Ремонт и техническое обслуживание автомобилей




Классификация датчиков автомобильных ЭСУ




Общие сведения о типах датчиков

Датчики, используемые для преобразования физических величин в электрические сигналы, подразделяются по энергетическому признаку, принципу работы и физическому явлению, лежащему в основе их функционирования, а также по назначению, уровню интеграции и возможностей в обработке информации.

Датчики одного и того же принципа действия могут использоваться в различных механизмах и конструктивных элементах машины, и для специалиста, усвоившего принцип их работы и методику диагностики, не составит труда проверить работоспособность любого из них.

разновидности и классификация автомобильных датчиков

Например, датчик уровня топлива или другой жидкости, датчик расхода воздуха флюгерного типа, датчик положения клапана рециркуляции отработанных газов, датчик положения дроссельной заслонки и педали акселератора, несмотря на кажущуюся несхожесть, диагностируются абсолютно одинаково, по одному и тому же принципу. Поэтому проще рассматривать не наборы датчиков для той или иной системы управления, а их типы, исходя из физического принципа функционирования.

По типу энергетического преобразования все датчики подразделяются на две большие группы – датчики, преобразующие в процессе функционирования энергию, и датчики, измеряющие какой-либо параметр при изменении окружающей внешней среды.

Датчики, преобразующие в процессе работы один вид энергии в другой, называют генераторными датчиками. Для работы таких датчиков в составе автоматической электронной системы управления не требуется внешний источник питания, поэтому такие датчики еще называют активными.

К активным (генераторным) относятся следующие типы датчиков:
- термоэлектрические;
- электромагнитные;
- фотоэлектрические;
- пьезоэлектрические;
- датчики Холла.

В активных датчиках выходной электрический сигнал является следствием входного неэлектрического воздействия без приложения внешней электрической энергии за счет внутреннего физического эффекта (например, фотоэффект или пьезоэффект).

Датчики, изменяющие в процессе работы какой либо параметр (электрическое сопротивление, емкость и т. п.) с изменением какого-либо физического параметра окружающей среды называют параметрическими датчиками. Для функционирования параметрических датчиков необходим внешний источник питания, поэтому такие датчики иногда называют пассивными.

К параметрическим (пассивным) можно отнести следующие типы датчиков:
- потенциометрические (резистивные), в т. ч.:
       механорезистивные;
       тероморезистивные;
       фоторезистивные;
- индуктивные;
- емкостные.

Пассивным датчикам для генерации выходного электрического сигнала требуется внешняя электрическая энергия.
Например, потенциометрический датчик является пассивным преобразователем угла поворота оси потенциометра (чувствительного элемента) в электрический сигнал, который появится на выходе потенциометра только после того, как на резистивную дорожку (преобразователь) будет подано внешнее напряжение.
Посредством чувствительного элемента происходит внутреннее преобразование внешнего неэлектрического воздействия в промежуточный неэлектрический сигнал. Угловое положение оси потенциометра является неэлектрическим сигналом на выходе чувствительного элемента, которому соответствует выходной электрический сигнал датчика, если поданное па резистивную дорожку (преобразователь) внешнее напряжение постоянно.
Характеристика преобразования может быть как линейной, так и любой другой, что достигается подбором конструктивных размеров (длины, ширины, толщины) резистивной дорожки.

Классифицируют датчики и по измеряемому параметру – температуры, давления, расхода, уровня, концентрации, радиоактивности, перемещения, положения, освещенности (фотодатчики), вибрации, влажности и т. п. По этому признаку их так и называют – датчик температуры охлаждающей жидкости, датчик уровня топлива, датчик положения дроссельной заслонки и т. д.

Практически любой измеряемый датчиками физический параметр объекта можно измерить с помощью различных принципов. Например, датчики расхода могут быть механические, ультразвуковые, электромагнитные, кариолисовые, вихревые и т. п.




Классификация датчиков

В общем случае датчики автомобильных электронных систем управления можно классифицировать по следующим признакам:

По типу энергетического преобразования:

  • активные;
  • пассивные.

По принципу действия:

  • электроконтактные (потенциометрические);
  • оптические, оптоэлектронные (фотоэлектрические);
  • электромагнитные (индуктивные, магниторезистивные, магнитострикционные);
  • пьезоэлектрические;
  • на эффектах Холла, Доплера, Кармана, Зеебека, Виганда.

По основному назначению (по типу управляющего неэлектрического воздействия):

  • краевых положений;
  • угловых и линейных перемещений;
  • частоты вращения и числа оборотов;
  • относительного или фиксированного положения;
  • механического воздействия;
  • давления;
  • температуры;
  • влажности;
  • концентрации кислорода;
  • радиации и др.

По уровню интеграции:

  • уровень 0 (обычный);
  • уровень 1 (с аналоговой обработкой сигнала);
  • уровень 2 (с аналоговой обработкой и аналого-цифровым преобразованием);
  • уровень 3 (с аналоговой обработкой, аналого-цифровым преобразователем и микропроцессором).

В автомобильных электронных системах автоматического управления (ЭСАУ) наблюдается тенденция интеграции датчиков и увеличения их возможностей по переработке информации.
Так, в обычных датчиках 0-го (нулевого) уровня интеграции аналоговый сигнал передается по проводам в ЭБУ, где и производится вся обработка. Такой метод наименее защищен от помех.

В датчиках 1-го уровня интеграции имеются цепи предварительной аналоговой обработки сигнала, поэтому помехозащищенность сигнала улучшена.

Датчики 2-го уровня интеграции помимо аналоговой обработки сигнала имеют аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Такие датчики могут быть подключены к цифровой коммуникационной шине, например CAN и их сигналы становятся доступны для локальной сети ЭБУ.

Датчики 3-го уровня интеграции имеют собственный микропроцессор, их цифровой сигнал хорошо помехозащитен, имеются возможности программной установки параметров датчиков под конкретную модель автомобиля, расширены диагностические возможности.

Например, датчик положения дроссельной заслонки соответствует обычному уровню, интегральный датчик разрежения во впускном коллекторе соответствует первому уровню интеграции, а радарный датчик скорости и расстояния адаптивного круиз-контроля соответствует третьему уровню.

Следует четко понимать, что «масса» автомобиля (кузов, шасси, двигатель) не может быть использована в качестве измерительной земли для подключения датчиков к ЭБУ, из-за того, что между точкой подключения ЭБУ к «массе» и датчиком напряжение может падать примерно до 1 V за счет токов силовых элементов, что недопустимо при работе датчика. Особенно это актуально для датчиков с низким уровнем интеграции.

Статьи по теме:

***

Электронный блок управления - ЭБУ



Главная страница


Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты