Термин «датчик» вошел в обиход, когда в далеких 20-40-х годах измерительные зонды (датчики) нашли бытовое применение (например, стали использоваться в автомобильной и бытовой технике).
Датчики - синонимичными понятиями являются (измерительные) зонды и (измерительные) чувствительные элементы - преобразуют физические или химические (в большинстве своем неэлектрические) величины в электрическую величину Е; зачастую это происходит посредством других неэлектрических промежуточных превращений.
В качестве электрических величин используют не только ток и напряжение, но и амплитуды тока и напряжения, частоту, период, фазу или длительность импульса электрического колебания, а также электрические величины - сопротивление, ёмкость и индуктивность. Датчик можно охарактеризовать с помощью следующих уравнений: (1) Е = /(Ф,УРУ2...) Выходной сигнал датчика (2) Ф = g(E,YpY2...) Искомый показатель. Если функции f или g известны, то они представляют собой модель датчика, с помощью которой рассчитывается искомый показатель по величинам выходного сигнала Е и параметров влияния Y практически безошибочно математическим способом («умные» датчики, англ: intelligent или smart sensors).
Модель датчика на практике имеет некоторые свободные параметры, с помощью которых можно осуществить калибровку модели к фактическим характеристикам индивидуального экземпляра датчика. При цифровом сигнале датчика параметры калибровки модели чаще всего сохраняют в программируемом, энергонезависимом устройстве памяти (PROM). В отличие от обычной аналоговой компенсации влияющих величин здесь можно успешно корректировать не только линейные воздействия, но и интенсивные нелинейные процессы. Большим преимуществом также является тот факт, что при таком способе калибровки, которые осуществляется исключительно посредством электрического соединения, каждый датчик можно откалибровать в процессе его эксплуатации.
В достаточно обобщенной формулировке термин «умные датчики» (Smartsensor) можно определить следующим образом, умные, в некоторых случаях встроенные датчики, или датчики с индивидуальной Особой электроникой, которые в месте использования называются просто датчиками, позволяют максимально использовать скрытую в датчике (статистическую и динамическую) точность с помощью средств микроэлектроники, в чем и состоит их отличие от обычных датчиков. При этом информация, полученная датчиком, особенно сложная информация структур, состоящих из нескольких датчиков, может сжиматься путем дополнительной обработки, т. е. отображаться уже на более высоком уровне (чем позволяет простой датчик), без необходимости использования большого числа внешних устройств. Не существует четкого правила относительно того, должны ли в датчиках быть интегрированы устройства для обработки сигнала, однако, рекомендуется, не делать различий, например, между элементарным датчиком, сенсорным элементом и встроенным датчиком.
Программирование или калибровка «умного» датчика осуществляется - как и корректировка обычных аналоговых датчиков - зачастую с помощью внешней ЭВМ (Host) в три этапа.
Центральная ЭВМ систематически варьирует как показатель хе, так и параметр (-ы) влияния и настраивает при этом определенное количество релевантных и репрезентативных рабочих точек. При этом «умный» датчик отображает еще не откорректированные «чистые сигналы». Посредством существенно более точных референтных датчиков центральная ЭВМ одновременно получает и «правдивые» величины хе и у. На основе сопоставления обеих величин центральная ЭВМ рассчитывает необходимый корректировочный параметр и интерполирует его на весь диапазон измерений.
На основании ранее полученных данных центральная ЭВМ рассчитывает характерные для данного экземпляра модельные параметры, например, для линейного отображения графических характеристик, и сохраняет их в PROM «умного» датчика. В ходе контрольной обработки эти данные можно сначала эмулировать в RAM центральной ЭВМ, прежде чем они окончательно будут «встроены в память» «умного» датчика. Если графические характеристики будут приведены в соответствие с полиномами более высокой степени, то, во избежание затяжных процессов расчета, в «умном» датчике сохраняют также трехмерные графические характеристики (Look-up tables). Хорошо зарекомендовало себя сохранение характеристик с крупными ячейками в сочетании с простой линейной интерполяцией между опорными точками.
Рабочая фаза
Теперь «умный» датчик отсоединяют от центральной ЭВМ, и он может практически без ошибок производить расчеты с помощью сохраненных модельных данных измеряемой величины хе. Он передает ее на подключенный блок управления, например, в цифровой форме, последовательным двоичным кодом или в аналоговой форме (например, с помощью импульсной модуляции). Посредством интерфейса шины измеряемая величина может передаваться цифровым способом на следующие блоки управления. Этот процесс корректировки можно повторять, если используется стираемый PROM. Уже на этапе разработки датчиков это является преимуществом. Пример: Двухкоординатная графическая поверхность опорных точек s (Tn, 0m) «умного датчика» для измерения отрезка S: Для высокоточной обработки датчика, который действует как переменная индуктивность, его естественная графическая характеристика и ее температурный режим приближены полиномам 5-ой степени. Он представляет собой элемент, выдающий частоту совершенно простой генераторной схемы как нескорректированный выходной сигнал периода Т. В качестве модели датчика для отрезка s вместо 36 коэффициентов полинома и длительной обработки полинома учитывается (записывается в файл) только общая графическая поверхность, включающая 32 х 64 = 2048 характерных параметра sn,m (в PROM) и простой интерполяционный алгоритм (в ROM). Если сигнал Т появляется между опорными точками Тп и Tn+3/ а температура О между опорными точками ©m und ©m+i , то, как показано на рисунке, интерполирование осуществляется двухмерно между «безошибочно» сохраненными нормативными параметрами S.....S и искомый параметр s (T, О) определяется как результат интерполяции.
Использование в автомобиле
С ростом требований, предъявляемых ко всем функциям автомобиля, за последние 40 лет последовательные, поначалу механически реализованные функции регулировки и управления были заменены электронными блоками (ECU, electronically controlled unit). Результатом этого явилась высокая потребность в датчиках и исполнительных элементах управления, с помощью которых эти электронные блоки управления с одной стороны могли бы измерять состояние транспортного средства, а с другой стороны могли бы влиять на них. Автомобильная промышленность стала за эти годы двигателем разработки и производства огромного числа различных датчиков. Если вначале они были в основном электромеханическими или имели макромеханическую форму, то тенденция конца восьмидесятых годов однозначно стала развиваться в сторону миниатюрных датчиков, изготавливаемых с использованием полупроводниковых методов (Batch Processing).
Временно несущественную роль в толстопленочной технологии играли датчики, которые брали свое начало из гибридных технологий. Они и сегодня иногда встречаются, например, в пластинчатых кислородных зондах и датчиках высокой температуры для измерения в зоне выхлопа. Если температурные датчики и датчики магнитного поля сначала создавались как структуры, подобные переключателям, и изготавливались отдельными партиями, то эта тенденция укрепилась, когда удалось структурировать кремний различными способами, а также микромеханически в двух и трех измерениях (координатных осях), и с помощью очень эффективных методов прочно и функционально соединить в различных положениях.
Поскольку технологии электронного полупроводникового переключения основаны практически только на кремнии как основном рабочем материале, во всех датчиках все остальные материалы и технологии играют незначительную роль. Так, например, кварц тоже можно микромеханически сформировать с помощью анизотропной технологии травления, однако он в отличие от кремния обладает лучшими пьезоэлектрическими свойствами. III-V-полу проводники, такие как арсенид галлия (GaAs), обладают гораздо более широким диапазоном рабочей температуры, чем кремний, что могло бы дать значительные преимущества при использовании на различных участках в автомобиле. Тонкие механические слои очень хорошо подходят для изготовления точных резисторов растяжения, точных температурных датчиков резисторов, зависимых от магнитного поля. С помощью кремния удалось интегрировать в датчик монолитным способом еще и электронику. Эта технология, несмотря на немногие исключения (например, Hall-IC), утратила свое значение из-за большого числа и многообразия этапов обработки и связанной с этим негибкости. Гибридные технологии интеграции в очень узкое пространство по всем правилам требуют значительно более экономичных, функциональных и равнозначных решений.
Если разработка датчиков вначале фокусировалась практически исключительно на внутриавтомобильных системах трансмиссии, ходовой и кузова, а также безопасности движения, то направление последних разработок все больше и больше ориентировано на внешние ближнее и дальнее окружение транспортного средства: ультразвуковые датчики определяют препятствия во время парковки и в обозримом будущем позволят, (в сочетании с другими датчиками) автоматически парковать автомобиль; радар ближнего действия определяет объекты в зоне вокруг автомобиля, которые с большой вероятностью могут стать причиной ДТП, чтобы выиграть время и настроить системы безопасности до столкновения (Precrash-датчики); датчики изображения могут определить не только дорожные знаки, но и передать их на дисплей водителя, а также распознавать контуры дороги, предупреждать водителя об опасности отклонения от дороги и при необходимости длительное время позволять ехать в автоматическом режиме; в сочетании с инфракрасными лучами и экраном в поле зрения водителя ИК-чувствительные датчики изображения позволяют осуществлять наблюдение за дорогой ночью и даже в тумане (ночное видение); датчики-радары дальнего действия осуществляют наблюдение за дорогой на расстоянии 150 м перед автомобилем, позволяя приспособиться к скорости автомобилей, движущихся впереди, а также длительное время поддерживать движение в автоматическом режиме.
Датчики и исполнительные элементы управления образуют в качестве периферии интерфейсы (согласующие устройства) между автомобилем с его сложными приводными, тормозными, ходовыми и кузовными функциями, а также ведущими и навигационными функциями и цифровым электронным блоком управления в качестве устройства для обработки данных. Как правило, согласующий переключатель выдает сенсорные сигналы для блока управления в необходимой стандартизированной форме (измерительная цепочка, система учета измерений). Эти согласующие переключающие устройства, скоординированные со специальными датчиками, имеются в наличии в большом количестве в интегрированной форме. Они представляют собой существенное и ценное дополнение к представленным здесь датчикам, без которого использование датчиков было бы невозможным, а качество измерений можно оценить только в сочетании с ним.
В изображенном многоэтапном процессе «автомобиль» данные датчиков других рабочих элементов (элементов управления), равно как и водитель, пользующийся простым управляющим выключателем, также могут оказывать влияние. Индикаторы сообщают водителю информацию о состоянии и выполнении всего процесса.
Данные о рынке датчиков
Доля добавленной стоимости электрики и электроники в автомобиле составляет на сегодняшний день около 26 %. Между тем, практически каждый второй датчик встраивают в автомобиль при ежегодном приросте, который определяется все еще двузначным числом. С конца девяностых годов все большую долю составляют микромеханические и микросистемные датчики, в 2005 году они составили уже треть всего объема.
