Avto505.ru

Авто 505
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип действия датчика скорости

Сайт о внедорожниках УАЗ, ГАЗ, SUV, CUV, кроссоверах, вездеходах

В датчиках скорости электронных спидометров автомобилей используется эффект Холла, названный в честь американского физика Э. Холла, открывшего это явление еще в 1879 году.

Принцип действия датчиков скорости электронных спидометров.

Если к проводнику или полупроводнику приложено напряжение Uп и его пронизывает под прямым углом магнитное поле, обладающее индукцией B, то возникает «напряжение Холла» Uн, перпендикулярное направлению тока от источника питания Iп и направлению магнитного поля :

Uн = Kн Iп B/h, где : Kн — постоянная Холла; Iп — ток от источника питания; B — магнитная индукция; h — толщина проводника или полупроводника.

Из выражения следует, что величина напряжения Uн пропорциональна магнитной индукции B. Если магнитное поле B изменять с частотой, пропорциональной скорости движения автомобиля, то и частота изменения выходного напряжения Uн тоже будет пропорциональна скорости автомобиля. На практике магнитное поле создается неподвижным магнитом, а его изменение — специальным вращающимся экраном с прорезями.

При вращении экрана его сегменты и прорези поочередно проходят между магнитом и датчиком Холла. Когда между магнитом и датчиком Холла проходит сегмент экрана, магнитное поле перекрывается и на выходе датчика напряжение минимально (Uн min). При прохождении между магнитом и датчиком Холла прорези экрана на датчик поступает максимальный магнитный поток, и на выходе напряжение становится максимальным (Uн max)

Таким образом, при вращении экрана со скоростью, пропорциональной скорости движения автомобиля, на выходе датчика Холла появляются импульсы напряжения Uн, частота следования которых пропорциональна скорости автомобиля.

Устройство и работа датчиков скорости и электронных спидометров.

Принцип действия электронных спидометров основан на измерении частоты импульсов от датчика скорости, расположенного на коробке передач или раздаточной коробке. На выходе датчика скорости при движении автомобиля появляются прямоугольные импульсы, нижний уровень которых должен быть не более 1 Вольт, а верхний уровень — не менее 5 Вольт.

В соответствии с международными стандартами датчик скорости вырабатывает 6000 прямоугольных импульсов за 1 километр пути. Эти импульсы преобразуются электронной схемой спидометра в электрический ток, измеряемый магнитоэлектрическим прибором, причем величина тока зависит от числа поступающих импульсов в единицу времени, то есть будет пропорциональна скорости движения автомобиля.

Кроме того, электронная схема путем подсчета поступающих импульсов обеспечивает работу шагового электродвигателя, который вращает барабанчики счетчиков пройденного пути : итогового и суточного, или отображает их на жидкокристаллическом дисплее. Показания суточного счетчика спидометра могут быть сброшены.

Проверка исправности датчиков скорости электронных спидометров.

При поиске неисправностей в электрических цепях электронных спидометров непосредственно на автомобиле можно руководствоваться схемой, изображенной ниже. При этом датчик проверяется в комплекте с указателем. Для осуществления проверки потребуется тестер.

Алгоритм и схема поиска неисправностей на примере датчика скорости и электронных спидометров 45.3802 или 56.3802.

Для проверки датчика электронного спидометра снятого с автомобиля, нужно собрать схему изображенную ниже.

Схема проверки датчика скорости электронных спидометров 45.3802 или 56.3802.

За один оборот валика исправного датчика скорости, светоодиод должен загораться шесть раз.

Высокий расход и неровные обороты: что будет, если сломается датчик скорости, и как его чинить?

Есть в машине один датчик, поломка которого в одних случаях опасна мелочью типа отказавшего спидометра, а в других приводит к действительно неприятным последствиям. Речь идёт о датчике скорости. Не о том, который стоит на ступице и обеспечивает работу ABS (его часто так и называют – датчик ABS), а о том, который стоит где-нибудь на коробке передач, раздатке или редукторе. Почему в некоторых случаях его поломка не слишком опасна, а в других обеспечивает серьёзную головную боль владельцу автомобиля? Тут всё зависит от того, какой тип ДСА (датчика скорости автомобиля) используется и для для чего он нужен в конкретной машине.

