Pēdējās desmitgadēs mehāniskie auto spidometri ir aizstāti ar elektroniskām ātruma mērīšanas sistēmām, kurās liela nozīme ir ātruma sensoriem.Viss par mūsdienu ātruma sensoriem, to veidiem, dizainu un darbību, kā arī to pareizo izvēli un nomaiņu – lasiet šajā rakstā.
Kas ir ātruma sensors
Ātruma sensors (transportlīdzekļa ātruma sensors, DSA) ir jutīgs elektroniskās transportlīdzekļa ātruma mērīšanas sistēmas elements;Kontakta vai bezkontakta sensors, kas mēra vārpstas leņķisko ātrumu pārnesumkārbā vai piedziņas ass pārnesumkārbā un pārraida mērījumu rezultātus uz transportlīdzekļa ātruma regulatoru vai spidometru.
Lūdzu, ņemiet vērā: rakstā ir apskatīta tikai DSA automašīnas ātruma mērīšanai.Par riteņu ātruma sensoriem, kas darbojas kā daļa no aktīvās drošības sistēmām (ABS un citām), kas aprakstīti citos mūsu vietnes rakstos.
Ātruma sensori var būt daļa no dažādām mūsdienu transportlīdzekļa sistēmām:
● Spidometrs - lai izmērītu un norādītu pašreizējo kustības ātrumu un nobraukto attālumu (izmantojot odometru);
● Iesmidzināšanas, aizdedzes un citas dzinēja sistēmas - lai koriģētu spēka agregāta darbības režīmus, atkarībā no automašīnas ātruma un tā izmaiņām (paātrinājuma un bremzēšanas laikā);
● Aktīvās apsardzes un signalizācijas sistēmas – lai koriģētu auto ātrumu un trajektoriju dažādos režīmos, brīdinot par potenciāli bīstamām situācijām u.c.;
● Dažās automašīnās - stūres pastiprinātājs un komforta sistēmas.
DSA, tāpat kā spidometra tradicionālā kabeļa piedziņa, ir uzstādīta uz pārnesumkārbas, sadales kārbas vai piedziņas ass pārnesumkārbas, izsekojot sekundārās vai starpvārpstas leņķisko ātrumu.No sensora saņemtā informācija elektrisko signālu veidā tiek nosūtīta uz ātruma regulatoru vai tieši uz spidometru.Ģenerēto signālu raksturlielumi un metodes sensoru savienošanai/integrēšanai ar transportlīdzekļa elektroniku ir atkarīgi no to veidiem, konstrukcijas un darbības principa.Tas ir jāapraksta sīkāk.
Ātruma sensoru funkcionalitāte, veidi, dizains un darbības princips
Ātruma sensori neatkarīgi no veida un konstrukcijas ģenerē signālus, kurus var nosūtīt vai nu tieši uz spidometru, vai arī uz dzinēja kontrolieri un saistītajiem elektroniskajiem vadības blokiem.Pirmajā gadījumā sensoru izmanto tikai, lai vizuāli noteiktu transportlīdzekļa ātrumu.Otrajā gadījumā datus izmanto automobiļu elektronika, lai vadītu dzinēju un citas sistēmas, un signāls spidometram tiek padots no kontrollera.Mūsdienu transportlīdzekļos arvien biežāk tiek izmantota otrā savienojuma metode.
Ātruma mērīšana ar DSA ir diezgan vienkārša.Sensors ģenerē impulsa signālu (parasti taisnstūra formā), kurā impulsa atkārtošanās ātrums ir atkarīgs no vārpstas griešanās ātruma un attiecīgi no automašīnas ātruma.Lielākā daļa mūsdienu sensoru ražo no 2000 līdz 25000 impulsiem uz kilometru, bet visbiežāk izmantotais standarts ir 6000 impulsu uz kilometru (kontaktsensoriem - 6 impulsi uz to rotora apgriezienu).Tādējādi ātruma mērīšana tiek samazināta līdz kontroliera aprēķiniem par impulsu atkārtošanās ātrumu, kas nāk no DSA laika vienībā, un šīs vērtības tulkošanu km/h mums saprotamā veidā.
