I de seneste årtier er mekaniske bilhastighedsmålere blevet erstattet af elektroniske hastighedsmålesystemer, hvor hastighedssensorer spiller en vigtig rolle.Alt om moderne hastighedssensorer, deres typer, design og betjening, samt deres korrekte valg og udskiftning - læs i denne artikel.
Hvad er en hastighedssensor
Hastighedssensor (køretøjshastighedssensor, DSA) er et følsomt element i det elektroniske køretøjshastighedsmålingssystem;En kontakt- eller berøringsfri sensor, der måler akslens vinkelhastighed i gearkassen eller i drivakslens gearkasse og overfører måleresultaterne til køretøjets hastighedsregulator eller speedometer.
Bemærk venligst: artiklen diskuterer kun DSA til måling af en bils hastighed.Om hjulhastighedssensorer, der fungerer som en del af aktive sikkerhedssystemer (ABS og andre), beskrevet i andre artikler på vores hjemmeside.
Hastighedssensorer kan være en del af forskellige systemer i et moderne køretøj:
● Speedometer - til at måle og angive den aktuelle bevægelseshastighed og den tilbagelagte afstand (ved hjælp af en kilometertæller);
● Indsprøjtning, tænding og andre motorsystemer - for at korrigere motorens driftstilstande, afhængigt af bilens hastighed og dens ændringer (under acceleration og bremsning);
● Aktive sikkerheds- og alarmsystemer – til at korrigere bilens hastighed og bane i forskellige tilstande, advarsel om potentielt farlige situationer osv.;
● I nogle biler - servostyring og komfortsystemer.
DSA'en er, ligesom speedometerets traditionelle kabeldrev, monteret på gearkassen, overførselskassen eller drivakslens gearkasse, og sporer vinkelhastigheden af den sekundære eller mellemliggende aksel.Informationen modtaget fra sensoren i form af elektriske signaler sendes til hastighedsregulatoren eller direkte til speedometeret.Karakteristikaene for de genererede signaler og metoderne til at forbinde/integrere sensorer med køretøjselektronik afhænger af deres typer, design og funktionsprincip.Dette skal beskrives mere detaljeret.
Funktionalitet, typer, design og funktionsprincip for hastighedssensorer
Hastighedssensorer, uanset type og design, genererer signaler, der kan sendes enten direkte til speedometeret eller til motorstyringen og tilhørende elektroniske styreenheder.I det første tilfælde bruges sensoren kun til visuelt at bestemme køretøjets hastighed.I det andet tilfælde bruges dataene af bilelektronik til at styre motoren og andre systemer, og signalet til speedometeret føres fra controlleren.På moderne køretøjer bruges den anden forbindelsesmetode i stigende grad.
At måle hastighed med DSA er ret simpelt.Sensoren genererer et pulssignal (normalt rektangulært i form), hvor pulsgentagelseshastigheden afhænger af akslens rotationshastighed og følgelig af bilens hastighed.De fleste moderne sensorer producerer fra 2000 til 25.000 impulser per kilometer, men den mest almindeligt anvendte standard er 6000 impulser per kilometer (for kontaktsensorer - 6 impulser per omdrejning af deres rotor).Således er målingen af hastighed reduceret til styringens beregning af gentagelseshastigheden af impulser, der kommer fra DSA pr. tidsenhed, og oversættelsen af denne værdi til km/t er forståelig for os.
Hastighedssensorer er opdelt i to store grupper:
● Direkte drevet af akslen eller kontakten;
● Kontaktløs.
Installation af en kontakthastighedssensor ved gearkassen
Den første gruppe omfatter sensorer, hvortil drejningsmomentet fra gearkassens aksel, aksel eller overførselskasse overføres ved hjælp af et drivgear og et fleksibelt stålkabel (eller en kort stiv aksel).Sensoren giver en enhed, der aflæser akslens vinkeldrejning og konverterer den til elektriske impulser.Sensorer af denne type er meget udbredt, da de kan installeres i stedet for drevet af et mekanisk speedometer (som giver dig mulighed for at opgradere gamle køretøjer uden ekstra omkostninger) og er yderst pålidelige.
Berøringsfri hastighedssensor hovedskive
Den anden gruppe omfatter sensorer, der ikke har direkte kontakt med den roterende aksel.For at måle hastigheden af sådanne sensorer er en hjælpeanordning installeret på akslen - en masterskive eller rotor.Kontaktløse enheder bliver mere og mere populære, de er installeret på mange nuværende modeller af indenlandske biler.
Alle sensorer fungerer efter forskellige fysiske principper.I kontaktanordninger anvendes oftest Hall-effekten og den magnetoresistive effekt (MRE) samt optokoblere (optoelektroniske par).I hjertet af berøringsfrie sensorer er Hall-effekten mest udbredt, og meget sjældnere MRE.Designet og funktionsprincippet for hver type sensor er beskrevet nedenfor.
Kontaktsensorer baseret på Hall-effekten
Sensorer af denne type er baseret på Hall-effekten: Hvis en flad leder, gennem to modsatte sider, hvoraf en jævnstrøm føres, placeres i et magnetfelt, opstår der en elektrisk spænding på dens andre modsatte sider.I hjertet af DSA er en Hall-chip, hvori en wafer (normalt lavet af permalloy) og et forstærkerkredsløb allerede er integreret.I sensorer forbliver mikrokredsløbet og magneten stationære, og ændringen i magnetfeltet udføres på grund af et roterende "gardin" - en ring med slidser.Ringen er forbundet til et drivkabel eller en aksel, hvorfra den modtager rotation.Udgangssignalet fra DSA sendes til speedometeret eller controlleren gennem et standardstik, hvorigennem strøm tilføres Hall-chippen.
Berøringsfri sensorer baseret på Hall-effekten
Berøringsfri DSA er baseret på den samme effekt, men der er ingen bevægelige dele i den - i stedet er en rotor eller pulsskive med magnetiserede sektioner placeret på enhedens aksel (gearkasse, akselgearkasse).Der er et lille mellemrum mellem den følsomme del af sensoren (med en Hall-chip) og rotoren, når rotoren roterer, genereres et pulssignal i mikrokredsløbet, som sendes til controlleren gennem et standardstik.
Skema for drift af en berøringsfri hastighedssensor
Kontaktsensorer baseret på den magnetoresistive effekt
Hastighedssensor design med magnetoresistivt element
Denne type DSA er baseret på den magnetoresistive effekt - nogle materialers egenskab til at ændre deres elektriske modstand, når de placeres i et magnetfelt.Sådanne sensorer ligner Hall-sensorer, men de bruger chips med et integreret magnetoresistivt element (MRE) baseret på halvledermaterialer.Oftest har disse sensorer et direkte drev, ændringen i magnetfeltet udføres ved at dreje den flerpolede ringmagnet, det genererede signal leveres til controlleren gennem et standardstik (gennem hvilket strømforsyningen til mikrokredsløbet med MRE leveres).
Optoelektroniske kontaktsensorer
Disse DSA'er er de enkleste i design, men de er mindre følsomme og mere inerti end dem, der er beskrevet ovenfor.Sensoren er baseret på en optokobler - en LED og en fototransistor, mellem hvilke der er en skive med slidser forbundet til drivakslen.Når disken roterer, bliver lysstrømmen mellem LED'en og fototransistoren periodisk afbrudt, disse afbrydelser forstærkes og sendes til controlleren i form af et pulssignal.
Optoelektronisk hastighedssensor design
Sådan vælger og udskifter du den rigtige hastighedssensor
En defekt hastighedssensor i et moderne køretøj kan være en kilde til forskellige problemer - fra tab af data om bevægelseshastigheden og den tilbagelagte afstand (speedometeret og kilometertælleren holder op med at fungere), til afbrydelsen af kraftenheden (ustabil tomgang, øget brændstofforbrug, tab af kraft), servostyring og sikkerhedssystemer.Hvis DSA'en bryder sammen, bør den derfor udskiftes hurtigst muligt.
Til udskiftning bør du kun tage den sensor, der var på bilen tidligere, eller bruge enheder blandt dem, der anbefales af bilproducenten.I nogle tilfælde er det muligt at vælge en "non-native" DSA, men oftest er dette umuligt - sensoren falder enten ikke på plads eller giver forkerte aflæsninger under installationen.Derfor bør eksperimenter med udvælgelse af DSA kun ty til i ekstreme tilfælde.
Udskiftning af sensoren udføres i overensstemmelse med instruktionerne for dette særlige køretøj (eller gearkasse, aksel eller transferkasse).Direkte drevne DSA'er har normalt nøglefærdigt gevind og sekskant (men ikke altid - nogle produkter har en ring med tværgående korrugering), så udskiftning af dem kommer ned til at slå den gamle enhed ud og skrue en ny i.Berøringsfri sensorer er normalt fastgjort med en eller to skruer (bolte), der er gevind gennem et hul i flangen.I alle tilfælde skal alt arbejde udføres med terminalen fjernet fra batteriet, før sensoren demonteres, er det nødvendigt at afbryde det elektriske stik, og før du installerer et nyt, skal du rense stedet for dets installation.
Det er sværere at udskifte rotoren på berøringsfrie sensorer - for dette er det nødvendigt at adskille enheden delvist (kasse, bro) og derefter udføre reparationsarbejde i overensstemmelse med instruktionerne.
Med det korrekte valg og udskiftning af hastighedssensoren begynder speedometeret og forskellige bilsystemer (inklusive motoren) straks at arbejde.DSA vil i fremtiden sikre sikker og komfortabel betjening af køretøjet.
Indlægstid: 12-jul-2023