Автомобильные датчики

Количество датчиков в современном автомобиле исчисляется десятками, а их функции так широки, что сходу на этот вопрос не возьмется отвечать даже специалист-электронщик. Они отвечают не только лишь за исправную работу мотора, да и за безопасность движения тс и людей, в нем находящихся, делают условия поездки комфортабельными. Современные диагностические приборы позволяют снимать коды дефектов и свойства токов и напряжений данных датчиков. Но очень нередко механику не хватает простых познаний по устройству и работе конкретно самого датчика. А без правильного осознания назначения, устройства и механизма работы трудно поставить диагноз работоспособности системы в целом.

Авто датчики, независимо от устройства и многофункциональных особенностей созданы для преобразования физической (к примеру, поток воздуха, температура) либо хим (к примеру, состав газа) величины в электронный сигнал определенной формы, величины и скважности.

Датчики и исполнительные механизмы представляют собой периферийные устройства полосы связи меж транспортным средством с его сложным приводом, тормозами, шасси и работой агрегатов общецелевого использования, включая навигационные устройства, и блоками управления, обрабатывающими получаемые сигналы. Переходные устройства (адаптеры) обычно употребляются для преобразования сигналов датчика в стандартную форму, нужную для передачи на блок управления. Элементы индикации обеспечивают водителя автомобиля информацией о статическом и динамическом состоянии автомобиля как едином синергическом процессе.

Систематизация Авто ДАТЧИКОВ

1. По предназначению и применению:

по функции (разомкнутые и замкнутые цепи управления);

по надежности и резервированию;

по методу контроля и получения инфы.

2. По характеристике:

с непрерывной линейной: употребляется в контуре с широким спектром измерений;

с непрерывной нелинейной: контроль какого-нибудь параметра осуществляется в границах узенького спектра измерения в системах с оборотной связью;

с дискретной многоступенчатой: управление в случаях, когда требуется четкое определение величины сигнала, если достигается его предельное значение;

с дискретной двухуровневой (время от времени с явлением гистерезиса): контроль поправки для прямого либо следующего регулирования.

3. По типу выходного сигнала:

а) выходной сигнал пропорционален:

амплитуде, величине тока либо напряжения;

частоте либо периодичности;

длительности импульса (коэффициенту наполнения импульсов).

б) дискретный выходной сигнал:

двухуровневый (двоичный);

многоуровневый неравномерной градуировки;

многоуровневый равномерный либо цифровой.

4. По условиям эксплуатации и предъявляемым требованиям датчики тс по надежности делятся на три класса:

класс 1 рулевое, тормоза, защита пассажира;

класс 2: движок, коробка, подвеска, шины;

класс 3: комфорт, информация/диагностика, противоугонная защита.

Развитие современных технологий электроники позволили не только лишь расширить применение разных датчиков в автомобиле, да и значительно уменьшить их размеры и повысить надежность. Концепции миниатюризации датчиков служат: технологии гибридных интегральных схем и подложек (датчики температуры и давления); полупроводниковые технологии (контроль частоты вращения, к примеру, датчиком Холла); микромеханика (датчики измерения ускорения и давления); технологии микросистем (сочетание микромеханики, микроэлектроники, а, по мере надобности, и микрооптики).

На сегодня в автомобиле используются принципно новые виды датчиков:

Интегральные умственные датчики

Системы управления развиваются от локальных электрических схем обработки сигналов с гибридными и цельными встроенными датчиками до всеохватывающих цифровых схем с аналого-цифровыми преобразователями и микрокомпьютерами (мехатроника), стопроцентно использующими прецизионные способности датчика.

Плюсами этих устройств являются:

1. уменьшение нагрузки на блок управления;
2. однородные, гибкие, шиносовместимые полосы связи;
3. внедрение бессчетных датчиков;
4. возможность обработки низкоинтенсивных и ВЧ-сигналов (усиление, локальная демодуляция);
5. хранение личных коэффициентов корректировки в программируемой памяти PROM для улучшения черт и местной компенсации погрешностей датчика, также общей балансировки работы датчика и цепи.

Волоконно-оптические датчики

Уровень интеграции датчиков. Они полностью невосприимчивы к электрическим помехам, но чувствительны к воздействию давления (датчики с модуляцией по интенсивности), до некой степени к загрязнению и подвержены старению. В текущее время доступны дешевые пластмассовые волокна с спектром рабочих температур, применимым для автомобилей. Еще одним минусом, непозволяющим обширно использовать данную технологию, будет то, что этим датчикам требуются особые ответвители и соединительные разъемы. Они могут быть наружными и внутренними.

Наружные датчики: оптическое волокно, только проводящее свет; сигнал появляется за его пределами. Внутренние датчики: сигнал появляется конкретно снутри оптических волокон.

