【应用】油门位置检测系统的设计方案：可检测35-360°的位置传感器

时间： 2018-05-22 来源：世强

技术问答

油门踏板不仅仅是驾驶员和汽车的接口。除了驾驶员的人体工程学体验和强迫降档性能，油门踏板还要支持降低能源消耗、动力管理的功能，并且被融入到安全舒适系统。笔者使用了世强代理的TT Electronics公司的SX-4429 位置传感器设计了一款油门位置检测系统，本文将从器件优势、硬件设计及机械布置等方面介绍该应用方案。

SX-4429位置传感器采用了TT Electronics公司的非接触式霍尔技术和非接触式Autopad®技术。其外壳尺寸为7/8"，检测角度为35-360°，位置信号线性分辨率为±1.5％，位置信号最小偏移量为2°，检测精度非常高，可以满足油门踏板的踏板角度需求。SX-4429标准线性度为±0.5%，工作温度范围为-40°C到+ 85°C，支持5V和24V工作电压，具有2个模拟输出或2个数字输出，符合FMVSS 302标准。

笔者选用SX-4429主要是因为其如下应用优势：

·检测角度为35-360°，可全面检测踏板位置

·位置信号线性分辨率为±1.5％，位置信号最小偏移量为2°，检测精度极高

·标准线性度为±0.5%，线性稳态性较好

踏板电路设计方案：

油门踏板模块中的油门踏板传感器实际上是一个角度传感器，它提取瞬间油门踏板的位置信号，并将其转化为电压信号传递给电机控制器。电机控制器根据油门位置信号，计算出驾驶员对电机的功率需求并将其转化为所需要的电机扭矩。电子油门踏板主要由踏板座、弹簧、位置传感器、踏板杆总成和轮等组成，对电子油门踏板移动做出精确的响应，监控油门踏板的运行情况，并将其转化为电压信号，其核心部件是SX-4429位置传感器。

笔者的设计电路图如图1所示：

图1 SX-4429设计电路图

如图是基于SX-4429设计的踏板位置检测原理图，在设计电路过程中，需要考虑如下的因素：

·电源供电要较为稳定，并且具有反击穿保护设计

·要合理选择电阻使器件持续工作在线性区域

·注意踏板电路的布线，要保证布线时避免电磁干扰

笔者在设计电路的过程中，考虑到卡车的电源供电较为稳定，所以直接使用24V车载电源为VCC供电，Z1和D1为保护二极管，防止电压过大反向击穿器件，可以满足电路设计过程中的反击穿保护的要求，保护SX-4429。R1为位置检测电阻，SX-4429可检测R1的分压来判断当前的线性位置。选择100nF的C1电容作为SX-4429旁路滤波电容。选择4.7nF的C2为器件输出端口进行对地滤波。选择10KΩ的电阻RPU作为输出保护电阻。

设计过程中要注意如下问题：

·D1要尽可能的靠近电源

·Z1要经R1后并连接入电路，因为后级需要接入C1进行滤波，所以要在前级接入Z1

·C1和C2要尽可能的靠近GND，越靠近GND布线效果越好

踏板的电路板布置方案：

笔者为了使电路板可以合理的放置在踏板内部，笔者的电路板布置方案如下：

在壳体的一侧设置即插接口，在壳体内设置上腔和下腔，在上腔内配合一转子，在与转子转轴垂直的同心圆上固接磁钢，在上腔内于磁钢外设置至少一组霍尔检测芯片，每组霍尔检测芯片的 2 块相对的导磁片设置在磁钢的外侧，并与磁钢之间设置间隙，电路板与霍尔检测芯片之间可由霍尔引脚直接连接，方便了电路板的安装与调试。设计示意图如图2所示：

图2 踏板的电路板布置方案

实物图：

下面是笔者设计的实物图，仅供参考。

图3 设计实物图

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全部评论（2）

古月工 Lv8. 研究员 2018-12-21

学习
LouBing Lv7. 资深专家 2018-05-22

不错的应用，谢谢分享

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型号- 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选型指南 - TT ELECTRONICS - 07/23 PDF 英文下载

【产品】1K~100KΩ单圈电位器，专为精密测量与位置定位

6180系列是TT ELECTRONICS推出的一款精密电位器/位置传感器，其包括6181、6184、6186、6187以及适用于侧载应用的6188。该系列电位器符合RoHS2标准，无铅，直径为7/8”，均为单圈电位器，应用可导塑料技术。该系列电位器能满足多种极端的环境条件，产品坚固可靠，防护等级高，适用于踏板定位、操纵杆控制、阀门控制等多种生产应用。

新产品发布时间 : 2018-07-13

variable resistor products (including potentiometers,trimmers, encoders, steering sensors and turns counting dials) CUSTOMER EU REACH, UK REACH & JS709C STATEMENT

