Under de senaste decennierna har mekaniska bilhastighetsmätare ersatts av elektroniska hastighetsmätningssystem, där hastighetssensorer spelar en viktig roll.Allt om moderna hastighetssensorer, deras typer, design och funktion, såväl som deras korrekta val och ersättning - läs i den här artikeln.
Vad är en hastighetssensor
Hastighetssensor (fordonshastighetssensor, DSA) är ett känsligt element i det elektroniska fordonshastighetsmätningssystemet;En kontakt- eller beröringsfri sensor som mäter axelns vinkelhastighet i växellådan eller i drivaxelns växellåda och överför mätresultaten till fordonets hastighetsregulator eller hastighetsmätare.
Observera: artikeln diskuterar endast DSA för att mäta hastigheten på en bil.Om hjulhastighetssensorer som fungerar som en del av aktiva säkerhetssystem (ABS och andra), som beskrivs i andra artiklar på vår webbplats.
Hastighetssensorer kan vara en del av olika system i ett modernt fordon:
● Hastighetsmätare - för att mäta och indikera aktuell rörelsehastighet och tillryggalagd sträcka (med hjälp av en vägmätare);
● Insprutning, tändning och andra motorsystem - för att korrigera driftsätten för kraftenheten, beroende på bilens hastighet och dess förändringar (under acceleration och bromsning);
● Aktiva säkerhets- och larmsystem – för att korrigera bilens hastighet och bana i olika lägen, varning för potentiellt farliga situationer etc.;
● I vissa bilar - servostyrning och komfortsystem.
DSA, liksom hastighetsmätarens traditionella kabeldrivning, är monterad på växellådan, växellådan eller drivaxelns växellåda och spårar vinkelhastigheten för den sekundära eller mellanliggande axeln.Informationen som tas emot från sensorn i form av elektriska signaler skickas till hastighetsregulatorn eller direkt till hastighetsmätaren.Egenskaperna hos de genererade signalerna och metoderna för att ansluta/integrera sensorer med fordonselektronik beror på deras typ, design och funktionsprincip.Detta behöver beskrivas mer i detalj.
Funktionalitet, typer, design och funktionsprincip för hastighetssensorer
Varvtalssensorer, oavsett typ och design, genererar signaler som kan skickas antingen direkt till hastighetsmätaren eller till motorstyrningen och tillhörande elektroniska styrenheter.I det första fallet används sensorn endast för att visuellt bestämma fordonets hastighet.I det andra fallet används data av bilelektronik för att styra motorn och andra system, och signalen till hastighetsmätaren matas från styrenheten.På moderna fordon används den andra anslutningsmetoden alltmer.
Att mäta hastighet med DSA är ganska enkelt.Sensorn genererar en pulssignal (vanligtvis rektangulär till formen), där pulsrepetitionshastigheten beror på axelns rotationshastighet och följaktligen på bilens hastighet.De flesta moderna sensorer producerar från 2000 till 25000 pulser per kilometer, men den vanligaste standarden är 6000 pulser per kilometer (för kontaktsensorer - 6 pulser per rotorvarv).Således reduceras hastighetsmätningen till beräkningen av styrenheten av repetitionshastigheten för pulser som kommer från DSA per tidsenhet, och översättningen av detta värde till km/h är förståeligt för oss.
Hastighetssensorer är indelade i två stora grupper:
● Direkt driven av axeln eller kontakten;
● Kontaktlös.
Installation av en kontakthastighetssensor vid växellådan
Den första gruppen inkluderar sensorer till vilka vridmoment från växellådans axel, axel eller växellåda överförs med hjälp av ett drivhjul och en flexibel stålkabel (eller en kort stel axel).Sensorn tillhandahåller en enhet som läser av axelns vinkelrotation och omvandlar den till elektriska impulser.Sensorer av denna typ används ofta, eftersom de kan installeras istället för drivningen av en mekanisk hastighetsmätare (som gör att du kan uppgradera gamla fordon utan extra kostnad) och är mycket tillförlitliga.
Beröringsfri hastighetssensor huvudratt
Den andra gruppen inkluderar sensorer som inte har direkt kontakt med den roterande axeln.För att mäta hastigheten på sådana sensorer är en hjälpanordning installerad på axeln - en masterskiva eller rötor.Kontaktlösa enheter blir mer och mer populära, de är installerade på många nuvarande modeller av inhemska bilar.
Alla sensorer fungerar enligt olika fysiska principer.I kontaktanordningar används oftast Hall-effekten och den magnetoresistiva effekten (MRE), samt optokopplare (optoelektroniska par).I hjärtat av beröringsfria sensorer används Hall-effekten mest, och mycket mindre ofta MRE.Konstruktionen och funktionsprincipen för varje typ av sensor beskrivs nedan.