Ātruma sensori ir sadalīti divās lielās grupās:
● Tieša piedziņa ar vārpstu vai kontaktu;
● Bezkontakta.
Kontakta ātruma sensora uzstādīšana pie pārnesumkārbas
Pirmajā grupā ietilpst sensori, uz kuriem griezes moments no pārnesumkārbas vārpstas, ass vai sadales kārbas tiek pārsūtīts, izmantojot piedziņas zobratu un elastīgu tērauda kabeli (vai īsu stingru vārpstu).Sensors nodrošina ierīci, kas nolasa vārpstas leņķisko rotāciju un pārvērš to elektriskos impulsos.Šāda veida sensori tiek plaši izmantoti, jo tos var uzstādīt mehāniskā spidometra piedziņas vietā (kas ļauj uzlabot vecos transportlīdzekļus bez papildu maksas) un ir ļoti uzticami.
Bezkontakta ātruma sensora galvenā skala
Otrajā grupā ietilpst sensori, kuriem nav tieša kontakta ar rotējošo vārpstu.Lai mērītu šādu sensoru ātrumu, uz vārpstas ir uzstādīta palīgierīce - galvenais disks vai rotors.Bezkontakta ierīces kļūst arvien populārākas, tās tiek uzstādītas daudzos pašreizējos vietējo automašīnu modeļos.
Visi sensori darbojas pēc dažādiem fiziskajiem principiem.Kontaktierīcēs visbiežāk tiek izmantots Hall efekts un magnetorezistīvais efekts (MRE), kā arī optocouplers (optoelektroniskie pāri).Bezkontakta sensoru centrā visplašāk tiek izmantots Hall efekts un daudz retāk MRE.Tālāk ir aprakstīts katra tipa sensora dizains un darbības princips.
Kontaktu sensori, kuru pamatā ir Hola efekts
Šāda veida sensori ir balstīti uz Hola efektu: ja magnētiskajā laukā tiek novietots plakans vadītājs, caur kura divām pretējām malām tiek izvadīta līdzstrāva, tad tā pārējās pretējās pusēs rodas elektriskais spriegums.DSA centrā ir Hall mikroshēma, kurā jau ir integrēta vafele (parasti izgatavota no permalloy) un pastiprinātāja ķēde.Sensoros mikroshēma un magnēts paliek nekustīgi, un magnētiskā lauka izmaiņas tiek veiktas, pateicoties rotējošam "aizkaram" - gredzenam ar spraugām.Gredzens ir savienots ar piedziņas kabeli vai vārpstu, no kura tas saņem rotāciju.Izejas signāls no DSA tiek nosūtīts uz spidometru vai kontrolieri caur standarta savienotāju, caur kuru tiek piegādāta strāva Hall mikroshēmai.
Bezkontakta sensori, kuru pamatā ir Hola efekts
Bezkontakta DSA pamatā ir tas pats efekts, taču tajā nav kustīgu daļu - tā vietā uz agregāta vārpstas (pārnesumkārba, ass pārnesumkārba) atrodas rotors vai impulsa disks ar magnetizētām sekcijām.Starp sensora jutīgo daļu (ar Hola mikroshēmu) un rotoru ir neliela atstarpe, rotoram griežoties mikroshēmā tiek ģenerēts impulsa signāls, kas caur standarta savienotāju tiek nosūtīts uz kontrolieri.
