简析新型传感器的通信方式——SENT 信号
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在以往的车辆中,大部分传感器传输的都是模拟信号。模拟信号容易被测量,信号电压的变化体现了物理量的变化,使用万用表的电压挡位便可测量到这种变化,如滑变电阻式节气门位置传感器,当节气门翻板位置发生变化时,滑动电阻随之变化,信号电压因电阻分压而发生变化。
总体来说,部分传感器模拟信号的电压是随着特定电阻变化而变化的,如反映位置变化的节气门位置传感器、加速踏板位置传感器、车身高度传感器等采用滑动电阻,反映压力变化的进气歧管绝对压力传感器、增压压力传感器、油轨压力传感器等采用压敏电阻,反应温度变化的进气温度传感器、发动机冷却液温度传感器等采用热敏电阻。
如图1所示,起动发动机,发动机转速(由曲轴位置传感器信号通过数学计算而来)升高,进气歧管绝对压力(由进气歧管绝对压力传感器信号线上的电压反映)下降,形成真空;踩下加速踏板,节气门打开(节气门位置信号由节气门位置传感器信号线上的电压反映),进气歧管绝对压力上升,发动机转速上升。整个过程通过模拟信号的波形看得很清楚。
不过,模拟信号容易受到干扰,到模块内部还要经过模数转换,容易出现信号偏差,导致发动机控制不精准,而数字信号具有抗干扰能力强,通信速度快,模数转换在传感器内部完成。所以对于一些变化速率较高的信号,以及比较重要的信号,如空气流量信号,率先使用了频率的数字信号传递。
随着科技的发展,对于信号可靠性的要求越来越高,特别是压力信号的反馈,比如进气歧管绝对压力、高压油轨压力等,越精准、快速的反馈,对发动机控制越有利,所以对于压力类传感器的信号传输,在很多车型上使用了一种全新的技术——SENT(单边半字节)信号,它是一种通信数字信号。
采用SENT信号的传感器只需要3根导线,1根电源线、1根搭铁线和1根SENT信号线。SENT信号为单向通信,即传感器只能发送数据,但通过这1根通信线可以发送多个数据,比如空气流量传感器可以通过SENT信号线发送空气流量和进气温度信号,节气门位置传感器信号可以通过SENT信号线发送2个位置信号,等等。传统节气门位置传感器(图2a)内部的2个位置传感器共用1根电源线和1根搭铁线,各自有独立的1根信号线,共有4根导线,而新型节气门位置传感器(图2b)内部的2个位置传感器除了共用电源线和搭铁线以外,还可以共用信号线,即通过1根SENT信号线便可以发送2个位置传感器的信号,这样便节省了1根信号线。
传感器的SENT信号线上传递着高速的编码信息(图3),几百μs更新1次数据,对于模拟量的变化来说,这个刷新速率足够了。另外,SENT信号的优点在于其成本低廉,并减少了布线,同时数字信号大大提高了信号传输的可靠性和抗干扰能力。越来越多的模拟信号将被SENT信号取代,高压油轨压力传感器、进气歧管绝对压力传感器、空气流量传感器、节气门位置传感器等都逐渐使用了SENT信号,这给维修诊断带来了新的挑战。
在维修实践中,笔者用万用表测得SENT信号的电压有1.5 V和4.1 V两种(图4所示为别克威朗车节气门位置传感器SENT信号线上的通信波形,平均电压约为1.5 V,图5所示为大众途观车高压油轨压力传感器SENT信号线上的通信波形,平均电压约为4.1 V),这个信号电压不会随着被测物理量的变化而变化,所以在维修诊断时,无法通过使用万用表测量电压的变化来判断传感器的好坏,更不能通过发送模拟电压信号来测试控制单元是否正常,这种操作容易使控制单元内部的芯片损坏。
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