В отличие от общего рынка датчиков, в секторе для легковых автомобилей Европа с долей рынка 41% и компания «Bosch» как ведущий мировой производитель в настоящее время значительно опережают Америку с показателем лишь в 34 %. В целом рынок датчиков, используемых в автомобилестроении, возрос с 8,88 миллиардов US-$ в 2005 году до 11,35 миллиардов U.S-$ в 2010, т.е. на 28%.
Существуют три типичные группы фирм, которые производят датчики для автомобилей. Полупроводниковая промышленность: здесь появились датчики из производства полупроводников благодаря использованию некоторых специальных этапов работ. Они обслуживают весь рынок датчиков, включая автомобильную промышленность, и обладают хорошо функционирующей системой продаж. Микромеханические процессы по производству датчиков постоянно совершенствуются в сочетании с полупроводниковыми процессами. Однако у этих компаний нет специфического «ноу-хау» в области исключительно автомобильного назначения, технологий контроля и монтажа.
Специализированные, зачастую среднемасштабные производители датчиков, которые не производят полупроводниковые переключающие устройства, а выбрали в качестве узкого направления всего несколько типов датчиков, чтобы поставлять их для всего рынка или даже для отдельных направлений, таких как, например, автомобильный рынок.
Крупные поставщики для автомобильной промышленности и производители систем (например, «Bosch») или крупные дочерние предприятия автомобильных производителей, которые специализируются на потребностях и поставках своих дочерних концернов. Предприятия этого сегмента также производят полупроводниковые и гибридные переключающие схемы с момента введения электроники в автомобиль, в тесном сотрудничестве с производителями полупроводников (разработка процесса, получение лицензии). Здесь разработано большое количество изобретений (ноу-хау) в области оснащения автомобиля, технологий контроля и монтажа, основывающихся на системных знаниях.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»
Кафедра Материаловедения
Контрольная работа
По Электроматериаловедению
На тему: «Датчики, используемые в современном автомобиле»
Студента ІІ курса
Группы ТМЗ-11
Линник Артема Алексеевича
г. Харьков
ВВЕДЕНИЕ
І. ПОНЯТИЕ ДАТЧИКА
ІІ. КЛАССИФИКАЦИЯ ДАТЧИКОВ
ІІІ. ДАТЧИКИ В СОВРЕМЕННЫХ АВТОМОБИЛЯХ
1. Новые разработки датчиков
2. Датчики системы Парктроник
3. Датчики в автомобильных охранных сигнализациях
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
За последние годы в технике измерения и регулирования параметров различных процессов всё более и более возрастает роль отрасли изготовления и применения датчиков. Эта отрасль, постоянно развиваясь, служит основой создания разнообразных вариантов систем автоматического регулирования.
Такое развитие обусловлено, прежде всего, гигантским прогрессом микроэлектроники. Широкий спектр применений микро-ЭВМ в бытовой технике, автомобилестроении и других областях промышленности всё в большей мере требует недорогих датчиков, выпускаемых крупными сериями. Как следствие этого появляются новые интересные и в то же время недорогие устройства на датчиках.
Постоянное совершенствование автомобилей является важнейшим фактором в развитии экономики нашей страны. Современный автомобиль состоит из большого количества механических узлов, которые достаточно совершенны. Поэтому в последнее время наметилась тенденция к усложнению и развитию электрического и электронного оборудования автомобилей, стоимость которого в современных грузовых автомобилях зачастую превышает 30% от общей стоимости.
Одной из важнейших проблем современного автотранспортного предприятия является быстрое и качественное выявление неисправностей у автомобилей. При эксплуатации автомобиля могут возникать скрытые неисправности внешне не чем себя не проявляющие, но, будучи незамеченными, они могут привести к серьезным поломкам, а, следовательно, к дорогостоящему ремонту.
Кроме того, профилактическая диагностика позволяет предприятию экономить значительные средства за счет выявления неисправностей и своевременного их устранения, что сокращает время простоя в ремонте, а, следовательно, позволяет снизить трудозатраты и стоимость ремонта.
Появление полупроводниковых приборов, интегральных микросхем, миниатюрных микро-ЭВМ позволяет быстро и качественно обнаруживать возникающие неисправности и устранять их как в процессе эксплуатации автомобиля, так и в процессе его подготовки к работе.
Для диагностирования тех или иных параметров автомобиля необходимы в первую очередь надежные, высокоточные датчики.
І. ПОНЯТИЕ ДАТЧИКА
Процесс управления заключается в приеме информации о состоянии объекта управления, ее контроле и обработке центральным устройством и выдачи им управляющих сигналов на исполнительные устройства. Для приема информации служат датчики неэлектрических величин. Таким образом, контролируется температура, механические перемещения, наличие или отсутствие предметов, давление, расходы жидкостей и газов, скорость вращения и т.п. датчик автомобиль парктроник сигнализация
На датчик могут одновременно воздействовать различные физические величины (давление, температура, влажность, вибрация, ядерная реакция, магнитные и электрические поля и т. д.), но воспринимать он должен только одну величину, называемую естественной величиной.
Датчики информируют о состоянии внешней среды путем взаимодействия с ней и преобразования реакции на это взаимодействие в электрические сигналы. Существует множество явлений и эффектов, видов преобразования свойств и энергии, которые можно использовать для создания датчиков.
Датчик, сенсор (от англ. sensor) -- понятие систем управления, первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал.
Существует несколько определений понятия датчика. Широко встречаются следующие определения:
1. чувствительный элемент, преобразующий параметры среды в пригодный для технического использования сигнал, обычно электрический, хотя возможно и иной по природе (например, пневматический сигнал);
2. законченное изделие на основе указанного выше элемента, включающее, в зависимости от потребности, устройства усиления сигнала, линеаризации, калибровки, аналого-цифрового преобразования и интерфейса для интеграции в системы управления. В этом случае чувствительный элемент датчика сам по себе может называться сенсором.
3. датчиком называется часть измерительной или управляющей системы, представляющая собой конструктивную совокупность измерительных преобразователей, включающую преобразователь вида энергии сигнала, размещенную в зоне действия влияющих факторов объекта и воспринимающий естественно закодированную информацию от этого объекта.
4. датчик - конструктивно обособленная часть измерительной системы, содержащая один или несколько первичных преобразователей, а также один или несколько промежуточных преобразователей.
Эти определения соответствуют практике использования термина производителями датчиков. В первом случае датчик это небольшое, обычно монолитное устройство электронной техники, например, терморезистор, фотодиод и т. п., которое используется для создания более сложных электронных приборов. Во втором случае -- это законченный по своей функциональности прибор, подключаемый по одному из известных интерфейсов к системе автоматического управления или регистрации. Например, фотодиоды в матрицах и др. В третьем и четвертом определении акцент делается на то, что датчик является конструктивно обособленной частью измерительной системы, воспринимающей информацию, а следовательно обладающий самодостаточностью для выполнения этой задачи и определенными метрологическими характеристиками.
В настоящее время различные датчики широко используются при построении систем автоматизированного управления.
Датчики являются элементом технических систем, предназначенных для измерения, сигнализации, регулирования, управления устройствами или процессами. Датчики преобразуют контролируемую величину (давление, температура, расход, концентрация, частота, скорость, перемещение, напряжение, электрический ток и т. п.) в сигнал (электрический, оптический, пневматический), удобный для измерения, передачи, преобразования, хранения и регистрации информации о состоянии объекта измерений.
Исторически и логически датчики связаны с техникой измерений и измерительными приборами, например термометры, расходомеры, барометры, прибор «авиагоризонт» и т. д. Обобщающий термин датчик укрепился в связи с развитием автоматических систем управления, как элемент обобщенной логической концепции датчик -- устройство управления -- исполнительное устройство -- объект управления. В качестве отдельной категории использования датчиков в автоматических системах регистрации параметров можно выделить их применение в системах научных исследований и экспериментов.
В последнее время в связи с удешевлением электронных систем всё чаще применяются датчики со сложной обработкой сигналов, возможностями настройки и регулирования параметров и стандартным интерфейсом системы управления. Имеется определённая тенденция расширительной трактовки и перенесения этого термина на измерительные приборы, появившиеся значительно ранее массированного использования датчиков, а также по аналогии -- на объекты иной природы, например, биологические. Понятие датчика по практической направленности и деталям технической реализации близко к понятиям измерительный инструмент и измерительный прибор, но показания этих приборов в основном читаются человеком, а датчики, как правило, используются в автоматическом режиме.
ІІ. КЛАССИФИКАЦИЯ ДАТЧИКОВ
При классификации датчиков в качестве основы часто используется принцип их действия, который, в свою очередь, может базироваться на физических или химических явлениях и свойствах.
Классификация по виду выходных величин:
· Активные (генераторные);
· Пассивные (параметрические).
Классификация по измеряемому параметру:
Датчики давления:
· абсолютного давления;
· избыточного давления;
· разрежения;
· давления-разрежения;
· разности давления;
· гидростатического давления.
Датчики расхода:
· Механические счетчики расхода;
· Перепадомеры;
· Ультразвуковые расходомеры;
· Электромагнитные расходомеры;
· Кориолисовые расходомеры;
· Вихревые расходомеры.
· Поплавковые;
· Ёмкостные;
· Радарные;
· Ультразвуковые.
Температуры:
· Термопара;
· Термометр сопротивления;
· Пирометр;
· Датчик концентрации;
· Кондуктометры.
Радиоактивности (также именуются детекторами радиоактивности или излучений):
· Ионизационная камера;
· Датчик прямого заряда.
Перемещения:
· Абсолютный шифратор;
· Относительный шифратор;
Положения:
· Контактные;
· Бесконтактные.
Фотодатчики:
· Фотодиод;
· Фотосенсор.
Датчик углового положения;
Преобразователь угол-код;
Датчик вибрации;
Датчик Пьезоэлектрический;
Датчик вихретоковый;
Датчик механических величин;
Датчик относительного расширения ротора;
Датчик абсолютного расширения;
Датчик дуговой защиты.
Классификация по принципу действия:
· Оптические датчики (фотодатчики);
· Магнитоэлектрический датчик (На основе эффекта Холла);
· Пьезоэлектрический датчик;
· Тензо преобразователь;
· Ёмкостной датчик;
· Потенциометрический датчик;
· Индуктивный датчик.
