3. За конструкцією:

• Механічні;

• Електричні ( найбільше поширення мають індуктивно-частотні);

• Гідравлічні (дають інформацію про тиск);

• Пневматичні (дають інформацію про тиск);

• Радарні;

Рис. 17. Датчики систем POWER DRIVE TRAIN керування двигуном і основними вузлами і агрегатами:

а — індуктивный датчик кутової швидкості колінчастого вала двигуна (активний датчик кутової швидкості Bosch) (зовнішній вигляд ідентичний); б — датчик положення розподільного валу SiemensVDO оснований на ефекту Хола ; в — програмуємий датчик кутового положення дросельної заслінки AN1011 Cherry; г — датчик положення педалі подачі палива Alps Automotive; д — датчики масової витрати повітря Hitachi; е — датчик тиску повітря у впускному трубопроводі Manifold Air Pressure (MAP) sensor Kavlico; ж — датчик трансмісії Bosch на основі еффекту Холла; з — датчики вхідної і вихідноі кутової швидкості обертання первинного та вторинного валів коробки передач SiemensVDO; и — датчик температури повітря, охолоджувача і мастила Bosch; к — датчик температури повітря у впускному трубопроводі, а також мастила, охолоджуючої рідини та головок блока циліндрів SiemensVDO; л — датчик детонації SiemensVDO; м — датчик рівня палива SiemensVDO; н — датчик рівня і температури мастила Hella; о — датчик стану мастила Hella; п — датчик тиску в циліндрах Incylinder Pressure Sensor Honeywell.

Датчики систем контролю емисії, до яких відноситься: датчик концентрації кисню, датчик положення клапана системи рециркуляції відпрацьованих газів, датчик емісії леткого пару, датчик газу, датчик температур відпрацьованих газів та деякі інші. Серед нових застосувань — датчик концентрації мочевини, яка допомогає в очищуванні від шкідливих домішок у випускних газах дизеля.

2. Датчики систем контролю за несучою системою та колесами:

• Напівактивна або активна підвіска;

• електронно контролюєма підвіска ECS (ELECTRONICALLY CONTROLLED SUSPENSION);

• АБС, TPMS (TIRE PRESSURE MONITORING SYSTEM) — система контролю за тиском у шинах;

• електронні системи контролю доступа у кабіну;

• контроль положення вікон, дверей, сидінь, люка даху кузова, склоочистників, зеркал.

Рис. 18. Датчики систем контролю емісії, включаючи Powerdrivetrain:

а — лямбда-зонд для визначення концентрації кисню Bosch LSM11;

б — датчик концентрації кисню Denso; в — датчик положення клапана системи рециркуляції відпрацьованих газів SiemensVDO; г — датчик Kavlico для контроля рівня палива у рідких і майбутні застосування (з метою мінімізації емісії леткого пару) незалежно від вмісту етанолу, метанолу і інших паливних складових; д — датчики газу NOx і співвідношення повітря/паливо SiemensVDO; е — датчик температури відпрацьованих газів SiemensVDO; ж, з — датчики рівня і концентрації мочевини Kavlico (ж) і SiemensVDO (з),

и — диференцьований датчик тиску Kavlico для регулювання витрат (швидкості процесів) EGR — для зниження утворення NOx; к — датчик тиску пару палива в бензиновому баку Kavlico (для визначення витоку згідно OBDII).

До цієї групи відноситься датчик положення підвіски, датчик тиску робочого тіла у амортизаторах, активні та пасивні ключі замків дверей, датчик струму батареї, датчик доступу до дверей без ключа, датчик кутової швидкості колеса, датчик сили гальмування, датчики положення і деякі інші.

Датчики системи пасивної і активної безпеки SAFETY и SECURITY.

Основні елементи автомобіля у яких ці датчики застосовуються:

• фронтальні подушки безпеки;

• бокові подушки безпеки;

• активне рульове керування;

• системи контролю динаміки ESC (Electronic Stability Control), ESP (ELECTRONIC STABILITY PROGRAM);

• АБС у автомобілях з колісною формулою 4х4 - 4WD ABS (FOUR-WHEEL DRIVE ANTI-SKID BRAKES);

• системи контролю зчеплення TCS (Traction Control System), антибуксувальної системи;

• системи контролю за тиском у шинах TPMS (системи прямого вимірювання);

• системи запобігання зіткненням:

а) системи переднього огляду Forward Looking Systems;

б) адаптивный круїз-контроль;

в) відхилення від полоси руху, дороги;

г) попередження про небезпеку переднього зіткнення Forward Collision Warning;

- системи виявлення об’єктів позаду:

а) при паркуванні;

б) виявлення транспортного засобу позаду;

- бокові системи спостереження та виявлення:

а) попередження про зупинку;

б) попередження про зміну полоси руху;

в) попередження про рух на ділянках доріг, що пересікаються;

- системи допомоги водію Driver Assistance Systems;

- протиугінні системи.