Kontaktsensorer baserade på Hall-effekten
Sensorer av denna typ är baserade på Hall-effekten: om en platt ledare, genom två motsatta sidor av vilka en likström passerar, placeras i ett magnetfält, så uppstår en elektrisk spänning på dess andra motsatta sidor.I hjärtat av DSA finns ett Hall-chip, i vilket en wafer (vanligtvis gjord av permalloy) och en förstärkarkrets redan är integrerade.I sensorer förblir mikrokretsen och magneten stationära, och förändringen i magnetfältet utförs på grund av en roterande "gardin" - en ring med slitsar.Ringen är ansluten till en drivkabel eller axel, från vilken den får rotation.Utsignalen från DSA:n skickas till hastighetsmätaren eller styrenheten via en standardkontakt, genom vilken ström tillförs Hall-chippet.
Beröringsfria sensorer baserade på Hall-effekten
Beröringsfri DSA bygger på samma effekt, men det finns inga rörliga delar i den - istället är en rötor eller pulsskiva med magnetiserade sektioner placerad på enhetens axel (växellåda, axelväxellåda).Det finns ett litet gap mellan den känsliga delen av sensorn (med ett Hall-chip) och rotorn, när rotorn roterar genereras en pulssignal i mikrokretsen som skickas till regulatorn via en standardkontakt.
Funktionsschema för en beröringsfri hastighetssensor
Kontaktsensorer baserade på den magnetoresistiva effekten
Hastighetssensordesign med magnetoresistivt element
Denna typ av DSA är baserad på den magnetoresistiva effekten - egenskapen hos vissa material att ändra sitt elektriska motstånd när de placeras i ett magnetfält.Sådana sensorer liknar Hall-sensorer, men de använder chips med ett integrerat magnetoresistivt element (MRE) baserat på halvledarmaterial.Oftast har dessa sensorer en direktdrift, förändringen i magnetfältet utförs genom att vrida den flerpoliga ringmagneten, den genererade signalen tillförs styrenheten genom en standardkontakt (genom vilken strömförsörjningen till mikrokretsen med MRE tillhandahålls).
Optoelektroniska kontaktsensorer
Dessa DSA:er är de enklaste i design, men de är mindre känsliga och mer tröga än de som beskrivs ovan.Sensorn är baserad på en optokopplare - en lysdiod och en fototransistor, mellan vilka det finns en skiva med slitsar anslutna till drivaxeln.När skivan roterar avbryts ljusflödet mellan lysdioden och fototransistorn periodiskt, dessa avbrott förstärks och skickas till styrenheten i form av en pulssignal.
Optoelektronisk hastighetssensordesign
Hur man väljer och byter ut rätt hastighetssensor
En felaktig hastighetssensor i ett modernt fordon kan vara en källa till olika problem - från förlust av data om rörelsehastighet och tillryggalagd sträcka (hastighetsmätaren och vägmätaren slutar fungera), till avbrott i kraftenheten (instabil tomgång, ökad bränsleförbrukning, effektbortfall), servostyrning och säkerhetssystem.Därför, om DSA går sönder, bör den bytas ut så snart som möjligt.
För utbyte bör du bara ta sensorn som fanns på bilen tidigare, eller använda enheter bland de som rekommenderas av biltillverkaren.I vissa fall är det möjligt att välja en "icke-native" DSA, men oftast är detta omöjligt - sensorn faller antingen inte på plats eller ger felaktiga avläsningar under installationen.Därför bör experiment med val av DSA endast tillgripas i extrema fall.
Byte av sensorn utförs i enlighet med instruktionerna för just detta fordon (eller växellåda, axel eller växellåda).Direktdrivna DSA:er har vanligtvis nyckelfärdig gänga och sexkant (men inte alltid - vissa produkter har en ring med tvärgående korrugering), så att byta ut dem handlar om att ta ut den gamla enheten och skruva i en ny.Beröringsfria sensorer fästs vanligtvis med en eller två skruvar (bultar) gängade genom ett hål i flänsen.I alla fall måste allt arbete utföras med terminalen borttagen från batteriet, innan du demonterar sensorn är det nödvändigt att koppla bort den elektriska kontakten, och innan du installerar en ny, rengör platsen för dess installation.
Det är svårare att ersätta rotorn på beröringsfria sensorer - för detta är det nödvändigt att delvis demontera enheten (låda, bro) och sedan utföra reparationsarbete i enlighet med instruktionerna.
Med rätt val och byte av hastighetssensorn börjar hastighetsmätaren och olika bilsystem (inklusive motorn) omedelbart att fungera.I framtiden kommer DSA att säkerställa säker och bekväm drift av fordonet.
Posttid: 2023-jul-12