簡析新型傳感器的通信方式——SENT信號

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在以往的車輛中，大部分傳感器傳輸的都是模擬信號。模擬信號容易被測量，信號電壓的變化體現了物理量的變化，使用萬用表的電壓擋位便可測量到這種變化，如滑變電阻式節氣門位置傳感器，當節氣門翻板位置發生變化時，滑動電阻隨之變化，信號電壓因電阻分壓而發生變化。

總體來說，部分傳感器模擬信號的電壓是隨著特定電阻變化而變化的，如反映位置變化的節氣門位置傳感器、加速踏板位置傳感器、車身高度傳感器等采用滑動電阻，反映壓力變化的進氣歧管絕對壓力傳感器、增壓壓力傳感器、油軌壓力傳感器等采用壓敏電阻，反應溫度變化的進氣溫度傳感器、發動機冷卻液溫度傳感器等采用熱敏電阻。

如圖1所示，起動發動機，發動機轉速（由曲軸位置傳感器信號通過數學計算而來）升高，進氣歧管絕對壓力（由進氣歧管絕對壓力傳感器信號線上的電壓反映）下降，形成真空；踩下加速踏板，節氣門打開（節氣門位置信號由節氣門位置傳感器信號線上的電壓反映），進氣歧管絕對壓力上升，發動機轉速上升。整個過程通過模擬信號的波形看得很清楚。

圖1 發動機轉速、進氣歧管絕對壓力及節氣門位置等信號波形（截屏）

不過，模擬信號容易受到干擾，到模塊內部還要經過模數轉換，容易出現信號偏差，導致發動機控制不精準，而數字信號具有抗干擾能力強，通信速度快，模數轉換在傳感器內部完成。所以對于一些變化速率較高的信號，以及比較重要的信號，如空氣流量信號，率先使用了頻率的數字信號傳遞。

隨著科技的發展，對于信號可靠性的要求越來越高，特別是壓力信號的反饋，比如進氣歧管絕對壓力、高壓油軌壓力等，越精準、快速的反饋，對發動機控制越有利，所以對于壓力類傳感器的信號傳輸，在很多車型上使用了一種全新的技術——SENT（單邊半字節）信號，它是一種通信數字信號。

采用SENT信號的傳感器只需要3根導線，1根電源線、1根搭鐵線和1根SENT信號線。SENT信號為單向通信，即傳感器只能發送數據，但通過這1根通信線可以發送多個數據，比如空氣流量傳感器可以通過SENT信號線發送空氣流量和進氣溫度信號，節氣門位置傳感器信號可以通過SENT信號線發送2個位置信號，等等。傳統節氣門位置傳感器（圖2a）內部的2個位置傳感器共用1根電源線和1根搭鐵線，各自有獨立的1根信號線，共有4根導線，而新型節氣門位置傳感器（圖2b）內部的2個位置傳感器除了共用電源線和搭鐵線以外，還可以共用信號線，即通過1根SENT信號線便可以發送2個位置傳感器的信號，這樣便節省了1根信號線。

圖2 節氣門位置傳感器電路

傳感器的SENT信號線上傳遞著高速的編碼信息（圖3），幾百μs更新1次數據，對于模擬量的變化來說，這個刷新速率足夠了。另外，SENT信號的優點在于其成本低廉，并減少了布線，同時數字信號大大提高了信號傳輸的可靠性和抗干擾能力。越來越多的模擬信號將被SENT信號取代，高壓油軌壓力傳感器、進氣歧管絕對壓力傳感器、空氣流量傳感器、節氣門位置傳感器等都逐漸使用了SENT信號，這給維修診斷帶來了新的挑戰。

圖3 SENT信號報文格式

在維修實踐中，筆者用萬用表測得SENT信號的電壓有1.5 V和4.1 V兩種（圖4所示為別克威朗車節氣門位置傳感器SENT信號線上的通信波形，平均電壓約為1.5 V，圖5所示為大眾途觀車高壓油軌壓力傳感器SENT信號線上的通信波形，平均電壓約為4.1 V），這個信號電壓不會隨著被測物理量的變化而變化，所以在維修診斷時，無法通過使用萬用表測量電壓的變化來判斷傳感器的好壞，更不能通過發送模擬電壓信號來測試控制單元是否正常，這種操作容易使控制單元內部的芯片損壞。

圖4 別克威朗車節氣門位置傳感器SENT信號線上的通信波形（截屏）

圖5 大眾途觀車高壓油軌壓力傳感器SENT信號線上的通信波形（截屏）