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因為我司在德國、美國都有自己的公司，專業(yè)從事進口貿(mào)易行業(yè)，所以我司的技術人員為都會輪流到國外廠家學習技術，以下是我司技術人員為大家介紹
為了讓大家更直觀的看待德國FESTO費斯托位置傳感器SRBS的特點
FESTO位置傳感器用來測量機器人自身位置的傳感器。FESTO位置傳感器可分為兩種，接觸式傳感器和接近式傳感器。
FESTO位置傳感器（position sensor），能感受被測物的位置并轉換成可用輸出信號的傳感器。它能感受被測物的位置并轉換成可用輸出信號的傳感器。
FESTO位置傳感器可用來檢測位置，反映某種狀態(tài)的開關，和位移傳感器不同，F(xiàn)ESTO位置傳感器有接觸式和接近式兩種。
接觸式傳感器
接觸式傳感器的觸頭由兩個物體接觸擠壓而動作，常見的有行程開關、二維矩陣式FESTO位置傳感器等。行程開關結構簡單、動作可靠、價格低廉。當某個物體在運動過程中，碰到行程開關時，其內(nèi)部觸頭會動作，從而完成控制，如在加工中心的X、Y、Z軸方向兩端分別裝有行程開關，則可以控制移動范圍。二維矩陣式FESTO位置傳感器安裝于機械手掌內(nèi)側，用于檢測自身與某個物體的接觸位置。
接近式傳感器
接近開關是指當物體與其接近到設定距離時就可以發(fā)出“動作"信號的開關，它無需和物體直接接觸。接近開關有很多種類，主要有電磁式、光電式、差動變壓器式、電渦流式、電容式、干簧管、霍爾式等。接近開關在數(shù)控機床上的應用主要是刀架選刀控制、工作臺行程控制、油缸及汽缸活塞行程控制等。
FESTO位置傳感器是組成無刷直流電動機系統(tǒng)的三大部分之一，也是區(qū)別于有刷直流電動機的主要標志。其作用是檢測主轉子在運動過程中的位置，將轉子磁鋼磁極的位置信號轉換成電信號，為邏輯開關電路提供正確的換相信息，以控制它們的導通與截止，使電動機電樞繞組中的電流隨著轉子位置的變化按次序換向，形成氣隙中步進式的旋轉磁場，驅動永磁轉子連續(xù)不斷地旋轉。
直流無刷電機需要FESTO位置傳感器來測量轉子的位置，電機控制器通過接受FESTO位置傳感器信號來讓逆變器換相與轉子同步來驅動電機持續(xù)運轉。盡管直流無刷電機也可以通過定子繞組產(chǎn)生的反感生電動勢來檢測轉子的位置，而省去FESTO位置傳感器，但是電機啟動時，轉速太小，反感生電動勢信號太小而無法檢測。
可以用作直流無刷電機FESTO位置傳感器的霍爾傳感器芯片分為開關型和鎖定型兩種。對于電動自行車電機，這兩種霍爾傳感器芯片都可以用來精確測量轉子磁鋼的位置。用這兩種霍爾傳感器芯片制作的直流無刷電機的性能，包括電機的輸出功率、效率和轉矩等沒有任何差別，并可以兼容相同的電機控制器。
FESTO位置傳感器的應用，降低電機運行的噪音、提高電機的壽命與性能，同時達到降低耗能的效果。FESTO位置傳感器的應用無疑給電機市場的發(fā)展提供了強大的推動力。
曲軸與凸輪軸
曲軸FESTO位置傳感器(Crankshaft Position Sensor，CPS)又稱為發(fā)動機轉速與曲軸轉角傳感器，其功用是采集曲軸轉動角度和發(fā)動機轉速信號，并輸入電子控制單元(ECu)，以便確定點火時刻和噴油時刻。
