Τις τελευταίες δεκαετίες, τα μηχανικά ταχύμετρα αυτοκινήτων έχουν αντικατασταθεί από ηλεκτρονικά συστήματα μέτρησης ταχύτητας, στα οποία οι αισθητήρες ταχύτητας παίζουν σημαντικό ρόλο.Τα πάντα για τους σύγχρονους αισθητήρες ταχύτητας, τους τύπους, τον σχεδιασμό και τη λειτουργία τους, καθώς και τη σωστή επιλογή και αντικατάστασή τους - διαβάστε σε αυτό το άρθρο.
Τι είναι ο αισθητήρας ταχύτητας
Ο αισθητήρας ταχύτητας (αισθητήρας ταχύτητας οχήματος, DSA) είναι ένα ευαίσθητο στοιχείο του ηλεκτρονικού συστήματος μέτρησης ταχύτητας οχήματος.Ένας αισθητήρας επαφής ή χωρίς επαφή που μετρά τη γωνιακή ταχύτητα του άξονα στο κιβώτιο ταχυτήτων ή στο κιβώτιο ταχυτήτων του κινητήριου άξονα και μεταδίδει τα αποτελέσματα της μέτρησης στον ελεγκτή ταχύτητας ή στο ταχύμετρο του οχήματος.
Σημείωση: το άρθρο αναφέρεται μόνο στο DSA για τη μέτρηση της ταχύτητας ενός αυτοκινήτου.Σχετικά με τους αισθητήρες ταχύτητας τροχού που λειτουργούν ως μέρος συστημάτων ενεργητικής ασφάλειας (ABS και άλλα), που περιγράφονται σε άλλα άρθρα στον ιστότοπό μας.
Οι αισθητήρες ταχύτητας μπορούν να αποτελούν μέρος διαφόρων συστημάτων ενός σύγχρονου οχήματος:
● Ταχύμετρο - για μέτρηση και ένδειξη της τρέχουσας ταχύτητας κίνησης και της διανυθείσας απόστασης (χρησιμοποιώντας χιλιομετρητή).
● Σύστημα ψεκασμού, ανάφλεξης και άλλα συστήματα κινητήρα - για τη διόρθωση των τρόπων λειτουργίας της μονάδας ισχύος, ανάλογα με την ταχύτητα του αυτοκινήτου και τις αλλαγές του (κατά την επιτάχυνση και το φρενάρισμα).
● Ενεργά συστήματα ασφαλείας και συναγερμού – για τη διόρθωση της ταχύτητας και της τροχιάς του αυτοκινήτου σε διάφορους τρόπους λειτουργίας, προειδοποίηση για δυνητικά επικίνδυνες καταστάσεις κ.λπ.
● Σε ορισμένα αυτοκίνητα - υδραυλικό τιμόνι και συστήματα άνεσης.
Το DSA, όπως το παραδοσιακό σύστημα μετάδοσης καλωδίων του ταχύμετρου, είναι τοποθετημένο στο κιβώτιο ταχυτήτων, στο κιβώτιο ταχυτήτων ή στο κιβώτιο ταχυτήτων του άξονα μετάδοσης κίνησης, παρακολουθώντας τη γωνιακή ταχύτητα του δευτερεύοντος ή του ενδιάμεσου άξονα.Οι πληροφορίες που λαμβάνονται από τον αισθητήρα με τη μορφή ηλεκτρικών σημάτων αποστέλλονται στον ελεγκτή ταχύτητας ή απευθείας στο ταχύμετρο.Τα χαρακτηριστικά των παραγόμενων σημάτων και οι μέθοδοι σύνδεσης/ενσωμάτωσης αισθητήρων με ηλεκτρονικά οχημάτων εξαρτώνται από τον τύπο, τον σχεδιασμό και την αρχή λειτουργίας τους.Αυτό πρέπει να περιγραφεί με περισσότερες λεπτομέρειες.
