角度传感器在汽车中的使用

角度传感器在汽车中的使用

汽车倾翻的实质是: 行驶中向外的倾翻力矩大于向里的稳定力矩, 当重心高度一定时, 倾翻力矩由倾翻力(向外的侧向力) 决定。根据物理学知识, 倾翻力由路面的侧向(亦称横向) 坡度产生的下滑力F1 和转弯时所受向心力F2 共同作用所产生, 具体如下:

F1 = mgsinα

F2 = mv2PR

式中：

m ———汽车质量

g ———重力加速度

α———路面与水平面的侧向夹角

v ———汽车行驶速度

R ———转弯半径

由以上2式可知,为了减小倾翻力,只有减小v 是可行的, 而且F2∝v2 。根据牛顿第三运动定律, 转弯时汽车在受到向心力作用的同时, 产生与向心力大小相等、方向相反的离心力, 因为汽车质量m 是一定的, 当向心力不能满足v2PR 的增大时, 倾翻力矩大于稳定力矩, 就会发生倾翻。

因此, 应降低车速, 进而减小倾翻力矩, 将角度传感器按摆动方向在汽车上侧向布置, 根据角度传感器产生的角位移, 可得出汽车所受下滑力、向心力作用产生的倾翻力的大小, 当角位移达到预先设定的数值时, 使汽车减速。

角度位移传感器原理

角度传感器利用重力原理制造的角度传感器如图1 所示。摆动部分的质量为m , 重心距转轴的距离为L , 当汽车车体倾斜或做曲线运动时, 均能使摆动部分偏转。设图1 中的受力分析是无任何摩擦的理想状态下,力F 为下滑力F1 和向心力F2 共同作用的结图1 　角度传感器果, 力F 与倾翻力成正比, 所产生的偏转角度β也就与倾翻力成正比。摆动部分所受重力G 与F 的合力T 是摆杆所受拉力, 摆动角度β= tg - 1 ( FPG) , 与L 无关, 当质量m 一定时, β只与F 有关, 且成正比。实际上, 由于存在转轴等处的摩擦, 则L 越长, 摆动转矩越大, 精度越高。