另类传感器观念：汽车传感器（3）

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　　由于仪表板及其仪器面板是司机与汽车之间的界面，因此适度的照明也是个问题。宽动态范围可见光传感器，比如 Microsemi Integrated Products 公司的 LX1971（峰值响应出现在 520 纳米波长），可在这种情况下使用。这些安装在仪表板上的光电传感器提供控制输出信号，使车内照明维持在用户设置的亮度，而与环境照明、阴影、隧道环境以及类似扰动无关。

　　如果有人偷了您的车，或者您迷路了，那么这些传感器和物质享受全都无济于事。汽车厂商和维修零件市场警报系统厂商正指望利用最新的成熟技术来补充现有方法。例如，Analog Devices 公司推出的 ADXL213型±1.2g 加速计，灵敏度高，它使用最初为高重力加速度气囊碰撞传感器开发的 MEMS（微型机电系统）技术，来检测轿车被升起、拖曳或冲撞时可能会发生的任何冲击、晃动甚至缓慢倾斜（图 4）。

图4，双轴加速计，如Analog Devices 公司的 ADXL213 （上），还能监视任何不希望有的轿车运动，比如由盗车引起的运动（下）。

　　虽然基于 GPS（全球定位系统）的汽车导航系统对确定汽车位置有很大帮助， 但它们的确有一些局限性。在卫星信号被阻挡的“暗”信号期间（比如在隧道中），或在困难的信号区域（比如那些阻挡或反射信号的城市峡谷），GPS 设备会失去跟踪能力或处于混乱状态。由于这个原因，更高端的 GPS设备包含低重力加速度加速计，用以补充 GPS 读数。这些传感器根据汽车的最后已知位置和汽车自从该位置以来移动的距离，来提供一种计算法定位最新数据。（距离是速度的积分，而速度是加速度的积分。）虽然在长距离上，这种方法不如 GPS 精确，但它可在信号缺失间隙提供一种良好的临时最新数据。引起的传感器性能的任何变化。

　　反过来，大多数传感处理器的输出都馈入轿车的较大功能子系统中。考虑到目前的轿车中有大量传感器，传感器连线的数量就会迅速增加，从而增加成本，需要更多的连接器，加大电缆布局布线难度。汽车系统设计师必须确定传感器在某个本地节点聚集的数量和聚集的部位，如有必要，还须确定节点和汽车网络的其余部分之间所用的总线类型。

　　数字化传感器输出和轿车的电子智能部件之间的这种链路有多种形式。厂商们正在把 CAN（控制器区域网）总线用作速度较高的链路 ，单线 CAN 用作速度较低的链路，LIN（本地互连）总线用作低速链路（或 J2602，它是 LIN 的汽车工程师学会版本）。总线的选择虽然和传感器性能没有直接关系，但会影响众多传感器的配置和连线，以及本地以处理器为中心的支持和连接功能的布局。

　　例如，Philips Semiconductors 公司的 KMA200型 可编程角度测量传感器，利用薄膜坡莫合金的磁阻特性来检测传感器所在平面的外部磁场和传感器本身之间的角度。该厂商宣称，与著名的霍尔效应器件相比，这种传感器在远得多的距离上具有更高的精度。每个传感器都有 EEPROM

        存储的校准因子，都有一个独特的 32 位标识符，并都通过一个 SPI 接口报告结果。

为了封装、服务和保护

　　多年来，电子业几乎一直只使用表面贴装器件封装。传感器稍微落后于这一潮流，这有几个原因。首先，传感器必须伸出去感觉被检测的变量这一性质，有时使它不能使用 SMT（表面贴装技术）封装，或对这一封装提出挑战，具有一个暴露但密封的表面的压力传感器就是如此。其次，与低端消费产品相比，汽车行业从产品设计至投产的时间更长。最后，汽车行业想看到任何技术的已得到证明的成绩记录。

　　尽管有这些障碍，轿车中的几乎所有传感器，尤其是在不大困难的乘客区，都是表面贴装器件，光电传感器和光源是主要的例外。除了尺寸上的优势以外，这种封装意味着这些传感器还可用于非汽车应用设计，并且所有设计师都得到了开发成果和大批量生产带来的好处。

　　当然，这是一种双向途径。很多汽车传感器都是在为非汽车用途开发的传感器基础上经过特殊修改而成的。这些非汽车传感器，一旦设计师将它们的规范修改得符合汽车市场需求，它们又证明了自己的性能，就可以用于轿车中。

　　除了永远存在的成本问题以外，汽车环境始终是个严峻的挑战，其中包括元件在-40℃~ +140℃ 或更高的工作温度和存储温度范围内的可靠性和参数稳定性、把传感器安装到汽车结构中和经受得起有意无意的磨损和滥用等一系列要求以及实现总的系统性能一致性，这样读数就不会起误导作用。

　　一些汽车厂商要求整体的 ESD（静电放电）防护，来减少外部保护元件的数量，还要求使用能够承受反向电池电位和双倍电池电位（-16V ~ +32V）的传感器，这些电位是由更换或跳接电池时不恰当的连接导致的。

也许会用在公共汽车上

　　大多数传感器元件或 IC 天生能输出一个低电平模拟信号。有些 IC 传感器还有整体信号调节功能，可把这一信号提高到更实用的 0V ~ 5V 范围（通常是一个单端信号，但在一些传感器中是差分信号）或 0mA ~ 10mA电平。

　　另外，多数传感器需要一个微控制器来截取信号。由于模拟信号的带宽一般相当窄，并且精度中等，因此一个分辨率为 8位~12位的、采样率为10k~100k 采样/秒的、内置于微控制器中的 ADC 一般就够用了。有些传感器在它们的封装组件中包括一个内置的转换器，从而为传感器线性化和校准提供了机会。设计师一般在一个引线框架上使用双芯片组件，以便节省成本和空间。
　　汽车制造商对这种双芯片组件特别感兴趣，这是因为它使他们能够降低所需的传感器组件安装精度。汽车制造商可以安装传感器组件，运行一个校准序列，并存储必要的校准因子，用以补偿机械公差、安装位置或角度松弛，以及由于安装应力