李 寅

重庆交通大学机电与汽车工程学院，重庆 400074

0 引言

自从1988年法国的费尔发现巨磁电阻效应（简称GMR）以来，该项技术迅速的发展，仅用了6年的时间就走出了实验室。1994年，IBM公司成功的将它应用在了高速度的读写磁头上，把记录密度提高了十几倍。而后几年，巨磁电阻在磁场、转速、转角等方面的应用也得到了飞速的发展。

目前，在EPS电子控制技术当中，转矩、转角传感器是保证系统稳定、良好工作的重要部件。本文从传感器的基本原理、机械结构的理论计算和电路硬件几个方面，探讨了基于巨磁电阻在转矩、转角传感器中的应用。

大体上，可以将EPS上的传感器分为：接触式和非接触式两大类。接触式传感器工作原理简单，成本低，但由于触点易损耗，测量精度差，将逐步被非接触式传感器所淘汰。随磁场变化电阻值而变化的巨磁电阻，可以实现非接触工作，有较好的应用前景。

1 基本测量原理

如图1所示，转向轴分为上下两端，通过一根弹性扭杆相连。方向盘与转向轴上端刚性连接，转向盘转过的角度即是转向轴上端的角度，而转向轴下端与转向器相连，即输出轴。齿轮1通过主动齿轮与上端相连，齿轮2与下端的输出轴相连。

由材料力学可以知道

式中，ϕ为扭杆扭角； T为扭杆扭矩；Ip为扭杆截面极惯性矩；G为扭杆材料剪切模量。

通过齿轮传动，扭矩的测量转化为齿轮1、齿轮2转角差的测量，方向盘转角测量通过齿轮1 与齿轮3的转角差可以实现。

齿轮1、2、3上分别装有磁铁，通过齿轮的旋转来改变磁场；……