ТИПЫ ДАТЧИКОВ

Датчики положения (перемещение/угол)

Эти датчики могут иметь конструкцию с подвижными контактами либо бесконтактную (при конкретной близости к месту измерения) для регистрации перемещения и угла. Это часто встречающийся на авто технике тип. Более известными примерами таких устройств являются датчики, определяющие:

положение дроссельной заслонки;

положение педали управления подачей горючего;

положение сидения и авто зеркала;

ход и положение тяги механизма управления;

уровень горючего;

перемещение сервомеханизма сцепления, препятствие на пути движения автомобиля;

угол поворота управляющего колеса;

угол наклона;

угол отличия от траектории перемещения автомобиля;

положение педали тормоза.

Некие характеристики в автомобиле датчики этого типа позволяют определять косвенно:

угол отличия заслонки датчика (скорость потока воздуха);

перемещение подпружиненной массы (ускорение);

перемещение диафрагмы (давление);

статический прогиб подвески (вертикальная регулировка пучка света фары автомобиля);

угол закручивания торсиона (момент).

Не считая обыденного, нередко встречаемого внедрения такие устройства на сегодня начали держать под контролем и дополнительные характеристики:

перемещение механизма сцепления;

определение дистанции до другого автомобиля либо препятствия;

определение угла поворота управляющего колеса;

определение угла поворота колеса;

определение угла наклона автомобиля;

определение угла отличия от данной траектории перемещения автомобиля и угла положения педали тормоза.

Потенциометры со скользящими (подвижными) контактами определяют линейные и угловые перемещения благодаря пропорциональной связи меж длиной проволоки либо дорожки и ее злекгричес- ким сопротивлением.

Измерительная дорожка обычно добавляется несколькими поочередными резисторами Rv для защиты от перегрузок.

Стандартное подключение подвижного контакта производится при помощи 2-ой контактной дорожки, состоящей из такого же материала, нанесенного на проводящую подложку. Во избежание износа и погрешности измерения ток в зоне контакта минимизируют (Ia <1 мА), а устройство в целом защищается от пыли.

Датчики с кольцом закорачивания

Элементы переменной индуктивности состоят из сердечника, набранного из пластинок (прямоугольной, скругленной U- образной либо Е-образной формы) магнитомягкой стали, катушки индуктивности и подвижного кольца закорачивания, выполненного из меди либо алюминия. Вихревые токи в кольце закорачивания замыкают магнитное поле в зоне меж катушкой и кольцом. Так как передвигающаяся масса относительно мала, для целей измерения можно использовать практически всю длину датчика. Изменение контурных выводов, сказывавтся на характеристике датчика: уменьшение расстояния меж выводами по отношению к концу измеряемого спектра улучшает ее, в дельнейшем приводя к довольно неплохой естественной линейности. Зависимо от материала и формы рабочий спектр лежит в интервале 550 кГц.

Полудифференциальные датчики

В их для получения большеи точности употребляется подвижное измерительное и недвижное эталонное кольца закорачивания (к примеру, на дизельных топливных насосах высочайшего давления линейный датчик перемещения зубчатой рейки и датчик углового положения исполнительного механизма насосов распределительного типа); с помощью их проводятся измерения, которые действуют подобно индуктивным делителям напряжения (обработка данных типа L1/L2 или (L1- L2) / (L1+L2)) либо элементам-определителям частоты в генераторной схеме, дающим сигнал, пропорциональный частоте.

Датчики данной конструкции владеют неплохими херактери- стиками помехозащищенности и обычным цифровым преобразованием сигнала. При всем этом спектр измерения довольно велик, обычно иин/L макс —4.

«Интелектуальные» датчит- чики с кольцом закорачивания, благодаря объединению датчика со схемой генерирова- ня сигналов (ASIC) имеют облегченный сердечник. Так как датчик и схема могут использовать общее долевое уравновешивание и темперетурную компенсацию, точность измерений также значительно увеличивается.

Датчики соленоидно-плун- жерного, дифференциально- дроссельного и дифференциально-преобразовательного типа работают на базе конфигурации индуктивности отдельной катушки и пропорционального дела делителей напряжения с подвижными сердечниками.

ВЧ-датчики с вихревыми токами (со встроанной электрической схемой) используются для бесконтактных (в конкретной близости к объекту) измерений, к примеру, контроля угла открытия дроссельной заслонки. Катушки зтих датчиков лишены ферромагнитного сердечника; конфигурации индуктивности в их наводятся злектропроводными злементами слециальной формы (спойлерами), которые выбираются зависимо от объекта измерения либо совмещаются с ним. Так как рабочие частоты высоки (в спектре МГц), злектронная схема сигнала является частью датчика; для контроля угла открытия дросселя ис пользуется катушка с 2-мя обмотками.