Классификация по характеру выходного сигнала:
· Дискретные;
· Аналоговые;
· Цифровые;
· Импульсные.
Классификация по среде передачи сигналов:
· Проводные;
· Беспроводные.
Классификация по количеству входных величин:
· Одномерные;
· Многомерные.
Классификация по технологии изготовления:
· Элементные;
· Интегральные.
Рассмотрим основные виды:
Температурные датчики. Среди прочих датчиков температурные отличаются особенно большим разнообразием типов и являются одним из самых распространенных.
Рис. 1. Конструкция датчика температуры.
Стеклянный термометр со столбиком ртути известен с давних времен и широко используется в наши дни. Терморезисторы (рис. 1), сопротивления которых изменяется под влиянием температуры, используются довольно часто в разнообразных устройствах благодаря сравнительно малой стоимости датчиков данного типа. Существует три вида терморезисторов: с отрицательной характеристикой (их сопротивление уменьшается с повышением температуры), с положительной характеристикой (с повышением температуры сопротивление увеличивается) и с критичной характеристикой (сопротивление увеличивается при пороговом значении температуры). Обычно сопротивление под влиянием температуры изменяется довольно резко. Для расширения линейного участка этого изменения параллельно и последовательно терморезистору присоединяются резисторы.
Термопары особенно широко применяются в области измерений. В них используется эффект Зеебека: в спае из разнородных металлов возникает ЭДС, приблизительно пропорциональная разности температур между самим спаем и его выводами. Диапазон измеряемых термопарой температур зависит от применяемых металлов. В термочувствительных ферритах и конденсаторах используется влияние температуры соответственно на магнитную и диэлектрическую проницаемость, начиная с некоторого значения, которое называется температурой Кюри и для конкретного датчика зависит от применяемых в нем материалов.
Термочувствительные диоды и тиристоры относятся к полупроводниковым датчикам, в которых используется температурная зависимость проводимости p-n-перехода (обычно на кристалле кремния). В последнее время практическое применение нашли так называемые интегральные температурные датчики, представляющие собой термочувствительный диод на одном кристалле с периферийными схемами, например усилителем и др.
Оптические датчики. Подобно температурным оптические датчики отличаются большим разнообразием и массовостью применения. По принципу оптико-электрического преобразования эти датчики можно разделить на четыре типа: на основе эффектов фотоэлектронной эмиссии, фотопроводимости, фотогальванического и пироэлектрических.
Фотогальваническая эмиссия, или внешний фотоэффект, - это испускание электронов при падении света физическое тело. Для вылета электронов из физического тела им необходимо преодолеть энергетический барьер. Поскольку энергия фотоэлектронов пропорциональна hc/л (где h - постоянная Планка, с - скорость света, л - длина волны света), то, чем короче длина волны облучающего света, тем больше энергия электронов и легче преодоление ими указанного барьера.
Эффект фотопроводимости, или внутренний фотоэффект, - это изменение электрического сопротивления физического тела при облучении его светом. Среди материалов, обладающих эффектом фотопроводимости, - ZnS, CdS, GaAs, Ge, PbS и др. Максимум спектральной чувствительности CdS приходится приблизительно на свет с длиной волны 500-550 нм, что соответствует приблизительно середине зоны чувствительности человеческого зрения. Оптические датчики, работающие на эффекте фотопроводимости, рекомендуется использовать в экспонометрах фото- и кинокамер, в автоматических выключателях и регуляторах света, обнаружителях пламени и др. Недостаток этих датчиков - замедленная реакция (50 мс и более).
Фотогальванический эффект заключается в возникновении ЭДС на выводах p-n-перехода в облучаемом светом полупроводнике. Под воздействием света внутри p-n-перехода появляются свободные электроны и дырки и генерируется ЭДС. Типичные датчики, работающие по этому принципу, - фотодиоды, фототранзисторы. Такой же принцип действия имеет оптико-электрическая часть двухмерных твердотельных датчиков изображения, например датчиков на приборах с зарядовой связью (ПЗС-датчиков). В качестве материала подложки для фотогальванических датчиков чаще всего используется кремний. Сравнительно высокая скорость отклика и большая чувствительность в диапазоне от ближней инфракрасной (ИК) зоны до видимого света обеспечивает этим датчикам широкую сферу применения.
Пироэлектрические эффекты - это явления, при которых на поверхности физического тела вследствие изменений поверхностного температурного "рельефа" возникают электрические заряды, соответствующие этим изменениям. Среди материалов, обладающих подобными свойствами и множество других, так называемых пироэлектрических материалов. В корпус датчика встроен полевой транзистор, позволяющий преобразовывать высокое полное сопротивление пиротехнического элемента с его оптимальными электрическими зарядами в более низкое и оптимальное выходное сопротивление датчика. Из датчиков этого типа наиболее часто используются ИК-датчики.
Среди оптических датчиков мало найдется таких, которые обладали бы достаточной чувствительностью во всем световом диапазоне. Большинство датчиков имеет оптимальную чувствительность в довольно узкой зоне ультрафиолетовой, или видимой, или инфракрасной части спектра.
Основные преимущества перед датчиками других типов:
1. Возможность бесконтактного обнаружения.
2. Возможность (при соответствующей оптике) измерения объектов как с чрезвычайно большими, так и с необычайно малыми размерами.
3. Высокая скорость отклика.
4. Удобство применения интегральной технологии (оптические датчики, как правило, твердотельные и полупроводниковые), обеспечивающей малые размеры и большой срок службы.
5. Обширная сфера использования: измерение различных физических величин, определение формы, распознавания объектов и т.д.
Наряду с преимуществами оптические датчики обладают и некоторыми недостатками, а именно чувствительны к загрязнению, подвержены влиянию постороннего света, светового фона, а также температуры (при полупроводниковой основе).
Датчики давления. В датчиках давления всегда испытывается большая потребность, и они находят весьма широкое применение. Принцип регистрации давления служит основой для многих других типов датчиков, например датчиков массы, положения, уровня и расхода жидкости и др. В подавляющем большинстве случаев индикация давления осуществляется благодаря деформации упругих тел, например диафрагмы, трубки Прудона, гофрированной мембраны. Такие датчики имеют достаточную прочность, малую стоимость, но в них затруднено получение электрических сигналов. Потенциалометрические (реостатные), емкостные, индукционные, магнитнострикционные, ультразвуковые датчики давления имеют на выходе электрический сигнал, но сравнительно сложны в изготовлении.
В настоящее время в качестве датчиков давления все шире используются тензометры. Особенно перспективными представляются полупроводниковые тензометры диффузионного типа. Диффузионные тензометры на кремниевой подложке обладают высокой чувствительностью, малыми размерами и легко интегрируются с периферийными схемами. Путем травления по тонкопленочной технологии на поверхности кристалла кремния с n-проводимостью формируется круглая диафрагма. На краях диафрагмы методом диффузии наносятся пленочные резисторы, имеющие p-проводимость. Если к диафрагме прикладывается давление, то сопротивление одних резисторов увеличивается, а других - уменьшается. Выходной сигнал датчика формируется с помощью мостовой схемы, в которую входят эти резисторы.
Полупроводниковые датчики давления диффузионного типа, подобные вышеописанному, широко используются в автомобильной электронике, во всевозможных компрессорах. Основные проблемы - это температурная зависимость, неустойчивость к внешней среде и срок службы.
Датчики влажности и газовые анализаторы. Влажность - физический параметр, с которым, как и с температурой, человек сталкивается с самых древних времен; однако надежных датчиков не было в течение длительного периода. Чаще всего для подобных датчиков использовались человеческий или конский волос, удлиняющиеся или укорачивающиеся при изменении влажности. В настоящее время для определения влажности используется полимерная пленка, покрытая хлористым литием, набухающим от влаги. Однако датчики на этой основе обладают гистерезисом, нестабильностью характеристик во времени и узким диапазоном измерения. Более современными являются датчики, в которых используются керамика и твердые электролиты. В них устранены вышеперечисленные недостатки. Одна из сфер применения датчиков влажности - разнообразные регуляторы атмосферы.
Газовые датчики широко используются на производственных предприятиях для обнаружения разного рода вредных газов, а в домашних помещениях - для обнаружения утечки горючего газа. Во многих случаях требуется обнаруживать определенные виды газа и желательно иметь газовые датчики, обладающие избирательной характеристикой относительно газовой среды. Однако реакция на другие газовые компоненты затрудняет создание избирательных газовых датчиков, обладающих высокой чувствительностью и надежностью. Газовые датчики могут быть выполнены на основе МОП-транзисторов, гальванических элементов, твердых электролитов с использованием явлений катализа, интерференции, поглощения инфракрасных лучей и т.д. Для регистрации утечки бытового газа, например сжиженного природного или горючего газа типа пропан, используется главным образом полупроводниковая керамика, в частности, или устройства, работающие по принципу каталитического горения.
При использовании датчиков газа и влажности для регистрации состояния различных сред, в том числе и агрессивных, часто возникает проблема долговечности.
Магнитные датчики. Главной особенностью магнитных датчиков, как и оптических, является быстродействие и возможность обнаружения и измерения бесконтактным способом. Но в отличие от оптических датчиков этот вид датчиков не чувствителен к загрязнению. Однако в силу характера магнитных явлений эффективная работа этих датчиков в значительной мере зависит от такого параметра, как расстояние, и обычно для магнитных датчиков необходима достаточная близость к воздействующему магнитному полю.
Среди магнитных датчиков хорошо известны датчики Холла. В настоящее время они применяются в качестве дискретных элементов, но быстро расширяется применение элементов Холла в виде ИС, выполненных на кремниевой подложке. Подобные ИС наилучшим образом отвечают современным требованиям к датчикам.
Магниторезистивные полупроводниковые элементы имеют давнюю историю развития. Сейчас снова оживились исследования и разработки магниторезистивных датчиков, в которых используется ферромагнетики. Недостатком этих датчиков является узкий динамический диапазон обнаруживаемых изменений магнитного поля. Однако высокая чувствительность, а также возможность создания многоэлементных датчиков в виде ИС путем напыления, т. е. технологичность их производства, составляют несомненные преимущества.
ІІІ. ДАТЧИКИ В СОВ РЕМЕННЫХ АВТОМОБИЛЯХ
1. Новые разработки датчиков
Новый аккумуляторный датчик от Bosch. Концерн Bosch разработал электронный датчик состояния автомобильной батареи (EBS). Встроенная измерительная электроника датчика определяет основные физические параметры батареи - напряжение, силу тока и температуру, а программные алгоритмы рассчитывают величины, точно описывающие ее состояние. Кроме того, датчик выполняет ситуативный прогноз состояния заряда.
