Автомобилни сензори

автомобилни сензори

Електронни системи за управление

Електронните системи за управление на модерен автомобил са немислими без сензори. Автомобилни сензори оценяват не електрическите параметри и ги преобразуват в електрически сигнали. Сигналът е напрежение, ток, честота и така нататък. Сигналите се преобразуват в цифров код и се предават на електронния блок за управление, който в съответствие с програмата задейства задвижващите механизми. Сензорите са активни и пасивни. В активен сензор се получава електрически сигнал поради вътрешно преобразуване на енергия. Пасивният сензор преобразува външната електрическа енергия. Сензорите се използват в почти всички системи на превозни средства. В двигателя те измерват температурата и налягането на въздуха, горивото, маслото, охлаждащата течност. Много движещи се части на автомобила са свързани към датчици за положение и скорост. Голям брой сензори се използват в системите за активна безопасност.

Видове автомобилни сензори

В зависимост от предназначението се разграничават следните видове автомобилни сензори. Положение и скорост, въздушен поток, контрол на емисиите на отработени газове, температура, налягане. Линейното или ъгловото движение на контролирания обект се преобразува в електрически сигнал. Като се използват сензори за положение и скорост. Използва превозни средства датчици колянов вал позиция, разпределителен вал позиция. Позицията на газта, ниво на гориво, позиция на педала на газта, колело скорост на въртене, ъгъл на волана. Датчиците за позиция и скорост са контактни или безконтактни. Въпреки факта, че се предпочитат безконтактни сензори, контактните устройства все още се използват широко. При всичките си предимства контактните сензори имат един съществен недостатък – склонността към замърсяване. И следователно, намаляване на точността на измерване.

Какво включват сензорите за положение

Сензорите за положение на контакт включват потенциометри с подвижни контакти, които измерват линейните и ъглови движения на обект. Подвижните контакти се движат по дължината на променливия резистор и променят неговото съпротивление. Пропорционално на действителното движение на обекта. Потенциометрите се използват широко като датчик за положение на дросела, сензор за положение на педала на газ. Обемно измервател на въздушния поток, датчик за ниво на горивото и други. Основата на работата на безконтактните сензори за положение и скорост се основава на различни физически явления и ефекти и съответните сензори. Индуктивни, Wiegand, Hall, магниторезистивни, оптични и много други. Индуктивен сензор се използва широко като датчик за положение на коляновия вал. Съдържа постоянен магнит, магнитна верига и бобина. Когато стоманен предмет се приближи до сензора, магнитното поле се увеличава и в намотката се индуцира променливо напрежение.

От какво се активират автомобилни сензори

За разлика от индуктивните сензори, сензорите на Wiegand не използват постоянен магнит, а се активират от външен магнит. Най-търсените сензори за близост са изградени върху ефекта на Хол. Същността на ефекта е, че постоянен магнит, свързан с измерения обект, генерира напрежение, пропорционално на ъгловото положение на обекта по време на въртене. Датчиците на Хол използват няколко схеми за измерване на позицията и скоростта. Въртящ се чопър, многополюсен магнит за пръстен, феромагнитен зъбен ротор. За измерване на ъгловата скорост на зъбния ротор се използва диференциален сензор на Хол – два съседни измервателни елемента, които ви позволяват да виждате зъба и кухината едновременно. Магниторезистивните сензори започнаха да се използват сравнително наскоро, но са много популярни. Те са изградени върху магниторезистивния ефект – свойството на някои носещи ток материали да променят съпротивлението си във външно магнитно поле.

Електрическо съпротивление на феромагнитни материали

Разграничете анизотропните магниторезистори и гигантските магниторезистори. AMR сензорите използват електрическото съпротивление на феромагнитни материали. Измервателният елемент на сензора GMR се състои от редуващи се феромагнитни и немагнитни слоеве. В сензора за ъгъл на управление се използват анизотропни магниторезистори. Един оптичен сензор използва диск светлина модулиране с променлив прозрачни и непрозрачни сектори за определяне на ъгловото положение. Дискът е разположен между светодиода и фоторезистора. Когато дискът се премества, върху фоторезистора се генерират електрически импулси. Които определят ъгъла и скоростта на въртене на вала. Дебитът на въздуха, постъпващ в двигателя, се определя от обема или масата. Сензорите, които определят обемния въздушен поток, се наричат обемни дебитомери. Работата на такива сензори се основава на оценка на движението на амортисьора, пропорционално на количеството въздушен поток.

