩器；5—電阻；6—放大器；A—傳感部分；B—電路部分當氦氣從氣泵噴嘴噴出后逐漸膨脹，氣體通過熱線時，氣流率的分布情況如圖10-37所示。如果汽車以直線行駛，氦氣均勻地流過兩條熱線，并均勻地冷卻熱線，使兩條熱線的溫度平衡，則由橋式電路組成的方向檢測電路的輸出電壓為零。當汽車行駛方向變化時，產生復合向心力，氣流方向改變，氣流沖刷每一條熱線的方式發生差異，兩條熱線的熱力平衡被破壞，產生輸出電壓（如圖10-38所示）。通過對輸出電壓的檢測可計算出汽車轉向時的角速度。圖10-37氣流率的分布情況

圖10-38氣體流率陀螺儀檢測原理圖2.光纖維陀螺儀的結構與原理光纖維陀螺的檢測原理如圖10-39所示，光從光纖線圈A點入射，經向左、向右兩方向回轉傳播，光程相同時兩方向同時經過一個周期到達輸出點B。當光纖維線圈以角速度ω向右旋轉時，從A點入射的同一周期內左右方向傳播的光程不同，右回轉傳播光程與左回轉傳播光程兩者相差一定角度，在原輸出點B測量兩方向傳到的光相位不同。測定兩光干涉的強度，可以確定兩方向光的傳播時間差（相位差），從而計算出光纖維線圈（汽車）的轉向角速度ω。圖10-39光纖陀螺儀檢測原理圖

復習思考題1.日照傳感器的結構與原理是什么？2.日照傳感器的檢測方法是什么？3.光電式光量傳感器的結構與原理是什么？4.光電式光量傳感器的檢測方法是什么？5.裝有光敏二極管的自動控制器用光量傳感器結構與原理是什么？6.熱敏電阻式濕度傳感器的檢測方法是什么？7.結露傳感器的結構與原理是什么？8.晶體管式電流傳感器的作用和工作原理是什么？9.舌簧開關式電流傳感器的作用和工作原理是什么？10.正溫度系數熱敏電阻式（PTC）電流傳感器的結構和工作原理是什么？11.電阻一集成電路式電流傳感器的作用和工作原理是什么？12.集成電路式燈泡斷絲檢測傳感器的作用和工作原理是什么？13.壓電式雨滴傳感器的結構與原理是什么？14.壓電式超聲波傳感器的結構與原理是什么？15.壓電式超聲波傳感器的檢測方法是什么？16.羅盤傳感器的結構與原理是什么？17.羅盤傳感器的檢測方法是什么？18.氣體流率差陀螺儀的結構與原理是什么？19.光纖維陀螺儀的結構與原理是什么？任務3雨滴傳感器雨滴傳感器用于刮水系統上,用來檢測降雨量,并利用控制器將測出的降雨信號轉換,轉換后的信號會自動地根據降雨量來設定雨刮器的間歇時間,來控制刮水電動機。雨滴傳感器通常安裝在車身外部,一般可裝在車輛的發動機罩、保險杠、前柵格或頂棚上。其殼體密封要求良好，并用不銹鋼材料制成。按照其檢測原理不同,可分為利用雨滴沖擊能量變化、靜電電容變化和雨滴光量變化等三種。一、壓電式雨滴傳感器壓電式雨滴傳感器由振動板、壓電元件、放大器、殼體及阻尼橡膠構成，其核心部分是壓電元件。圖10-24壓電式雨滴傳感器的構造圖10-25壓電式雨滴傳感器壓電元件結構及工作原

