V zadnjih desetletjih so mehanske avtomobilske merilnike hitrosti zamenjali elektronski sistemi za merjenje hitrosti, v katerih imajo senzorji hitrosti pomembno vlogo.Vse o sodobnih senzorjih hitrosti, njihovih vrstah, zasnovi in delovanju ter njihovi pravilni izbiri in zamenjavi - preberite v tem članku.
Kaj je senzor hitrosti
Senzor hitrosti (senzor hitrosti vozila, DSA) je občutljiv element elektronskega sistema za merjenje hitrosti vozila;Kontaktni ali brezkontaktni senzor, ki meri kotno hitrost gredi v menjalniku ali v menjalniku pogonske osi in posreduje rezultate meritev v regulator hitrosti ali merilnik hitrosti vozila.
Opomba: članek obravnava samo DSA za merjenje hitrosti avtomobila.O senzorjih hitrosti koles, ki delujejo kot del aktivnih varnostnih sistemov (ABS in drugi), opisano v drugih člankih na naši spletni strani.
Senzorji hitrosti so lahko del različnih sistemov sodobnega vozila:
● Merilnik hitrosti - za merjenje in prikazovanje trenutne hitrosti gibanja in prevožene razdalje (z uporabo števca kilometrov);
● Sistemi za vbrizgavanje, vžig in drugi motorji - za popravljanje načinov delovanja agregata, odvisno od hitrosti avtomobila in njegovih sprememb (med pospeševanjem in zaviranjem);
● Aktivni varnostni in alarmni sistemi – za popravljanje hitrosti in poti avtomobila v različnih načinih, opozarjanje na potencialno nevarne situacije itd.;
● V nekaterih avtomobilih - servo volan in sistemi za udobje.
DSA, tako kot tradicionalni kabelski pogon merilnika hitrosti, je nameščen na menjalniku, prenosnem ohišju ali menjalniku pogonske osi in sledi kotni hitrosti sekundarne ali vmesne gredi.Informacije, prejete od senzorja v obliki električnih signalov, se pošljejo na regulator hitrosti ali neposredno na merilnik hitrosti.Lastnosti generiranih signalov in način povezovanja/integracije senzorjev z elektroniko vozila so odvisne od njihovega tipa, izvedbe in principa delovanja.To je treba podrobneje opisati.
Funkcionalnost, vrste, zasnova in princip delovanja senzorjev hitrosti
Senzorji hitrosti, ne glede na vrsto in zasnovo, ustvarjajo signale, ki se lahko pošljejo neposredno na merilnik hitrosti ali na krmilnik motorja in povezane elektronske krmilne enote.V prvem primeru se senzor uporablja le za vizualno določanje hitrosti vozila.V drugem primeru podatke uporablja avtomobilska elektronika za krmiljenje motorja in drugih sistemov, signal na merilnik hitrosti pa se napaja iz krmilnika.Na sodobnih vozilih se vedno bolj uporablja drugi način povezave.
Merjenje hitrosti z DSA je povsem preprosto.Senzor ustvari impulzni signal (običajno pravokotne oblike), pri katerem je hitrost ponavljanja impulza odvisna od hitrosti vrtenja gredi in s tem od hitrosti avtomobila.Večina sodobnih senzorjev proizvede od 2000 do 25000 impulzov na kilometer, vendar je najpogosteje uporabljen standard 6000 impulzov na kilometer (za kontaktne senzorje - 6 impulzov na obrat njihovega rotorja).Tako je merjenje hitrosti zmanjšano na izračun s strani krmilnika stopnje ponovitve impulzov, ki prihajajo iz DSA na enoto časa, in prevod te vrednosti v nam razumljive km/h.
Senzorji hitrosti so razdeljeni v dve veliki skupini:
● Neposredno gnan z gredjo ali kontaktom;
● Brezkontaktno.
Namestitev kontaktnega senzorja hitrosti na menjalnik
V prvo skupino spadajo senzorji, na katere se navor z gredi menjalnika, osi ali prenosnega ohišja prenaša s pomočjo pogonskega zobnika in gibke jeklenice (ali kratke toge gredi).Senzor zagotavlja napravo, ki bere kotno rotacijo gredi in jo pretvarja v električne impulze.Tovrstni senzorji so zelo razširjeni, saj jih je mogoče namestiti namesto pogona mehanskega merilnika hitrosti (kar omogoča nadgradnjo starih vozil brez dodatnih stroškov) in so zelo zanesljivi.
Glavni gumb brezkontaktnega senzorja hitrosti
V drugo skupino spadajo senzorji, ki nimajo neposrednega stika z vrtljivo gredjo.Za merjenje hitrosti takih senzorjev je na gredi nameščena pomožna naprava - glavni disk ali rotor.Brezkontaktne naprave postajajo vse bolj priljubljene, nameščene so na številnih trenutnih modelih domačih avtomobilov.
Vsi senzorji delujejo na različnih fizikalnih principih.V kontaktnih napravah se najpogosteje uporabljata Hallov učinek in magnetorezivni učinek (MRE) ter optosklopčniki (optoelektronski pari).V središču brezkontaktnih senzorjev se najpogosteje uporablja Hallov učinek in veliko redkeje MRE.Zasnova in načelo delovanja vsake vrste senzorja je opisano spodaj.