Как действат автомобилните сензори

Масовият дебит на въздуха се изчислява от датчика за масовия въздушен поток. Най-широко използваните микромеханични разходомери, изградени върху тънкослойни нагрети елементи – термистори. Въздухът, преминаващ през термисторите, ги охлажда. В този случай, колкото повече въздух преминава, толкова повече термистори се охлаждат. Определянето на масовия въздушен поток се основава на измерване на мощността и тока, необходими за поддържане на постоянна температура на термисторите. Контролът на емисиите се осигурява от сензори за контрол на емисиите. Които включват сензор за концентрация на кислород и сензор за азотен оксид. В изпускателната система е инсталиран кислороден сензор и в зависимост от съдържанието на кислород в отработените газове произвежда определен сигнал. Въз основа на сигнала системата за управление на двигателя поддържа стехиометричния състав на сместа гориво-въздух.

Камери на автомобилни сензори

В съвременните превозни средства, оборудвани с каталитичен преобразувател, са монтирани два сензора за концентрация на кислород. Кислородният сензор на изхода на конвертора следи неговата работоспособност. И осигурява съдържанието на вредни вещества в отработените газове в рамките на установените стандарти. Сензорът за азотен оксид следи съдържанието на азотни оксиди в отработените газове. Той е инсталиран в изпускателната система на бензинови двигатели с директно впръскване на гориво след допълнителен конвертор. Сензорът включва две камери. В първата камера се изчислява концентрацията на кислород. Във втората камера азотните оксиди се редуцират до кислород и азот. Концентрацията на азотни оксиди се оценява от количеството редуциран кислород.

Как се измерва температурата на двигателя

Измерването на температурата се извършва в различни системи на превозното средство. Охладителна система. Температура на охлаждащата течност. Система за управление на двигателя. Температури на въздуха в колектора. Система за климатичен контрол. Външна температура. Температура на въздуха в купето. Система за смазване. Температура на маслото. Автоматична трансмисия. Температура на течността. За измерване на температурата се използват термистори с отрицателен температурен коефициент. С повишаване на температурата съпротивлението на термистора намалява и токът съответно се увеличава. Термодвойката се използва и като сензор за температура – проводник, състоящ се от два различни метала и генериращи термоелектрическо напрежение под влияние на температурата.

Автомобилни сензори за налягане

В съвременните автомобили се използват голям брой сензори за налягане за измерване на налягането във всмукателния колектор. Налягането на горивото в инжекционната система, налягането в гумите, налягането на хидравличната течност в спирачните системи, налягането на маслото в системата за смазване. За да се оцени налягането, се прилага пиезорезистивен ефект, който се състои в промяна на съпротивлението на тензодатчика по време на механично разтягане на диафрагмата. Измереното налягане може да бъде абсолютно или относително. Сензорът за налягане във всмукателния колектор измерва абсолютно налягане, тоест въздушно налягане спрямо вакума. Представената класификация не покрива всички автомобилни сензори. Необходимо е да споменем редица други сензори. Сензор за чукане, сензор за ниво на масло, сензор за дъжд. Сензорът за чукване измерва вибрациите на двигателя.

Приложение на автомобилни сензори

Което съпровожда не контролираното запалване на гориво-въздушната смес. Сензорът е пиезоелектричен елемент, който при вибрация генерира електрически сигнал. Сензорът за нивото на маслото в модерен двигател замества пробната пръчка. Нивото на маслото може да бъде измерено с поплавков превключвател или по-усъвършенстван термичен сензор, който в допълнение към нивото на маслото измерва неговата температура. Сензорът за дъжд осигурява автоматична работа на чистачките. В структурно отношение той е комбиниран със сензор за светлина.