Есть контакт, нет контакта​

Все датчики скорости можно условно разделить на две большие группы. В первую группу входят довольно примитивные механические устройства, которые сейчас свой век практически отживают. Такие датчики – это просто набор шестерёнок, который обычно стоит где-нибудь на коробке передач. К нему присоединяется одна единственная деталь – тросик привода спидометра. Тросик идёт непосредственно к спидометру. В этом случае ДСА всего лишь крутился валом коробки, тросик соединяется с механизмом спидометра, который показывает скорость автомобиля в зависимости от скорости вращения вала коробки передач. Всё очень просто и не слишком точно. Зато вполне надёжно.

Ломался такой датчик редко. Чаще выходил из строя тросик привода спидометра, а не сам датчик, но результат при обеих поломках всегда был одинаковым: стрелка спидометра беспомощно ложилась на ноль и никак не реагировала на скорость автомобиля. Грустно, печально, не очень удобно, но на параметры работы всех остальных систем автомобиля эта поломка никак не влияла. Как он ехал с датчиком, так ехал и без него. Только непонятно, с какой скоростью.

На новых автомобилях такое устройство не встретишь. Сейчас стали популярными датчики второй группы – электронные. В большинстве случаев они передают не механическое вращение из коробки передач или редуктора, а сигнал об их скорости вращения электронному блоку управления (ЭБУ). А уж тот по своему алгоритму считает скорость, передаёт её спидометру, а он в свою очередь показывает её стрелочкой водителю. Говорю «в большинстве случаев», потому что иногда сигнал может идти прямо к контроллеру спидометра, который передаёт данные ЭБУ. Но сути дела это не меняет. Главное, что электронный датчик способен менять параметры работы двигателя. И вот поэтому выход из строя такого ДСА обязательно скажется не только на работе спидометра, но и на работе мотора. Чуть подробнее на этом остановимся ниже, а пока посмотрим, как устроены современные электронные датчики скорости.

Читать еще:  Метан на гранту цена

Их тоже можно поделить на две группы: контактные и бесконтактные. Первые по принципу работы похожи на простые механические ДСА. В них есть механическая связь коробки передач (или раздаточной коробки, или редуктора) с непосредственно датчиком. Связь обычно реализуется таким же простым тросиком или валом. Но на этом всё сходство заканчивается, потому что дальше начинает работать не столько механика, сколько электричество. Точнее, эффект Холла (напомню: это такое физическое явление, основанное на том, что во время размещения проводника с постоянным током в магнитном поле возникает электрическое напряжение). В итоге формируется сигнал, который далее может идти либо сразу на спидометр, либо сначала в ЭБУ. Датчики такого типа так и называются – контактные датчики на основе эффекта Холла. И это наиболее популярная конструкция.

Помимо контактных датчиков на основе эффекта Холла существуют и бесконтактные датчики Холла. В этом случае реперный (задающий) диск может стоять на любом валу, скорость вращения которого прямо пропорциональна скорости движения автомобиля (например, на том же вторичном валу КПП).

Вместе с этим, помимо эффекта Холла датчики могут использовать и другие эффекты. Существуют ДСА, основанные на магниторезистивном эффекте или на оптоэлектронном. В первом случае в датчике есть магниторезистивный элемент, который способен менять своё сопротивление в магнитном поле. Тут есть некоторые общие черты с датчиком Холла, но эффект использован всё же другой. Ну а оптоэлектронные датчики – одни из самых простых. В них сигнал образуется с помощью пары – светодиода и фототранзистора. Между ними на валу (или с помощью связанного с ним привода) вращается диск с прорезями, фототранзистор «считает» вспышки от светодиодов и генерирует сигнал с данными о скорости вращения вала для своего контроллера.

Наверное, многие уже заметили, что с технической точки зрения датчики скорости очень похожи, например, на датчики положения коленвала. Они используют те же эффекты и по сути решают похожую задачу: фиксировать вращение и передавать данные о его скорости блоку управления. Только ДПКВ «наблюдают» за мотором, а ДСА – за трансмиссией.

