Датчик вращения вала и числа оборотов электродвигателя

Содержание
  1. Что такое датчик, зачем он нужен, какую функцию выполняет?
  2. Как работают датчики двигателя и как их проверять
  3. Схема включения датчиков в электронную систему ЭБУ
  4. Разновидности датчиков двигателя
  5. Тестирование датчиков двигателя
  6. Датчик температуры двигателя
  7. Кислородный датчик – лямбда зонд
  8. Датчик коленвала
  9. Принцип диагностики датчиковой аппаратуры
  10. Что измеряют датчики скорости и частоты вращения
  11. Формы датчиков скорости
  12. Требования к новым датчикам скорости
  13. Роторы
  14. Основные понятия
  15. 1.1. Основные определения датчиков скорости вращения
  16. 1.2. Классификация датчиков скорости вращения
  17. 1.3. Конструктивно-технологические решения исполнения датчиков
  18. Назначение датчика оборотов двигателя
  19. Где располагается датчик частоты вращения?
  20. Индуктивные датчики скорости вращения
  21. Дифференциальный датчик Холла
  22. Понятие и предназначение датчиков оборотов двигателя

Что такое датчик, зачем он нужен, какую функцию выполняет?

Основным элементом системы управления двигателем является электронный блок управления (ЭБУ). Он способен воспринимать информацию только в виде электрических сигналов, характеризующихся тем или иным значением напряжения, частоты, скважности и т.д. Но параметры двигателя — это чисто физические характеристики. Чтобы передать их в блок управления, необходимо преобразовать физическую величину в электрическую величину, пригодную для обработки в блоке управления в соответствии с включенной в него программой. Нравится,

Датчик является элементом системы управления двигателем, задачей которого является преобразование физических величин, характеризующих работу двигателя, в электрические величины, пригодные для обработки электронным блоком управления.

Перечислим физические величины и явления, информация о которых необходима блоку управления:

  • температура;
  • давление;
  • частота вращения;
  • концентрация;
  • количество воздуха;
  • пространственное положение;
  • вибрация.

Перечисленный набор датчиков преобразуется в электрические параметры:

  • напряжение;
  • текущий;
  • частота.

Датчики для систем управления двигателем

Как работают датчики двигателя и как их проверять

Параметры таких физических явлений как:

  • Температура различных жидкостей, газов и агрегатов
  • Давление в различных средах и системах
  • Полная скорость, направление и количество оборотов
  • Концентрация веществ во всех типах смесей (жидкости и газы)
  • Количественные и объемные параметры воздушного потока
  • Относительное пространственное положение подвижных частей
  • Вибрации и другие факторы Как работает датчик двигателя

Допустим, вам нужно протестировать какой-то датчик. От ЭБУ на него поступает напряжение 5В. Подключив диагностическое оборудование (автосканер и тестеры двигателя) к проводам, соединяющим датчик с агрегатом, можно увидеть «картинку» передаваемого сигнала. Сканеры обеспечивают общий обзор качества сигнала и не подходят для старых моделей автомобилей. Motortester, с другой стороны, обеспечивает точное понимание мельчайших деталей, даже если для его использования требуется больше усилий.

Схема включения датчиков в электронную систему ЭБУ

Эффективная диагностика двигателя напрямую зависит от понимания особенностей включения его датчиков в электронную схему системы.

Общий провод электрической цепи автомобиля (масса) соединяет корпус автомобиля и двигатель и подключается к отрицательному электроду аккумуляторной батареи. Следовательно, к этому проводу подключаются и блок, и датчик.

Если вы подключите датчик к произвольной точке этого провода (соответственно, подключите другой конец к ЭБУ), общий диапазон сети будет в пределах диапазона датчика, где одновременно с его слабым напряжением, сильные сигналы напряжения (например, , электрические стеклоподъемники) проезжают мимо. Это создает много помех, ведущих к искажению передаваемой информации. Схема включения датчиков в ЭБУ

Выход один: подключение напрямую к «массовому» выводу ЭБУ, который уже имеет связь с «массой» кузова. Из всех датчиков провода входят в блок, где подключаются к «массе». Это устраняет помехи на пути передачи сигнала.

Проводка датчиков, отвечающих за наиболее точную информацию (например, TPS), снабжена экраном в виде оплетки из фольги, предназначенной для дальнейшего подавления любых помех.