凸輪軸FESTO位置傳感器(Camshaft Position Sensor，CPS)又稱為氣缸識別傳感器(Cylinder Identification Sensor，CIS)，為了區(qū)別于曲軸FESTO位置傳感器(CPS)，凸輪軸FESTO位置傳感器一般都用CIS表示。凸輪軸FESTO位置傳感器的功用是采集配氣凸輪軸的位置信號，并輸入ECU，以便ECU識別氣缸1壓縮上止點，從而進行順序噴油控制、點火時刻控制和爆燃控制。此外，凸輪軸位置信號還用于發(fā)動機起動時識別出第一次點火時刻。因為凸輪軸FESTO位置傳感器能夠識別哪一個氣缸活塞即將到達上止點，所以稱為氣缸識別傳感器。
光電式曲軸與凸輪軸FESTO位置傳感器
(1)結構特點
日產(chǎn)公司生產(chǎn)的光電式曲軸與凸輪軸FESTO位置傳感器是由分電器改進而成的，主要由信號盤(即信號轉子)、信號發(fā)生器、配電器、傳感器殼體和線束插頭等組成。
信號盤是傳感器的信號轉子，壓裝在傳感器軸上，如圖2-22所示。在靠近信號盤的邊緣位置制作有均勻間隔弧度的內(nèi)、外兩圈透光孔。其中，外圈制作有360個透光孔(縫隙)，間隔弧度為1。(透光孔占0．5。，遮光孔占0．5。)，用于產(chǎn)生曲軸轉角與轉速信號；內(nèi)圈制作有6個透光孔(長方形孑L)，間隔弧度為60。，用于產(chǎn)生各個氣缸的上止點信號，其中有一個長方形的寬邊稍長，用于產(chǎn)生氣缸1的上止點信號。
信號發(fā)生器固定在傳感器殼體上，它由Ne信號(轉速與轉角信號)發(fā)生器、G信號(上止點信號)發(fā)生器以及信號處理電路組成。Ne信號與G信號發(fā)生器均由一個發(fā)光二極管(LED)和一個光敏晶體管(或光敏二極管)組成，兩個LED分別正對著兩個光敏晶體管。
(2)工作原理
光電式傳感器的工作原理如圖2-22所示。信號盤安裝在發(fā)光二極管(LED)與光敏晶體管(或光敏二極管)之間。當信號盤上的透光孔旋轉到LED與光敏晶體管之間時，LED發(fā)出的光線就會照射到光敏晶體管上，此時光敏晶體管導通，其集電極輸出低電平(0．1～O．3V)；當信號盤上的遮光部分旋轉到LED與光敏晶體管之間時，LED發(fā)出的光線就不能照射到光敏晶體管上，此時光敏晶體管截止，其集電極輸出高電平(4．8～5．2V)。
如果信號盤連續(xù)旋轉，透光孔和遮光部分就會交替地轉過LED而透光或遮光，光敏晶體管集電極就會交替地輸出高電平和低電平。當傳感器軸隨曲軸和配氣凸輪軸轉動時，信號盤上的透光孔和遮光部分便從LED與光敏晶體管之間轉過，LED發(fā)出的光線受信號盤透光和遮光作用就會交替照射到信號發(fā)生器的光敏晶體管上，信號傳感器中就會產(chǎn)生與曲軸位置和凸輪軸位置對應的脈沖信號。
