Viime vuosikymmeninä autojen mekaaniset nopeusmittarit on korvattu elektronisilla nopeudenmittausjärjestelmillä, joissa nopeusantureilla on tärkeä rooli.Kaikki nykyaikaisista nopeusantureista, niiden tyypeistä, suunnittelusta ja toiminnasta sekä niiden oikeasta valinnasta ja vaihdosta - lue tästä artikkelista.
Mikä on nopeusanturi
Nopeusanturi (ajoneuvon nopeussensori, DSA) on herkkä elementti elektronisessa ajoneuvon nopeuden mittausjärjestelmässä;Kosketus- tai kosketukseton anturi, joka mittaa vaihteiston tai vetoakselin vaihteiston akselin kulmanopeutta ja välittää mittaustulokset ajoneuvon nopeussäätimeen tai nopeusmittariin.
Huomaa: artikkeli käsittelee vain DSA:ta auton nopeuden mittaamiseen.Tietoja pyörän nopeusantureista, jotka toimivat osana aktiivisia turvajärjestelmiä (ABS ja muut), kuvattu muissa verkkosivustomme artikkeleissa.
Nopeusanturit voivat olla osa modernin ajoneuvon eri järjestelmiä:
● Nopeusmittari - nykyisen liikkeen nopeuden ja kuljetun matkan mittaamiseen ja osoittamiseen (matkamittarin avulla);
● Ruiskutus-, sytytys- ja muut moottorijärjestelmät - tehoyksikön toimintatilojen korjaamiseen riippuen auton nopeudesta ja sen muutoksista (kiihdytyksen ja jarrutuksen aikana);
● Aktiiviset turva- ja hälytysjärjestelmät – korjaamaan auton nopeutta ja lentorataa eri tiloissa, varoittamaan mahdollisesti vaarallisista tilanteista jne.;
● Joissakin autoissa ohjaustehostin ja mukavuusjärjestelmät.
DSA, kuten nopeusmittarin perinteinen kaapelikäyttö, on asennettu vaihteistoon, vaihteistoon tai vetoakselin vaihteistoon seuraamalla toisio- tai väliakselin kulmanopeutta.Anturilta sähköisten signaalien muodossa vastaanotettu tieto lähetetään nopeussäätimeen tai suoraan nopeusmittariin.Muodostettavien signaalien ominaisuudet ja menetelmät antureiden liittämiseksi/integroimiseksi ajoneuvoelektroniikkaan riippuvat niiden tyypeistä, rakenteesta ja toimintaperiaatteesta.Tämä on kuvattava tarkemmin.
Nopeusanturien toiminnallisuus, tyypit, rakenne ja toimintaperiaate
Nopeusanturit, tyypistä ja rakenteesta riippumatta, tuottavat signaaleja, jotka voidaan lähettää joko suoraan nopeusmittariin tai moottorin ohjaimeen ja siihen liittyviin elektronisiin ohjausyksiköihin.Ensimmäisessä tapauksessa anturia käytetään vain ajoneuvon nopeuden visuaaliseen määrittämiseen.Toisessa tapauksessa autoelektroniikka käyttää tietoja moottorin ja muiden järjestelmien ohjaukseen, ja signaali nopeusmittariin syötetään ohjaimesta.Nykyaikaisissa ajoneuvoissa toista liitäntätapaa käytetään yhä enemmän.
Nopeuden mittaaminen DSA:lla on melko yksinkertaista.Anturi tuottaa pulssisignaalin (yleensä suorakaiteen muotoinen), jossa pulssin toistonopeus riippuu akselin pyörimisnopeudesta ja vastaavasti auton nopeudesta.Useimmat nykyaikaiset anturit tuottavat 2000-25000 pulssia kilometriä kohden, mutta yleisimmin käytetty standardi on 6000 pulssia kilometriä kohden (kosketusantureille - 6 pulssia roottorin kierrosta kohti).Siten nopeuden mittaus pelkistetään ohjaimen laskemaan DSA:sta aikayksikköä kohti tulevien pulssien toistotiheydestä ja tämän arvon muuntamiseen km/h meille ymmärrettäväksi.
Nopeusanturit on jaettu kahteen suureen ryhmään:
● Suoraan akselilla tai koskettimella käytettävä;
● Kontaktiton.
Kosketinnopeusanturin asennus vaihteistoon
Ensimmäiseen ryhmään kuuluvat anturit, joihin välitetään vääntömomentti vaihteiston akselilta, akselilta tai vaihteiston vaihteiston ja joustavan teräsvaijerin (tai lyhyen jäykän akselin) avulla.Anturi tarjoaa laitteen, joka lukee akselin kulmakierron ja muuntaa sen sähköimpulsseiksi.Tämän tyyppisiä antureita käytetään laajalti, koska ne voidaan asentaa mekaanisen nopeusmittarin käytön sijasta (mikä mahdollistaa vanhojen ajoneuvojen päivittämisen ilman lisäkustannuksia), ja ne ovat erittäin luotettavia.
Kosketukseton nopeusanturin päävalitsin
Toinen ryhmä sisältää anturit, joilla ei ole suoraa kosketusta pyörivään akseliin.Tällaisten antureiden nopeuden mittaamiseksi akselille on asennettu apulaite - päälevy tai roottori.Kontaktittomat laitteet ovat yhä suositumpia, ne asennetaan moniin nykyisiin kotimaisten autojen malleihin.
Kaikki anturit toimivat eri fysikaalisilla periaatteilla.Kontaktilaitteissa käytetään useimmiten Hall-ilmiötä ja magnetoresistiivistä vaikutusta (MRE) sekä optoerottimia (optoelektronisia pareja).Kosketuksettomien antureiden ytimessä Hall-efektiä käytetään laajimmin ja paljon harvemmin MRE:tä.Kunkin anturityypin rakenne ja toimintaperiaate kuvataan alla.
