У апошнія дзесяцігоддзі механічныя аўтамабільныя спідометры былі заменены электроннымі сістэмамі вымярэння хуткасці, у якіх датчыкі хуткасці гуляюць важную ролю.Усё аб сучасных датчыках хуткасці, іх тыпах, канструкцыі і працы, а таксама іх правільным выбары і замене - чытайце ў гэтым артыкуле.
Што такое датчык хуткасці
Датчык хуткасці (vehicle speed sensor, DSA) — адчувальны элемент электроннай сістэмы вымярэння хуткасці аўтамабіля;Кантактны або бескантактавы датчык, які вымярае вуглавую хуткасць вала ў каробцы перадач або ў каробцы перадач вядучага маста і перадае вынікі вымярэння на рэгулятар хуткасці або спідометр аўтамабіля.
Звярніце ўвагу: у артыкуле разглядаецца толькі DSA для вымярэння хуткасці аўтамабіля.Аб датчыках абаротаў колаў, якія працуюць у складзе сістэм актыўнай бяспекі (АБС і іншых), расказана ў іншых артыкулах нашага сайта.
Датчыкі хуткасці могуць быць часткай розных сістэм сучаснага аўтамабіля:
● Спідометр - для вымярэння і індыкацыі бягучай хуткасці руху і пройдзенага шляху (з дапамогай одометра);
● сістэмы ўпырску, запальвання і іншых рухавікоў - для карэкціроўкі рэжымаў працы сілавога агрэгата ў залежнасці ад хуткасці аўтамабіля і яе змены (пры разгоне і тармажэнні);
● Сістэмы актыўнай бяспекі і сігналізацыі – для карэкціроўкі хуткасці і траекторыі руху аўтамабіля ў розных рэжымах, папярэджання аб патэнцыйна небяспечных сітуацыях і інш.;
● У некаторых аўтамабілях - гідраўзмацняльнік руля і сістэмы камфорту.
DSA, як і традыцыйны кабельны прывад спідометра, усталёўваецца на скрынцы перадач, раздатачнай скрынцы або скрынцы перадач вядучага моста, адсочваючы вуглавую хуткасць другаснага або прамежкавага вала.Атрыманая ад датчыка інфармацыя ў выглядзе электрычных сігналаў паступае на рэгулятар хуткасці або непасрэдна на спідометр.Характарыстыкі генераваных сігналаў і спосабы злучэння/інтэграцыі датчыкаў з электронікай аўтамабіля залежаць ад іх тыпу, канструкцыі і прынцыпу дзеяння.Пра гэта трэба расказаць больш падрабязна.
Функцыянальныя прыналежнасці, тыпы, канструкцыя і прынцып дзеяння датчыкаў хуткасці
Датчыкі хуткасці, незалежна ад тыпу і канструкцыі, генеруюць сігналы, якія могуць перадавацца альбо непасрэдна на спідометр, альбо на кантролер рухавіка і звязаныя з ім электронныя блокі кіравання.У першым выпадку датчык выкарыстоўваецца толькі для візуальнага вызначэння хуткасці аўтамабіля.У другім выпадку дадзеныя выкарыстоўваюцца аўтамабільнай электронікай для кіравання рухавіком і іншымі сістэмамі, а сігнал на спідометр падаецца ад кантролера.На сучасных аўтамабілях усё часцей выкарыстоўваецца другі спосаб падлучэння.
Вымераць хуткасць з дапамогай DSA даволі проста.Датчык выпрацоўвае імпульсны сігнал (звычайна прастакутнай формы), у якім частата паўтарэння імпульсаў залежыць ад хуткасці кручэння вала і, адпаведна, ад хуткасці аўтамабіля.Большасць сучасных датчыкаў выдаюць ад 2000 да 25000 імпульсаў на кіламетр, але найбольш часта выкарыстоўваецца стандарт - 6000 імпульсаў на кіламетр (для кантактных датчыкаў - 6 імпульсаў на абарот іх ротара).Такім чынам, вымярэнне хуткасці зводзіцца да вылічэнні кантролерам частаты паўтарэння імпульсаў, якія паступаюць з DSA за адзінку часу, і перакладу гэтага значэння ў зразумелыя нам км/г.
Датчыкі хуткасці дзеляцца на дзве вялікія групы:
● Непасрэдны прывад ад вала або кантакт;
● Бескантактавы.
Ўстаноўка кантактнага датчыка хуткасці на скрынку перадач
У першую групу ўваходзяць датчыкі, на якія крутоўны момант ад вала рэдуктара, восі або раздатачнай скрынкі перадаецца з дапамогай прывада і гнуткага сталёвага троса (або кароткага жорсткага вала).Датчык забяспечвае прыладу, якая счытвае кут кручэння вала і пераўтворыць яго ў электрычныя імпульсы.Датчыкі гэтага тыпу атрымалі шырокае прымяненне, так як могуць быць устаноўлены замест прывада механічнага спідометра (што дазваляе мадэрнізаваць старыя аўтамабілі без дадатковых выдаткаў) і адрозніваюцца высокай надзейнасцю.
Бескантактавы галоўны цыферблат датчыка хуткасці
Да другой групы ставяцца датчыкі, якія не маюць непасрэднага кантакту з верціцца валам.Для вымярэння хуткасці такіх датчыкаў на вале усталёўваюць дапаможнае прылада - задаючы дыск або ротар.Бескантактавыя прылады становяцца ўсё больш папулярнымі, яны ўсталёўваюцца на многія актуальныя мадэлі айчынных аўтамабіляў.
