През последните десетилетия механичните автомобилни скоростомери бяха заменени от електронни системи за измерване на скоростта, в които сензорите за скорост играят важна роля.Всичко за съвременните сензори за скорост, техните видове, дизайн и работа, както и правилния им избор и подмяна - прочетете в тази статия.
Какво е сензор за скорост
Сензор за скорост (сензор за скорост на превозното средство, DSA) е чувствителен елемент от електронната система за измерване на скоростта на превозното средство;Контактен или безконтактен сензор, който измерва ъгловата скорост на вала в скоростната кутия или в скоростната кутия на задвижващия мост и предава резултатите от измерването на регулатора на скоростта или скоростомера на превозното средство.
Моля, обърнете внимание: статията обсъжда само DSA за измерване на скоростта на автомобил.За сензорите за скорост на колелата, работещи като част от системите за активна безопасност (ABS и други), описани в други статии на нашия уебсайт.
Сензорите за скорост могат да бъдат част от различни системи на съвременен автомобил:
● Скоростомер - за измерване и показване на текущата скорост на движение и изминатото разстояние (с помощта на одометър);
● Инжекция, запалване и други системи на двигателя - за коригиране на режимите на работа на силовия агрегат, в зависимост от скоростта на автомобила и нейните промени (при ускорение и спиране);
● Активни охранителни и алармени системи – за коригиране на скоростта и траекторията на автомобила в различни режими, предупреждение за потенциално опасни ситуации и др.;
● При някои автомобили - серво управление и системи за комфорт.
DSA, подобно на традиционното кабелно задвижване на скоростомера, е монтирано на скоростната кутия, трансферната кутия или скоростната кутия на задвижващия мост, проследявайки ъгловата скорост на вторичния или междинния вал.Информацията, получена от сензора под формата на електрически сигнали, се изпраща към регулатора на скоростта или директно към скоростомера.Характеристиките на генерираните сигнали и методите за свързване/интегриране на датчици с автомобилната електроника зависят от техния тип, дизайн и принцип на работа.Това трябва да бъде описано по-подробно.
Функционалност, видове, устройство и принцип на действие на датчици за скорост
Сензорите за скорост, независимо от вида и дизайна, генерират сигнали, които могат да бъдат изпратени директно към скоростомера или към контролера на двигателя и свързаните електронни контролни блокове.В първия случай сензорът се използва само за визуално определяне на скоростта на автомобила.Във втория случай данните се използват от автомобилната електроника за управление на двигателя и други системи, а сигналът към скоростомера се подава от контролера.В съвременните превозни средства вторият метод на свързване се използва все по-често.
Измерването на скоростта с DSA е доста просто.Сензорът генерира импулсен сигнал (обикновено с правоъгълна форма), при който честотата на повторение на импулса зависи от скоростта на въртене на вала и съответно от скоростта на автомобила.Повечето съвременни сензори произвеждат от 2000 до 25000 импулса на километър, но най-често използваният стандарт е 6000 импулса на километър (за контактните сензори - 6 импулса на оборот на ротора им).По този начин измерването на скоростта се свежда до изчисляване от контролера на честотата на повторение на импулсите, идващи от DSA за единица време, и преобразуването на тази стойност в km/h, разбираемо за нас.
Сензорите за скорост са разделени на две големи групи:
● Директно задвижване от вала или контакт;
● Безконтактно.
Монтиране на контактен сензор за скорост на скоростната кутия
Първата група включва сензори, към които въртящият момент от вала на скоростната кутия, оста или трансферната кутия се предава с помощта на задвижваща предавка и гъвкав стоманен кабел (или къс твърд вал).Сензорът осигурява устройство, което отчита ъгловото въртене на вала и го преобразува в електрически импулси.Сензорите от този тип са широко използвани, тъй като могат да бъдат инсталирани вместо задвижването на механичен скоростомер (което ви позволява да надграждате старите превозни средства без допълнителни разходи) и са много надеждни.
Главен циферблат на безконтактен сензор за скорост
Втората група включва сензори, които нямат пряк контакт с въртящия се вал.За измерване на скоростта на такива сензори на вала е монтирано спомагателно устройство - главен диск или ротор.Безконтактните устройства стават все по-популярни, те са инсталирани на много текущи модели домашни автомобили.
Всички сензори работят на различни физически принципи.В контактните устройства най-често се използват ефектът на Хол и магниторезистивният ефект (MRE), както и оптрони (оптоелектронни двойки).В основата на безконтактните сензори най-широко се използва ефектът на Хол и много по-рядко MRE.Конструкцията и принципът на работа на всеки тип сензор са описани по-долу.