型号- 72XX,P160X,74XX,P261X,53XX,76XX,P120X,SX-4485,P265X,PSL2,SX-4413A,37X,25X,CX,45X,89X,SX-4429A,SX-4433A,93X,SX-4300A,SX-4388A,P090X,618X,P260X,81XX,P163X,SX-4491A,P272X,EN11,EN12,SX-4404A,338X,78X,22X,66X,62X,82X,SX-4432A,SX-4476A,90X,P271X,73XX,P162X,SX-4468,SX-4505,EN05,EN09,SX-4479A,35X,23X,67X,AX,43X,6127,66XX,83X,SX-4289A,SX-4431A,SX-4475A,SX-4487A,91X,61XX,P161X,SX-4492,63XX,LM1001,P230X,P278X,SX-4414A,36X,68X,33XX,44X,56XX,64X,84X,72X

测试报告 - TT ELECTRONICS - 31st January 2024 PDF 英文下载

Sensing and Control SIMPSpad Sensortechnologie Sensortechnology Magneto-inductive

商品及供应商介绍 - TT ELECTRONICS - 08.2014 PDF 英文下载

【应用】角度/扭矩传感器在EPS信号传感装置中的应用

TT提供的扭矩传感器具有稳定性、多种输出模式、多种结构尺寸等优势，能广泛适配于EPS系统，可以缩短开发周期，节约研发成本。

新应用发布时间 : 2017-06-19

standard variable resistor products manufactured by TT Electronics - BI Technologies Mexicali CUSTOMER EU REACH, UK REACH & JS709C STATEMENT

测试报告 - TT ELECTRONICS - 2023/9/28 PDF 英文下载查看更多版本

RoHS Directive 2011/65/EU (RoHS 2) with amendment (EU) 2015/863 (RoHS 3)

型号- SX-4294E,72XX,P160X,SX-42XX,53XX,76XX,P120X,P265X,SX-4417E,PHS04,45X,SX-4429A,SX-4473A,SX-4497C,P09X,SX-4433A,SX-4300A,SX-4388A,P090X,SX-4390B,SX-4293E,618X,SX-4293C,PHS07,SX-4404A,PHS11,SX-4428A,22X,SX-4335E,57XX,SX-4472A,62X,SX-4335B,SX-4432A,SX-4444B,P170X,90X,PS45-2,P165,PS45-1,SX-43XX,SX-4470A,SX-4236L,RBX,PS60-2,EN05,PS60-1,484X,EN08,SX-4479A,EN09,26XX,35X,23X,AX,404X,SX-4467A,SX-4289A,SX-4431A,91X,SX-4492,63XX,SX-4493C,PSXX-2,LM1001,PS15-1,PS60G,PS30-2,21XX,PS30-1,PSXX-1,PS100-2,PS100-1,SX-4414A,36X,SX-4519A,BX,33XX,P162,SX-4321B,56XX,P161,SX-4430A,64X,P164,PSM050S,SX-4385B,P163,SX-4373B,93XX,8156XX,51XX,74XX,SX-4486,SX-4286D,P140X,P261X,SX-4485,P233X,SX-44XX,PSL2,PS40-1,PS45G,SX-4413A,37X,25X,CX,P166,,89X,SX-4441A,434X,SX-4489A,93X,474X,SX-4465A,SX-4471,P260X,81XX,PSS1,SX-4491A,SX-4285C,62XX,P272X,SX-4285D,PSS2,6153XX,P232X,EN11,EN12,EN16,6127XX,38X,DX,78X,338X,SX-4408B,SX-4517A,66X,SX-4400A,SX-4521A,82X,SX-4476A,P271X,73XX,SX-4284C,P110X,P231X,54XX,PS20-1,PS20-2,SX-45XX,SX-4505,39X,EX,SX-4407B,67X,43X,66XX,424X,SX-4451B,83X,P080X,SX-4475A,SX-4487A,61XX,P270X,PSXXM,P230X,PSXXL,P278X,SX-4503A,SX-4503B,68X,SX-4309B,SX-4418A,44X,SX-4462A,SX-4474A,SX-4450A,84X,SX-4458D,72X,SX-4313B,SX-4434A

测试报告 - TT ELECTRONICS - Rev. B10 - 2023/8/4 PDF 英文下载查看更多版本

世强代理TE、芯科、EPSON、Melexis、SMI、TT等主流传感器选型

世强作为TE、芯科、EPSON、Melexis、SMI、TT等的官方授权一级分销商，可供应角速度、动态心率、温湿度、磁传感器、压力传感器、扭矩与位置、磁簧开关、飞行时间测距等传感器产品，可为汽车电子、智能机器人、物联网、医疗设备、智能家居、新能源等领域提供解决方案及技术支持。

器件选型发布时间 : 2018-06-03

TT Electronics Steering-Sensors选型表

转向传感器具有扭矩和位置输出功能，符合RoHS标准，转向系统提供关键的高精度扭矩和多圈位置信息，扭矩角包含±5 °、±8 °，线数4~8

产品型号	品类	Description	Technology	Torque Angle	Position Angle	Number of Wires
SX-4289	Steering Sensors	Steering Torque and Position Sensor	Contacting	8+/- °	360+/- °	6