油門位置感測器簡介---另一種A/D 的使用觀念

 

（今天文章有一則趣味問題，請詳讀並遵守遊戲規則回答）

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不管您是一般汽油車，電動車...甚至簡單的人機操作介面，我們常常是

依據一個簡單的可變電阻(VR）來偵測人們的指令來做對應的控制參數調整。

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其他應用類的使用場所，我不是很清楚，在這裡我只會講車用電子類的。

所以這個東西還是叫做油門位置感測器（Throttle Position Sensor, TPS）。

最簡單的東西就是如下圖所示：三條線，一條Vcc，一條Ground，另一條為訊號輸入。

基本上就是我們電子理論裡的 A/D 的標準使用方法。譬如我們在遙控直升機用的

遙控器上的搖桿設計啊，或一般遊戲機上面的操作搖桿啦...都應該屬於這一類的應用吧。

所以或許您也是常用類似的電子部品零件來做一些周邊應用電路設計，

這篇文章內容可能可以幫您來瞭解一些系統應用設計上的靈感吧！

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但是光這麼一條線，也沒有人搞得懂這個東西是裝在車上哪裡？！

我們就來看實際上安裝到節流閥體上的情況：

油門位置感測器主要是安裝在油門線通過節流蝴蝶閥的對面位置上。

在這裡我們要給這個東西正名一下：我們常常講踩油門...加油！其實，我們控制操作的

是"氣門"，而不是油門，在化油器車子裡，是藉由蝴蝶閥兩側的壓差來決定供油量，

而電子噴油車就更不用說了，供油量就完全由電腦來決定了....我們還真的只是控制氣門而已。

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好了～現在引擎電子控制的東西，反正車上會裝一大堆感應器啊，或一大堆制動器...

那我們為什麼要偏偏挑這一個油門位置感測器來講呢？！

很簡單...我們可以想一下除了這一個感測器以外還有哪些感測器？！

包括：汽缸溫度感測器，大氣溫度感測器，壓力感測器...甚至包括含氧感測器等等...

這些感測器都有一個跟油門感測器非常不同的地方：就是沒有"人性"的因素。

您溫度感測器量到的溫度多少？就是多少？！不會騙您。

壓力感測器量到的壓力多少也就是多少，這跟感測器出廠時的校正設定值有關...是絕對的！

但油門感測器不同！他會隨著安裝位置的偏移，不同的產品會有不同的操作範圍。

溫度或壓力感測器裝在不同的車子，在同樣的操作環境裡，量到的數據是一樣的！

但油門感測器會隨著安裝的位置與不同的角度設定會有所不同...更討厭的地方是：

這個東西會因為長時間，反覆經常使用，久了會發生位置偏移...一般修車師傅

會稱這個叫："A-So-Mi"...

所以當您安裝在不同的環境與條件下時，您的電子控制器就得要做必要的修正。

當然啊～您車子出廠時，會依標準流程修正設定的～所以您會在新車時，打開引擎蓋

看到這些感測器時，就會看到一大堆油漆筆的記號。一點也不意外。

但是呢？！隨著車輛的使用年限增加，其實，這個東西是肯定會產生偏移量的啦。

那這時候還需要重新校正嗎？！我想您開車開這麼久了，您有聽說過：還要把車子開回

原廠做您的油門位置感測器重新校正嗎？！...應該沒有吧！！

所以，這個東西在電子控制器裡就必須有一套程式邏輯演算法來克服這一種問題。

---- 這個東西我們一般稱為自動歸零動作(Auto Zero）。

直接就讓控制器裡的程式自行處理這一種感測器所產生的長時間使用劣化問題。

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好了～您說：沒有做這個Auto Zero 會怎樣？！不會怎樣啊...只是您們就只會講說：

為什麼別人做的東西會那麼"穩"，我們做的東西怎麼老是"不穩" ？！

平平一樣寫韌體程式，用同樣的MCU 來寫程式，您說人家做車用電子的程式寫起來，

人家的東西不容易出問題（那肯定不能出問題的啦！）...那我們搞的一般電子產品

怎麼老是 2266 的呢？！那就是我一直強調的：態度與花不花心思的問題啊。

其實這一種A/D 的簡單使用條件，我們在一般的工業或其他場合也很容易遇到...