Разновидности датчиков двигателя

Разница в основных принципах работы дает нам право классифицировать датчики следующим образом:

Потенциометры или датчики положения

Конструкция состоит из резистивной дугообразной дорожки, соединенной с землей с одной стороны и принимающей питание с другой. Если на этот выход подается напряжение 12 В, на противоположном выходе создается нулевое напряжение. Прокручиваясь по дуге, курсор снимает показания напряжения по всей площади. Когда он проходит от одного конца к другому, напряжение на нем изменяется с 12 В до 0. Эти изменения напряжения являются сигналами, передаваемыми в ЭБУ. Типы датчиков диагностики двигателя

Пьезоэлектрический

Тепловые или температурные датчики. Это полупроводниковые резисторы, в которых изменение температуры приводит к изменению напряжения в полупроводниках. Такие отличия фиксируются в ЭБУ, на основании которого регулируется работа систем.

Датчики горячей проволоки или давления

Тестирование датчиков двигателя

Датчик положения дроссельной заслонки — яркий представитель потенциометрического типа устройства. Он имплантирован в вал амортизатора. Нажимая на педаль акселератора, водитель меняет положение заслонок полностью открытыми. Изменения положения приводят к изменению напряжения в ползунке датчика. Информация об этом сразу передается в ЭБУ, который начинает регулировать подачу топлива от форсунки. Тест датчика двигателя

Все изменения должны проходить плавно, без значительных рывков и скачков. Более отчетливо вы можете увидеть картину происходящего на осциллограмме. Подключается осциллограф и анализируется график. Пикирования, резкие скачки, «пилообразный» характер осциллограммы говорят о неисправности датчика. Простой вольтметр не может записывать миллисекундные всплески. С помощью мультиметра можно измерить показания предельного напряжения.

Сканер проверяется по стандартной схеме: подключаем к разъему, в «потоке данных» находим показания напряжения в этом датчике. Снимите все показания, медленно перемещая жалюзи. По плавности нарастания (без пиков и провалов) напряжения можно судить о работоспособности датчика.

Функциональность TPS проверяется при:

— получено уведомление об ошибке

— отказы двигателя — затрудненный запуск, нестабильные обороты

— повышенный расход топлива, повышенная детонация, прерывистая работа двигателя

— когда необходимо настроить датчики определенных производителей

Датчик температуры двигателя

Датчик охлаждающей жидкости — это резисторное устройство, в котором изменение температуры приводит к колебаниям его электрических характеристик (сопротивления и напряжения). Устанавливается в просвет трубки ОС и погружается в теплоноситель. По мере остывания жидкости сопротивление устройства увеличивается (100 Ом при t = -44 ° C). ЭБУ выдает стабилизирующее напряжение, измеряет степень его снижения: на горячем двигателе его показатели низкие, холодный двигатель излучает высокое напряжение. Таким образом блок управления двигателем определяет текущий объем хладагента, требуемый во многих нормативных процессах. Датчик температуры двигателя

Обрыв или удаление контакта воспринимается ЭБУ по снижению температуры охлаждающей жидкости. Это свидетельствует об увеличении доли топлива в смеси. Правильно: поправка происходит в сторону увеличения содержания бензина в смеси.

Любое механическое повреждение или обрыв цепи воспринимается ЭБУ в виде предупреждения о повышении температуры охлаждающей жидкости, что приводит к уменьшению процентного содержания топлива в смеси, выдавая расшифровку «бедная работа».

Симптомы неисправности:

— нет индикатора панели

— соответствующая ошибка и ее код

— повышенный «аппетит» двигателя, токсичность выхлопных газов

— Затруднение при запуске, самопроизвольная остановка

Перед тем как приступить к диагностике, необходимо «нормализовать» систему охлаждения. Он должен быть наполнен, после остывания крышка должна быть открыта. Датчик заделан в жидкость, герметичность соблюдается, чтобы не мешал лишний воздух. Сама охлаждающая жидкость правильно разбавлена. Проверить работу вентилятора и термостата.

Наиболее удобный и точный контроль можно сделать со сканером Bosch KTS, который имеет большой выбор адаптеров и устройства-мультиплексора. Универсальный диагностический сканер способен проверить 145 систем и 17 000 блоков. Поддержка протоколов ISO, SAE, OBD. Имеет функции:

— считывание и расшифровка исходящего кода

— восстановление памяти

— восстановление интервалов технического обслуживания

— текущие параметры и их графики

— идентификация блока

— базовые опции

Кислородный датчик – лямбда зонд

Протокол OBD предписывает постоянное значение коэффициента λ = 1, что соответствует стехиометрической концентрации топливной смеси. Это экономит топливо и снижает выбросы.

Датчик реагирует на давление кислорода в выхлопных газах. В случае неполадок в системе двигателя, когда кислород не полностью расходуется при сгорании топлива, он попадает в выпускной коллектор. Затем сигналы отправляются в ЭБУ, который он декодирует как обедненную смесь. Если коллектор протекает, реакция датчика на поступивший туда кислород приведет к такому же результату. Двигатель датчика кислорода

Искажение сигнала также может быть вызвано «отравлением» датчика вредными веществами (свинцом и кремнием) коллектора. Также механическое повреждение или плохое заземление.