Что, если сломается?

Теперь поговорим о том, для чего используется датчик скорости. Первая его функция очевидна: без него не может работать спидометр. Но, как я уже говорил, современные датчики намного умнее старых железяк с тросиком. Поэтому и задач у них намного больше.

Используя сигнал с ДСА, блок управления может корректировать состав топливной смеси и угол опережения зажигания. Причём он это делает не только исходя из данных скорости, но и учитывая ускорение и замедление автомобиля. За один только километр пути ДСА может передать ЭБУ до 25 тысяч сигналов (хотя обычно всё-таки количество импульсов скромнее – шесть тысяч), так что этот датчик отлично замечает все изменения скорости, а не только скорость в отдельно взятый момент. И эти данные ЭБУ постоянно использует и для коррекции смеси, и для коррекции зажигания. Это нужно не столько для обеспечения динамики, сколько для топливной экономии (хотя и для динамики тоже). Поэтому если сигнал от ДСА пропадёт, машина иногда на это может отреагировать только ростом расхода топлива. Но возможны и другие проявления смерти датчика: неровные холостые обороты или внезапные рывки или провалы при наборе скорости. Ну и никто не отменял лампу Check Engine, которая может загореться из-за ошибки ДСА.

Другая функция этого датчика – обеспечение работы некоторых систем, связанных с активной безопасностью и комфортом. Некоторые системы динамической стабилизации используют данные о скорости для адекватной работы, поэтому их ошибки могут быть тоже вызваны некорректными или отсутствующими данными от ДСА. Ну и немного реже встречаются неисправности в рулевом управлении. В этом случае датчик скорости помогает изменять усилие на руле в зависимости от скорости движения автомобиля (на высокой скорости усилие на руле должно расти, а на месте руль должен крутиться проще, например, для парковки). Так что забарахливший датчик скорости может обеспечить целый букет неизвестно откуда взявшихся «глюков».

Само собой, возникает вопрос: а как проверить датчик скорости?

Немного диагностики и грусти

Очень хорошо, если есть ошибка, которую можно считать сканером. Вроде бы, виновника «тупизны» машины можно обнаружить сразу. Но не стоит тут же бросаться менять этот датчик. Он выходит из строя редко, а вот его проводка может подвести в любой момент. Поэтому сначала надо всё же проверить именно её, особенно внимательно проверив все разъёмы (они окисляются первыми).

К сожалению, своими силами, без опыта и осциллографа, более-менее точно можно проверить только один датчик – тот, работа которого построена на эффекте Холла. Принцип проверки довольно простой: один щуп вольтметра нужно прижать к «массе» автомобиля, второй – к клемме импульсного сигнала. И при включенном зажигании заставить датчик крутиться. Это можно сделать по-разному. Кому-то удобнее снять датчик и крутить его чем-то подходящим, кто-то предпочитает поддомкратить колесо и крутить его. Тут всё по своему желанию, как хочется. Главное – найти нужные контакты. Если датчик рабочий, при его вращении будут заметны скачки напряжения. Если вольтметр на вращение не реагирует, датчик мёртв. Или вы его неправильно подсоединили к мультиметру, что тоже возможно.

Все остальные датчики, к сожалению, таким способом проверить нельзя. А как их проверять осциллографом, рассказывать не буду. У кого осциллограф есть, он и так это знает, у кого его нет, тот не станет его покупать только ради проверки ДСА. И это правильно. Так что придётся смириться и проверять его в сервисе.

Советов по замене датчика скорости давать не буду. Они очень разные, и тут всё зависит от машины. Где-то его снять легко, а где-то придётся помучиться. Так что в любом случае надо изучать мануал по собственной машине. И совет тут будет только один: не надо пытаться подбирать похожие датчики. Ставить нужно именно тот, который стоит с завода. Даже если датчик встал на место родного как положено, а машина не возражает против «колхозного» ДСА, из-за немного других характеристик он может показывать совсем не то, что должен показывать заводской датчик. И вряд ли после такой замены машина поедет лучше. Конечно, подобрать хороший аналог от известного производителя – дело святое, но ставить что попало не надо. Выйдет себе дороже.

