確定傳感器要求

隨著可展開式和齊平式車門把手的發展，汽車車門把手系統變得越來越復雜。在這些系統中，車門把手通常是嵌入式的，與車身齊平，在某些情況下，當駕駛員靠近時，車門把手就會出現。圖 1 展示了汽車門把手中需要位置傳感器的許多功能。車門把手有多種不同的機械設計選項。無論用戶設計何種把手（可展開式、固定式甚至拉動式），許多相同的傳感技術都適用。本應用簡報討論了在汽車車門把手設計中實施磁傳感器、電容式傳感器和電感式傳感器的優勢。

圖 1 汽車車門把手位置傳感器

把手位置

在可展開式車門把手系統中，把手與車門齊平，并在所需情況下出現在用戶面前。當遙控鑰匙在車輛附近時，用戶的手一接近或輕按把手，把手便會出現。受到觸發后，執行器會將手柄伸出并將其縮回至精確位置。當設計包含此類移動的把手時，必須精確地跟蹤把手的位置，以免對用戶、把手或其他物體造成傷害或損壞。

監控把手位置通過磁式角度傳感器實現，該傳感器能夠在執行器驅動把手時，跟蹤嵌入在把手中的旋轉磁體的位置，如圖 2 所示。TMAG6180-Q1 是一款具有超低延時的汽車高精度模擬 AMR 360° 角度傳感器，可選擇用于將角度讀數與把手位置關聯起來。TMAG6180-Q1 非常靈敏，可檢測到把手何時被觸摸或拉動。

此功能也可以通過 3D 線性霍爾效應傳感器（例如 TMAG5170-Q1 或 TMAG5173-Q1）實現，它們都提供集成式 CORDIC 來跟蹤不斷變化的磁場的角度方向。

圖 2 把手位置檢測

門開關檢測

能夠檢測車門是打開還是關閉是確保駕駛員和乘客安全的一項關鍵功能。為了確保安全，駕駛員需要知道車門是打開還是關閉，這一點非常重要。打開和關閉檢測通常通過具有彈簧加載柱塞的機械開關來實現，該柱塞在車門關閉時進行壓縮，在車門打開時釋放。但是，此設計中的機械器件隨著時間的推移很容易損壞。

另一種非機械實現方案使用低功耗、高精度霍爾效應開關，例如 TMAG5131-Q1。該器件通過感應是否存在嵌入門框中的磁體來檢測門何時打開或關閉，如圖 3 所示。

圖 3 門開關檢測

軟觸控和手接近檢測

軟觸控或手接近檢測功能支持駕駛員的手通過輕按動作，或一出現，就會觸發汽車系統內的不同操作。在可展開式車門把手中，如果用戶必須關閉無鑰匙進入功能，這可以作為觸發把手展開的替代方法。在固定式平齊車門把手中，把手是嵌入車輛的表面或空腔，不會移動。在這種情況下，可通過對把手進行軟觸控或手接近檢測，來觸發車門打開。

這些功能可以通過電容式或電感式傳感器來實現。在基于電容的設計中，如圖 4 所示，門把手上或周圍的金屬或導電傳感器連接到 FDC1004-Q1，當用戶的手在附近時，它可以感應電容的變化。FDC1004-Q1 是一款汽車 4 通道電容數字轉換器，具有有源屏蔽驅動器和每個通道的可配置閾值。

圖 4 使用電容式傳感器進行軟觸控或手接近檢測

在基于電感的設計中，如圖 5 所示，PCB 上的傳感器線圈上方放置了一個平坦的金屬目標，這些線圈連接到 LDC3114-Q1。當用戶輕輕按壓時，金屬目標會略微發生偏轉，從而使 LDC3114-Q1 檢測到的電感發生變化。臟污、潮濕、油膩或溫度不斷變化的環境往往會給替代傳感技術帶來問題，而電感式觸控設計可在這類環境中可靠運行。

圖 5 使用電感式傳感器進行軟觸控檢測

按鈕按下檢測

汽車車門和車門把手的某些方面使用實際的按鈕按壓功能，例如發動機罩觸控按鈕、車門鍵盤、按鈕或尾門釋放系統。通常，此功能是通過基于接觸的機械實現來實現的。

通過采用非接觸式電感式感應設計，可在這些系統中實現更高的可靠性和使用壽命。嵌入按鈕或把手中的金屬目標被按下并向 PCB 上的傳感器線圈偏轉，類似于圖 5 中所示的行為。LDC3114-Q1 等電感數字轉換器連接到傳感器線圈并檢測電感的變化。電感式感應設計不僅可以檢測按鈕是否已被按下，還可以檢測按壓幅度。

總結

隨著車門把手的不斷演變，與傳統的機械設計相比，各種感應技術有助于優化安全性、可靠性和用戶體驗?？紤]表 1 中列出的以下用于汽車車門把手系統的位置感應器件。

建議使用的器件

參考資料

• 德州儀器 (TI)，TI-MAGNETIC-SENSE-SIMULATOR，仿真工具。
• 德州儀器 (TI)，使用位置傳感器進行設計：汽車門把手，視頻。
• 德州儀器 (TI)，LDC-HALL-HMI-EVM，EVM 工具文件夾。
• 德州儀器 (TI)，適用于 HMI 按鈕應用的電感觸控系統設計指南，應用手冊。
• 德州儀器 (TI)，適用于汽車應用中 HMI 的電容式、電感式和霍爾感應，應用手冊。
• 德州儀器 (TI)，電感觸控和磁旋鈕非接觸式用戶接口參考設計，參考設計。
• 德州儀器 (TI)，LDC1314KEYPAD-EVM，EVM 工具文件夾。