ESP(电子稳定程序)是汽车电控的一个标志性发明。不同的研发机构对这一系统的命名不尽相同,如博世(BOSCH)公司早期称为汽车动力学控制(VDC),现在博世、梅赛德—奔驰公司称为ESP;丰田公司称为汽车稳定性控制系统(VSC)、汽车稳定性辅助系统(VSA)或者汽车电子稳定控制系统(ESC);宝马公司称为动力学稳定控制系统(DSC)。尽管名称不尽相同,但都是在传统的汽车动力学控制系统,如ABS和TCS的基础上增加一个横向稳定控制器,通过控制横向和纵向力的分布和幅度,以便控制任何路况下汽车的动力学运动模式,从而能够在各种工况下提高汽车的动力性能。
本文介绍的是ESP中传感器以及接口技术的电路解析:
电路原理
方向盘转角传感器接口
方向盘转角传感器的输出为正交编码脉冲。正交编码脉冲包含两个脉冲序列,有变化的频率和四分之一周期(90°)的固定相位偏移,如图1所示。通过检测2路信号的相位关系可以判断为顺时针方向和逆时针方向,并据此对信号进行加/减计数,从而得到当前的计数累计值,也即方向盘的绝对转角,而转角的变化率即角速度,则可通过信号频率测出。另外,方向盘转角传感器有一个零位输出信号,当方向盘在中间位置时,该信号输出0V,否则输出5V,通过该信号,可对绝对转角进行在线校准。
图1 方向盘转角传感器脉冲序列波形
C164CI 与方向盘转角传感器的接口电路如图2所示。片内内置增量编码的正交解码器,该解码器使用定时器3的两个引脚(T3IN、T3EUD)作为正交脉冲的输入,在正确设置相关寄存器后,定时器3的数据寄存器的值与方向盘转角成正比,故可方便的计算转角,本文所使用的方向盘转角传感器每一圈对应44个脉冲,设定时器3的数据寄存器为T3,则绝对转角为。
图2 方向盘转角传感器接口电路
进行差分运算,即可得到转角变化速率。微控制器把计算得到的参数通过CAN发送给ECU。
轮速传感器接口
根据前面部分介绍的轮速传感器信号特点,设计接口电路如图3所示。
图3 轮速传感器接口电路
电路采用两级滤波和整形,以保证轮速信号在极低转速下不会丢失,同时避免因悬架振动引起的信号干扰。图中由电阻R2引入第一级迟滞比较,而使用74HC14引入第二级迟滞比较。
横摆角速度、纵向/横向加速度传感器
横摆角速度、纵向/横向加速度传感器的安装位置基本相同,输出都是0V-5V的模拟量,由于汽车颠簸造成的信号波动特性一致,故封装在同一模块中。其硬件接口如图4示,实现硬件模拟前置滤波,以抑制来自传感器的模拟信号中的高频噪声成分,防止在采样过程中出现混叠现象。
调整图4中各个阻容元件的参数,即可设置滤波截止频率和延时大小。汽车运行过程中,在较好路面上行驶时,由于信号较好,延时尽量要小,而在颠簸路面上行驶,则希望滤波效果要好。但是由于硬件滤波的频率特性一经设计完毕,无法实时修改,故需要在软件中设计数字滤波环节。数字滤波常用的有维纳滤波器、卡尔曼滤波器、线性预测器、自适用滤波器等。在这里选用计算量小、实时性能好的一阶低通滤波。
图4 横摆角速度、纵向/横向加速度传感器接口电路
编者结语
本文讨论了ESP系统中常用传感器的结构特点及信号特性,并设计了各个传感器的信号处理接口,其中包括硬件接口电路以及软件处理方案。设计了包含横摆角速度、纵向/横向加速度传感器的集成模块,通过CAN总线与ECU进行数据传输,具有较好的抗干扰性和可靠性。
关键字:ESP 传感器 接口技术
引用地址:
ESP中传感器及接口技术的电路解析
推荐阅读最新更新时间:2024-05-03 01:31
在生物医学应用中,CMOS将成为sCMOS传感器的平价替代
随着科技的发展,补充医学的金属氧化物半导体 (CMOS) 技术已经具备了许多生物医学应用所需的高级成像能力,但它可以代替价格昂贵的sCMOS(科学CMOS)传感器吗?CMOS与 sCMOS传感器为数个行业中机器视觉的性能及价值建立了基准,今天小菲将分别来阐释这两种技术,在极为严苛的生物医学和生命科学成像应用中的优势和成本。 CMOS与sCMOS的区别 通常,sCMOS传感器被认为是“下一代”CMOS传感器。 引入sCMOS 技术是为了在CMOS开发早期弥补新型CMOS传感器与传统CCD(电荷耦合器件)传感器之间的差距。起初,由于动态范围、读取噪声、帧率和分辨率方面的限制
[传感器]
美国正研究穿戴传感器预警系统
目前,美陆军环境医学研究所(USARIEM)、海军陆战队远征步枪队和麻省理工林肯实验室合作开发一种能在过热系统中发出告警标志的传感器预警系统。 当军队需要停下来降温时,该系统能向指挥官发出告警。研究人员将可穿戴传感器与算法结合,从简单生物标志物中寻找待处理热应激迹象。 美陆军环境医学研究所研究人员马克·布勒称:“当某个士兵发生热衰竭时,他将脱离作战。热衰竭不仅会影响士兵的身体健康,还会影响决策,这不利于任务。如果可以早些发现热疾病症状,那么我们就可以采取措施。” 该系统将给出关键检测功能的科学优势。BillTharion“目前,士兵通常采用互相观测对方的方法:你观察我,我观察你。但是,这是主观的。”BillTharion描述的是化
[安防电子]