一、壓電式雨滴傳感器振動板的功用是接收雨滴沖擊的能量，按自身固有的振動頻率進行彎曲振動，并將振動傳遞給內側壓電元件上，壓電元件把從振動板傳遞來的變形轉換成電壓信號。雨滴檢測用傳感器上的壓電元件結構如圖10-25（a）所示。它是在燒結鈦酸鋇陶瓷片兩側加真空鍍膜電極制成的，當壓電元件上出現機械變形時，兩側的電極上就會產生電壓，如圖10-25（b）所示。當雨滴滴落在振動板上時，壓電元件上就會產生電壓、電壓大小與加到板上的雨滴的能量成正比，一般為0.5～300mV。放大電器將壓電元件上產生的電壓信號放大后再輸入到刮雨器放大器中。放大器由晶體管、IC塊、電阻、電容等部件組成。一、壓電式雨滴傳感器圖10-26間歇式刮水系統的組成一、壓電式雨滴傳感器雨滴傳感器安裝在車身外部，其殼體要求密封良好，并用不銹鋼材料做成。振動板要通過阻尼橡膠才能在外殼上保持彈性，阻尼橡膠除了可以屏蔽車身傳給外殼的高頻振動外，它的支撐剛性還可以避免對振動極的振動工況產生干擾。汽車上所用的間歇式刮水系統的構成如圖10-26所示。該系統由雨滴傳感器代替了無級調整式間歇刮水器系統內設定刮水間歇時間的可變電阻器。雨滴傳感器安裝在發動機蓋板上，從其承受的雨滴強度與頻率感知雨量的大小。間歇式刮水系統根據實際雨量自動控制雨刷器動作次數，使它在3～52次/分鐘范圍內變化。為了使小雨中汽車行駛方便，刮水器可置于“AUTO”（自動）擋位，如果想使刮水器任意動作，可按下“MIST”開關，則刮水器在按下狀態中，以“LOW”方式動作。無雨時，如將刮水器置于“AUTO”位置，則刮水器將以3次/分鐘的速度間歇動作。一、壓電式雨滴傳感器圖10-27自動刮水器控制系統電路由于間歇時間（T）與充電電路電壓達到V0的速度成正比，所以雨滴能量越高，車速越快，間歇時間也越短；反之則長。一、壓電式雨滴傳感器自動刮水器控制系統電路如圖10-27所示，當雨滴觸及傳感器表面時，在傳感器內部產生隨雨滴強度和頻率變化的電壓（A點在壓電元件上發生與雨滴運動能量成正比的電壓波形），該電壓波形經傳感器內部放大電路放大（B點），儲入功率放大器內的充電電路。當儲入充電電路的電壓信號達到一定值（V0）時，經過比較電路輸入刮水器驅動電路，刮水器隨即開始動作。一、壓電式雨滴傳感器對于利用靜電電容量變化的雨滴檢測傳感器來說，因水與空氣的介電常數不同，所以當極上附著雨水時，靜電電容量就會發生變化，利用這種靜電電容量的變化形成振蕩電路，則振蕩頻率就會隨著雨量的變化而變化。將此頻率信號輸入到控制器中后，就可以設定間歇刮水器工作時間。二、利用靜電電容量變化的雨滴檢測傳感器對于利用光量變化的雨滴檢測傳感器來說，它是利用發光元件發出的發光波形來工作的。在不下雨時，感光波形與發光波形是一樣的；在下雨時，受雨滴的影響，光被攪亂，所以感光波形的振幅發生變化，隨雨滴的大小、雨量的大小、光波形的振幅成正比地衰減，所以測出振幅變化的峰值再輸入至控制器中，就可以設定出間歇刮水器的工作時間，其工作時間與振幅變化的峰值成正比。三、利用光量變化的雨滴檢測傳感器四、CCD圖像傳感器隨著電子技術的發展，車輛的控制水平不斷提高，以前的控制系統僅僅檢測車輛自身的狀態，最新的控制系統正在向根據車輛的周圍環境與狀況進行控制的系統發展，CCD圖像傳感器就是其重要的應用技術之一。CCD圖像傳感器用于判斷倒車時的障礙物，給出危險告警、運動中判斷周圍的物體距離自己多近，有沒有不安全，并提示；自動駕駛時識別地面的色線，使行駛路線不偏離等。CCD的全稱“ChargeCoupledDevice”意即電荷耦合器件，一種特殊的半導體。它具有光電轉換、電荷存儲和電荷轉移的功能。它的主要特點是由光電變換所產生的電荷可以在驅動脈沖的作用下自行移動，這種運動方式又稱為電荷的自行掃描，廣泛應用于自動控制和自動測量，尤其適用于圖像識別技術。從結構原理上CCD可以分為線陣CCD（LinearCCD）和面陣CCD（CCDArray）兩種。線陣CCD每次只拍攝圖像的一條線，主要用于高分辨率的拍攝設備。線陣CCD的工作原理與臺式掃描儀類似，它將圖像分割成線狀，每條線的寬度大約為10μm，光線經透鏡組投射到線性CCD中，CCD圖像傳感器根據圖像強弱的不同將其轉換成不同大小的電流，經A/D轉換處理，將電信號轉換成數據信號，即產生一行的圖像數據，然后依次完成整個成像過程。顯然，這種方式速度很慢，成像的時間長，但分辨率很高。另外，由于采用線陣CCD掃描方式的數碼相機需要一個保持靜止的目標，因此無法用來拍攝移動物體。四、CCD圖像傳感器面陣CCD是平面陳列CCD簡稱，也稱區域陳列CCD。與線陣CCD不同，面陣CCD包含一個光敏元件陳列，在其接收板上縱橫排列集成有幾十萬、幾百萬甚至上千萬個光電二極管及譯碼尋址電路。當光線經鏡頭會聚成像在面陣CCD上時，每個光電二極管會因感受到的光強度的不同而耦合出不同數量的電荷。通過譯碼電路可取出每個光電二極管上耦合出的電荷而形成電流，該電流經A/D變換即形成一個二進制數字量，該數字量對應一個像素點（實際上二極管的數量通常大于拍攝照片中像素點的數量）。上百萬像素點集合起來即構成了數字照片。顯然，矩陣中的像素點越多，所獲得的圖像分辨率就越高。四、CCD圖像傳感器任務4汽車導航傳感器汽車導航系統開始只用于顯示估計到達目的地的時間和將要行駛的距離，并用作羅盤和轉向盤傳感器。后來把交通地圖編制成數字化數據庫的形式，可利用電子地圖及在地圖上指示當前汽車所處的位置等。這樣就要有更多的傳感器才能滿足各種功能的需要。汽車導航系統利用車內GPS信號接收機接收至少4顆GPS衛星的信號，確定汽車在地球坐標系的位置，再與汽車導航儀中的電子地圖進行匹配，從而將汽車所在的位置在導航儀的顯示屏中顯示出來。但是當汽車行駛在隧道、高層樓群、高架橋、高山群澗、密集森林等地段時，將與GPS衛星失去聯系，這時導航系統自動轉入自主導航，由車速傳感器檢測出汽車的行進速度，通過微處理器的數據處理，由速度和時間算出前進的距離，由地磁場傳感器（陀螺儀）直接檢測出汽車的前進方向和行駛路線狀態。汽車導航系統傳感器包括羅盤傳感器（陀螺儀）、車輪轉差方向傳感器、車速傳感器等。一、羅盤傳感器1.羅盤傳感器的結構與原理羅盤傳感器通過對地球磁場的感應來測定汽車的方向。該傳感器的結構如圖10-32所示。在環狀鐵芯上纏繞著勵磁線圈，而兩個互成直角的感應線圈繞在具有高導磁率的環狀鐵芯的磁場中心。圖10-32羅盤傳感器的結構當對勵磁線圈施加交流電時，磁場中心的磁通量發生變化，在感應線圈內由于電磁感應而產生感應電壓。在無外部磁場干擾時，環形磁場的磁通量變化如圖10-33所示，在磁場中心產生S1和S2的感應電壓，其極性相反，互相抵消。