В современных автомобилях эта информация используется блоком управления энергоснабжением, что дает возможность всегда поддерживать достаточный уровень заряда батареи для надлежащего запуска двигателя даже после длительного простоя. Данные, на основании которых осуществляется управление генератором и двигателем, позволяют снизить расход топлива и, следовательно, объем выхлопа, а также увеличить срок службы батареи. Контроль состояния батареи играет большую роль и в гибридных автомобилях с функцией «старт-стоп».
Датчик состоит из чипа с электронной начинкой и резистивного элемента для измерения тока. Вместе с полюсной клеммой они образуют монтажный блок, который подключается непосредственно к аккумулятору и помещается в углублении рядом с клеммой на стандартных автомобильных батареях. Новинка выигрывает по сравнению с другими решениями в этой области за счет значительной экономии свободного места и средств.
Помимо аппаратной основы датчика, Bosch в сотрудничестве с Varta разработал программное обеспечение для определения состояния батареи, алгоритмы которого полностью интегрируются в чип EBS. Датчик напрямую измеряет температуру, напряжение и ток батареи и по этим данным вычисляет ее емкость и состояние заряда, а также текущую и будущую производительность. Информация передается через LIN-интерфейс в вышестоящий блок управления энергоснабжением автомобиля, что позволяет оптимизировать состояние заряда батареи.
Bosch начала производство первых в мире модулей дроссельной заслонки из композиционных материалов для бензиновых двигателей. Новое изделие весит на 25% меньше и более экономично в изготовлении, нежели традиционные модули из металла. К другим преимуществам новинки относятся: более точная регулировка угла открытия, упрощенная адаптация к разным двигателям и моделям автомобилей, а также как и повышение безопасности при ДТП: детали, изготовленные из композитов, под воздействием внезапного удара разбиваются на мелкие составные части.
В системе электронного управления положением дроссельной заслонки модуль дроссельной заслонки является главным элементом регулирования потребления воздуха двигателем и, таким образом, регулирования выходной мощности двигателя. На основе информации о положении педали газа блок управления двигателя вычисляет необходимый угол открытия дроссельной заслонки, угол опережения зажигания и количество впрыскиваемого топлива. По сигналу датчика положения дроссельной заслонки контролируется фактическое положение дроссельной заслонки и обеспечивается точное соблюдение заданного положения. К тому же, отпадает необходимость включения модуля дроссельной заслонки в контур циркуляции охлаждающей жидкости, так как низкая теплопроводность синтетического материала значительно снижает опасность обледенения.
Корпус и заслонка нового поколения модулей DV-E8 состоят из долговечного прочного стекловолокна укрепленного термопластиком, который обладает высокой термо- и износостойкостью. Конструкция обеспечивает легкую адаптацию к разным моделям двигателей и транспортных средств.
Motorola разработала новое поколение автомобильных датчиков для контроля давления в шинах, а также новой серии инерционных датчиков.
Приборы для контроля давления имеют оригинальный дизайн и монтируются в штатный вентиль колеса. Они обеспечены автономным питанием от поставляемых в комплекте батареек и могут легко устанавливаться на любой автомобиль.
Помимо датчиков эта система включает бортовой приемник, который принимает сигналы от датчиков и преобразует его в понятные для водителя данные.
Промышленное производство этих приборов обещали наладить к 2008 году.
Помимо датчиков давления Motorola заявила к серийному выпуску системы инерционного контроля за движением. Они отслеживают изменение динамики автомобиля в зависимости от манипуляций водителя и в состоянии предупредить занос и опрокидывание машины.
Инерционные датчики Motorola предназначены для поставок на сборочные автозаводы в составе оригинальной системы ESP разработки этой фирмы. Motorola надеется на промышленные заказы автоконцернов на новую продукцию и была намерена адаптировать ее к перспективным моделям 2006 года.
2. Датчики системы Парктроник
Парковочный радар, также известный как, Акустическая Парковочная Система (АПС), парктроник или Ультразвуковой датчик парковки -- вспомогательная парковочная система, устанавливаемая на некоторых автомобилях; это система, облегчающая процедуру парковки автомобиля, движение его задним ходом в тёмное время суток и маневрирование в узких местах. Он сводит к минимуму риск повреждения кузова автомобиля о приближающееся препятствие, так как своевременно предупреждает водителя о сокращающемся расстоянии до объекта. Некоторые модели парктроников сами предотвращают возможное столкновение с приближающимся объектом.
Парктроник измеряет расстояние до приближающегося объекта с помощью ультразвука. Система использует ультразвуковые датчики (рис. 2, 3), врезанные в переднем и заднем бамперах для измерения дистанции к ближайшим объектам. Система издаёт прерывистый предупреждающий звук (и, в некоторых вариантах исполнения, отображает информацию о дистанции на дисплее, встроенном в приборную панель, в зеркало заднего вида или установленным отдельно) для индикации того, как далеко находится машина от препятствия.
Рис. 2. Ультразвуковой датчик типа MA40MF14-18.
Дисплеи и датчики парктроников являются высокоточными и показывают водителю, не только направление приближающегося препятствия, но и расстояние до него, если оно меньше полутора метров. В это время, с уменьшением расстояния, звуковой сигнал звучит чаще, а когда расстояние становится меньше 25 см, звуковой сигнал парктроника становится непрерывным.
Датчики парковки (сами сенсоры), которые входят в комплект, бывают разных размеров и цветов. Они монтируются в бампер автомобиля. Многие модели автомобиля имеют штатные места для установки датчиков парктроника, либо для их установки вырезаются отверстия. Внешний вид автомобиля в этом случае не ухудшается.
Многие марки автомобилей выпускаются в настоящее время с изначально установленными датчиками парковки (парктрониками), что подтверждает необходимость наличия данной системы.
Рис. 3. Ультразвуковой датчик типа MA40S5.
Существует множество разновидностей парковочных систем, различающихся, в основном, количеством и расположением ультразвуковых датчиков-излучателей.
Самые простые системы используют два датчика, устанавливаемые на задний бампер автомобиля. Система активируется при включении водителем передачи заднего хода. Количество датчиков зависит от конструкции парктроника. Число их может составлять от двух до восьми. От количества датчиков зависит точность парктроника.
Датчики могут быть врезными или накладные. Для врезных датчиков просверливают специальные отверстия в теле бампера, а затем, подготовив места, устанавливают датчики. Это самый распространённый способ установки. А для установки накладных датчиков ничего просверливать не нужно. Датчики просто крепятся посредством специального клея на бампер автомобиля.
В России завод АвтоВАЗ устанавливает штатно парковочный радар на автомобили Лада Приора в комплектации Люкс. Практически на любой автомобиль, на котором парковочный радар отсутствует штатно, его можно установить в качестве дополнительной опции.
3. Датчики в автомобильных охранных сигнализациях
По конструктивному исполнению автосигнализации делятся на два типа: компактные и модульные.
Сигнализация в компактном исполнении представляет собой моноблок, содержащий в себе почти все элементы системы: электронные узлы, сирену, датчики. Ввиду того, что электронные компоненты располагаются в корпусе сирены, которая устанавливается под капотом, они более доступны злоумышленникам.
Сигнализация в модульном исполнении состоит из отдельных частей: центрального блока, сирены и внешних датчиков. Центральный блок располагается в салоне автомобиля, в защищенном от доступа месте, и не подвергается атмосферным воздействиям. Этот тип сигнализации также оборудуется дополнительными датчиками и исполнительными устройствами (центральным замком, замком багажника, стеклоподъемниками и т. п.). Имеет более широкий набор сервисных функций.
Почти во всех сигнализациях используются сервисные системы, такие как контроль и проверка ложных cpабaтываний:
· Auto Testing -- автоматически проверяет все датчики сигнализации, определяет любые неисправности, избавляя пользователя от их длительного и дорогостоящего поиска;
· обход неисправностей (Auto Bypass) с автоматическим мониторингом. Система автоматически (по желанию пользователя) отключает неисправные датчики или контура, сохраняя общую работоспособность сигнализации и защиту автомобиля.
Автомобильные охранные сигнализации используют множество датчиков от самых простых (контактных) до сложных, представляющих собой практически самостоятельные интеллектуальные электронные устройства (объемные датчики).
Контактные датчики , как правило, используют все сигнализации. Эти датчики предназначены для защиты дверей автомобиля, капота и багажника. В качестве таких датчиков обычно используются кнопочные выключатели (как правило, штатные дверные).
Датчик битого стекла реагирует на характерный звук разбитого стекла. Это датчик микрофонного тина и может быть одноуровневым иди двухуровневым. Срабатывание такого датчика в большей степени зависит от типа стекла, его толщины и расположения микрофона. Одноуровневый датчик реагирует только на характерный звук разбиваемого стекла. Двухуровневый - регистрирует звук удара по стеклу и собственно звон разбиваемого стекла. Для срабатывания и выдачи соответствующего сигнала в центральный блок такой датчик должен зарегистрировать два тина сигналов с интервалом не более 150 мс.
Принцип работы этих датчиков - реагирование на колебания с частотой порядка 1500 Гц, производимые разбиваемым стеклом, или на колебания высокой частоты, обусловленные внутренними напряжениями стекла, когда его раскалывают или вырезают.
Датчик электромеханический заключен в герметичную ампулу. Его контакты выполнены в виде двух электрических нитей, полупогруженных в ртуть. Колебания, генерируемые при разбитии стекла, вызывают кратковременные размыкания электрического контакта.
Акустический датчик предназначен для улавливания колебаний с частотой около 1500 Гц, которые появляются при разрушении стеклянных перегородок. Сигнал, принятый микрофоном, усиливается и анализируется электронной схемой, связанной с датчиком.
Датчик пьезоэлектрический - это более точный детектор, поскольку обладает высокой избирательностью. Он не реагирует на низкие частоты, возникающие при ударе по стеклу, если оно не разбилось, а улавливает колебания около 200 кГц, обусловленные внутренними напряжениями разбиваемого стекла. Таким образом, исключаются несвоевременные срабатывания сигнализации, случающиеся, например, при проезде тяжелого или скоростного автомобиля вблизи от стеклянной перегородки или при проникновении сквозь стену авиационного гула.
Датчик удара (вибрации), как правило, поставляется в базовом комплекте автосигнализации. Он представляет собой устройство, регистрирующее вибрацию и удары по корпусу автомобиля. Если амплитуда вибрации превышает заданную величину, срабатывает сигнализация.
