光电式转角传感器及故障诊断

转向盘转角传感器主要用于车辆稳定控制系统、电子助力转向系统和电子悬挂系统中，用于检测转向盘的中间位置、转动方向、转动角度和转动速度等转向信息，从而使相关控制单元实施不同的控制策略。

早期的转向盘转角传感器主要安装在转向轴管上来检测转向轴的旋转角度，如今的转向盘转角传感器，一般与时钟弹簧集成安装。

转向盘转角传感器主要有滑动电阻式、磁感应式、霍尔式、光电式、各向异性磁阻式，应用最广泛的是光电式转向盘转角传感器。

光电式转角传感器安装在转向轴管上，用于检测转向盘的中间位置、转动方向、转动角度和转动速度，即转向轮的偏转方向和偏转角度，并将所检测的信号输入给电子悬架控制系统ECU，使电子悬架控制系统ECU根据转角传感器输入的信号和车速传感器输入的车速信号判断汽车转向时侧向力的大小，从而对车身的侧倾进行控制。

1.光电式转角传感器的结构与原理

光电式转角传感器的结构与安装位置如图6-40所示。转向圆盘（透光盘）安装在转向轴上，圆盘的圆周上均匀地开有很多小槽，圆盘随着转向主轴的旋转而旋转。加在圆盘两侧的是两组光电元件（由发光二极管和光敏晶体管组成），光电元件套在转向柱管上。

光电式转角传感器的工作原理如图6-41a所示。该传感器的工作原理与车身高度传感器的工作原理基本相同，都是利用带有槽的转向圆盘的转动，使圆盘一侧的发光二极管发出的光线透过圆盘的小槽或被圆盘挡住，从而使圆盘另一侧的光敏晶体管导通与截至，进而使电路导通与截止，产生“ON”或“OFF”电压信号。不同的是转角传感器根据光敏晶体管的导通、截止速度可检测出转向器的速度，根据检测到的脉冲信号的相位差可判断转向盘的转动方向。光电式转角传感器的电路如图6-41b所示。

从图6-41中可以看出，光敏晶体管在透光盘的作用下，或者导通产生“ON”信号，或者截止产生“OFF”信号，根据光敏晶体管的导通、截止速度，可以检测出转向器的速度。在设计时使两个光电耦合元件（晶体管T_r1和T_r2）之间的导通与截止的相位差定在90°，根据先导通的脉冲信号（波形下降）可以检测出转向器的旋转方向。如当汽车直线行驶时，信号A处于“OFF”状态（高电位）的中间位置，转向时，根据信号A下降沿处信号B的状态，即可判断出转向的方向。当信号A由“OFF”状态变为“ON”状态（低电位）时，如果信号B为“ON”状态，则为左转向，如果信号B为“OFF”状态，则为右转向，如图

图6-40 光电式转角传感器的结构与安装位置

1—转角传感器 2—转向圆盘（透光盘） 3—光电耦合元件 4—槽 5—转向轴

图6-41 光电式转角传感器工作原理与电路图

1—光电元件1 2—至ECU 3—光电元件2

6-42所示。

2.光电式转角传感器检测

光电式转角传感器的检测方法如下：

1）将转向盘置于汽车直线行驶位置。

2）将模式选择开关切换到NORMA1位置。

3）短接诊断插接器的端子16（TS）和3（E1）。(www.xing528.com)

4）接通点火开关，此时指示灯S和F应闪烁。否则，修理或更换模式选择开关、诊断插接器或ECU。

图6-42 光电耦合元件输出端的动作状态

5）向右转动转向盘0.01～0.08r，此时，指示灯F闪烁，指示灯S熄灭。

6）重复以上步骤并向左转动转向盘，此时，指示灯S闪烁，指示灯F熄灭。否则，应对转角传感器进行检查。

7）检查转角传感器插接器如图6-43所示，端子1和2之间的电压应为3.5～4.2V；否则应修理或更换。

8）缓慢转动转向盘，用电压表检查插接器端子3、4与端子2之间的电压应在5～10V变化（正极接端子3、4）；否则，应修理或更换控制装置到转角传感器之间的电路。

图6-43 转角传感器插接器

9）检查转角传感器的窄槽圆盘是否弯曲变形或表面上是否有杂质。

3.光电式转角传感器检测示例

凌志LS400轿车装用的光电式转角传感器检测方法：

1）输出信号检测。接通点火开关，用跨接线SST连接诊断插接器上的TS与E1端子，如图6-44a所示，转动转向盘。若转角小于45°，仪表板上的NORM灯亮，说明转向信号输出正常。

转角传感器信号是否输入悬架ECU的检查方法是，接通点火开关，慢慢转动转向盘，如图6-44b所示。在转动的同时，分别用万用表测量ECU的SS1、SS2端子与搭铁间的电压，应为0～5V；否则，说明转角传感器信号未输入悬架ECU或转角传感器信号出现故障。

2）转角传感器故障诊断与排除。对于转角传感器未输入信号故障的诊断方法为，拆下传感器插接器，接通点火开关，测量插接器1号端子和2号端子间电压，如图6-44c所示。正常值应为蓄电池电压；否则，应检查悬架ECU的IG熔丝是否良好，转角传感器与熔丝盒之间的连线是否存在断路、短路。

转角传感器故障排除方法为，拆下传感器插接器，在转角传感器1号、2号端子间施加蓄电池电压，在慢慢转动转向盘时，用万用表测量传感器的10号、11号端子和2号端子间的电阻，正常值应在0～8Ω之间变化；否则，说明转角传感器存在故障，应当更换。

图6-44 光电式转角传感器的检测