Kontaktni senzorji na podlagi Hallovega učinka
Senzorji te vrste temeljijo na Hallovem učinku: če ploščat prevodnik, skozi katerega dve nasprotni strani teče enosmerni tok, postavimo v magnetno polje, potem na njegovih drugih nasprotnih straneh nastane električna napetost.V središču DSA je Hallov čip, v katerega sta že integrirana rezina (običajno iz permaloja) in ojačevalno vezje.V senzorjih mikrovezje in magnet ostaneta nepremična, sprememba magnetnega polja pa se izvede zaradi vrtljive "zavese" - obroča z režami.Obroč je povezan s pogonskim kablom ali gredjo, od katere prejema vrtenje.Izhodni signal iz DSA se pošlje merilniku hitrosti ali krmilniku prek standardnega priključka, prek katerega se napaja Hallov čip.
Brezkontaktni senzorji na podlagi Hallovega učinka
Brezkontaktni DSA temelji na istem učinku, vendar v njem ni gibljivih delov - namesto tega je na gredi enote (menjalnik, osni menjalnik) nameščen rotor ali impulzni disk z magnetiziranimi deli.Med občutljivim delom senzorja (s Hallovim čipom) in rotorjem je majhna vrzel, ko se rotor vrti, se v mikrovezju ustvari impulzni signal, ki se prek standardnega priključka pošlje v krmilnik.
Shema delovanja brezkontaktnega senzorja hitrosti
Kontaktni senzorji na osnovi magnetorezivnega učinka
Zasnova senzorja hitrosti z magnetorezivnim elementom
Ta vrsta DSA temelji na magnetorezivnem učinku – lastnosti nekaterih materialov, da spremenijo svojo električno upornost, ko jih postavimo v magnetno polje.Takšni senzorji so podobni Hallovim senzorjem, le da uporabljajo čipe z integriranim magnetorezivnim elementom (MRE) na osnovi polprevodniških materialov.Najpogosteje imajo ti senzorji neposredni pogon, sprememba magnetnega polja se izvede z vrtenjem obročnega večpolnega magneta, ustvarjeni signal se krmilniku dovaja prek standardnega priključka (skozi katerega se napaja mikrovezje z MRE je na voljo).
Optoelektronski kontaktni senzorji
Ti DSA so najpreprostejši po zasnovi, vendar so manj občutljivi in bolj vztrajni od zgoraj opisanih.Senzor temelji na optosklopniku - LED in fototranzistorju, med katerima je disk z režami, povezan s pogonsko gredjo.Ko se disk vrti, se svetlobni tok med LED in fototranzistorjem periodično prekine, te prekinitve se ojačajo in pošljejo krmilniku v obliki pulznega signala.
Zasnova optoelektronskega senzorja hitrosti
Kako izbrati in zamenjati pravi senzor hitrosti
Pokvarjen senzor hitrosti v sodobnem vozilu je lahko vir različnih težav - od izgube podatkov o hitrosti gibanja in prevoženi razdalji (števec hitrosti in odometra preneha delovati), do motenj pogonskega agregata (nestabilen prosti tek, povečana poraba goriva, izguba moči), servo volan in varnostni sistemi.Če se torej DSA pokvari, ga je treba čim prej zamenjati.
Za zamenjavo morate vzeti samo senzor, ki je bil prej na avtomobilu, ali uporabiti naprave med tistimi, ki jih priporoča proizvajalec avtomobilov.V nekaterih primerih je mogoče izbrati "tujerodni" DSA, vendar je najpogosteje to nemogoče - senzor bodisi ne pade na svoje mesto ali med namestitvijo daje napačne odčitke.Zato se je treba poskusom z izbiro DSA zateči le v skrajnih primerih.
Zamenjava senzorja se izvede v skladu z navodili za to vozilo (ali menjalnik, os ali prenosno ohišje).DSA z neposrednim pogonom imajo običajno navoj in šesterokotnik na ključ (vendar ne vedno - nekateri izdelki imajo obroč s prečno valovitostjo), zato se njihova zamenjava zmanjša na izklop stare naprave in privijanje nove.Brezkontaktni senzorji so običajno pritrjeni z enim ali dvema vijakoma (sornikoma), ki sta privita skozi luknjo v prirobnici.V vseh primerih je treba vsa dela opraviti z odstranjenim terminalom iz baterije, pred demontažo senzorja je potrebno odklopiti električni konektor in pred namestitvijo novega očistiti mesto njegove namestitve.
Težje je zamenjati rotor brezkontaktnih senzorjev - za to je potrebno delno razstaviti enoto (škatlo, most) in nato izvesti popravila v skladu z navodili.
S pravilno izbiro in zamenjavo senzorja hitrosti takoj začne delovati merilnik hitrosti in različni sistemi avtomobila (vključno z motorjem).DSA bo v prihodnje zagotavljal varno in udobno upravljanje vozila.
Čas objave: 12. julij 2023