Датчик работает па основе пьезоэффекта или электромагнитной индукции, когда постоянный магнит перемещается вдоль обмотки катушки и тем самым, создает в ней переменный ток. Такой датчик называют электромагнитным, магниторезонансным или датчиком Piezosensor.
Редкий вариант устройства вибродатчика - вибродатчик с шариками. В покое электрический контакт замкнут. Один или оба шарика свободно лежат на двух контактах, которые конструктивно могут быть выполнены в виде двух металлических перилец. В момент удара шарики отскакивают от контакта, вызывая кратковременные размыкания, анализируемые электронной схемой, посредством которой регулируется чувствительность к ударам.
Чувствительность определяется по длительности размыкания контакта при отскакивании шариков друг от друга.
Датчик наклона - это очень простой датчик. Он пользуется большой популярностью у отечественных владельцев автомобилей. Датчик наклона состоит из двух магнитов и катушки. Один магнит закреплен неподвижно у основания катушки, а второй подвешен в магнитном поле первого. При наклоне корпуса датчика второй магнит смещается относительно первого, что приводит к изменению магнитного поля, в котором находится катушка. В обмотке катушки наводится ЭДС, которая усиливается и является информационным сигналом датчика. В зарубежных автосигнализациях такие датчики наклона применяются крайне редко, но находят широкое применение в мотоциклетных системах охраны.
Датчик падения напряжения в режиме охраны контролирует напряжение бортовой сети автомобиля. При возникновении бросков напряжения, вызванных, например, открыванием дверей автомобиля, датчик выдает соответствующий сигнал в блок управления сигнализации. Датчик такого типа встраивается в центральный блок и входит в состав базового комплекта большинства сигнализации.
Токовый датчик работает аналогично датчику падения напряжения. Однако в режиме охраны он регистрирует скачок тока, возникающий при подключении дополнительной нагрузки к источнику питания (например, при открывании двери автомобиля). Токовый датчик должен обладать очень высокой чувствительностью к малым броскам тока и поэтому в сигнализациях используется довольно редко.
Использование датчика обрыва питания в автосигнализациях считается традиционным. При обрыве цепи питания сигнализации (отсоединении клемм аккумуляторной батареи) датчик срабатывает и включает сирену с автономным питанием, если она подключена к сигнализации.
Датчик движения часто называют Proximity Sensor, поскольку он срабатывает при попадании объекта, излучающею тепло, например человека, в зону охраны датчика. Proximity Sensor обычно имеет одну зону чувствительности (90-110°) и устойчив к ложным срабатываниям. Недостатком самых простых и дешевых датчиков заключается в том, что они срабатывают при определенной скорости изменения теплового потока. Например, из-за прогрева солнцем салона автомобиля датчик может сработать.
Более совершенные датчики лишены этого недостатка. Их надежность и стойкость к тепловым помехам обеспечивается многоканальными головками и сложной электронной обработкой сигнала в самом датчике. В простых моделях обработка сигналов осуществляется аналоговыми методами, а в более сложных -- цифровыми, например, с помощью встроенного процессора.
Объемные датчики относятся к наиболее чувствительным системам охраны салона автомобиля. Они регистрируют любое перемещение в закрытом пространстве салона. Поэтому во многих сигнализациях предусмотрен режим дистанционного отключения датчика при помощи брелка. К объемным датчикам относятся:
1. Ультразвуковой датчик (Ultrasonic) предназначен для обнаружения перемещений в салоне автомобиля. Действие его основано на интерференции ультразвуковых колебаний. В состав датчика входят излучатель ультразвуковой частоты и приемник, которые разнесены в салоне автомобиля. При закрытых окнах и дверях пространство, контролируемое датчиком, ограничено салоном автомобиля, и в точке расположения приемника формируется устойчивая интерференционная картина. При проникновении какого-либо объема и салон устойчивость интерференционной картины нарушается и формируется сигнал тревоги. К основному недостатку ультразвукового датчика можно отнести ложные срабатывания при возникновении конвекционных потоков воздуха в системе отопления автомобиля.
2. Микроволновый датчик предназначен для обнаружения движения внутри салона и вблизи автомобиля. Поэтому его еще называют двухзоновым датчиком. Первая зона охраны находился за пределами автомобиля, а вторая собственно салон. Принцип действия датчика основан на регистрации изменений интерференционной картины радиоволн сантиметрового диапазона (прозрачного для стекол автомобиля), формируемой передатчиком. Устройство очень эффективно, но нуждается в тщательной регулировке чувствительности, так как зона охраны распространяется за пределами автомобиля, что может вызвать ложные срабатывания датчика.
Часто двухзоновые датчики используют для отпугивания лиц, приближающихся к автомобилю. При срабатывании первой зоны включаются фары, и раздается слабый звуковой сигнал. В наиболее совершенных моделях используется речевой синтезатор, предлагающий прохожим, приблизившимся к автомобилю слишком близко, отойти дальше.
3. Инфракрасный датчик (Infrasonic) также, как и ультразвуковой охраняет только салон автомобиля. Его действие основано на регистрации изменения интерференционной картины поля инфракрасного диапазона. Этот датчик способен контролировать закрытые помещения большого объема, поэтому рекомендуется для установки в салонах микроавтобусов, фургонов и т. п. Основной недостаток -- большой потребляемый ток по сравнению с другими объемными датчиками.
4. Датчик изменения объема предназначен для регистрации изменения давления воздуха в салоне автомобиля, возникающего, например, при открывании двери либо стекла автомобиля. Этот датчик имеет очень высокую чувствительность и в связи с этим, возможны его ложные срабатывания, особенно при остывании салона автомобиля в зимний период. В автосигнализациях применяется крайне редко.
ВЫВОДЫ
Для приема информации служат датчики неэлектрических величин. Таким образом, контролируется температура, механические перемещения, наличие или отсутствие предметов, давление, расходы жидкостей и газов, скорость вращения и т.п. На датчик могут одновременно воздействовать различные физические величины (давление, температура, влажность, вибрация, ядерная реакция, магнитные и электрические поля и т. д.), но воспринимать он должен только одну величину, называемую естественной величиной.
Датчики информируют о состоянии внешней среды путем взаимодействия с ней и преобразования реакции на это взаимодействие в электрические сигналы.
В настоящее время различные датчики широко используются при построении систем автоматизированного управления. Датчики являются элементом технических систем, предназначенных для измерения, сигнализации, регулирования, управления устройствами или процессами.
В последнее время в связи с удешевлением электронных систем всё чаще применяются датчики со сложной обработкой сигналов, возможностями настройки и регулирования параметров и стандартным интерфейсом системы управления.
Современные автомобили укомплектованы огромным количеством датчиков, которые контролируют температуру, давление, расходы жидкостей и газов, скорость вращения, наличие или отсутствие предметов вокруг машины во время парковки, а так же используются для охранных систем автомобилей. Все это позволяет ускорить процесс выявления поломок, а соответственно и ремонт автомобиля, а также, облегчает участь водителя в обращении с автомобилем.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1) Ютт В.Е. Электрическое и электронное оборудование автомобилей - М. Транспорт 1983г.
2) Како Н., Яманэ Я. Датчики и микро-ЭВМ. Л: Энергоатомиз дат, 1986г.
3) У.Титце, К.Шенк. Полупроводниковая схемотехника. М: Мир, 1982г.
4) П.Хоровиц, У.Хилл. Искусство схемотехники т.2, М: Мир, 1984г.
5) Справочная книга радиолюбителя-конструктора. М: Радио и связь, 1990г.
6) Виглеб Г., Датчики: устройство и применение, 1989г.
7) Осипович Л.А., Датчики физических величин, 1979г.
8) Современные датчики. Справочник. ДЖ. ФРАЙДЕН Перевод с английского Ю. А. Заболотной под редакцией Е. Л. Свинцова. М: Техносфера-2005 г.
9) Датчики. Перспективные направления развития. Алейников А. Ф., Гридчин В. А., Цапенко М. П. Изд-во НГТУ -- 2001 г.
10) Датчики в современных измерениях. Котюк А. Ф. Москва. Радио и связь -- 2006 г.
11) Пинский Ф.И., Давтян Р.И., Черняк Б.Я. Микропроцессорные системы управления автомобильными двигателями внутреннего сгорания: Учеб. пособие. - М.: Изд-во «Легион-Автокада», 2002 г.
12) Автомобили ВАЗ: Технология ремонта кузовов и кузовных деталей / Под ред. Б.В. Прохорова. - Л.: Машиностроение, 1987 г.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Краткая характеристика датчиков контрольных сигналов и аварийных режимов. Датчики сигнализаторов аварийного давления масла в автомобиле. Контактные, контактно-транзисторные, бесконтактные (электронные), микропроцессорные системы искрового зажигания.
курсовая работа , добавлен 11.02.2013
Датчики массового расхода воздуха, положения дроссельной заслонки. Назначение датчика температуры охлаждающей жидкости. Регулятор давления топлива. Клапаны продувки адсорбера, бензонасос. Методика проверки датчиков фазы и положения коленчатого вала.
курсовая работа , добавлен 17.12.2009
Система управления двигателем. Топливная система: общее понятие, устройство. Принцип действия системы впрыска и выпуска бензиновых двигателей. Главное назначение датчиков. Электронная система зажигания: общий вид, конструкция, особенности работы.
презентация , добавлен 08.12.2014
Новые тенденции и перспективные технологии автомобильных датчиков скорости и положения, концентрации кислорода, массового расхода воздуха, давления, температуры, уровня и состояния масла, детонации в системах Powertrain. Датчики для газовых двигателей.
дипломная работа , добавлен 20.05.2009
Электроника и электрооборудование транспортных, транспортно-технологических машин. Датчики электронных информационных систем. Магнитоэлектрические указатели на автомобилях. Датчик сигнализатора аварийного давления. Отличие датчиков давления друг от друга.
реферат , добавлен 07.06.2011
Работа датчика давления топлива. Отклонение давления топлива от заданной величины. Срабатывание регулирующего клапана в топливной рампе. Датчик давления в шинах. Основной элемент системы прямого контроля давления. Основные виды датчиков давления масла.
презентация , добавлен 29.11.2016
Электронная система управления двигателем автомобиля ВАЗ Приора, ее компоненты и принципы их работы. Датчики и система зажигания. Устройство и электросхема питания двигателя. Проверка и устранение неисправностей. Техника безопасности при работе с ЭСУД.