Тесты можно проводить с помощью того же сканера Bosch KTS.

  • Подключаем устройство через коннектор
  • Прогреть датчик и двигатель, увеличить обороты до 3 тыс
  • Проверить замкнутую цепь
  • Возьмите форму волны
  • Проанализируйте это

Когда датчик находится в хорошем рабочем состоянии, график плавно колеблется в диапазоне 4–19 Гц, при этом напряжение 0,15–0,4 В — нижний предел, 0,5–0,8 В — верхний предел.

Ко всему вышесказанному остается добавить: важность правильного функционирования датчиков двигателя, как и всех остальных, трудно переоценить. Без этого начинается цепной процесс нарушений работы всех автомобильных систем.

Датчик коленвала

Датчик положения коленчатого вала — одна из важнейших частей электронной системы управления двигателем. Датчик положения коленчатого вала сообщает ЭБУ, когда необходимо произвести искру и подать топливо в нужный цилиндр. Веря во вращение коленчатого вала и диска с установленными на нем зубьями, датчик реагирует на вращающиеся рядом с датчиком зубья. Датчик коленчатого вала генерирует импульсы тока, которые ЭБУ считывает и определяет, какой поршень в каком цилиндре достиг высшая точка. Неисправный датчик коленвала перестает посылать сигналы на блок управления, это приводит к тому, что информация о положении поршней не поступает и двигатель останавливается.
Датчик довольно простой. Внутри он полностью залит компостом, что делает его непоправимым. Обычно датчик коленвала выходит из строя из-за скачка высокого напряжения, происходит короткое замыкание и нарушается импульсный сигнал, в результате чего ЭБУ считывает информацию. Со временем межповоротная цепь разрастается и датчик выходит из строя. В первом случае двигатель будет работать с перебоями, а в дальнейшем просто остановится. Бывают случаи, когда двигатель работает до тех пор, пока вы не заглушите машину, а затем двигатель не заводится.
Причин нестабильной работы датчика коленвала может быть несколько:

1. Механическое повреждение датчика, что бывает крайне редко
2. Сломан один из зубов, на котором читается информация
3. Не жесткая посадка шкива на коленчатый вал, шкив болтается, что на высоких оборотах дает нестабильную работу мотора
4. Проверить свечи зажигания, нет ли искры и есть напряжение на плате на катушке зажигания при включении зажигания, неисправен датчик.
5. При проворачивании коленчатого вала стартером на форсунки подается напряжение +12 В, при отсутствии напряжения датчик коленвала неисправен.
6. Датчик забит маслом и грязью — осмотрите визуально.
7. Хомуты окислились, необходимо их почистить и попробовать запустить двигатель.
8. Обрыв провода: проверить жгут тестером.

Проверить работу датчика коленвала можно несколькими способами:

1. Проверьте сопротивление, отсоединив провод от датчика. Он различается для разных типов датчиков и должен составлять от 600 до 900. Сопротивление необходимо измерять при температуре 20-25 градусов.
2. Вторым способом откручиваем датчик и, не снимая зажимов, подсоединяем вольтметр к проводам, для этого тонкой иглой протыкаем изоляцию. Поднесите к датчику металлический предмет, если на вольтметре наблюдается скачок напряжения, датчик исправен.

Принцип диагностики датчиковой аппаратуры

Диагностика любого датчика ECM сводится к проверке адекватности преобразования физического параметра в электрический.

Необходимо установить известное значение параметра на входе датчика и проверить его выходной сигнал с помощью мотор-тестера или сканера.

Простой пример: датчик MAP. Атмосферное давление, которое будет присутствовать во впускном коллекторе остановленного двигателя, можно использовать в качестве эталона. Проверив с помощью сканера давление, отображаемое датчиком в этом состоянии, можно сделать вывод о достоверности его показаний.

Приведенный пример очень примитивен, он предназначен только для демонстрации общего принципа диагностики сенсорного оборудования. В учебном курсе «Диагностика сенсорного оборудования» подробно описаны методы проверки каждого типа сенсора.

Предположим, что к ЭБУ подключен датчик и необходимо оценить его работу (см. Рисунок). Рассмотрим классическую схему подключения датчиков к агрегату.

Блок управления подает на датчик напряжение питания 5 В и массу. Сигнал с датчика попадает в блок и обрабатывается им.

Датчики для систем управления двигателем

Для проверки исправности датчиков используются два основных диагностических прибора: сканер и тестер двигателя.

