1.溫度傳感器的定義
溫度傳感器是利于熱敏電阻的負(fù)特性,即電阻與溫度成非線性反比例關(guān)系實(shí)現(xiàn)對溫度的測量。
汽車上主要的溫度傳感器有冷卻水溫傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、變速箱油溫傳感器、排氣溫度傳感器、廢氣再循環(huán)溫度傳感器、車外溫度傳感器、車內(nèi)溫度傳感器、空調(diào)蒸發(fā)器溫度傳感器等
(資料圖)
本文將對兩個(gè)典型的水溫傳感器和廢氣再循環(huán)溫度傳感器進(jìn)行分析
2. 水溫傳感器
2.1.水溫傳感器結(jié)構(gòu)圖
其中A-C端水溫傳感器選用精度較高的熱敏電阻,A-C端無正負(fù),GND通過水溫傳感器外殼接到發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上,B端接到儀表盤上供儀表盤顯示水溫。
注:B-GND端非必須,如儀表控制器無CAN通訊網(wǎng)絡(luò),則需接入B-GND端;如儀表控制器有CAN通訊,可通過其他控制器接入A-C端,通過CAN發(fā)送給儀表控制器。
本文將只對A-C端進(jìn)行分析,B-GND端原理相同,不再贅述。
2.2.水溫傳感器A-C端溫度與電阻的曲線圖
以UAES的某款水溫傳感器為例
2.3.控制器與水溫傳感器接口電路
2.4.水溫傳感器溫度與MCUADC電壓關(guān)系計(jì)算
V(ADC)=VCC*RT/(RT+R1)
為了簡化計(jì)算RT=Rnom
溫度與V(ADC)的電壓關(guān)系如下(R1=2.15K)
序號(hào) | 溫度(度) | V(ADV) 單位:V | 序號(hào) | 溫度(度) | V(ADV) 單位:V |
---|---|---|---|---|---|
1 | -40 | 4.773508 | 11 | 50 | 1.397453 |
2 | -30 | 4.619658 | 12 | 60 | 1.085215 |
3 | -20 | 4.389621 | 13 | 70 | 0.841393 |
4 | -10 | 4.069022 | 14 | 80 | 0.653053 |
5 | 0 | 3.663932 | 15 | 90 | 0.507731 |
6 | 10 | 3.190845 | 16 | 100 | 0.398116 |
7 | 20 | 2.688172 | 17 | 110 | 0.313862 |
8 | 25 | 2.444735 | 18 | 120 | 0.249669 |
9 | 30 | 2.21286 | 19 | 130 | 0.198749 |
10 | 40 | 1.766917 | 20 | 140 | 0.159838 |
1)開路電壓/對VCC和Vbat電壓的診斷區(qū)間設(shè)置在4.8V以上
2)短路電壓的診斷電壓設(shè)置在0.1V以下
風(fēng)險(xiǎn):在極端低溫或極端高溫情況下會(huì)出現(xiàn)正常電壓值與診斷電壓重疊,但可以通過軟件策略去解決重疊問題(其中水的沸點(diǎn)是100度,超過100度軟件可以通過策略不落在120度以上區(qū)間,這樣可以避免與對地短路區(qū)間電壓重疊)
水溫傳感器溫度與V(ADC)的曲線圖如下
1)對于點(diǎn)與點(diǎn)之間的關(guān)系可以通過線性分解方式算出
2)曲線越平緩分辨率越低,曲線越陡峭分辨率越高。從曲線可以看出-10度到100度分壓效果較好,比較貼切實(shí)際冷卻液的溫度范圍。
水溫傳感器溫度與V(ADC)的電壓關(guān)系如下(依次R1=5.62k,2.15k,1k,0.6k)
R1阻值配置越大,下限越接近0V,將無法區(qū)分對地短路故障。R1阻值配置越小,上限越接近5V,將無法區(qū)分對VCC/Vbat短路故障。通過以上分析,建議選擇R1=2.15K為宜
3.廢氣再循環(huán)溫度傳感器
3.1.廢氣再循環(huán)溫度傳感器結(jié)構(gòu)圖
1-2端為熱敏電阻
3.2.廢氣再循環(huán)溫度傳感器溫度與電阻的曲線圖
以Sensata的某款廢氣再循環(huán)溫度傳感器為例
3.3.控制器與廢氣再循環(huán)溫度傳感器接口電路
RL表示低溫時(shí)上拉電阻;RHx表示高溫時(shí)上拉電阻
3.4.廢氣再循環(huán)溫度傳感器溫度與MCU ADC電壓關(guān)系計(jì)算
廢氣再循環(huán)溫度傳感器的RT從30.44ohm(Nom)到209.6kohm,范圍跨度很大,通過選擇一個(gè)上拉電阻很難區(qū)分,故選擇在不同溫度區(qū)間匹配不同上拉電阻的方式。