Читать еще:  Может ли из за неисправности лямбда зонда

Принцип работы датчика скорости

Фактически ДС замеряет не скорость, а частоту вращения той детали, на которой имеется зубчатый венец. Преобразовать это значение в скорость можно механическим или электронным способом, поскольку в трансмиссии имеется однозначная и известная связь частоты со скоростью при штатном размере колёс.

Установка шин или дисков иного размера ведёт к появлению ошибки замера скорости. Как и доработка трансмиссии с изменением передаточных чисел после ДС.

Датчики могут быть механическими и электронными. Механический ДС уже не применяется, раньше он состоял из устройства редукторного типа, заканчивающегося тросиком в оболочке. Вращение тросика передавалось на приборную панель, где к ней была подсоединена магнитная система.

Переменное магнитное поле индуцировало токи в катушках, которые измерялись стрелочным миллиамперметром, проградуированном в величинах скорости.

Получившийся спидометр обычно совмещался с механическим счётчиком оборотов – одометром, фиксирующим общий и суточный пробеги автомобиля.

Электронные датчики могут использовать в работе различные принципы:

  • оптический, когда луч проходит через прорези во вращающемся диске;
  • магниторезистивный, вращающийся многополюсный магнит вызывает изменение электрических параметров чувствительного элемента;
  • индукционный, металлические детали циклически изменяют поле постоянного магнита, что вызывает переменный ток в измерительной катушке;
  • на эффекте Холла, переменное магнитное поле фиксируется магниточувствительным полупроводниковым кристаллом, после чего формирователь создаёт последовательность удобных для работы принимающих блоков импульсов.

Чаще всего в современной технике применяются приборы с эффектом Холла и встроенным магнитом, способные «считать» проходящие мимо зубья любого металлического венца.

Самостоятельное тестирование

Каждый владелец автомобиля должен знать, как проверить датчик скорости. Есть три возможных способа установить его исправность. Перед началом диагностики следует определить, выдает ли датчик 12 В, поскольку основной принцип работы ДВС основан на эффекте Холла, состояние контактов осуществляется исключительно при вращении. Показатели напряжения датчика в рабочем состоянии должны находиться в пределах 0,5-10 В.
1. Проверка вольтметром. ДСА нужно снять и установит, за что отвечает каждая клемма. Один контакт вольтметра следует присоединить к клемме, выводящей импульсные сигналы, а второй — подвести к проводу заземления. Датчик необходимо вращать и в это время смотреть на показатели напряжения. Чем интенсивнее вращается датчик, тем больше будут показатели.
2. Необходимо отсоединить импульсный провод, который определяется специальным контроллером, и поднять колесо для вращения домкратом, чтобы оно не касалось земли. Присоединить контрольный провод «Сигнал», если показатель «-«, тогда датчик скорости исправен. Заменить контрольку в данном способе может провод с лампочкой.
3. Чтобы определить работу датчика, не обязательно снимать его с машины, для этого можно приподнять ее, как в предыдущем способе. Далее вольтметр соединить с контактами датчика, прибор при вращении колеса покажет показатели напряжения. Если вольтметр показывает напряжение и частоту в Гц, это указывает на то, что ДС работает.

Как самостоятельно заменить датчик скорости

Прежде чем начинать процедуру замены датчика скорости, следует выполнить вышеуказанные мероприятия по его диагностике, и лишь после этого целесообразно осуществлять замену. При этом, следует обратить внимание на качество вновь приобретаемого устройства – лучше использовать европейские или отечественные датчики, но никак не произведенные в Китае. Помимо качества самих материалов, в отечественных приборах все контакты, на которые могут воздействовать неблагоприятные факторы окружающей среды, залиты лаком, что существенно продлевает срок эксплуатации.

Кроме того, из всех вариантов следует предпочесть вариант устройства не с пластиковым хвостовиком, а с металлическим. Пластиковый хвостовик изнашивается гораздо быстрее, особенно, если водитель предпочитает агрессивный стиль вождения и высокую скорость. Для облегчения процесса замены, машину лучше загнать на яму или поднять подъемником. Узнать о том, где находится датчик скорости можно в руководстве по эксплуатации конкретного автомобиля.

После его обнаружения, следует очистить его от загрязнений, предварительно выключив зажигание или отсоединив клеммы с аккумуляторной батареи, и попытаться его открутить. Если с первого раза не получается, прилагать чрезмерные усилия не рекомендуется – лучше обработать соединение WD-40 и немного подождать. После успешного демонтажа, устанавливается новый прибор, соединяются разъемы датчика скорости и подключается питание на АКБ. О том, как выполнить самостоятельную замену рассказано на видео:

Конструкция

Рис. Датчик Холла с двухпроводным интерфейсом

Специальные интегральные микросхемы Холла, применяющиеся в датчиках скорости вращения привода, в зависимости от магнитного интерфейса фиксируются в держателе в присутствии магнита с напряжением отрицательного смещения или без него, электрический контакт создается посредством сварки, затем микросхемы устанавливаются в корпус, заливаются эпоксидной смолой или — в моделях, которые устанавливаются снаружи привода (коробки передач) — устанавливаются в оболочку, не пропускающую масло, посредством покрытия бесшовной оболочкой на экструдере. Датчик имеет двухпроводной интерфейс, сочетающий в себе оптимальные диагностические способности с минимальным числом электрических соединений. Два разъема служат как для питания интегральных микросхем Холла, так: и для передачи сигнала.

Как проверить датчик скорости на функционал

Симптоматика дефектов данного прибора состоит в следующем:

  • приостановление эксплуатации мотора при поступательном перемещении в холостом режиме рабочего хода и представляемые при этом некорректные значения спидометра;
  • при обнаружении дефектов в электроцепи датчика скорости, цена которого достаточно приемлема, высвечивается световой транспарант «CHECK» с параллельной фиксацией в ОЗУ кода ошибки «24».
Читать еще:  Схема подключения магнитолы пионер mosfet 50wx4

Важно: такая запись возможна и при дефектах в эксплуатации ДМРВ, но, т. к. транспарант «CHECK» в этом варианте непостоянно высвечивается, то возможно, эта разница, косвенно укажет, какой прибор дал сбой в эксплуатации.

Устройство и принцип работы датчика скорости автомобиля (ДСА)

Разумеется, датчик спидометра не определяет скорость перемещения автомобиля относительно дороги напрямую (с помощью фотодатчиков или потока набегающего воздуха). Теоретически, эту информацию можно получить с помощью систем GPS в навигаторе. Нужные данные формируются на основе расстояние до спутников.

Однако, датчики скорости должны быть автономны и не могут зависеть от связи с космическими станциями GPS или ГЛОНАСС. Автомобильные навигаторы могут применяться в качестве дополнительного контроля. Например, когда проводится экспресс проверка датчика скорости.

Тем не менее, их работа обеспечивается механической связью с дорогой.

Принцип работы датчика скорости основан на преобразовании углового перемещения колеса в пройденный путь:

  • внешняя поверхность покрышки имеет определенную длину окружности;
  • при угловом перемещении оси вращения на 360° колесо (а вместе с ним автомобиль) перемещается по горизонтали на определенное расстояние;
  • используя эти данные, датчик привода спидометра определяет пробег (величина абсолютная, которая не зависит от скорости или времени);
  • пробег, поделенный на время — это и есть скорость.

То есть, если каким либо способом снимать данные о каждом обороте колеса, датчик привода спидометра будет фиксировать и скорость, и пробег.

Датчик контроля скорости механического типа

В качестве примера рассмотрим прибор, который применялся на автомобилях 50–70 лет назад.

