【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

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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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