圖10-33羅盤傳感器的原理

一、羅盤傳感器當外部磁場H與某一感應線圈成直角時，輸出的感應電壓為VX，被附加在由勵磁電流所產生的磁場上，使磁通量變得不對稱（如圖10-34所示），輸出的電壓與磁通量的差值成比例，當外部磁場以角作用時，在感應線圈中所產生的輸出電壓VX和VY可用下式計算：一、羅盤傳感器圖10-34羅盤傳感器的輸出電壓波形這樣汽車行駛的方向就可通過兩個感應線圈輸出的電壓來測定。另外，還有利用地磁制作的發電式方位傳感器。它是由兩個相位相反、串聯的線圈和特殊形狀的鐵芯等組成的。其輸出電壓與傳感器和地磁的夾角相關，由此可測出地磁的方向。一、羅盤傳感器2.羅盤傳感器的檢測利用地磁制成的羅盤傳感器因地磁的強度很小，故很容易受到外界的磁場干擾。因為這種傳感器信噪比比較小，當外界的干擾信號和有用信號在同一數量級時，就會使之無法正常工作，所以當汽車經過一條隧道、駛過一座鐵橋、與一輛大型卡車并排行駛或把揚聲器等強磁場體靠近傳感器時，地磁會暫時被擾亂，致使傳感器無法正常工作。這種類型的傳感器出現故障時，首先看有無上述干擾地磁的現象發生，然后用數字式萬用表逐級測量傳感器的信號輸出是否隨汽車方