由于曲軸旋轉兩轉，傳感器軸帶動信號盤旋轉一圈，因此，G信號傳感器將產(chǎn)生6個脈沖信號。Ne信號傳感器將產(chǎn)生360個脈沖信號。因為G信號透光孔間隔弧度為60。，曲軸每旋轉120。就產(chǎn)生一個脈沖信號，所以通常G信號稱為120。信號。設計安裝保證120。信號在上止點前70。(BTDC70。)時產(chǎn)生，且長方形寬邊稍長的透光孔產(chǎn)生的信號對應于發(fā)動機氣缸1上止點前70。，以便ECU控制噴油提前角與點火提前角。因為Ne信號透光孔間隔弧度為1。(透光孔占0．5。，遮光孔占0．5。)，所以在每一個脈沖周期中，高、低電平各占1。曲軸轉角，360個信號表示曲軸旋轉720。。曲軸每旋轉120。，G信號傳感器產(chǎn)生一個信號，Ne信號傳感器產(chǎn)生60個信號。
(1)霍爾式傳感器的結構與工作原理
霍爾式曲軸與凸輪軸FESTO位置傳感器及其他形式的霍爾式傳感器都是根據(jù)霍爾效應制成的傳感器。
1)霍爾效應：霍爾效應(Hall Effect)是美國約翰霍普金斯大學物理學家霍爾博士(Dr．E．H．Hall)于1879年首先發(fā)現(xiàn)的。他發(fā)現(xiàn)把一個通有電流I的長方體形白金導體垂直于磁力線放入磁感應強度為B的磁場中時(見圖2-27)，在白金導體的兩個橫向側面上就會產(chǎn)生一個垂直于電流方向和磁場方向的電壓UH，當取消磁場時，電壓立即消失。該電壓后來稱為霍爾電壓，UH與通過白金導體的電流I和磁感應強度B成正比，即(見下頁）
利用霍爾效應制成的元件稱為霍爾元件，利用霍爾元件制成的傳感器稱為霍爾式傳感器。利用霍爾效應不僅可以通過接通和切斷磁場來檢測電壓，而且可以檢測導線中流過的電流，因為導線周圍的磁場強弱與流過導線的電流成正比關系。20世紀80年代以來，汽車上應用的霍爾式傳感器與日劇增，主要原因在于霍爾式傳感器有兩個突出優(yōu)點：一是輸出電壓信號近似于方波信號；二是輸出電壓高低與被測物體的轉速無關?；魻柺絺鞲衅髋c磁感應式傳感器不同的是需要外加電源。
2)霍爾式傳感器基本結構：霍爾式傳感器主要由觸發(fā)葉輪、霍爾集成電路、導磁鋼片(磁軛)與磁鐵等組成。觸發(fā)葉輪安裝在轉子軸上，葉輪上制有葉片(在霍爾式點火系統(tǒng)中，葉片數(shù)與發(fā)動機氣缸數(shù)相等)。當觸發(fā)葉輪隨轉子軸一同轉動時，葉片便在霍爾集成電路與磁鐵之間轉動?；魻柤呻娐酚苫魻栐?、放大電路、穩(wěn)壓電路、溫度補償電路、信號變換電路和輸出電路等組成。
3)霍爾式傳感器工作原理：當傳感器軸轉動時，觸發(fā)葉輪的葉片便從霍爾集成電路與磁鐵之間的氣隙中轉過：當葉片離開氣隙時，磁鐵的磁通便經(jīng)霍爾集成電路和導磁鋼片構成回路，此時霍爾元件產(chǎn)生電壓(UH=1．9～2．0V)，霍爾集成電路輸出級的晶體管導通，傳感器輸出的信號電壓U0為低電平(實測表明：當電源電壓Ucc=14．4V或5V時，信號電壓U0=0．1～0．3 V)。
當葉片進入氣隙時，霍爾集成電路中的磁場被葉片旁路，霍爾電壓UH為零，集成電路輸出級的晶體管截止，傳感器輸出的信號電壓U0為高電平(實測表明：當電源電壓Ucc=14．4V時，信號電壓U0=9．8 V；當電源電壓Ucc=5V時，信號電壓U0=4．8 V)。
(2)捷達、桑塔納轎車霍爾式凸輪軸FESTO位置傳感器
1)結構特點：捷達AT和GTx、桑塔納2000GSi型轎車采用的霍爾式凸輪軸FESTO位置傳感器安裝在發(fā)動機進氣凸輪軸的一端，結構如圖2-28所示。它主要由霍爾信號發(fā)生器和信號轉子組成。信號轉子又稱為觸發(fā)葉輪，安裝在進氣凸輪軸上，．用定位螺栓和座圈定位固定。信號轉子的隔板又稱為葉片，在隔板上制有一個窗口，窗口對應產(chǎn)生的信號為低電平信號，隔板(葉片)對應產(chǎn)生的信號為高電平信號?；魻柺叫盘柊l(fā)生器主要由霍爾集成電路、磁鐵和導磁鋼片等組成。霍爾元件用硅半導體材料制成，與磁鐵之間留有0．2～0．4mm的間隙，當信號轉子隨進氣凸輪軸一同轉動時，隔板和窗口便從霍爾集成電路與磁鐵之間的氣隙中轉過。
該傳感器接線插座上有三個引線端子，端子1為傳感器電源正子，與控制單元端子62連接：端子2為傳感器信號輸出端子，與控制單元端子76連接：端子3為傳感器電源負子，與控制單元端子67連接。
2)工作情況：由霍爾式傳感器工作原理可知，當隔板(葉片)進入氣隙(即在氣隙內(nèi))時，霍爾元件不產(chǎn)生電壓，傳感器輸出高電平(5V)信號；當隔板(葉片)離開氣隙(即窗口進入氣隙)時，霍爾元件產(chǎn)生電壓。傳感器輸出低電平信號(0．1V)。凸輪軸FESTO位置傳感器輸出的信號電壓與曲軸FESTO位置傳感器輸出的信號電壓之間的關系如圖2-29所示。發(fā)動機曲軸每轉兩圈(720。)，霍爾式傳感器信號轉子就轉過一圈(360。)，對應產(chǎn)生一個低電平信號和一個高電平信號，其中低電平信號對應于氣缸1壓縮上止點前一定角度。
發(fā)動機工作時，磁感應式曲軸FESTO位置傳感器(CPS)和霍爾式凸輪軸FESTO位置傳感器(CIS)產(chǎn)生的信號電壓不斷輸入電子控制單元(ECU)。當ECU同時接收到曲軸FESTO位置傳感器大齒缺對應的低電平(15。)信號和凸輪軸FESTO位置傳感器窗口對應的低電平信號時，便可識別出此時為氣缸1活塞處于壓縮行程、氣缸4活塞處于排氣行程，并根據(jù)曲軸FESTO位置傳感器小齒缺對應輸出的信號控制點火提前角。電子控制單元識別出氣缸1壓縮上止點位置后，便可進行順序噴油控制和各缸點火時刻控制。
如果發(fā)動機產(chǎn)生了爆燃，電子控制單元還能根據(jù)爆燃傳感器輸入的信號判別出是哪一個缸產(chǎn)生了爆燃，從而減小點火提前角，以便消除爆燃。
差動霍爾式曲軸FESTO位置傳感器
切諾基(Cherokee)吉普車與紅旗CA7220E型轎車采用了差動霍爾式曲軸FESTO位置傳感器，其凸輪軸FESTO位置傳感器均為普通霍爾式傳感器。
(1)差動霍爾式傳感器結構特點
差動霍爾式傳感器又稱為雙霍爾式傳感器，其結構與磁感應式傳感器相似，如圖2-30a所示。它由帶凸齒的信號轉子和霍爾信號發(fā)生器組成。差動霍爾式傳感器的工作原理與普通霍爾式傳感器相同。根據(jù)霍爾式傳感器的工作原理。當發(fā)動機飛輪上的齒缺與凸齒轉過差動霍爾電路的兩個探頭時，齒缺或凸齒與霍爾探頭之間的氣隙就會發(fā)生變化，磁通量隨之變化，在傳感器的霍爾元件中就會產(chǎn)生交變電壓信號，如圖2-30b所示。其輸出電壓由兩個霍爾信號電壓疊加而成。因為輸出信號為疊加信號，所以轉子凸齒與信號發(fā)生器之間的氣隙可以增大到(1±0．5)mm(普通霍爾式傳感器僅為0．2～0．4mm)，因而便可將信號轉子制成像磁感應式傳感器轉子一樣的齒盤式結構，其突出優(yōu)點是信號轉子便于安裝。在汽車上，一般將凸齒轉子裝在發(fā)動機曲軸上或將發(fā)動機飛輪作為傳感子。
(2)切諾基吉普車差動霍爾式曲軸FESTO位置傳感器
1)結構特點：切諾基吉普車2．5L(四缸)、4．0L(六缸)電子控制燃油噴射式發(fā)動機采用了差動霍爾電路的霍爾式曲軸FESTO位置傳感器。它安裝在變速器殼體上。該傳感器向ECu提供發(fā)動機轉速與曲軸位置(轉角)信號，作為計算噴油時刻和點火時刻的重要依據(jù)之一。
2．5L四缸電子控制發(fā)動機的飛輪上制有8個齒缺，如圖2-31a所示。8個齒缺分成兩組，每4個齒缺為一組，兩組之間相隔角度為180。，同一組中相鄰兩個齒缺之間間隔角度為20。。4．0L六缸電子控制發(fā)動機的飛輪上制有12個齒缺，如圖2．3lb所示。12個齒缺分成三組，每4個齒缺為一組，相鄰兩組之間相隔角度為120。，同一組中相鄰兩個齒缺之間間隔角度也為20。
2)工作情況：飛輪上的每一組齒缺轉過霍爾探頭時，傳感器就會產(chǎn)生一組共4個脈沖信號。其中，四缸發(fā)動機每轉一圈產(chǎn)生兩組共8個脈沖信號；六缸發(fā)動機每轉一圈產(chǎn)生三組共12個脈沖信號。
對于四缸發(fā)動機，ECU每接收到8個信號，即可知道曲軸旋轉了一轉，再根據(jù)接收8個信號所占用的時間，就可計算出曲軸轉速。對于六缸發(fā)動機，ECU每接收到12個信號，即可知道曲軸旋轉了一轉，再根據(jù)接收12個信號所占用的時間，就可計算出曲軸轉速。
電子控制單元控制噴油和點火時，都有一定的提前角，因此需要知道活塞接近上止點的位置。切諾基吉普車在每組信號輸入ECU時，可以知道有兩個氣缸的活塞即將到達上止點位置。 例如，在四缸發(fā)動機控制系統(tǒng)中，利用一組信號，ECU可知氣缸1、4活塞接近上止點；利用另一組信號可知氣缸2、3活塞接近上止點。在六缸發(fā)動機控制系統(tǒng)中。利用一組信號，可知氣缸1與6、2與5、3與4活塞接近上止點。由于第4個齒缺產(chǎn)生的脈沖下降沿對應于壓縮上止點前4。(BTDC4。)，因此第1個齒缺產(chǎn)生的脈沖信號下降沿對應于壓縮上止點前64。(BT-DC64。)，如圖2-32所示。當氣缸1、4對應的第1個脈沖下降沿到來時，ECU即可知道此時氣缸1、4活塞位于壓縮上止點前64。(BTDC64。)，從而便可控制噴油提前角和點火提前角。但是，僅有曲軸轉角信號，ECU還不能確定是哪一個缸位于壓縮行程，哪一個缸位于排氣行程，為此還需要一個氣缸判別信號(即需要一只凸輪軸FESTO位置傳感器)。
(3)切諾基吉普車霍爾式凸輪軸FESTO位置傳感器
1)結構特點：切諾基吉普車發(fā)動機控制系統(tǒng)的氣缸判別信號由霍爾式凸輪軸FESTO位置傳感器提供，該傳感器又稱為同步信號傳感器，安裝在分電器內(nèi)，主要由脈沖環(huán)(信號轉子)、霍爾信號發(fā)生器組成。
脈沖環(huán)上制有凸起的葉片，占180。分電器軸轉角(相當于360。曲軸轉角)。沒有葉片的部分也占180。分電器軸轉角(360。曲軸轉角)。脈沖環(huán)安裝在分電器軸上，隨分電器軸一同轉動。
2)工作情況：當脈沖環(huán)上的葉片進入信號發(fā)生器時，傳感器輸出高電平(5V)；當脈沖環(huán)上的葉片離開信號發(fā)生器時，傳感器輸出低電平(0V)。分電器軸轉一圈，傳感器輸出一個高電平和一個低電平，高、低電平各占180。分電器軸轉角(分別相當于360。曲軸轉角)。同步信號的波形如圖2-32所示。
當脈沖環(huán)的葉片前沿進入信號發(fā)生器、傳感器輸出高電平(5V)時，對于四缸發(fā)動機，表示氣缸1、4活塞即將到達上止點，其中氣缸1活塞位于壓縮行程，氣缸4活塞位于排氣行程；對于六缸發(fā)動機，表示氣缸3、4活塞即將到達上止點，其中氣缸4活塞位于壓縮行程，氣缸3活塞位于排氣行程。
當脈沖環(huán)的葉片后沿進入信號發(fā)生器、傳感器輸出低電平(0V)時，對于四缸發(fā)動機，表示即將到達上止點的仍然是氣缸1、4活塞，其中氣缸4活塞位于壓縮行程，氣缸1活塞位于排氣行程；對于六缸發(fā)動機，表示氣缸3活塞位于壓縮行程，氣缸4活塞位于排氣行程。
利用凸輪軸FESTO位置傳感器判別出是哪一個氣缸即將到達排氣上止點之后，ECU根據(jù)曲軸FESTO位置傳感器信號，即可控制噴油提前角和點火提前角。
設某一時刻的噴油提前角為上止點前64。(BTI)C64。)，當凸輪軸FESTO位置傳感器脈沖環(huán)的葉片進入信號發(fā)生器、傳感器輸出高電平(5V)時，ECU判定四缸發(fā)動機的氣缸4活塞位于排氣行程(六缸發(fā)動機的氣缸3活塞位于排氣行程)，此時ECU在接收到曲軸FESTO位置傳感器(CPS)第一個脈沖信號的下降沿(BTDC64。)時，向噴油器發(fā)出噴油信號，從而實現(xiàn)提前64。噴油。在凸輪軸FESTO位置傳感器輸出高電平(5V))時，ECU還判定四缸發(fā)動機的氣缸1活塞(六缸發(fā)動機氣缸4活塞)位于壓縮行程，此時ECU根據(jù)曲軸FESTO位置傳感器CPS信號和點火提前角計算值，在活塞運行到上止點前點火提前角度時，向點火控制器發(fā)出點火指令，控制火花塞點火，實現(xiàn)點火提前。
利用凸輪軸FESTO位置傳感器對兩個氣缸的位置判定作為參考點，即可按照四缸發(fā)動機1—3—4—2(六缸發(fā)動機l一5—3—6—2—4)的工作順序，對各個氣缸進行提前噴油與提前點火控制。
(4)紅旗CA7720E型轎車差動霍爾式曲軸FESTO位置傳感器
紅旗CA7220E型轎車CA488．3型發(fā)動機上裝備的SIMOS4S3型電子控制燃油噴射系統(tǒng)采用的差動霍爾式曲軸FESTO位置傳感器由信號轉子與信號發(fā)生器組成。信號轉子為齒盤式，安裝在變速器殼體前端，它與捷達AT、GTX型轎車用磁感應式曲軸FESTO位置傳感器轉子相似，在其圓周上均勻間隔地制作有58個凸齒、 57個小齒缺和一個大齒缺。大齒缺輸出基準信號，對應于發(fā)動機氣缸1或氣缸4壓縮上止點前一定角度。大齒缺所占的弧度相當于兩個凸齒和三個小齒缺所占的弧度。