Подключив сканер, диагност может «увидеть» сигнал датчика «глазами» ЭБУ. Чтобы оценить выходной сигнал датчика с помощью тестера двигателя, необходимо подключить его щупы к цепи датчика, как показано на рисунке: один к заземлению, другой к сигнальному проводу.

Работа сканера проще и удобнее, но не следует забывать, что обмен информацией между ЭБУ и сканером ни в коем случае не происходит мгновенно и некоторые интересные моменты сигнала могут просто не обнаруживаться. Кроме того, сканер нельзя использовать на довольно старых автомобилях примерно до середины девяностых из-за низкого уровня интеллекта и производительности тогдашних ЭБУ.

Напротив, мототестер позволяет очень качественно и детально оценить сигнал датчика, не теряя ни малейшей детали, хотя сложность его использования больше, чем у сканера. Учтите, что правильнее подключать щупы двигателя непосредственно к разъему датчика. Особенно это касается датчика массы: не прикрепляйте его к первой точке массы двигателя.

Что измеряют датчики скорости и частоты вращения

Такая форма датчика позволяет до определенной точки измерять мгновенную скорость в точках окружности и, как следствие, регистрировать очень малые угловые доли.

Примерами относительных оборотов являются обороты коленчатого или распределительного вала двигателя, обороты распределительного вала топливного насоса высокого давления, обороты колес автомобиля (ABS, TCS, ESP). Измерения в основном выполняются с помощью системы инкрементального энкодера, состоящей из шестерни и датчика скорости.

Формы датчиков скорости


Используются различные формы датчиков (рис. «Различные формы датчиков»): стержневые, вилочные и кольцевые (внутренние и внешние). Из-за простоты установки наиболее распространенной формой датчика является стержень. Стержневой датчик размещается рядом с ротором, зубья которого подходят и проходят в непосредственной близости. Однако сенсоры такой формы имеют самую низкую чувствительность измерения. В некоторых случаях допустимо использование вилочных датчиков, нечувствительных к осевому и радиальному люфту. После установки этот датчик должен быть примерно выровнен с ротором. Тип энкодера, в котором энкодер окружает вал ротора в виде кольца, практически больше не используется.

Требования к новым датчикам скорости

Во многих отношениях предыдущие датчики обычного индуктивного типа показывают очень плохие результаты.
Они создают зависящую от скорости амплитуду и поэтому не подходят для низких скоростей, допускают только относительно небольшие допуски в воздушном зазоре и в большинстве случаев не способны различать колебания воздушного зазора и импульсы скорости. По крайней мере, конец датчика, учитывая его близость к тормозу (в случае датчиков скорости вращения колес), должен быть устойчивым к высоким температурам. Эти недостатки лежат в основе дополнительных функций, нацеленных на датчики нового поколения:

  • Статическое обнаружение (т.е при нулевой скорости: очень низкие обороты коленчатого вала или частота вращения колес);
  • Эффективное измерение в больших зазорах (не заподлицо с зазорами> 0);
  • Маленький размер;
  • Эффективная работа вне зависимости от колебаний зазора;
  • Термостойкость до 200;
  • Определение направления (опция для навигационной системы);
  • Определение ориентира (зажигание).

Магнитостатические датчики (датчики Холла, магниторезисторы, AMR) очень хорошо удовлетворяют первым двум требованиям. И, как правило, они также соответствуют второму и третьему требованиям.

На рис. «Схема датчика, нечувствительного к воздушному зазору» показывает три общепринятые формы датчика, которые обычно нечувствительны к колебаниям воздушного зазора. Здесь следует различать радиальные и тангенциальные датчики. Это означает, что независимо от расстояния магнитостатические датчики всегда смогут различить северный и южный полюсы магнитно-активного полюсного колеса или кольца ротора. В случае пассивных магнитных роторов знак выходного сигнала больше не будет зависеть от зазора при регистрации напряженности тангенциального поля (хотя тот факт, что зазор часто увеличивается из-за ротора, является здесь недостатком). Однако также часто используются радиальные измерительные датчики градиента, которые фактически регистрируют только градиент радиального поля, которое меняет знак не при изменении зазора, а только при изменении угла поворота.

Роторы

Ротор необходим для измерения скорости вращения; однако он обычно поставляется производителем автомобиля, а сам датчик — у поставщика. До недавнего времени использовались почти исключительно пассивные магнитные роторы, сделанные из магнитомягкого материала, обычно из железа. Они дешевле, чем колеса с жесткими магнитными полюсами, и с ними легче обращаться, потому что они не намагничиваются и нет опасности взаимного намагничивания (например, при хранении). Как правило, при той же ширине приращения и выходном сигнале внутренний магнетизм полюсного колеса (полюсное колесо определяется как магнитоактивный ротор) допускает гораздо больший люфт.