边缘上的AI:“协作机器人”如何快速处理传感器数据
无论是传统的工业机器人系统,还是当今最先进的协作机器人(Cobot),它们都要依靠可生成大量高度可变数据的传感器。这些数据有助于构建更佳的机器学习(ML)和人工智能(AI)模型。而机器人依靠这些模型变得“自主”,可在动态的现实环境中做出实时决策和导航。 工业机器人通常位于“封闭”环境中,出于安全原因,如果该环境中有人类进入,机器人会停止移动。但是限制人类/机器人协作,也使得很多益处无法实现。具有自主运行功能的机器人,可以支持安全高效的人类与机器人的共存。 机器人应用的传感和智能感知非常重要,因为机器人系统的高效性能,特别是ML/AI系统, 在很大程度上取决于为这些系统提供关键数据的传感器的性能。当今数量广泛且日益完善和精确的传感器
[机器人]
基于节能的无线传感器网络路由协议研究
0 引 言 传感器技术、微机电系统、现代网络和无线通信等技术的进步,推动了具有现代意义的无线传感器网络的产生和发展。无线传感器网络扩展了人们的信息获取能力,将客观世界的物理信息同传输网络连接在一起,在下一代互联网中将为人们提供最直接、最有效、最真实的信息。无线传感器网络具有十分广阔的应用前景,能应用于军事国防、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等诸多领域。 无线传感器网络设计的基本原则就是要以节能为前提。传统无线通信网络的首要设计目标是提高服务质量和高效带宽利用,其次再考虑节约能源;而传感器的首要设计目标是能源的商效利用,这是传感器网络和传统网络的最重要的区别之一,能量问题是
[工业控制]
安森美汽车电子:照明、动力还是图像传感器,做就要到极
随着汽车轻量化、智能化和电气化的发展,全球汽车电子行业迎来了发展的黄金期。据预测,我国汽车电子市场2015年的增速为13.02%,市场规模有望突破4000亿元。适逢国际国内半导体行业风起云涌,并购不断,借着2015上海慕尼黑电子展的机会,安森美半导体在开展首日即3月17日举行了媒体发布会,安森美大中华区销售副总裁谢鸿裕、汽车解决方案工程中心高级经理张青及图像传感器高级技术经理何毓辉为我们解答了2015年有关安森美在汽车业务的策略与方案。
安森美半导体自1999年从摩托罗拉分拆之后,至今全球雇员已经有22000余人,去年总收入达32亿美元,其中汽车电子就占了30.5%,在世界范围内也可以说是汽车半导体市场的领头羊,市场份额占比
[嵌入式]
安森美半导体提供全面的智能感知方案 自动驾驶更加安全
未来, 自动驾驶 将不再是科幻电影里的桥段,这是未来汽车的一个趋势,感知是自动驾驶的重要组成部分,同时安全性至关重要。作为全球第7大汽车半导体供应商, 安森美 半导体提供全面的智能感知方案,包括 图像传感器 、超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达(LiDAR)以及 传感器 融合方案,并拥有最丰富的符合车规的产品,在功能安全方面有深厚的经验,还提供全球首个含网络安全的图像传感器,致力于实现安全的自动驾驶。 自动驾驶分级 自动驾驶技术分为5个等级。简单地说,从2级到5级即逐步解放人类驾驶员的脚、手、眼,到最终解放大脑。安森美半导体目前能提供支持到第4级的产品。 全面的智能感知方案为实现自动驾驶铺平道路 为了能够满足全天候、多气候条件下的可
[汽车电子]
没有智能传感器这颗心脏,谈什么工业自动化
新一代高级智能传感器将成为工业自动化的心脏。“智能工厂”是指在数字化工厂的基础上,利用物联网的技术和设备监控技术加强信息管理和服务,清楚掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线上人工的干预、即时正确地采集生产线数据,以及合理的生产计画编排与生产进度。智能工厂可实现的技术包括无线感测、控制系统网路化和工业通信无线化等称重传感器。
对某些产品质量指标(例如,黏度、硬度、表面光洁度、成分、颜色及味道等)进行快速直接测量并在线控制。而融合智能技术的传感器将可以很好的解决上述问题。
传感器应用非常广泛,工业生产各个组成环节都需要传感器进行监控,并把数据反馈给控制中心,以便对出现异常节点进行及时干预,保证工业生产正常进
[嵌入式]
基于LIN总线和MAX6675温度传感器改善车辆制动性能
1、引言 国内的大型、重型车辆普遍采用鼓式刹车装置,每年重型车辆在山路下坡行驶时因制动失灵造成的事故频发,刹车鼓温度过热导致制动器的散热不能满足要求是导致制动失灵的主要因素,提高重型车辆制动性能的最佳方案就是加装ABS,尽管国家已发布标准GB7258、GB12676来规定客车和货车必须安装符合要求的防抱死制动装置,以此来增强道路行驶的安全性。但实际配备情况很不理想,因为鼓式刹车换成盘式刹车、配备ABS会使厂商成本增加,所以未来几年内多数大型车辆仍旧采用加装水箱的方式来给刹车鼓降温。 就国内目前实际情况,本文提出的基于LIN总线监测刹车鼓温度、自动控制喷淋系统以及添加安全报警功能的设计是改善现有重型车辆制动性能的一种低成本、便于
[嵌入式]