Тросовый привод соединяет ступицу колеса с измерительным прибором. С помощью группы шестерен вращение тросика синхронизируется с оборотами колеса. Пробег измеряется совсем просто: механическим одометром. А вот принцип работы механического датчик привода спидометра несколько сложнее. На оси стрелочного прибора стоит диск с магнитиком. Соосно с ним располагается второй диск с магнитом, соединенный с тросиком привода. При вращении тросового магнита с постоянной скоростью стрелка увлекается магнитным полем и отклоняется по шкале. Чем выше скорость вращения — тем сильнее отклоняется стрелка. Калибровка осуществляется подбором пружины стрелки. Подобные схемы до сих пор применяются на велосипедах и скутерах.

В современных автомобилях механические конструкции не применяются.

Электронный датчик: принцип работы

Тросовые приводы не могут обеспечить достаточную точность показателей, надежность зависит от степени износа шестерен. Поэтому в современных авто применяется несколько разновидностей электронных измерителей скорости. Общий принцип действия — получение серии импульсов, связанных со скоростью вращения колеса, и передача информации в модуль управления и пересчета величин. Датчик представляет собой комплекс чувствительных элементов, заключенный в герметичный корпус.

Виды датчиков по способу получения импульсов:

  • Оптические. Между фото и светодиодом располагается перфорированный диск, механически соединенный с объектом измерения. Чаще всего, это выходной вал коробки передач, после которого на пути к оси колеса не может измениться соотношение скоростей вращения. Оптопара формирует последовательность импульсов, синхронизированная с оборотами колеса. Алгоритм работы электроники считает скорость и пробег. Преимущество такой схемы — простота изготовления и стоимость. Недостатки: инерционность, требовательность к чистоте прерывающего диска, что в условиях коробки передач практически недостижимо.
  • Магниторезистивные. На импульсном диске по окружности расположены магниты. Датчик представляет собой элемент, который меняет сопротивление при попадании в магнитное поле. Конструкция несложная, но более дорогая в изготовлении в сравнение с оптопарой. Главное преимущество — малая зависимость от внешних воздействий. То есть расположение в картере двигателя или коробки передач не может повлиять на качество работы. Недостатки: относительно крупный диск требует места, возможно выпадение магнитных элементов. Это распространенная конструкция, применяемая на многих автомобилях.
  • Датчики Холла. Сам датчик представляет собой электромагнитную катушку, в которой при изменении магнитного поля возникает электрический ток. При вращении экрана с прорезями в катушке формируются импульсы с определенной частотой. Очень надежная система, несложная в обслуживании и диагностике: датчик можно прозвонить мультиметром. Единственная проблема: точность может быть недостаточна для современных автомобилей. Широко применяется в автомобилях группы АвтоВАЗ.
  • Импульсный индуктивный. Дискретная система, основанная на формировании импульсов в катушке индуктивности. Реализация напоминает схему датчика Холла. Разница в конструкции диска и электромагнитной катушке позволяет повысить точность снятия информации. Датчик надежен и относительно дешев в производстве.

Все перечисленные конструкции относятся к бесконтактным. Такая реализация позволяет разделить механическую и электронную части таким образом, что замена датчика скорости чаще всего относится к внешнему модулю. То есть, картер коробки передач вскрывать не требуется, достаточно отсоединить разъем и поменять небольшой пластиковый корпус.

Важно! Электронный датчик скорости генерирует параметры вне зависимости от направления вращения колеса.

Едет автомобиль вперед или задним ходом, скорость и пробег учитывается. Таким образом, миф о том, что при движении задним ходом сматывается пробег — не более, чем фантазия. Этот трюк можно было проделать на автомобилях родом их 60-х–80-х с тросовым приводом датчика скорости.

Другие виды датчиков скорости: с язычковым переключателем и датчик индукционного типа

Хотя такие датчики используются намного реже ДС на эффекте Холла, на некоторых авто встречаются именно такие решения. По этой причине необходимо учитывать некоторые особенности.

  1. Датчик с язычковым переключателем подают сигналы в виде прямоугольных импульсов с циклом 40-60%, при этом переключение осуществляется от 0 до 5В или от 0 до напряжения АКБ 12В.
  2. Что касается индукционного датчика, сигнал от вращения колес похож на волновое колебание (волновой импульс). В результате напряжение изменяется с учетом скорости вращения. Сам принцип похож на работу датчика угла поворота коленвала.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector