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《汽车传感器与检测技术》教案

知识点GPS导航转角传感器学时

教学

汽车GPS导航转角传感器概述、功用、原理、故障、检测

内容

教学

结构、原理教学难点检测

重点

参考

刘春晖，《图解汽车传感器结构原理与检修》，机械工业出版社，2019.05

资料

一、概述

GPS导航转角传感器安装在无线电导航系统的壳体中，如图1。用以记录车辆在

行进方向上的左右变化，为GPS导航控制单元提供信息。

图1GPS导航转角传感器外形及安装位置

当车辆改变其行进方向时，整车绕其垂直轴线转动，如图2所示，转角传感器

探测到这个旋转动作后，通知导航控制单元。导航控制单元然后计算方向改变的角

度。为了区分正向和反向运动，控制单元从倒车灯开关接收信号。除此之外，还需

要计算行进的距离以计算曲线半径，这由ABS轮速传感器的信号帮助确定。

由上可知，该传感器可在不借助GPS定位信号的前提下，根据车辆的行进方向

和车速，准确判断出车辆的位置，所以在无线电信号不佳的地区也能准确定位。

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图2汽车行进方向改变时

音叉式GPS导航角速度传感器结构紧凑、精确度高、无需校准且有较高的抗磁

场干扰能力。

二、结构原理

1、结构

如图3所示，转角传感器的形状像一个音叉，元件被设计成两叉式摆动机构。

传感器上部和下部各装有压电元件，当点火开关接通时，交流电压被施加到下部压

电元件,下部压电元件开始振动，振动被传送到两叉上，其振动方向如图3中箭头所

示。

图3GPS导航角传感器结构

2、工作原理

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如图4所示，当车辆改变方向（如转弯）时，科氏力作用在传感器的振动叉

上，科氏力与车辆绕转向轴转动的方向相反，音叉的上部在科氏力的作用下侧向摆

动，从而弯曲，其摆动方向如图4中上部箭头所示。音叉的变形传递到上部压电元

件，从而在压电元件上产生了一个电压，将这个电压传递到导航控制单元，导航控

制单元就可以根据这个电压大小计算行进的方向变化。

图4GPS导航角传感器作用原理

具体工作过程如下：

（1）直线行驶时，如图5所示，当车辆直线行驶时没有科氏力，音叉的上部没

有弯曲，上部压电元件便不会产生电压。

图5直线行驶时的振动方向

（2）转弯时，如图6所示，当车辆转弯时，音叉的上部受科氏力作用而弯曲，

转角传感器的上部压电元件产生一个电压，电压的大小与行驶方向的改变有关。例

如，当从左向右变向时，电压将会改变。

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图6车辆转弯时的振动方向