尤其像電動車輛，您沒搞定這個東西，那會是很恐怖的後果的。

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當然啊...就是必須有這麼嚴謹的定義這樣子的觀念，自然而然您就可以相對可以明確

定義出感測器故障或出現問題的意義：

以下就是一般我們所俗稱ODB II 裡所規範定義的油門位置感測器故障定義碼！

那肯定您就先必須知道您做完 Auto -Zero 後，才會得到這一個故障碼的！

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在一般車輛引擎控制裡，除了引擎轉速是代表引擎控制參數的輸入與輸出結果外，

第二個重要的參考依據：應該就是油門位置感測器了。這還是有一點"人性化"的因素呢！

譬如：您過彎加減速，或是爬坡或下坡狀態，所影響的也是引擎重要控制參數，

而這樣子的操作條件，就得另外依賴這一個油門位置感測器。

（當然啊...就算您要搞電子噴油系統，這一個參數是更重要...不過很多人會解讀成

加減速噴油量的計算，其實，大家都忽略掉另一個重要因素：就是環境氣壓問題。

您說您在武嶺騎車，跟在一般平面道路騎車有何不同？！...當然不同啊....

就是大氣壓力不同...這一點也必須依賴油門位置感測器來做輔助修正。

在這裡考一下大家：注意喔～要回答這一答案只能用"隱藏回應" 方式回答...

不能講出來，誰沒有遵守遊戲規則的的回應，我看到必砍！

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問題是：台灣一般公路最高點是在武嶺 3275 公尺，那台灣最低於海平面以下公路在哪？！........................

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這樣子的感測器的應用您懂，當然搞車子的原廠也會知道啊...只是當您控制參數越多，

您所要調整的參數就越多，所牽涉的調教參數設定就越多。搞電子噴油系統他的複雜度

絕對是超出一般人的想像，譬如：在我今天所提問的問題，就一個必須納入考量的因素。

當然啊～隨著電子控制器的複雜度增加，所能凸顯的效果當然更好，他的成本就越貴了...

我要講的重點是：有很多東西也不是都是一開始就一步到位的，有些技術或相關產品

開發是需要累積經驗的...

所以我們就可以發現：傳統一般點火控制器一開始只是隨著引擎轉速來做適當的點火

曲線調整：就像 數位CDI --- 進階篇。這篇文章所提的。

之後呢～就可能需要有更好的控制參數的延伸：譬如：加減速或是爬坡與下坡類似的操作模式。

所以一般人很快就會想到這一個比較簡單容易上手入門的油門位置感測器的使用。

以下是就是兩台不同車子的配置方式：

Y 牌的 RS-Z 就是一般很簡單的數位點火CDI 的方式。

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但是到了 Y 牌的 GTR 他就得加入了油門位置感測器。

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這兩種車子基本上似乎沒有多大的改變，您說沒有油門感測器在，車子可不可以騎？！

當然可以啦...只是有油門位置感測器，他的控制程度當然就比較好啊...

只是您的電子控制器就得要真正做得好，譬如我所說的：既然加入這麼"人性化"

感測器進來，您如何把這一個感測器的參數設定搞得服服貼貼？！就很重要。

要不然，結果會變得適得其反....那還不如不要裝啊！

同樣的道理，如果當您能夠真正能搞定這樣一個複雜的感測器的設定與調教時，

那當然往後您說要搞定更複雜的噴油電腦控制就更輕而易舉了。

所以您就知道人家也是一步一腳印，循序漸進的去建立相關的技術，與累積經驗。

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您還記得我開始這一個單元時，我有提到一個我以前搞過的東西：

一個老車用電子控制器

 

我這篇文章所提的觀念，我以前知不知道？！會不會做？！東西搞得出來嗎？

您說用十根手指頭寫寫程式可不可以賣？當然可以啊，只是您自己心裡踏不踏實而已。

其實，重點都不是表面上這些漂亮的表格數據填一填就好了...他的背後其實有

更重要的產品量產觀念在裡面...譬如像油門感測器的安裝校正設定，您要如何做？！

做了之後您的控制器要如何做到自我學習的自我校正？！...一旦您搞懂了如何

做到如此觀念的話，那您就根本不擔心您的東西會不會在平面道路可以騎，

萬一明天要騎上武嶺該怎麼辦？！...（還是想一下今天的問題！！...）

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油門位置感測器基本上他就是一般我們電子零件上的 可變電阻（VR）而已，

我們在一般單晶片系統應用裡也都是用 A/D 來讀取...我上回也講過該如何處理

一般A/D 的訊號與數據處理 ： 一個A/D 的系統應用問題 。 

但是他跟一般的A/D 的東西不同的是，他有安裝上的位置偏差問題，

當然如果您真的想偷這一種VR 零件的料...那您就更應該懂得如何處理不同VR 感測器

安裝或品質差異化所造成的控制器讀取與應用問題。

我常常講： 人家一樣用 8 位元單晶片設計系統應用產品...您的東西是論斤論兩賣。

但人家的東西卻是裝在動得上萬元的終端產品上面，甚至拿來打上太空，差別在哪裡？！

當然就是我這一篇所要講的事啊！