基于各向异性磁阻效应的EPS角度传感器研究

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基于各向异性磁阻效应的EPS角度传感器研究

作者：王加熙 杨明

来源：《中国高新技术企业》2014年第05期

摘要：文章基于磁阻效应设计非接触式EPS角度传感器，采用8位飞思卡尔

MC9S08DZ60单片机为核心，配合CAN模块设计完整的车用磁阻角传感器方案。该传感器系统可以非接触式的测量角度。理论分析和实验表明该传感器系统与传统的角度传感器相比，精度高、可靠性好、应用范围广，且体积小、成本低。 关键词：磁阻效应；EPS；单片机；CAN；角度传感器；

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）07-0014-04 1 概述

电动助力转向（Electric Power Steering，简称EPS）是利用电动机产生的动力协助驾车者进行动力转向。其基本工作原理是：不转向时，电动机不工作；当转向时，传感器将检测到的动力作用于转向盘上的信号传送给ECU，ECU同时接收车速传感器传来的车速信号，ECU对输入信号进行处理后，向电动机发出指令，电动机据此输出与之相应大小及方向的以产生助力，从而实现助力转向的实时控制。传统的电动助力转向器的传感器大都采用接触式方式，因其接触式的测量方式，传感器的寿命和磨损后的测量精度都会下降，从而影响整个转向系统的性能。我们设计的新型的非接触式传感器，利用磁阻效应的原理，实现了非接触测量，能够测量角度及其方向，传感器寿命也大大延长，并且其测量精度也不会因为接触测量的磨损而有所降低。

2 磁阻传感器工作原理 图1 磁阻效应示意

磁阻效应是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。在达到稳态时，某一速度的载流子所受到的电场力与洛伦兹力相等，载流子在两端聚集产生霍尔电场，比该速度慢的载流子将向电场力方向偏转，比该速度快的载流子则向洛伦兹力方向偏转。这种偏转导致载流子的漂移路径增加。或者说，沿外加电场方向运动的载流子数减少，从而使电阻增加。这种现象称为磁阻效应。

而当半导体所处外部磁场的磁场强度达到饱和的时候，其阻抗改变仅与磁场方向有关，被称之为各向异性磁阻效应AMR（Anisotropic Magneto-Resistive sensors）。半导体与磁化方向