Рис. 19. Датчики контролю несучої системи і коліс:

а — модульні магнітнострикційні датчики сімейства CSP на основі модуля CSE MTS Temposonics — для контролю підвіски та іншого застосування;

б — датчик тиску у елементах активної подвіски Kavlico; в — універсальна клямка дверей Honeywell; г — оптична система ідентифікації для пасивного доступу без ключа Honeywell; д — безконтактний датчик струму акумуляторної батареї Visteon; е — ємнісний датчик відкриття дверей для доступу без ключа Arcles; ж — датчик гальмівного зусилля SiemensVDO;

з — активні датчики частоти обертання коліс Continental.

Системи безопеки включають датчики інерції (акселерометри, гіроскопи), датчики кутової швидкості обертання колеса, датчики кута повороту та крутного моменту рульового керування, датчики наявності, стану, маси пасажирів, визначення об’єктів, датчики тиску у подушках безпеки та у шинах, датчик положення (нахилу) фар, ультразвукові і лазерні радари та інші датчики.

Рис. 20. Датчики систем пасивної і активної безпеки:

а — акселерометр Bosch — датчик бокового або фронтального удару;

б — акселерометр Continental Teves для контролю систем бокового захисту пасажирів; в — сімейство гіроскопів Gyrochip BEI Systron Donner;

г, д — безконтактні датчики кута повороту(г) та крутного моменту рульового колеса (д) Bosch; е — сенсорні кластери Continental Teves для систем контролю динаміки ESC; ж — датчики кутової швидкості колеса SSI Technologies; з — датчик сили натягу реміня безпеки SiemensVDO;

и — датчик маси пасажирів CTS Corporation; к — датчик тиску Bosch PPS1 (Peripheral Pressure Sensor) для систем керування повітряними подушками;

л — інтегральні модулі контролю накачки шин SP30 Infineon; м — лазерний радарний датчик Omron Automotive; н — мікрооптична лазерна система Continental для динамічного визначення перешкод та попередження аварій; о, п — датчики ACC (о) та задньої камери Hella; р — система паркування автомобіля з ультразвуковими датчиками ParkMaster.

Класифікація актуальних технологій автомобільних датчиків по типу, призначенню та технології:

1. Датчики положення POSITION SENSORS:

А) лінійного або кутового положення, абсолютні або інкрементальні енкодери, багатообертові абсолютні енкодери:

- потенціометри;

- датчики Хола;

- АМР;

- ГМР;

- індуктивні;

- оптичні;

- магнітостриктивні датчики.

Датчики положення індицюють положення різноманітних систем, даючи інформацію модулю контролю за двигуном ECU та іншим електронним системам, які заміняють механічні зв’язки в автомобілях. Найбільш популярні з них — датчик положення дросельної заслінки, рульового колеса, педалиі подачі палива, тощо.

2. Датчики швидкості SPEED SENSORS та цифрові датчики положення:

• индуктивні Variable Reluctance;

• датчики Виганда;

• датчики Хола;

• МР;

• АМР;

• ГМР.

Найбільше розповсюдження отримали наступні типи датчиків швидкості — датчик швидкості руху автомобіля, датчик частоти обертання коліс; цифрових датчиків положення — датчик фази кута і кутової швидкості розподільного і колінчастого валів.

3. Датчики концентрації кисню OXYGEN SENSORS (або датчики газу Gas Sensors — oxygen и NOx sensors).

Перелік актуальних технологій датчиків (oxygen sensors и NOx sensors):

• електрично підігрівні датчики на основі діоксиду цирконію ZrO₂ (датчики с діоксидом цирконію ZrO₂, підігрівні випускним газом на сьогоднішній час не актуальні);

• електрично підігрівні планарні датчики з емалевим покриттям (термічною масою на основі кераміки ZrO₂);

• електрично підігрівні датчики на основі діоксиду титана TiO₂;

• електрично підігрівні, планарні датчики з малою термічною масою, двокамерні датчики на основі ZrO₂;

Ці датчики визначають склад випускних газів, гарантуючи, що він знаходиться у певних границях нормальний, і подають сигнал зворотнього зв’язку системам контролю двигуна — для регулювання співвідношення паливо повітряної суміші (ППС) з метою оптимізації зпалювання палива та мінімізації емісії.

4. Мікромеханічні датчики масової витрати повітря MASS AIRFLOW SENSORS (для регулювання співвідношення паливо повітряної суміші).

5. Датчики температури TEMPERATURE SENSORS:

• ермістори з позитивним або негативним температурним коэфіцієнтом;

• резистивні датчики температури (плівкові платинові датчики);

• платинові термопари;

• безконтактні інфрачервоні датчики.