Hall-efektiin perustuvat kosketusanturit
Tämän tyyppiset anturit perustuvat Hall-ilmiöön: jos litteä johdin, jonka kahden vastakkaisen puolen kautta kulkee tasavirta, asetetaan magneettikenttään, syntyy sähköjännite sen toisille vastakkaisille puolille.DSA:n ytimessä on Hall-siru, johon on jo integroitu kiekko (yleensä permalloysta valmistettu) ja vahvistinpiiri.Antureissa mikropiiri ja magneetti pysyvät paikallaan, ja magneettikentän muutos tapahtuu pyörivän "verhon" - renkaan, jossa on rakoja.Rengas on kytketty käyttökaapeliin tai akseliin, josta se saa pyörimisen.DSA:n lähtösignaali lähetetään nopeusmittariin tai säätimeen vakioliittimen kautta, jonka kautta virta syötetään Hall-sirulle.
Hall-ilmiöön perustuvat kosketuksettomat anturit
Kosketukseton DSA perustuu samaan vaikutukseen, mutta siinä ei ole liikkuvia osia - sen sijaan roottori tai pulssilevy magnetoiduilla osilla sijaitsee yksikön akselilla (vaihteisto, akselivaihteisto).Anturin herkän osan (Hall-sirulla) ja roottorin välillä on pieni rako, roottorin pyöriessä mikropiiriin syntyy pulssisignaali, joka lähetetään säätimelle vakioliittimen kautta.
Kosketuksettoman nopeusanturin toimintakaavio
Kosketusanturit perustuvat magnetoresistiiviseen vaikutukseen
Nopeusanturin muotoilu magnetoresistiivisellä elementillä
Tämän tyyppinen DSA perustuu magnetoresistiiviseen vaikutukseen - joidenkin materiaalien ominaisuus muuttaa sähkövastusta, kun ne asetetaan magneettikenttään.Tällaiset anturit ovat samanlaisia kuin Hall-anturit, mutta niissä käytetään puolijohdemateriaaliin perustuvaa integroitua magnetoresistiivistä elementtiä (MRE) sisältäviä siruja.Useimmiten näissä antureissa on suora käyttö, magneettikentän muutos suoritetaan kiertämällä rengasmoninapamagneettia, tuotettu signaali syötetään ohjaimeen tavallisen liittimen kautta (jonka kautta mikropiirin virtalähde MRE tarjotaan).
Optoelektroniset kosketusanturit
Nämä DSA:t ovat suunnittelultaan yksinkertaisimpia, mutta ne ovat vähemmän herkkiä ja inertiaampia kuin yllä kuvatut.Anturi perustuu optoerottimeen - LEDiin ja fototransistoriin, joiden välissä on levy, jossa on vetoakseliin liitetyt aukot.Kun levy pyörii, LEDin ja fototransistorin välinen valovirta katkeaa ajoittain, nämä keskeytykset vahvistetaan ja lähetetään ohjaimelle pulssisignaalina.
Optoelektroninen nopeussensori
Kuinka valita ja vaihtaa oikea nopeusanturi
Viallinen nopeusanturi nykyaikaisessa ajoneuvossa voi aiheuttaa erilaisia ongelmia - liikkeen nopeuden ja ajetun matkan tietojen katoamisesta (nopeusmittari ja matkamittari lakkaavat toimimasta) voimayksikön häiriöihin (epävakaa joutokäynti, lisääntynyt polttoaineenkulutus, tehon menetys), ohjaustehostin ja turvajärjestelmät.Siksi, jos DSA hajoaa, se tulee vaihtaa mahdollisimman pian.
Vaihda vaihtoon vain se anturi, joka oli autossa aiemmin, tai käytä laitteita autonvalmistajan suosittelemista.Joissakin tapauksissa on mahdollista valita "ei-natiivi" DSA, mutta useimmiten tämä on mahdotonta - anturi joko ei putoa paikoilleen tai antaa virheellisiä lukemia asennuksen aikana.Siksi DSA:n valintakokeita tulisi käyttää vain ääritapauksissa.
Anturin vaihto suoritetaan tämän ajoneuvon (tai vaihdelaatikon, akselin tai vaihteistokotelon) ohjeiden mukaisesti.Suoravetoisissa DSA:issa on yleensä avaimet käteen -periaatteella varustettu kierre ja kuusikulmio (mutta ei aina - joissakin tuotteissa on poikittaispoimutettu rengas), joten niiden vaihtaminen edellyttää vanhan laitteen kääntämistä ja uuden ruuvaamista.Kosketuksettomat anturit kiinnitetään yleensä yhdellä tai kahdella ruuvilla (pultilla), jotka on kierretty laipassa olevan reiän läpi.Kaikissa tapauksissa kaikki työt on suoritettava akusta irrotettuna, ennen anturin purkamista on tarpeen irrottaa sähköliitin ja puhdistaa sen asennuspaikka ennen uuden asentamista.
Kosketuksettomien antureiden roottorin vaihtaminen on vaikeampaa - tätä varten on tarpeen purkaa yksikkö osittain (laatikko, silta) ja suorittaa sitten korjaustyöt ohjeiden mukaisesti.
Oikealla nopeusanturin valinnalla ja vaihdolla nopeusmittari ja erilaiset auton järjestelmät (mukaan lukien moottori) alkavat heti toimia.Jatkossa DSA varmistaa ajoneuvon turvallisen ja mukavan käytön.
Postitusaika: 12.7.2023