Основные понятия

Для синхронизации работы систем зажигания помимо впрыска предусмотрен датчик скорости или, как его еще называют, измеритель скорости. Именно он передает электрическому блоку, управляющему двигателем, необходимые данные, на какие вращения в данный момент поддерживает вал двигателя.

Этот измеритель трансмиссии является важнейшим элементом автомобиля, без которого взаимодействие многих систем не будет полным, поскольку он помогает обеспечить правильное функционирование всего автомобиля в целом.

Электронный блок управления автомобиля обрабатывает специальные сигналы, которые отправляет этот счетчик, чтобы узнать:

  • количество впрыскиваемого в данный момент топлива;
  • момент впрыска;
  • время, необходимое для активации адсорбционного клапана;
  • момент зажигания (для бензиновых двигателей);
  • угол поворота распределительного вала при работе системы изменения фаз фаз газораспределения.

Чтобы определить исправность счетчика, нужно знать его местонахождение.

1.1. Основные определения датчиков скорости вращения

Датчики скорости вращения — это так называемые датчики частоты. Их принцип действия заключается в преобразовании скорости вращения (углового смещения) в частоту изменения потока энергии (тока или электрического напряжения). Скорость вращения в технике — это количество оборотов в единицу времени, которое называется скоростью вращения (измеряется в Гц).

Выходной сигнал датчика скорости вращения может быть представлен как синусоидальное изменение значения (напряжения) или как последовательность коротких импульсов. Для использования в цифровых системах управления предпочтительным является последний тип сигнала.

Методы измерения угловых скоростей вращения:

1 абсолютный метод; на основе определения количества оборотов вала и измерения соответствующего периода времени;

2 способ сравнения количества витков; Он основан на сравнении измерителями числа оборотов проверяемого вала с известной частотой какого-либо независимого периодического процесса.

Устройство для измерения угловых скоростей в технике называется тахометром. Обычно спидометры измеряют среднюю скорость вращения, которая постоянна в течение определенного периода времени.

Спидометры представляют собой современные модули автоматизации и могут использоваться в системах управления автоматическими линиями, станками и т.д.

Принцип работы спидометров. С помощью кнопок на передней панели устанавливается настройка количества импульсов датчика на оборот вала, которая отображается на индикаторе и сохраняется в энергонезависимой памяти. Пункт настройки такой же, как и для счетчиков. На вход спидометра поступают импульсы от датчика (индуктивного / оптического переключателя или другого), который отслеживает одну или несколько меток на валу. На основе частоты повторения импульсов рассчитывается частота вращения вала (оборотов в минуту), и значение выводится на индикатор.

1.2. Классификация датчиков скорости вращения

По способу воспроизведения показаний: устройства прямого считывания и самозаписи.

По принципу конструкции: механический и электрический.

Спидометры механические: центробежные, часовые, дифференциальные, вибрационные, фрикционные, гидравлические, пневматические, суммирующие и др.

Современные электрические методы измерения скорости вращения можно разделить на две основные группы:

1 устройства для измерения напряжения датчика, пропорционального измеряемым скоростям, U = f (n);

2 прибора, измеряющих частоту переменного тока датчика, пропорциональную измеренной угловой скорости вращения, F = f (n).

1.3. Конструктивно-технологические решения исполнения датчиков

1. Индукционные датчики скорости вращения преобразуют неэлектрическую величину, измеренную в индукционную ЭДС.

Принцип действия основан на использовании закона электромагнитной индукции.

Согласно закону Фарадея, индуцированное напряжение или электродвижущая сила (ЭДС) в цепи численно равна и имеет противоположный знак скорости изменения магнитного потока на поверхности, ограниченной этим контуром, т. Е

е = -dφ / dt

Следовательно, магнитный поток, пересекающий границу, описывается функцией формы:

(х) = φ0F (х),

где x — переменная углового положения.

Таким образом, видно, что относительное смещение между источником магнитного потока и цепью индуцирует последнюю ЭДС, амплитуда которой пропорциональна скорости смещения, в результате чего на выходе датчика формируется сигнал:

е = — φ0 (F (x) / dx) (dx / dt)

В качестве датчиков скорости вращения обычно используются тахогенераторы, выполненные в виде небольших генераторов постоянного или переменного тока с независимым возбуждением от постоянного магнита.

Динамо-тахометр постоянного тока. Статор (индуктор), который представляет собой ферромагнитный каркас, несущий 2 полюса (в общем случае 2p), направляет поле магнитной индукции, создаваемое током, через катушки или постоянные магниты. Ротор, представляющий собой цилиндр из многослойного листового железа, вращается между полюсами статора, его ось совпадает с осью статора. По его периферии в желобках, параллельных оси, расположены n = 2k медных проводников, называемых активными. Активные проводники подключаются к пассивным, расположенным по диаметру ротора. Коллектор представляет собой цилиндр с осью, аналогичной оси ротора, но меньшего диаметра, с изолированными пластинами, каждая из которых соединена с активным проводником. Щетки, закрепленные на двух диаметрально противоположных выводах коллектора, располагаются перпендикулярно направлению индукции и служат для снятия максимального значения ЭДС.