下面設(shè)定
RL=30kohm;
RH=RH1//RH2//RH3//RH4=250ohm(即RH1=RH2=RH3=RH4=1kohm)
則高溫的計(jì)算為V(ADC)=VCC*RT/(RT+RH)
為了簡化計(jì)算RT=Rnom
溫度與V(ADC)的電壓關(guān)系如下(RH=0.25k)
序號(hào) | 溫度 | V(ADV) 單位:V | 序號(hào) | 溫度 | V(ADV) 單位:V |
---|---|---|---|---|---|
1 | -40 | 4.994 | 19 | 140 | 2.982 |
2 | -30 | 4.990 | 20 | 150 | 2.725 |
3 | -20 | 4.983 | 21 | 160 | 2.474 |
4 | -10 | 4.972 | 22 | 170 | 2.235 |
5 | 0 | 4.956 | 23 | 180 | 2.010 |
6 | 10 | 4.932 | 24 | 190 | 1.802 |
7 | 20 | 4.899 | 25 | 200 | 1.612 |
8 | 30 | 4.854 | 26 | 210 | 1.440 |
9 | 40 | 4.793 | 27 | 220 | 1.286 |
10 | 50 | 4.713 | 28 | 230 | 1.149 |
11 | 60 | 4.612 | 29 | 240 | 1.026 |
12 | 70 | 4.486 | 30 | 250 | 0.918 |
13 | 80 | 4.335 | 31 | 260 | 0.823 |
14 | 90 | 4.158 | 32 | 270 | 0.739 |
15 | 100 | 3.956 | 33 | 280 | 0.665 |
16 | 110 | 3.732 | 34 | 290 | 0.600 |
17 | 120 | 3.491 | 35 | 300 | 0.543 |
18 | 130 | 3.239 |
1)從上表和上圖可以發(fā)現(xiàn),40度以下與開路診斷或?qū)CC/VBAT診斷重疊2)曲線越平緩分辨率越低,曲線越陡峭分辨率越高。從曲線可以看出50度到300度分壓效果較好;
低溫的計(jì)算為V(ADC)=VCC*RT/(RT+RL)
為了簡化計(jì)算RT=Rnom,或略三極管的壓降以及RL//RH的影響
溫度與V(ADC)的電壓關(guān)系如下(RL=30k)
序號(hào) | 溫度 | V(ADV) 單位:V | 序號(hào) | 溫度 | V(ADV) 單位:V |
---|---|---|---|---|---|
1 | -40 | 4.374 | 19 | 140 | 0.061 |
2 | -30 | 4.003 | 20 | 150 | 0.049 |
3 | -20 | 3.525 | 21 | 160 | 0.040 |
4 | -10 | 2.975 | 22 | 170 | 0.033 |
5 | 0 | 2.411 | 23 | 180 | 0.028 |
6 | 10 | 1.887 | 24 | 190 | 0.023 |
7 | 20 | 1.440 | 25 | 200 | 0.020 |
8 | 30 | 1.082 | 26 | 210 | 0.017 |
9 | 40 | 0.807 | 27 | 220 | 0.014 |
10 | 50 | 0.602 | 28 | 230 | 0.012 |
11 | 60 | 0.450 | 29 | 240 | 0.011 |
12 | 70 | 0.339 | 30 | 250 | 0.009 |
13 | 80 | 0.258 | 31 | 260 | 0.008 |
14 | 90 | 0.198 | 32 | 270 | 0.007 |
15 | 100 | 0.153 | 33 | 280 | 0.006 |
16 | 110 | 0.120 | 34 | 290 | 0.006 |
17 | 120 | 0.095 | 35 | 300 | 0.005 |
18 | 130 | 0.075 |
1)從上表和上圖可以發(fā)現(xiàn),90度以上與對VCC/VBAT診斷重疊
2)曲線越平緩分辨率越低,曲線越陡峭分辨率越高。從曲線可以看出-40度到50度分壓效果較好;
綜合以上,可以將RL與RH的軟件切換設(shè)置在40~60度之間。
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