Λειτουργικότητα, τύποι, σχεδιασμός και αρχή λειτουργίας αισθητήρων ταχύτητας
Οι αισθητήρες ταχύτητας, ανεξαρτήτως τύπου και σχεδίασης, παράγουν σήματα που μπορούν να σταλούν είτε απευθείας στο ταχύμετρο είτε στον ελεγκτή κινητήρα και τις σχετικές ηλεκτρονικές μονάδες ελέγχου.Στην πρώτη περίπτωση, ο αισθητήρας χρησιμοποιείται μόνο για τον οπτικό προσδιορισμό της ταχύτητας του οχήματος.Στη δεύτερη περίπτωση, τα δεδομένα χρησιμοποιούνται από τα ηλεκτρονικά αυτοκινήτων για τον έλεγχο του κινητήρα και άλλων συστημάτων και το σήμα στο ταχύμετρο τροφοδοτείται από τον ελεγκτή.Στα σύγχρονα οχήματα, η δεύτερη μέθοδος σύνδεσης χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο.
Η μέτρηση της ταχύτητας με DSA είναι αρκετά απλή.Ο αισθητήρας παράγει ένα σήμα παλμού (συνήθως ορθογώνιου σχήματος), στο οποίο ο ρυθμός επανάληψης του παλμού εξαρτάται από την ταχύτητα περιστροφής του άξονα και, κατά συνέπεια, από την ταχύτητα του αυτοκινήτου.Οι περισσότεροι σύγχρονοι αισθητήρες παράγουν από 2000 έως 25000 παλμούς ανά χιλιόμετρο, αλλά το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο πρότυπο είναι 6000 παλμοί ανά χιλιόμετρο (για αισθητήρες επαφής - 6 παλμοί ανά περιστροφή του ρότορά τους).Έτσι, η μέτρηση της ταχύτητας μειώνεται στον υπολογισμό από τον ελεγκτή του ρυθμού επανάληψης των παλμών που προέρχονται από το DSA ανά μονάδα χρόνου και η μετάφραση αυτής της τιμής σε km/h είναι κατανοητή σε εμάς.
Οι αισθητήρες ταχύτητας χωρίζονται σε δύο μεγάλες ομάδες:
● Οδηγείται απευθείας από τον άξονα ή την επαφή.
● Ανεπαφικά.
Εγκατάσταση αισθητήρα ταχύτητας επαφής στο κιβώτιο ταχυτήτων
Η πρώτη ομάδα περιλαμβάνει αισθητήρες στους οποίους η ροπή από τον άξονα του κιβωτίου ταχυτήτων, τον άξονα ή τη θήκη μεταφοράς μεταδίδεται μέσω ενός μηχανισμού μετάδοσης κίνησης και ενός εύκαμπτου χαλύβδινου καλωδίου (ή ενός κοντού άκαμπτου άξονα).Ο αισθητήρας παρέχει μια συσκευή που διαβάζει τη γωνιακή περιστροφή του άξονα και τη μετατρέπει σε ηλεκτρικούς παλμούς.Οι αισθητήρες αυτού του τύπου χρησιμοποιούνται ευρέως, καθώς μπορούν να εγκατασταθούν αντί για τη μετάδοση ενός μηχανικού ταχύμετρου (που σας επιτρέπει να αναβαθμίσετε παλιά οχήματα χωρίς επιπλέον κόστος) και είναι ιδιαίτερα αξιόπιστοι.
Κύριος επιλογέας αισθητήρα ταχύτητας χωρίς επαφή
Η δεύτερη ομάδα περιλαμβάνει αισθητήρες που δεν έχουν άμεση επαφή με τον περιστρεφόμενο άξονα.Για τη μέτρηση της ταχύτητας τέτοιων αισθητήρων, εγκαθίσταται μια βοηθητική συσκευή στον άξονα - ένας κύριος δίσκος ή ρότορας.Οι ανέπαφες συσκευές γίνονται όλο και πιο δημοφιλείς, εγκαθίστανται σε πολλά τρέχοντα μοντέλα οικιακών αυτοκινήτων.
Όλοι οι αισθητήρες λειτουργούν με διαφορετικές φυσικές αρχές.Στις συσκευές επαφής, το φαινόμενο Hall και το φαινόμενο μαγνητοαντίστασης (MRE), καθώς και οι οπτικοί συζεύκτες (οπτοηλεκτρονικά ζεύγη), χρησιμοποιούνται συχνότερα.Στην καρδιά των αισθητήρων χωρίς επαφή, το φαινόμενο Hall χρησιμοποιείται ευρύτερα και πολύ λιγότερο συχνά το MRE.Ο σχεδιασμός και η αρχή λειτουργίας κάθε τύπου αισθητήρα περιγράφονται παρακάτω.
Αισθητήρες επαφής με βάση το φαινόμενο Hall
Οι αισθητήρες αυτού του τύπου βασίζονται στο φαινόμενο Hall: εάν ένας επίπεδος αγωγός, μέσω δύο απέναντι πλευρών του οποίου διέρχεται συνεχές ρεύμα, τοποθετηθεί σε μαγνητικό πεδίο, τότε μια ηλεκτρική τάση προκύπτει στις άλλες απέναντι πλευρές του.Στην καρδιά του DSA βρίσκεται ένα τσιπ Hall, στο οποίο είναι ήδη ενσωματωμένα μια γκοφρέτα (συνήθως από μόνιμο κράμα) και ένα κύκλωμα ενισχυτή.Στους αισθητήρες, το μικροκύκλωμα και ο μαγνήτης παραμένουν ακίνητα και η αλλαγή στο μαγνητικό πεδίο πραγματοποιείται λόγω μιας περιστρεφόμενης "κουρτίνας" - ενός δακτυλίου με σχισμές.Ο δακτύλιος συνδέεται με ένα καλώδιο κίνησης ή έναν άξονα, από τον οποίο δέχεται περιστροφή.Το σήμα εξόδου από το DSA αποστέλλεται στο ταχύμετρο ή στον ελεγκτή μέσω ενός τυπικού βύσματος, μέσω του οποίου τροφοδοτείται ρεύμα στο τσιπ Hall.
Αισθητήρες χωρίς επαφή με βάση το φαινόμενο Hall
Το DSA χωρίς επαφή βασίζεται στο ίδιο αποτέλεσμα, αλλά δεν υπάρχουν κινούμενα μέρη σε αυτό - αντ 'αυτού, ένας ρότορας ή ένας παλμικός δίσκος με μαγνητισμένα τμήματα βρίσκεται στον άξονα της μονάδας (κιβώτιο ταχυτήτων, κιβώτιο ταχυτήτων άξονα).Υπάρχει ένα μικρό κενό μεταξύ του ευαίσθητου μέρους του αισθητήρα (με τσιπ Hall) και του ρότορα, όταν ο ρότορας περιστρέφεται, δημιουργείται ένα παλμικό σήμα στο μικροκύκλωμα, το οποίο αποστέλλεται στον ελεγκτή μέσω μιας τυπικής υποδοχής.
Σχέδιο λειτουργίας ενός αισθητήρα ταχύτητας χωρίς επαφή
Αισθητήρες επαφής με βάση το φαινόμενο μαγνητοαντίστασης
Σχεδιασμός αισθητήρα ταχύτητας με στοιχείο μαγνητοαντίστασης
Αυτός ο τύπος DSA βασίζεται στο φαινόμενο της μαγνητοαντίστασης - την ιδιότητα ορισμένων υλικών να αλλάζουν την ηλεκτρική τους αντίσταση όταν τοποθετούνται σε μαγνητικό πεδίο.Τέτοιοι αισθητήρες είναι παρόμοιοι με τους αισθητήρες Hall, αλλά χρησιμοποιούν τσιπ με ενσωματωμένο στοιχείο μαγνητοαντίστασης (MRE) που βασίζεται σε υλικά ημιαγωγών.Τις περισσότερες φορές, αυτοί οι αισθητήρες έχουν άμεση κίνηση, η αλλαγή στο μαγνητικό πεδίο πραγματοποιείται περιστρέφοντας τον πολυπολικό μαγνήτη δακτυλίου, το παραγόμενο σήμα παρέχεται στον ελεγκτή μέσω ενός τυπικού συνδετήρα (μέσω του οποίου η τροφοδοσία του μικροκυκλώματος με παρέχεται MRE).