Bezkontakta ātruma sensora darbības shēma
Kontaktu sensori, kuru pamatā ir magnetorezistīvs efekts
Ātruma sensora dizains ar magnetorezistīvu elementu
Šāda veida DSA pamatā ir magnetorezistīvais efekts – dažu materiālu īpašība mainīt elektrisko pretestību, kad tie atrodas magnētiskajā laukā.Šādi sensori ir līdzīgi Hola sensoriem, taču tajos tiek izmantotas mikroshēmas ar integrētu magnetoresistīvu elementu (MRE), kuru pamatā ir pusvadītāju materiāli.Visbiežāk šiem sensoriem ir tieša piedziņa, magnētiskā lauka izmaiņas tiek veiktas, pagriežot gredzena daudzpolu magnētu, ģenerētais signāls tiek piegādāts kontrollerim caur standarta savienotāju (caur kuru tiek nodrošināta mikroshēmas barošana ar MRE ir nodrošināts).
Optoelektroniskie kontaktu sensori
Šīs DSA ir visvienkāršākās pēc konstrukcijas, taču tās ir mazāk jutīgas un inerciālākas nekā iepriekš aprakstītās.Sensora pamatā ir optrons - gaismas diode un fototranzistors, starp kuriem atrodas disks ar spraugām, kas savienotas ar piedziņas vārpstu.Kad disks griežas, gaismas plūsma starp LED un fototranzistoru periodiski tiek pārtraukta, šie pārtraukumi tiek pastiprināti un tiek nosūtīti uz kontrolieri impulsa signāla veidā.
Optoelektroniskā ātruma sensora dizains
Kā izvēlēties un nomainīt pareizo ātruma sensoru
Bojāts ātruma sensors modernā transportlīdzeklī var būt dažādu problēmu avots – sākot no datu zuduma par kustības ātrumu un nobraukto attālumu (pārstāj darboties spidometrs un odometrs), līdz pat spēka agregāta darbības traucējumiem (nestabila tukšgaita, palielināts degvielas patēriņš, jaudas zudums), stūres pastiprinātājs un drošības sistēmas.Tāpēc, ja DSA sabojājas, tas pēc iespējas ātrāk jānomaina.
Lai nomainītu, jums vajadzētu ņemt tikai sensoru, kas bija uz automašīnas agrāk, vai izmantot ierīces no tām, kuras ir ieteicis autoražotājs.Dažos gadījumos ir iespējams izvēlēties "nevietējo" DSA, taču visbiežāk tas nav iespējams - sensors vai nu nenokrīt vietā, vai uzstādīšanas laikā sniedz nepareizus rādījumus.Tāpēc eksperimenti ar DSA izvēli būtu jāizmanto tikai ārkārtējos gadījumos.
Sensora nomaiņa tiek veikta saskaņā ar šī konkrētā transportlīdzekļa (vai pārnesumkārbas, ass vai sadales kārbas) instrukcijām.Tiešās piedziņas DSA parasti ir pabeigta vītne un sešstūris (bet ne vienmēr - dažiem produktiem ir gredzens ar šķērsvirziena rievojumu), tāpēc to nomaiņa nozīmē vecās ierīces izgriešanu un jaunas ieskrūvēšanu.Bezkontakta sensori parasti tiek piestiprināti ar vienu vai divām skrūvēm (bultskrūvēm), kas vītņotas caur atveri atlokā.Visos gadījumos visi darbi jāveic ar izņemtu no akumulatora spaili, pirms sensora demontāžas nepieciešams atvienot elektrības savienotāju un pirms jauna uzstādīšanas notīrīt tā uzstādīšanas vietu.
Grūtāk ir nomainīt bezkontakta sensoru rotoru - šim nolūkam ir nepieciešams daļēji izjaukt bloku (kaste, tilts) un pēc tam veikt remontdarbus saskaņā ar instrukcijām.
Pareizi izvēloties un nomainot ātruma sensoru, spidometrs un dažādas automašīnas sistēmas (ieskaitot dzinēju) nekavējoties sāk darboties.Nākotnē DSA nodrošinās drošu un ērtu transportlīdzekļa darbību.
Izsūtīšanas laiks: 12. jūlijs 2023