лекция , добавлен 16.06.2014
Характеристика антиблокировочной системы, предназначенной для сохранения устойчивости автомобиля при торможении. Работа блока управления, модулятора, датчиков скорости вращения колес. Анализ системы стабилизации траектории Electronic Stability Program.
контрольная работа , добавлен 11.06.2012
Ключевая система беспилотного автомобиля робота и ITS - интегрированной системы, которая является бортовым компьютером. Датчики бортового компьютера. Интегрированная навигационная система и задачи которые она решает. Система глобального позиционирования.
реферат , добавлен 20.05.2009
Классификация существующих систем управления тяговым электроприводом автомобиля и описание их работы, схемы данных узлов и их основные элементы. Описание датчиков, входящих в состав системы. Диагностика тягового электропривода гибридного автомобиля.
Доброго времени суток уважаемые читатели, в этой статье мы разберем многие причины но в основном симптомы неисправности датчиков автомобиля. Помните, что прежде чем ехать в сто и паниковать стоит потратить немного времени и постараться самому найти причину неисправности и сэкономить средства.
Признаки неисправности датчика ДПДЗ:
— на холостом ходу возможны высокие обороты, это наиболее характерный признак;
— заметное снижение мощности двигателя и ухудшение приемистости;
— при нажатии акселератора рывки, провалы и подергивания;
— плавающие обороты на холостом ходу;
— при переключении передач самопроизвольно выключается двигатель;
— возможны перегревы;
— детонация.
(лично у меня симптомами были высокие обороты, отсутствие возможности тормозить двигателем, рывки, понижение мощности и соответственно повышенный расход бензина).
На фото видно сильно изношенные дорожки
Причинами неисправности датчика ДПДЗ могут быть:
— окисление контактов - помочь в этом случае можно, надо взять специальную жидкость WD и ватным тампоном почистить все контакты в колодке и под крышкой;
— изношенные подложки датчиков в том случае, если в их конструкции было предусмотрено напыление резистивного слоя;
— выходит из строя подвижный контакт - возможна поломка какого-нибудь наконечника этого контакта, тогда образуется задир и другие наконечники тоже выходят из строя;
— дроссельная заслонка на холостом ходу до конца не закрывается - в этом случае можно немножко подпилить напильником посадочные места датчика и заслонка должна будет закрыться.
Признаки неисправности клапана холостого хода:
— неустойчивые обороты двигателя на холостом ходу;
— самопроизвольное повышение или снижение оборотов двигателя;
— остановка работы двигателя при выключении передачи;
— отсутствие повышенных оборотов при запуске холодного двигателя;
— снижение оборотов холостого хода двигателя при включении нагрузки (фары, печка и т.д).
К лапан холостого хода в таком состоянии нормально функционировать не сможет.
Ошибка check выскакивает не всегда.
Лучшая профилактика клапана холостого хода это периодически снимать и чистить клапан холостого хода, обычно это делают осенью и весной.
Признаки неисправности датчика ДМРВ:
Признаки неисправности датчика дмрв или абсолютного давления во впускном характеризуются:
— До 70 градусов машина более менее работает хорошо, после 70 начинается нестабильный холостой ход;
— Провалы при разгоне и подтраивания;
— Машина иногда глохнет на холостом ходу при резком нажатии педали газа;
— Повышенный расход;
— Неприятный запах выхлопа;
— Хлопки в глушителе при работе и иногда хлопки во впускном коллекторе. (неправильный угол опережения зажигания из-за неисправного датчика)
Датчик расхода воздуха очень чувствительный и чистить его самому не рекомендуется, чем чаще вы меняете фильтр тем дольше он вам прослужит.
Ошибка check выскакивает только тогда, когда датчик дмрв перестал работать окончательно, а давать неверные показания может долгое время.
Проверить дмрв или датчик массового расхода воздуха можно имея под рукой мультиметр или диагностический сканер.
Признаки неисправности датчика скорости:
— спидометр не работает или дает неверные показания;
— нестабильный холостой ход;
— повышенный расход горючего;
— мотор перестает развивать полную мощность.
— стрелка указателя топлива почти мгновенно реагирует на колебания уровня топлива в баке, т.к. компьютер думает, что автомобиль не движется, и меньше «сглаживает» показания датчика;
— одометр не наматывает пробег;
датчик в акпп
— АКПП при переключении скорости сбрасывается сама на нейтралку, или самопроизвольно нелогично переключается;
— машина перестает реагировать на педаль газа и идёт накатом;
— при городском движении при наборе скорости коробка резко повышает обороты и не ускоряется, не реагирует на другие режимы 2 и 1. Она как бы едет только на 1 скорости но не тормозит двигателем.
Принцип работы датчика скорости на всех автомобилях одинаковый и его вполне можно восстановить самому, разберем на примере .
Признаки и причины неисправности датчика детонации:
— Приходит в неисправное состояние довольно редко. Чем сломается датчик, скорее что-то случится с его проводкой. Возможно, что-то случилось с ними, если при оборотах превышающих 3000 повысится чувствительность двигателя к тому, насколько качественное топливо в него заливают. Если топливо окажется некачественным, возникнет «стук пальцев».
— симптомы неправильной установки угла опережения зажигания. Кто ездил на автомобилях с механической системой управления двигателя, тот знает, о чем я говорю. Стоит только на несколько градусов сместить УОЗ в раннюю или позднюю сторону, так двигатель либо потеряет динамику, так как будто вы едите на ручнике, либо начнет детонировать — звенеть при незначительной нагрузке или же «простреливать» в выхлопную систему. Все завит от детонационной стойкости залитого топлива и УОЗ при котором работает ваш двигатель.
К примеру (из опыта), мне встречалась Audi с V-образным двигателем с двумя датчиками детонации, которая наотрез отказывалась развивать полную мощность. Двигатель очень вяло набирал обороты, а павлодарские специалисты указывали на забитую топливную систему. Однако, при проверке на стенде, форсунки отлично распыляли топливо, а манометр показывал на эталонное значение давления в рейке. Но все же, при замере стробоскопом УОЗ выяснилось, что он смещен более чем на 10 градусов от нормального значения, которое описано в руководстве. Причиной всему был один из двух датчиков детонации на втором блоке двигателя.
Еще один интересный случай, связанный с неисправностью датчика детонации, был с двигателем Subaru. При покупке машина, подобно вышеописанной Audi, не развивала полную мощность. При этом двигатель работал очень ровно, топливная система (форсунки, бензобак) была абсолютно чистая и признаков каких либо неисправностей не было и вовсе. Однако хозяин автомобиля жаловался на то, что он и обычную инжекторную десятку обогнать не может. По опыту с Audi мы проверили датчик детонации на этом двигателе, но датчик оказался очень даже «живым». Сопротивления 540 кОм, как и положено по спецификации. На постукивания ДД реагировал живо — 30-40 мвольт.
Причина была найдена не скоро. На нескольких американских сайтах я нашел владельцев точно таких же автомобилей, которые тоже жаловались на ужасную динамику мотора. Но смышленые американцы быстро поняли, в чем дело и зашунтили цепь датчика детонации конденсатором, а были и те, кто особо с электроникой возиться не хотел и предпочел подкладку из куска резины, которую подкладывали под датчик. В результате чувствительность ДД снижалась и появление небольших вибраций в моторе вовсе игнорировалось. Таким образом, уже через несколько километров машина становилась резвой и динамичной.
Ошибка check выскакивает не всегда.
Признаки неисправности датчика температуры охлаждающей жидкости:
— Электронная система управления устанавливает температуру двигателя пригодную для пуска на значение в ноль градусов Цельсия и на регулятор добавочного воздуха поступает соответствующая команда. В случае неисправности датчика температуры, пропорции воздуха и бензина в смеси будут далеки от оптимальных, что затруднит запуск двигателя в условиях низких температур. После того, как двигатель всё же удастся запустить, по прошествии двух минут, электронный блок управления решит, что температура охлаждающей жидкости поднялась до 80 градусов. По этой причине, играть педалью газа придётся не только при запуске, но и при прогреве двигателя.
С этой же неисправностью проблемы будут и в жаркую погоду. При нагреве двигателя до температуры, значение которой близко к максимально допустимому, блок управления будет предполагать, что температура тосола имеет нормально значение, и не предпримет мер по корректировке угла опережения зажигания. Произойдёт потеря мощности и возникнет детонация двигателя.
— холостые обороты ниже нормы.
— неправильная работа вентиляторов автомобиля, включаются на холодный двигатель и не включаются когда требуется, в следствии чего возрастает температура.
— появление темного дыма из выхлопной трубы.
На большинстве автомобилей присутствуют 2-а датчика температуры ож, данные от первого идут на панель приборов, а от данных второго датчика зависит включение и выключение вентилятора радиатора.
Ошибка выскакивает не всегда.
Признаки неисправности датчика положения распредвала:
— коробка передач блокируется на одной передачи, обычно на первой, повторный запуск двигателя может решить проблему;
— автомобиль двигается рывками;
— автомобиль испытывает затруднительный разгон после 60 км/ч.
— двигатель периодически глохнет, особенно часто это происходит на холостых оборотах;
— возможны хлопки в системе выхлопных газов;
— исчезновение искры, завести двигатель не получится.
Признаки неисправности датчика положения коленвала:
— при интенсивном разгоне появляется детонация;
— нестабильные обороты на холостом ходу;
— обороты автомобиля сами повышаются либо падают;
— не получается запустить двигатель.
Признаки неисправности катушки зажигания:
— Выходит из строя довольно часто. Симптомами являются возникающие провалы мощности, снижение общей мощности двигателя, неустойчивость в режиме холостого хода, провалы во время разгона, и даже отключение двух цилиндров. Если расстояние до станции техобслуживания составляет несколько километров, и есть возможность до неё добраться, то отключите соответствующие форсунки. Иначе бензин, впрыскиваемый форсунками в нерабочие цилиндры, и масло будет смываться с отключившихся цилиндров, после чего оно будет следовать в картер.
Проверить можно способом отключения катушек зажигания по очереди и когда наткнетесь на неисправную катушку работа двигателя не измениться.
Признаки неисправности генератора:
— При работающем двигателе мигает (или непрерывно горит) контрольная лампа разряда аккумулятора;
— Разрядка или перезаряд (выкипание) аккумуляторной батареи;
— Тусклый свет автомобильных фар, дребезжащий или тихий звуковой сигнал при работающем двигателе;
— Значительное изменение яркости фар при увеличении числа оборотов. Это может быть допустимо при увеличении оборотов (перегазовки) с режима холостого хода, но фары, загоревшись ярко, дальше яркость свою увеличивать не должны, оставаясь в одной интенсивности;
— Посторонние звуки (вой, писк) исходящие от генератора.