Контактни сензори, базирани на ефекта на Хол
Сензорите от този тип се основават на ефекта на Хол: ако плосък проводник, през две противоположни страни на който преминава постоянен ток, се постави в магнитно поле, тогава върху другите му противоположни страни възниква електрическо напрежение.В сърцето на DSA е чип на Хол, в който вече са интегрирани пластина (обикновено направена от пермалой) и усилвателна верига.В сензорите микросхемата и магнитът остават неподвижни, а промяната в магнитното поле се извършва поради въртяща се "завеса" - пръстен с прорези.Пръстенът е свързан към задвижващ кабел или вал, от който получава въртене.Изходният сигнал от DSA се изпраща към скоростомера или контролера чрез стандартен конектор, през който се подава захранване към чипа на Хол.
Безконтактни сензори, базирани на ефекта на Хол
Безконтактният DSA се основава на същия ефект, но в него няма движещи се части - вместо това на вала на блока (скоростна кутия, скоростна кутия на ос) е разположен ротор или импулсен диск с намагнетизирани секции.Има малка празнина между чувствителната част на сензора (с чип на Хол) и ротора, когато роторът се върти, в микросхемата се генерира импулсен сигнал, който се изпраща към контролера чрез стандартен конектор.
Схема на работа на безконтактен сензор за скорост
Контактни сензори, базирани на магниторезистивен ефект
Дизайн на сензор за скорост с магниторезистивен елемент
Този тип DSA се основава на магниторезистивния ефект - свойството на някои материали да променят електрическото си съпротивление, когато са поставени в магнитно поле.Такива сензори са подобни на сензорите на Хол, но използват чипове с интегриран магниторезистивен елемент (MRE), базиран на полупроводникови материали.Най-често тези сензори имат директно задвижване, промяната на магнитното поле се извършва чрез въртене на пръстеновидния многополюсен магнит, генерираният сигнал се подава към контролера чрез стандартен конектор (чрез който захранването на микросхемата с MRE се предоставя).
Оптоелектронни контактни сензори
Тези DSA са най-простите по дизайн, но са по-малко чувствителни и по-инерционни от описаните по-горе.Сензорът е базиран на оптрон - светодиод и фототранзистор, между които има диск с прорези, свързан към задвижващия вал.Когато дискът се върти, светлинният поток между светодиода и фототранзистора периодично се прекъсва, тези прекъсвания се усилват и се изпращат към контролера под формата на импулсен сигнал.
Дизайн на оптоелектронен сензор за скорост
Как да изберем и сменим правилния сензор за скорост
Дефектен сензор за скорост в модерно превозно средство може да бъде източник на различни проблеми - от загуба на данни за скоростта на движение и изминатото разстояние (скоростомерът и одометърът спират да работят), до прекъсване на захранването (нестабилен празен ход, повишен разход на гориво, загуба на мощност), серво управление и системи за сигурност.Следователно, ако DSA се повреди, той трябва да бъде заменен възможно най-скоро.
За подмяна трябва да вземете само сензора, който е бил на колата по-рано, или да използвате устройства от тези, препоръчани от производителя на автомобила.В някои случаи е възможно да изберете "нероден" DSA, но най-често това е невъзможно - сензорът или не попада на мястото си, или дава неправилни показания по време на монтажа.Следователно, експериментите с избора на DSA трябва да се прибягват само в крайни случаи.
Смяната на сензора се извършва в съответствие с инструкциите за това конкретно превозно средство (или скоростна кутия, мост или трансферна кутия).DSA с директно задвижване обикновено имат резба и шестоъгълник до ключ (но не винаги - някои продукти имат пръстен с напречно гофриране), така че подмяната им се свежда до изключване на старото устройство и завинтване на ново.Безконтактните сензори обикновено се закрепват с един или два винта (болта), резбовани през отвор във фланеца.Във всички случаи всички работи трябва да се извършват с изваден терминал от батерията, преди да демонтирате сензора, е необходимо да изключите електрическия конектор и преди да инсталирате нов, почистете мястото на неговата инсталация.
По-трудно е да смените ротора на безконтактни сензори - за това е необходимо частично да разглобите устройството (кутия, мост) и след това да извършите ремонтни дейности в съответствие с инструкциите.
С правилния избор и подмяна на сензора за скорост, скоростомерът и различни системи на автомобила (включително двигателя) веднага започват да работят.В бъдеще DSA ще осигури безопасна и удобна работа на автомобила.
Време на публикуване: 12 юли 2023 г