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技术，让救生锁定于分秒之间｜一窥轮速传感器的奥妙

达索系统

1年前浏览3865

路上的“小松鼠”

这是一个周日的早晨，您开车出去兜风了，收音机里放着您最喜欢的歌曲，而您也开始跟着一起唱歌，美好的一天就是这样开始了！

突然，一只松鼠从树林里跳出来，开始穿过马路。为了挽救这个可怜的家伙，您拼命踩刹车。但是结果却相反，您失去了对汽车的控制，甚至在您的大脑还没来得及处理这种情况之前，轮下一条鲜活生命的就在眼前一闪而去。

刹车功能完美，完全符合设计要求。那么到底哪里出错了呢？当您突然踩下行驶中的汽车的刹车时，压力会锁住车轮，并导致轮胎失去牵引力。这种牵引力的损失使汽车难以转向，从而使您无法控制车辆。

让STOP

更果决

为了解决这个问题，在20世纪50年代初设计了一种防抱死制动系统（ABS）,但它最初仅在飞机上使用。后来，他被引入了汽车行业。如今，所有的车辆都将其作为标准功能。ABS的主要组成部件是车轮速度传感器，该传感器可实时向ABS提供数字车轮速度数据。因此，车轮速度传感器也被称为ABS传感器。

但是不要将这些传感器与传统的速度计混淆，传统的速度计使用模拟指示器在仪表盘上显示整个车辆的速度。车轮速度传感器监控每一个车轮的速度，以便ABS可以连续不断地施加最佳的制动压力，以使您在停车时，始终处于控制状态。

达索系统SIMULIA很高兴能通过3DEXPERIENCE平台上的设计和仿真功能来开发这种救生技术。

技术

让救生不再容错

图1 轮速传感器的3D模型

首先，让我们了解如何设置模型。一个磁性传感器固定在制动轮毂上，一个带齿金属转子固定在车轮上。传感器与转子的齿直接对齐，因此当车辆开始移动时，车轮和转子开始旋转，这使得传感器看到齿和间隙的交替模式。然后，传感器产生与该交替模式的频率成比例的电压。该频率又与车轮速度成正比。

这个波动频率信号具有与车轮速度成比例的振幅即电压。如果此电压太低，则ABS的控制系统就无法确定车轮速度。

除了设计车轮传感器外，我们还对模型进行了参数化处理，以便研究改变转子上的齿轮数、改变传感器与转子之间的间隙等因素的影响。我们的目标是设计一种对车轮足够敏感的传感器，以使ABS能够有效发挥作用。为此，我们进行了参数化研究，以了解传感器电压与上述因素之间的关系。

图2 转自上不同齿的传感器电压梯度

由于这种ABS以高于20公里/小时（~200转/分钟）的速度启动，因此我们监控传感器电压的速度范围为200转/分钟至1000转/分钟。如图2所示，齿的数量是变化的，我们发现转子最多可以有36个齿数，因此传感器可以在整个速度范围内产生大于最小阈值电压2毫伏的电压。

图3 传感器和转子之间变化间隙的传感器电压梯度

同样，图3显示了传感器和转子之间的间隙是如何变化的。我们推断出，间隙尺寸应不超过1毫米，才能使传感器有效运行。

综上所述，基于以上数据，我们能够选择所需的最佳参数集，以构建可在所有速度下平稳运行的ABS传感器。

您知道吗？有几家保险公司会因为客户在车上安装了ABS系统而给他们提供特殊折扣。这是因为ABS系统一次又一次地证明，它们可以大大减少道路交通事故。因此，下次您踩刹车的时候，请放心，ABS系统会支持您的！

达索系统SIMULIA提供了先进的仿真产品组合，包括Abaqus、Isigh、Fe-Safe、Tosca、Simpo-Mold、Simpack、CST Studio Suite、XFlow、PowerFLOW等。SIMULIA学习社区是打开创新思维和知识基础之门的钥匙，它随时随地为您提供了扩展知识所需的工具。