Бурный прогресс в области электроники и электротехники за последние годы и десятилетия привел к резкому увеличению количества электронных компонентов в автомобиле. Наряду с гидравликой и пневматикой электроника проникла во все части автомобиля. Отдельные электронные компоненты и комплексные электронные системы становятся все компактнее, дешевле и, вместе с тем, эффективнее. В результате появляются новые возможности использования электроники в автомобиле, позволяющие постоянно расширять объем уже существующих функций. Такой прогресс неизбежно сказывается на организации работы станций технического обслуживания в автомобильной сфере. Объем обычных работ сокращается, и навыки, необходимые для их выполнения, теряют свою значимость. Все большее значение приобретает получение необходимой информации через электронные средства, понимание работы комплексных систем и, в конце концов, проведение правильной диагностики на основании целенаправленных контрольно-измерительных работ. В этой связи должно произойти еще одно преобразование: переход от мышления и понимания отдельных систем до комплексного мышления и понимания системных взаимосвязей. Естественно, что впредь, как и ранее, знание и понимание принципа работы и деталей отдельных систем сохранят свое значения. При этом, однако, необходимо еще знать и понимать соединения и связи с остальными системами.
Электронные системы управления современного автомобиля немыслимы без датчиков. Автомобильные датчики оценивают значения неэлектрических параметров и преобразуют их в электрические сигналы. В качестве сигнала выступает напряжение, ток, частота и др. Сигналы преобразуются в цифровой код и передаются в электронный блок управления, который в соответствии с заложенной программой приводит в действие исполнительные механизмы.
Датчики бывают активными и пассивными. В активном датчике электрический сигнал возникает за счет внутреннего энергетического преобразования. Пассивный датчик преобразует внешнюю электрическую энергию.
Датчики применяются практически во всех системах автомобиля. В двигателе они измеряют температуру и давление воздуха, топлива, масла, охлаждающей жидкости. Ко многим движущимся частям автомобиля (коленчатый вал , распределительный вал, дроссельная заслонка , валы в коробке передач, колеса, клапан рециркуляции отработавших газов) подключены датчики положения и скорости. Большое количество датчиков используется в системах активной безопасности .
В зависимости от назначения различают следующие типы автомобильных датчиков: положения и скорости, расхода воздуха, контроля эмиссии отработавших газов, температуры, давления.
Датчики положения и скорости
Преобразование линейного или углового перемещения контролируемого объекта в электрический сигнал производится с помощью датчиков положения и скорости. В автомобиле используются датчики положения коленчатого вала , положения распределительного вала , положения дроссельной заслонки , уровня топлива , положения педали акселератора , частоты вращения колеса , угла поворота рулевого колеса .
Датчики положения и скорости выполняются контактными или бесконтактными. Несмотря на то, что предпочтение отдается бесконтактным датчикам, контактные устройства еще широко применяются. При всех достоинствах, контактные датчики имеют один существенный недостаток – склонность к загрязнению и, соответственно, снижение точности измерений.
К контактным датчикам положения относятся потенциометры с подвижными контактами , которые измеряют линейные и угловые перемещения объекта. Подвижные контакты перемещаются по длине переменного резистора и изменяют его сопротивление, пропорциональное фактическому перемещению объекта. Потенциометры широко используются в качестве датчика положения дроссельной заслонки, датчика положения педали газа, объемного расходомера воздуха, датчика уровня топлива и др.
В основу работы бесконтактных датчиков положения и скорости положены различные физические явления и эффекты, и соответствующие им датчики: индуктивные, Виганда, Холла, магниторезистивные, оптические и множество других.
Индуктивный датчик широко используется в качестве датчика положения коленчатого вала. Он содержат постоянный магнит, магнитопровод и катушку. Когда стальной объект (зуб шестерни) приближается к датчику, магнитное поле увеличивается, а в катушке наводится переменное напряжение. В отличие от индуктивных датчиков датчики Виганда не используют постоянный магнит, а активируются внешним магнитом.
Наиболее востребованные бесконтактные датчики построены наэффекте Холла . Суть эффекта заключается в том, что постоянный магнит, связанный с измеряемым объектом, при вращении генерирует напряжение, пропорциональное угловому положению объекта. В датчиках Холла используется несколько схем измерения положения и скорости: вращающийся прерыватель, многополюсный кольцевой магнит, ферромагнитный зубчатый ротор. Для измерения угловой скорости зубчатого ротора применяется дифференциальный датчик Холла – два рядом расположенных измерительных элемента, позволяющих видеть зуб и впадину одновременно.
Магниторезистивные датчики начали применяться сравнительно недавно, но очень популярны. Они построены на магниторезистивном эффекте - свойстве некоторых токонесущих материалов изменять свое сопротивление во внешнем магнитном поле. Различают анизотропные магниторезисторы (АМР) и гигантские магниторезисторы (ГМР). АМР-датчики используют электрическое сопротивление ферромагнитных материалов. Измерительный элемент ГМР-датчика состоит из чередующихся ферромагнитных и немагнитных слоев. Анизотропные магниторезисторы применяются в датчике угла поворота рулевого колеса.
В оптическом датчике для определения углового положения используются светомодулирующий диск с чередующимися прозрачными и непрозрачными секторами. Диск располагается между светодиодом и фоторезистором. При перемещении (повороте) диска на фоторезисторе вырабатываются электрические импульсы, по которым определяется угол и скорость поворота вала.
Датчики расхода воздуха
Расход воздуха, поступающего в двигатель, определяется по объему или массе. Датчики определяющие расход воздуха по объему называют объемными расходомерами . Работа таких датчиков построена на оценке перемещения заслонки, пропорционального величине потока воздуха.
Расход воздуха по массе оценивается датчиком массового расхода воздуха . Наибольшее применение нашли микромеханические расходомеры, построенные на тонкопленочных нагреваемых элементах - терморезисторах. Воздух, проходя через терморезисторы, охлаждает их. При этом, чем больше проходит воздуха, тем сильнее охлаждаются терморезисторы. Определение массового расхода воздуха построено на измерении мощности и тока, необходимых для поддержания постоянной температуры терморезисторов.
Датчики контроля эмиссии отработавших газов
Регулирование содержания вредных веществ в отработавших газах обеспечивают датчики контроля эмиссии, к которым относятся датчик концентрации кислорода и датчик оксида азота.
(другое название – лямбда-зонд) устанавливается в выпускной системе и в зависимости от содержания кислорода в отработавших газах вырабатывает определенный сигнал. На основании сигнала система управления двигателем поддерживает стехиометрический состав топливно-воздушной смеси (т.н. лямбда-регулирование).
На современных автомобилях, оборудованных каталитическим нейтрализатором, устанавливается два датчика концентрации кислорода. Кислородный датчик на выходе из нейтрализатора контролирует его работоспособность и обеспечивает содержание вредных веществ в отработавших газах в пределах установленных норм.
Датчик оксидов азота контролирует содержание оксидов азота в отработавших газах. Он устанавливается в выпускной системе бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива после дополнительного (накопительного) нейтрализатора. Датчик включает две камеры. В первой камере оценивается концентрация кислорода. Во-второй камере происходит восстановление оксидов азота на кислород и азот. Концентрация оксидов азота оценивается по величине восстановленного кислорода.
Датчики температуры
Измерение температуры производится в различных системах автомобиля:
| Система охлаждения | Температуры охлаждающей жидкости |
| Система управления двигателем | Температуры воздуха во впускном коллекторе |
| Система климат-контроля |
Температуры наружного воздуха; Температуры воздуха в салоне автомобиля |
| Система смазки | Температуры масла |
| Автоматическая коробка передач | Температуры рабочей жидкости |
Для измерения температуры применяются терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом . С увеличением температуры сопротивление термистора снижается, соответственно возрастает ток. В качестве датчика температуры используется также термопара – проводник, состоящий из двух различных металлов и под воздействием температуры генерирующий термоэлектрическое напряжение.
Датчики давления
В современных автомобилях используется большое количество датчиков давления, с помощью которых измеряется давление во впускном коллекторе , давление топлива в системе впрыска ,давление в шинах , давление рабочей жидкости в тормозной систем, давления масла в системе смазки.
Для оценки давления применяетсяпьезорезистивный эффект , который заключается в изменении сопротивления тензорезистора при механическом растяжении диафрагмы. Измеряемое давление может быть абсолютным или относительным. Датчик давления во впускном коллекторе измеряет абсолютное давление, т.е. давление воздуха относительно вакуума.
Представленная классификация охватывает далеко не все автомобильные датчики. Необходимо упомянуть ряд других датчиков: датчик детонации, датчик уровня масла, датчик дождя. Датчик детонации оценивает вибрацию двигателя, которая сопровождает неконтролируемое воспламенение топливно-воздушной смеси. Датчик представляет собой пьезоэлектрический элемент, который при вибрации генерирует электрический сигнал.
Датчик уровня масла в современном двигателе заменяет функции щупа. Уровень масла может измеряться поплавковым переключателем или более совершенным тепловым датчиком, который кроме уровня масла измеряет его температуру. Датчик дождя обеспечивает автоматическую работу стеклоочистителей. Конструктивно он объединен с датчиком освещенности.
Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ.
Назначение датчика. Принцип действия.
Датчик массового расхода воздуха предназначен для преобразования расхода воздуха, поступающего в двигатель, в напряжение постоянного тока.
Информация датчика позволяет определить режим работы двигателя и рассчитать цикловое наполнение цилиндров воздухом на установившихся режимах работы двигателя, длительность которых превышает 0, 1 секунды.
Чувствительный элемент датчика построен на принципе терморезистивного анемометра и выполнен в виде платиновой нагреваемой нити. Нить нагревается электрическим током, а с помощью термодатчика и схемы управления датчика ее температура измеряется и поддерживается постоянной.
Только в том случае, если через датчик поток воздуха увеличивается, то платиновая нить начинает охлаждаться, схема управления датчика увеличивает ток нагрева нити, пока температура ее не восстанавливается до первоначального уровня, таким образом величина тока нагрева нити пропорциональна расходу воздуха.
Вторичный преобразователь датчика преобразует ток нагрева нити в выходное напряжение постоянного тока.
С течением времени нить загрязняется, что приводит к смещению градуировочной характеристики датчика.
Для очистки нити от грязи после выключения двигателя (при выполнении определенных условий) нить прожигается до 900-1000\xB0C импульсом тока в течение 1 секунды. Формирует импульс управления прожигом блок управления.
Для промывки никак нельзя использовать кетоны и эфиры. По трём причинам:
1. растворяют компаунд.
2. при высыхании очень сильно охлаждают кристалл. Он может "Лопнуть\Треснуть".
3. растворяют "Маску" на кристалле (это отн. Не страшно, но в центре кристалла есть полимерная плёнка в окошке, похоже из полиэтилентерефталата, на которой тоже маска и металл. Напыление) если маска смоется, плёнка деформируется и оторвётся.
Не надо:
- Лазить туда спичками\зубочистками и т. д.;.
- Промывать всякими разъедателями типа виннса и карбоклина.
В общем, что остаётся?
WD - 40. Там соляра и тяжёлые жирные кислоты. Моют хорошо, но надолго оставляют плёнку. Её надо смывать. Смывать нужно спиртами (этил / метил / изопропил) в смеси с дистиллированной водой (20% воды), или этил / бутил / пропил - ацетатами (Ч. Д. а. . они с водой нормально смешиваются (но хозтоварные грязные, и оставляют налёт. Думаю, что лучше кристалл поливать из шприца с тонкой иголкой. А сушить "Родным" вентилятором, включив его с компа. Ну, по крайней мере, искусственной смертью он не умрёт, а от естественной никто не застрахован. Хорошие результаты по промывке ДМРВ дает обычная промывка изопропиловым спиртом с предварительно разогретым, с помощью технического фена, до 60-70 градусов ДМРВ и промывочной жидкости.
Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ).
Датчик положения дроссельной заслонки установлен сбоку на дроссельном блоке на одной оси с приводом дроссельной заслонки. Датчик положения дроссельной заслонки считывает показания с положения педали "Газа". Основной враг датчика положения дроссельной заслонки - мойщики двигателей.
Срок службы датчика положения дроссельной заслонки совершенно непредсказуем. Нарушения в работе датчика положения дроссельной заслонки проявляются в повышенных оборотах на холостом ходу, в рывках и провалах при малых нагрузках.
Датчик детонации.
Датчик детонации установлен на блоке двигателя между 2-м и 3-им цилиндрами. Существуют два типа датчика детонации - резонансный (бочонок) и широкополосный (таблетка. Датчик детонации разных типов не взаимозаменяемы.
Датчик детонации - это надежный элемент, но требует регулярной чистки разъема. Принцип работы датчика детонации - как у пьезо - зажигалки. Чем сильнее удар, тем больше напряжение.
Отслеживает детонационные стуки двигателя. В соответствии с сигналом датчика детонации контроллер устанавливает угол опережения зажигания. Есть детонация - более позднее зажигание. Отказ или обрыв датчика детонации проявляются в "Тупости" мотора и повышенному расходу топлива.
Он представляет собой пустотелый шестигранный корпус с резьбовым выступом для вкручивания в ДВС. Внутри корпуса обычным винтиком прикручивается двухслойный пьезоэлемент, который и вырабатывает эдс при воздействии на него колебаний звуковой частоты через корпус датчика.
Эти колебания с помощью пьезоэлемента в аудиосигнал преобразуются. Таким образом, с помощью ДД блок EFI "Слышит", что происходит в двигателе во время его работы. То есть, это своеобразный микрофон, а точнее, пьезокерамический звукосниматель (как на проигрывателях виниловых пластинок.
Корпус по край залит специальным компаундом, по ощущению напоминающий хрупкую крошащуюся искусственную резину. Этот компаунд (на форуме его называют "Смолой") не только защищает пьезоэлемент от воздействия окружающей среды, но еще и создаёт специфическую АЧХ (амплитудно - частотную характеристику) сигнала, так как спектр ДД должен лежать в области 1400-6000 гц с центральной частотой в районе 2700 гц (примерная частота детонации.
В том случае, если появляются детонационные процессы, то блок EFI автоматически изменяет угол опережения зажигания (уоз) до тех пор, пока детонационные процессы не сведутся к минимуму или вообще не ликвидируются.
Таким образом, ДД является неотъемлемой частью цепей коррекции формирования и наиболее эффективного сжигания топливной смеси. Выход из строя ДД сопровождается появлением ошибки самодиагностики, детационными процессами в ДВС (при этом характерным так называемым "Звоном Пальцев"), худшей тягой, повышенным расходом топлива.
Датчик давления масла.
Давление масла в системе контролируется специальным датчиком, установленным в масляной магистрали. Электрический сигнал от датчика поступает к контрольной лампе на приборной панели. На автомобилях также может устанавливаться указатель давления масла.
Датчик давления масла может быть включен в систему управления двигателем, которая при опасном снижении давления масла отключает двигатель.
На современных двигателях устанавливается датчик контроля уровня масла и соответствующая ему сигнальная лампа на панели приборов. Наряду с этим, может устанавливаться датчик температуры масла.
Датчик температуры охлаждающей жидкости (дож).
Датчик температуры охлаждающей жидкости установлен между головкой блока и термостатом. Датчик температуры охлаждающей жидкости имеет два контакта. Основное функциональное назначение датчика температуры охлаждающей жидкости - чем холоднее мотор, тем богаче топливная смесь.
Конструктивно датчик температуры охлаждающей жидкости представляет собой термистор (резистор), сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры. Типовые значения 100 гр. - 177 ом, 25 гр. - 2796 ом, 0 гр. - 9420 ом, - 20 гр. - 28680 ом. Температура охлаждающей жидкости почти на все характеристики управления двигателем влияет. Датчик температуры охлаждающей жидкости весьма надежен.
Основные неисправности - нарушение электрического контакта внутри датчика, нарушение изоляции или обрыв проводов.
Отказ датчика температуры охлаждающей жидкости - включение вентилятора на холодном двигателе, трудность запуска горячего мотора, повышенный расход топлива.
Датчик кислорода.
Датчик кислорода (лямбда зонд) установлен на приемной трубе глушителя. Серьезный, но весьма надежный электрохимический прибор.
Задача датчика кислорода - определение наличия остатков кислорода в отработавших газах.
Есть кислород - бедная топливная смесь, нет кислорода - богатая.
Показания датчика кислорода используются для корректировки подачи топлива.
Категорически запрещается использование этилированного бензина.
Выход из строя датчика кислорода приводит к увеличению расхода топлива и вредных выбросов.
Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ).
Датчик положения коленвала предназначен для формирования электрического сигнала при изменении углового положения специального зубчатого диска, установленного на коленвале двигателя.
Датчик положения коленвала установлен около шкива коленвала и считывает сигналы по рискам. Это основной датчик, по показаниям которого определяется цилиндр, время подачи топлива и искры.
Конструктивно датчик положения коленвала представляет собой кусок магнита с катушкой тонкого провода. Очень вынослив.
Датчик положения коленвала работает в паре с зубчатым шкивом коленчатого вала. Отказ датчика - остановка двигателя. В лучшем случае ограничение оборотов двигателя в районе 3500 - 5000 об/ми.
Датчик фаз (распредвала ДКВ).
Устанавливается только на 16-тиклапанном двигателе. Информация для организации впрыска топлива в конкретный цилиндр используется.
Отказ датчика переводит топливоподачу в попарно - параллельный режим, что приводит к резкому обогащению топливной смеси.
Датчик фаз устанавливается на двигателе в верхней части головки блока цилиндров за шкивом впускного распредвала.
На шкиве впускного распредвала расположен задающий диск с прорезью. Прохождение прорези через зону действия датчика фаз соответствует открытию впускного клапана первого цилиндра.
Регулятор холостого хода (РХХ), распредвала ДКВ.
Является устройством, которое необходимо в системе для стабилизации оборотов холостого хода двигателя. РХХ Представляет из себя шаговый электродвигатель с подпружиненной конусной иглой.
Во время работы двигателя на холостом ходу, за счет изменения проходного сечения дополнительного канала подачи воздуха в обход закрытой заслонки дросселя, в двигатель поступает, необходимое для его стабильной работы, количество воздуха.
Этот воздух учитывается датчиком массового расхода воздуха (ДМРВ) и, в соответствии с его количеством, контроллер осуществляет подачу топлива в двигатель через топливные форсунки.
По датчику положения коленчатого вала (ДПКВ) контроллер отслеживает количество оборотов двигателя и в соответствии с режимом работы двигателя управляет РХХ, таким образом добавляя или снижая подачу воздуха в обход закрытой дроссельной заслонки (см. Фото - 2 и фото - 3.
На прогретом до рабочей температуры двигателе контроллер поддерживает обороты холостого хода. В том случае, если же двигатель не прогрет, контроллер за счет РХХ увеличивает обороты и, таким образом, обеспечивает прогрев двигателя на повышенных оборотах коленвала. Данный режим работы двигателя позволяет начинать движение автомобиля сразу и не прогревая двигатель.
Регулятор холостого хода установлен на корпусе дроссельной заслонки и крепится к нему двумя винтами.
К сожалению, на некоторых автомобилях головки этих крепежных винтов могут быть рассверлены или винты посажены на лак, что может значительно усложнить демонтаж РХХ для его замены или прочистки воздушного канала. В таких случаях редко удается обойтись без демонтажа всего корпуса дроссельной заслонки.
РХХ Является исполнительным устройством и его самодиагностика в системе не предусмотрена. Поэтому при неисправностях регулятора холостого хода лампа "Check Engine" не загорается. Симптомы неисправностей РХХ во многом схожи с неисправностями ДПДЗ (датчика положения дроссельной заслонки), но во втором случае чаще всего на неисправность ДПДЗ явно указывает лампа "Check Engine".
К неисправностям регулятора холостого хода можно отнести следующие симптомы:
- Неустойчивые обороты двигателя на холостом ходу, - самопроизвольное повышение или снижение оборотов двигателя, - остановка работы двигателя при выключении передачи, - отсутствие повышенных оборотов при запуске холодного двигателя, - снижение оборотов холостого хода двигателя при включении нагрузки (фары, печка и т. д. . для демонтажа регулятора холостого хода необходимо при выключенном зажигании отключить его четырехконтактный разъем и отвернуть два крепежных винта. Монтаж РХХ производят в обратной последовательности. Кроме того, уплотнительное кольцо на фланце следует смазать моторным маслом. Автор неизвестен.