Принцип работы тахогенератора постоянного тока заключается в следующем: 2k проводов соединяются, образуя две идентичные серии из k проводов, соединенных последовательно. В каждом из них рождается ЭДС, пропорциональная угловой скорости. Эта ЭДС попадает во внешний контур через две щетки, расположенные на коллекторе. Если ротор подключен к внешней цепи, ЭДС вызывает в нем ток I, который проходит через активные проводники на противоположных сторонах нейтральной линии. Если проводники расположены попарно и симметрично нейтральной линии, они создают поперечную индукцию, перпендикулярную полюсной линии и пропорциональную I (отклик ротора). Реакция ротора приводит к изгибу силовых линий и смещению нейтральной линии в направлении движения. Величина ЭДС быстро уменьшается с увеличением тока I.

Преимущество: знак выходного сигнала изменяется одновременно с изменением направления вращения.

Недостатки: из-за реакции ротора выходное напряжение не является линейной функцией скорости вращения.

Тахогенератор переменного тока отличается отсутствием коллектора и щеток.

Устройство представляет собой тахогенератор асинхронный. Ротор состоит из тонкого немагнитного цилиндра, который вращается со скоростью ω. Статор изготовлен из магнитного листа и имеет две обмотки: а) обмотку возбуждения, на которую подается напряжение, б) измерительную обмотку, в которой индуцируется ЭДС.

Принцип работы. Электродвижущая сила, наводимая в измерительной обмотке, формирует периодический сигнал, амплитуда которого пропорциональна скорости вращения.

Преимущества: более длительный срок службы, отсутствие колебаний выходного напряжения, низкий момент инерции.

Недостатки: более сложная схема подключения.

2. Фотоэлектрические датчики скорости вращения регистрируют изменение светового потока, связанное с изменением пространственного положения любых движущихся частей механизмов и машин.

В качестве датчика скорости вращения используется фотоэлектрический датчик с прерывателем.

Фотоэлектрическое сенсорное устройство с прерывателем: фоторезистор, диск с калиброванными отверстиями, который насаживается на стержень измеряемого объекта. Фоторезистор подключен последовательно с резистором к источнику постоянного напряжения.

Принцип действия: Освещение рабочей поверхности фоторезистора прерывается перфорированным диском, если фоторезистор не освещен, через него проходит темновой ток IT. Когда фоторезистор освещен, через него протекает интегральная схема светового тока.

Поскольку проводимость фоторезистора увеличивается при его облучении световым потоком F, его сопротивление свету RC становится меньше, чем сопротивление темному RT.

Когда диск вращается, освещение фоторезистора модулируется, и по его цепи течет пульсирующий ток. Следовательно, ток, проходящий через фоторезистор, является функцией светового потока F. Частота пульсаций тока определяется количеством отверстий в диске и его скоростью вращения:

FD = n / 60 S,

где n — частота вращения диска, об / мин;

S — количество отверстий в диске.

Преимущества: универсальность, простота конструкции, большой рабочий диапазон измеряемой синхронной частоты, малая нагрузка на вал объекта контроля, возможность простого преобразования промежуточной частоты обычных последовательных датчиков.

3. Емкостные датчики скорости вращения используются для преобразования механического движения в изменение производительности.

Устройство: переменный конденсатор С с диэлектриком в воздухе, трансформатор малой мощности, из вторичной обмотки которого вычитается сигнал, напряжение которого пропорционально скорости вращения. Емкостные датчики питаются от переменного напряжения (обычно более высокой частоты — до десятков мегагерц). Мостовые схемы и схемы, в которых используются резонансные схемы, обычно используются в качестве измерительных схем. В последнем случае, как правило, используется зависимость частоты колебаний генератора от емкости резонансного контура, т.е датчик имеет частотный выход.

Принцип действия датчиков этого типа основан на изменении тока заряда конденсатора пропорционально скорости изменения его емкости.

Вращение вала можно функционально связать с изменением диэлектрической проницаемости, площади пластин или расстояния между пластинами .

Для плоского конденсатора с двойным покрытием электрическая емкость определяется выражением:

С = ε0εS / ч

где 0 — диэлектрическая проницаемость; — относительная диэлектрическая проницаемость среды между пластинами; S — активная площадь пластин; h — расстояние между пластинами конденсатора.

Зависимости C (S) и C (h) используются для преобразования механических перемещений в изменение емкости).

Если емкость конденсатора изменяется пропорционально изменению площади его пластин S с частотой, то

С = м * S,

где m =  /.

Емкость конденсатора XC линейно зависит от расстояния между пластинами конденсатора:

XC = 1 / C =  / C

Достоинства: простота, высокая чувствительность и низкая инерционность.

Недостатки: влияние внешних электрических полей, относительная сложность измерительных приборов.

4. Ультразвуковые датчики скорости вращения используются для измерения скорости вращения деталей, установленных в труднодоступных местах, или для измерения в агрессивных средах.

Устройство. Датчик состоит из генератора ультразвуковых колебаний, излучающей головки, вращающегося в трубе поворотного стола, приемной головки и демодулятора.

Принцип действия основан на различном поглощении или отражении ультразвуковых колебаний разными средами. Когда металлическая крышка вращается, из-за разной проводимости жидкости и металла несущая частота ультразвуковых колебаний модулируется скоростью вращения крышки. С приемной головки сигнал поступает на измерительную аппаратуру. После демодуляции сигнала получается напряжение с частотой, пропорциональной скорости вращения поворотного стола.

Достоинства: высокая точность измерения.

Недостатки: шум, вибрации, возникающие при движении излучателя, а также невысокая разрешающая способность.

5. Магниторезистивные датчики скорости вращения преобразуют измеренную неэлектрическую величину в изменение сопротивления ферромагнитных материалов.

Устройство. Датчик состоит из измерительной катушки, снабженной магнитопроводом. Катушка размещается перед диском или перед вращающимся ферромагнитным телом.

Принцип действия основан на магниторезистивном эффекте. Этот эффект заключается в том, что некоторые ферромагнитные материалы меняют свое электрическое сопротивление при воздействии магнитного поля. Степень этого изменения зависит от величины напряженности магнитного поля и угла между вектором напряженности и направлением тока. На магнитный сердечник катушки воздействует индукционный поток постоянного магнита. Последовательность скачков магнитных свойств вращающегося диска или тела вызывает периодическое изменение магнитного сопротивления в магнитной цепи катушки, что вызывает в ней ЭДС с частотой, пропорциональной скорости вращения.

Магнит, установленный на оси вращения, проходит через магниторезистивный датчик один раз за каждый оборот, вызывая изменение его сопротивления (см. Рис. 1).

Рис. 1. Схема реализации магниторезистивного датчика вращения.

Изменяя сопротивление по схеме, показанной на рис. 2, преобразуется в изменение напряжения Uа. Зависимость выходного напряжения сигнала от времени показана на рис.3.

Рисунок 2. Схема изменения сопротивления.

Рисунок 3. Зависимость выходного напряжения сигнала от времени.

Достоинства: простота устройства, надежность, невысокая стоимость.

Благодаря своим преимуществам, микроэлектронные магниторезистивные датчики скорости вращения широко используются в автомобильной и бытовой промышленности.

Назначение датчика оборотов двигателя

Следующие названия относятся к рассматриваемому устройству, это датчик:

  • количество (количество) оборотов двигателя;
  • частота вращения (оборотов) коленчатого вала;
  • ДЧВ;
  • индуктивный;
  • синхронизация;
  • ВМТ или верхняя мертвая точка поршня цилиндра: система определяет этот параметр через этот датчик, который, в свою очередь, следует за ним через контрольное колесо KB (на нем есть отметка, зазор между зубьями). То есть определенное положение этого диска соответствует положению поршня;
  • ДПКВ — положения (обороты) коленчатого вала;
  • галочка;
  • фазы.

Датчик оборотов

Датчик частоты вращения двигателя не следует путать с датчиком положения распределительного вала (CMP). И даже на автомобиле с электронным блоком управления (ECU, ECM) для датчика скорости используются разные названия, а для одного и того же устройства используется термин «датчик положения коленчатого вала» (CV). Но есть автомобили (такие модели встречаются реже) и с отдельным вторым (два этих продукта часто обозначают как G28 и G4), о которых нужно помнить. В данной статье эти названия, если нет пояснения, применяются к одному и тому же устройству, чаще всего обозначаемому аббревиатурой ДПКВ, реже ДХВ.

Датчик оборотов двигателя

На схемах питания иномарки детектор времени часто обозначается как G28.

Под ДЧВ понимается оборудование для контроля и управления двигателем, система подачи сигналов о его состоянии в ЭБУ.

датчик положения коленчатого вала

Задачи ДПКВ:

  • синхронизация системы зажигания, впрыска топлива;
  • передача данных о вращениях, поддерживаемых коленчатым валом (ШВ), об угле его поворота в данный момент;
  • правильное взаимодействие всех систем, работа всего автомобиля.

ДПКВ

Где располагается датчик частоты вращения?

Индукционный измеритель или датчик частоты вращения обычно расположен над маркерным диском транспортного средства. В свою очередь, этот элемент может располагаться на маховике или коленчатом валу внутри блока цилиндров или перед моторным отсеком на коленчатом валу. Очень часто небольшая кривизна зубцов маховика или наличие небольшой сколы может привести к неисправностям в системе зажигания. Тогда силовой агрегат не сможет работать на более высоких оборотах и ​​возникнут хаотичные искры. Также на некоторых автомобилях этот датчик можно заменить датчиком Холла. Это устройство способно передавать на главный блок управления сигнал о фазах газораспределения, а также об оборотах двигателя. Если это так, индикатор будет расположен на распределительном валу. Если счетчик скорости выйдет из строя, водитель не сможет завести свой автомобиль. И если после тщательной проверки системы зажигания и топливной системы существенных отклонений не обнаружено, необходимо обязательно проверить работоспособность самого датчика скорости. Если происходит так называемое плавающее вращение мотора, необходимо будет проверить все варианты на наличие проблем одновременно. Ну а для своевременного обнаружения неисправностей желательно провести диагностику автомобиля.

Индуктивные датчики скорости вращения

Индуктивный датчик скорости

Рис. Индуктивный датчик частоты вращения (конструкция):

  1. Постоянный магнит
  2. Корпус датчика
  3. Корпус двигателя
  4. Контактный штифт полюса
  5. Обмотка
  6. Воздушный зазор
  7. Шестерня с точкой отсчета

Устройство и принцип действия Датчик устанавливается непосредственно перед ферромагнитным редуктором (поз. 7) с определенным воздушным зазором. Он имеет магнитомягкий стальной сердечник (полюсный стержень, поз. 4) с обмоткой (5). Полюсный штифт соединен с постоянным магнитом (1). Магнитное поле распространяется через полюсный штифт в шестерню. Магнитный поток через катушку зависит от того, попадает ли положение датчика в полость или зуб в колесе. Полюс соединяет паразитный магнитный поток, исходящий от магнита, в пучок. Увеличение сетевого потока происходит через змеевик. С другой стороны, депрессия ослабляет магнитный поток. Эти изменения магнитного потока во время вращения шестерни вызывают синусоидальное выходное напряжение в катушке, пропорциональное скорости изменения и количеству оборотов двигателя. Амплитуда переменного напряжения быстро увеличивается с увеличением скорости (несколько мВ…> 100 В). Имеется достаточная амплитуда, начиная с минимальной скорости 30 об / мин.

Индуктивный сигнал от датчика оборотов двигателя

Рис. Индуктивный сигнал датчика оборотов двигателя:

  1. Зуб
  2. Пустой
  3. Опорный сигнал

Дифференциальный датчик Холла

На токопроводящей пластине, через которую магнитная индукция B проходит вертикально, напряжение UH (напряжение Холла), пропорциональное направлению тока, может быть снято поперек его направления.

Рис. Принцип работы дифференциального датчика Холла:

  • расположение датчика
  • b Сигнал датчика Холла
  • большая амплитуда с малым воздушным зазором
  • малая амплитуда с большим воздушным зазором
  • s Выходной сигнал
  1. Магнит
  2. Датчик Холла 1
  3. Датчик Холла 2
  4. Механизм

В дифференциальном датчике Холла магнитное поле создается постоянным магнитом (поз. 1). Между магнитом и импульсным кольцом (4) расположены два датчика Холла (2 и 3). Магнитный поток, который проходит через них, зависит от того, прижат датчик частоты вращения к зубу или трещине. За счет создания разницы в сигналах обоих датчиков достигается уменьшение сигналов магнитного шума и лучшее соотношение сигнал / шум. Боковые поверхности сигнала датчика могут обрабатываться непосредственно в блоке управления без оцифровки.

Вместо ферромагнитной шестерни также используются многополюсные колеса. Здесь намагничивающийся пластик устанавливается на немагнитную металлическую опору, которая попеременно намагничивается. Эти северный и южный полюса принимают на себя функцию шестерен колеса.

Понятие и предназначение датчиков оборотов двигателя

Электронная система управления двигателем внутреннего сгорания включает в себя несколько датчиков, определяющих температуру охлаждающей жидкости, положение дроссельной заслонки или распределительных валов.

На основании информации и данных, передаваемых датчиками концентрации кислорода, корректируется состав топливной смеси.

В случае неисправности датчика или обрыва проводки двигатель потеряет скорость, не запустится или заглохнет при нажатии педали акселератора. На комбинации приборов мигает или горит оранжевый индикатор Check Engine.

Оцените статью
Блог про датчики