Усе датчыкі працуюць па розных фізічных прынцыпах.У кантактных прыладах часцей за ўсё выкарыстоўваюцца эфект Хола і магниторезистивный эфект (МРЭ), а таксама оптапары (оптыка-электронныя пары).У аснове бескантактавых датчыкаў найбольш шырока выкарыстоўваецца эфект Хола і значна радзей ІМР.Канструкцыя і прынцып працы кожнага тыпу датчыка апісаны ніжэй.
Кантактныя датчыкі на аснове эфекту Хола
Датчыкі гэтага тыпу заснаваныя на эфекце Хола: калі плоскі праваднік, праз дзве супрацьлеглыя бакі якога прапускаецца пастаянны ток, змясціць у магнітнае поле, то на іншых яго процілеглых баках узнікае электрычнае напружанне.У аснове DSA ляжыць мікрасхема Хола, у якую ўжо інтэграваныя пласціна (звычайна зробленая з пермаллоя) і схема ўзмацняльніка.У датчыках мікрасхема і магніт застаюцца нерухомымі, а змена магнітнага поля ажыццяўляецца за кошт верціцца «шторы» - кольцы з прарэзамі.Кольца злучана з прывадным тросам або валам, ад якога яно атрымлівае кручэнне.Выхадны сігнал з DSA паступае на спідометр або кантролер праз стандартны раздым, праз які падаецца харчаванне на мікрасхему Хола.
Бескантактавыя датчыкі на аснове эфекту Хола
На такім жа эфекце заснаваны бескантактавы ДСА, але ў ім няма рухомых частак - замест гэтага на вале агрэгата (каробкі перадач, восевага рэдуктара) размешчаны ротар або імпульсны дыск з намагнічанымі секцыямі.Паміж адчувальнай часткай датчыка (з чыпам Хола) і ротарам маецца невялікі зазор, пры кручэнні ротара ў мікрасхеме выпрацоўваецца імпульсны сігнал, які праз стандартны раз'ём паступае на кантролер.
Схема працы бескантактавага датчыка хуткасці
Кантактныя датчыкі на аснове магниторезистивного эфекту
Канструкцыя датчыка хуткасці з магнітарэзістыўным элементам
Гэты тып DSA заснаваны на магниторезистивном эфекце - ўласцівасці некаторых матэрыялаў змяняць сваё электрычнае супраціўленне пры размяшчэнні ў магнітным полі.Такія датчыкі падобныя на датчыкі Хола, але ў іх выкарыстоўваюцца мікрасхемы з убудаваным магниторезистивным элементам (MRE) на аснове паўправадніковых матэрыялаў.Часцей за ўсё гэтыя датчыкі маюць прамы прывад, змена магнітнага поля ажыццяўляецца кручэннем кальцавога шматполюснага магніта, генераваны сігнал падаецца на кантролер праз стандартны раз'ём (праз які ажыццяўляецца харчаванне мікрасхемы з ІМН забяспечваецца).
Оптыка-электронныя кантактныя датчыкі
Гэтыя DSA найбольш простыя па канструкцыі, але яны менш адчувальныя і больш інерцыйныя, чым апісаныя вышэй.У аснове датчыка ляжыць оптопара - святлодыёд і фототранзистор, паміж якімі размешчаны дыск з прарэзамі, злучаны з прывадным валам.Пры кручэнні дыска светлавы струмень паміж святлодыёдам і фототранзистором перыядычна перарываецца, гэтыя перапыненні ўзмацняюцца і пасылаюцца на кантролер у выглядзе імпульснага сігналу.
Канструкцыя оптыка-электроннага датчыка хуткасці
Як правільна выбраць і замяніць датчык хуткасці
Няспраўны датчык хуткасці ў сучасным аўтамабілі можа быць крыніцай розных праблем - ад страты дадзеных аб хуткасці руху і пройдзеным шляху (перастаюць працаваць спідометр і одометр), да збояў у працы сілавога агрэгата (нестабільны халасты ход, павышаны расход паліва, страта магутнасці), гідраўзмацняльнік руля і сістэмы бяспекі.Такім чынам, калі DSA зламаўся, яго трэба як мага хутчэй замяніць.
Для замены варта браць толькі той датчык, які быў на машыне раней, альбо выкарыстоўваць прыборы з ліку рэкамендаваных аўтавытворцам.У некаторых выпадках можна выбраць «няродны» DSA, але часцей за ўсё гэта немагчыма - датчык альбо не становіцца на месца, альбо выдае няслушныя паказанні пры ўсталёўцы.Таму да эксперыментаў з падборам DSA варта звяртацца толькі ў крайніх выпадках.
Замена датчыка вырабляецца ў адпаведнасці з інструкцыяй да дадзенага транспартнага сродку (або скрынкі перадач, маста або раздатачнай скрынкі).ДСА з прамым прывадам звычайна маюць разьбу і шасціграннік пад ключ (але не заўсёды - некаторыя вырабы маюць кольца з папярочным рыфленнем), таму іх замена зводзіцца да выварочвання старога прылады і укручвання новага.Бескантактавыя датчыкі звычайна мацуюцца адным або двума шрубамі (балтамі), пракручанымі праз адтуліну ў фланцы.Ва ўсіх выпадках усе працы неабходна вырабляць са знятай клемай з акумулятара, перад дэмантажом датчыка неабходна адлучыць электрычны раз'ём, а перад устаноўкай новага зачысціць месца яго ўстаноўкі.
У бескантактавых датчыкаў замяніць ротар складаней - для гэтага неабходна часткова разабраць вузел (скрынку, масток), а затым правесці рамонтныя работы ў адпаведнасці з інструкцыяй.
Пры правільным падборы і замене датчыка хуткасці адразу пачынаюць працаваць спідометр і розныя сістэмы аўтамабіля (уключаючы рухавік).У будучыні DSA будзе забяспечваць бяспечную і камфортную эксплуатацыю аўтамабіля.
Час публікацыі: 12 ліпеня 2023 г