Οπτικοηλεκτρονικοί αισθητήρες επαφής
Αυτά τα DSA είναι τα πιο απλά στο σχεδιασμό, αλλά είναι λιγότερο ευαίσθητα και πιο αδρανειακά από αυτά που περιγράφηκαν παραπάνω.Ο αισθητήρας βασίζεται σε έναν οπτικό συζευκτήρα - ένα LED και ένα φωτοτρανζίστορ, μεταξύ των οποίων υπάρχει ένας δίσκος με υποδοχές συνδεδεμένες στον κινητήριο άξονα.Όταν ο δίσκος περιστρέφεται, η φωτεινή ροή μεταξύ του LED και του φωτοτρανζίστορ διακόπτεται περιοδικά, αυτές οι διακοπές ενισχύονται και αποστέλλονται στον ελεγκτή με τη μορφή σήματος παλμού.
Οπτοηλεκτρονικός σχεδιασμός αισθητήρα ταχύτητας
Πώς να επιλέξετε και να αντικαταστήσετε τον σωστό αισθητήρα ταχύτητας
Ένας ελαττωματικός αισθητήρας ταχύτητας σε ένα σύγχρονο όχημα μπορεί να είναι πηγή διαφόρων προβλημάτων - από την απώλεια δεδομένων σχετικά με την ταχύτητα κίνησης και τη διανυθείσα απόσταση (το ταχύμετρο και το χιλιομετρητή σταματούν να λειτουργούν), έως τη διακοπή της μονάδας ισχύος (ασταθές ρελαντί, αυξημένη κατανάλωση καυσίμου, απώλεια ισχύος), υδραυλικό τιμόνι και συστήματα ασφαλείας.Επομένως, εάν το DSA χαλάσει, θα πρέπει να αντικατασταθεί το συντομότερο δυνατό.
Για αντικατάσταση, θα πρέπει να πάρετε μόνο τον αισθητήρα που ήταν στο αυτοκίνητο νωρίτερα ή να χρησιμοποιήσετε συσκευές από αυτές που συνιστώνται από την αυτοκινητοβιομηχανία.Σε ορισμένες περιπτώσεις, είναι δυνατό να επιλέξετε ένα "μη εγγενές" DSA, αλλά τις περισσότερες φορές αυτό είναι αδύνατο - ο αισθητήρας είτε δεν μπαίνει στη θέση του είτε δίνει λανθασμένες ενδείξεις κατά την εγκατάσταση.Επομένως, τα πειράματα με την επιλογή του DSA θα πρέπει να καταφεύγουν μόνο σε ακραίες περιπτώσεις.
Η αντικατάσταση του αισθητήρα πραγματοποιείται σύμφωνα με τις οδηγίες για το συγκεκριμένο όχημα (ή κιβώτιο ταχυτήτων, άξονα ή θήκη μεταφοράς).Τα DSA απευθείας μετάδοσης έχουν συνήθως σπείρωμα με το κλειδί στο χέρι και εξάγωνο (αλλά όχι πάντα - ορισμένα προϊόντα έχουν δακτύλιο με εγκάρσια αυλάκωση), επομένως η αντικατάστασή τους καταλήγει στο στρίψιμο της παλιάς συσκευής και στο βίδωμα μιας νέας.Οι αισθητήρες χωρίς επαφή συνήθως συνδέονται με μία ή δύο βίδες (μπουλόνια) που περνούν μέσα από μια οπή στη φλάντζα.Σε όλες τις περιπτώσεις, όλες οι εργασίες πρέπει να εκτελούνται με τον ακροδέκτη αφαιρούμενο από την μπαταρία, πριν αποσυναρμολογήσετε τον αισθητήρα, είναι απαραίτητο να αποσυνδέσετε τον ηλεκτρικό σύνδεσμο και πριν εγκαταστήσετε έναν νέο, καθαρίστε τον τόπο εγκατάστασής του.
Είναι πιο δύσκολο να αντικαταστήσετε τον ρότορα των αισθητήρων χωρίς επαφή - γι 'αυτό είναι απαραίτητο να αποσυναρμολογήσετε μερικώς τη μονάδα (κουτί, γέφυρα) και στη συνέχεια να εκτελέσετε εργασίες επισκευής σύμφωνα με τις οδηγίες.
Με τη σωστή επιλογή και αντικατάσταση του αισθητήρα ταχύτητας, το ταχύμετρο και διάφορα συστήματα αυτοκινήτου (συμπεριλαμβανομένου του κινητήρα) ξεκινούν αμέσως να λειτουργούν.Στο μέλλον, η DSA θα διασφαλίζει την ασφαλή και άνετη λειτουργία του οχήματος.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουλ-12-2023