Указані датчики посилають інформацію про оточуючу температуру в різних частинах автомобіля автомобільному компютеру. Крім виміру температури у салоні, вони вимірюють температуру мастила та охолоджувальної рідини системи охолодження двигуна, повітря у впускному трубопроводі, мастила у коробці передач та інших частин автомобіля, а також детектують присутність та положення пасажира.

6. Датчики тиску Pressure Sensors використовують наступні актуальні технології:

• п’єзорезисторні мікромеханічні датчики;

• п’єзорезисторні полікремнієві модулі зі сталі;

• ємкісні мікромеханічні датчики;

• ємкісні керамічні модулі.

В автомобілі використовуються два основних типи датчиків тиску: manifold air pressure sensor, для регулювання співвідношення паливоповітряної суміші у системах powertrain, і датчик перевірки оптимального тиску у шинах tire pressure sensor.

7. Акселерометри ACCELEROMETERS (датчики лінійного прискоренняя) та інклінометри.

Перелік актуальних технологій MEMS-акселерометрів, у тому числі тих, що находяться на стадії розробки:

• ємкісні мікромеханічні об’ємні і поверхневі датчики;

• п’єзоелектричні;

• п’єзорезистивні мікромеханічні датчики;

• теплові;

• електромагнітні;

• тунельні;

• оптичні, а також low-g и high-g-акселерометри, інклінометри.

Область застосування: прогнозування та виявлення аварійних ситуацій для накачування повітрям подушок безпеки, виявлення нахилу кузова автомобіля та бокових перекидань (Rollover), системи контролю динаміки, інклинометри навігаційних і антивідгінних систем, блоки інерційних вимірювань inertial measurement unit (IMU) та інші.

8. Датчики кутової швидкості — гіроскопи ANGULAR и YAW RATE SENSORS.

Області застосування: виявлення нахилу кузова автомобіля та бокових перекидань (Rollover), навігаційні системи (GPS та інші), контроль динаміки автомобіля ESC, а також ABS і IMU.

Основні технології, які реалізуються у гіроскопах:

• камертонні гіроскопи Tuning Fork Gyroscope;

• напівсферичні резонансні гіроскопи Wine Glass Resonator Gyroscopes;

• кільцевий резонатор — гіроскоп Ring Resonator Gyroscope;

• вібраційне колесо — гіроскоп Vibrating Wheel;

• колесо, що обертається — гіроскоп Spinning Wheel Gyroscope;

• мікрооптичні електромеханічні гіросистеми Micro-Optical-Electromechanical Systems (MOEMS) Gyros;

• інтерферометричні MOEMS-гіроскопи.

Рис. 21. Відособлені типи автомобільних датчиків:

а — датчик освітлення Valeo (режими: «денне світло», «ніч», «тунель», «пішохідний перехід», «дощ», «гараж», «дерева»); б — датчик дощу та світла Hella, інтегрований у дзеркало заднього огляду; в — магнітопружний датчик крутного моменту Visteon; г — датчик чистоти повітря у салоні Delphi;

д — 3-осьовий магнітометр HMC2003 Honeywell для систем телематики;

е — датчики масових витрат натурального газу Hitachi; ж — датчик тиску Kavlico для альтернативних автомобільних двигунів, що працюють на зрідженому газу CNG.

Інші типи автомобильных датчиків:

• датчик детонаціїї;

• оптичні детектори сонячного світла, сутінок, виблисків;

• датчики вологості;

• датчики дощу;

• датчики рівня палива level sensors (їх основне приназначення — вимірювання рівня палива в бензобаку та рівня гідравлічних та іншиих рідин):

а) поплавкові датчики float and arm sensor, включаючи електронні датчики на основі товстих та тонких плівок;

б) проводні датчики опору resistance wire sensors або tubular-type sensors;

- датчики крутного моменту двигуна, коробки передач, рульового керування;

- багатоосні мікромеханічні датчики інерції (включаючи акселерометри і гіроскопи);

- датчики систем виявлення перешкод, розташованих на близькій відстані;

- датчики систем виявлення та усунення (обїзду, зупинки тощо) перешкод;

- датчики контролю за процесом горіння у двигунах внутрішнього згоряння ENGINE COMBUSTION SENSORS;

- датчики безпеки MICRO-SAFING SENSORS (включаються до складу модулів додаткових подушок безпеки для детекторування удару внаслідок зіткнення);

- датчики систем клімат-контролю (наприклад: чистоти повітря).

Перелік нових застосувань датчиків:

• ітелектуальні системи керування DRIVE-BY-WIRE;

• інтелектуальні системи допомоги водію DRIVER ASSISTANCE SYSTEMS (адаптивний круїз-контроль і BRAKE-BY-WIRE);

• системи автомобільної телематики (компаси, гіроскопи);

• системи з живленням 42 В (концепція переходу обумовлена підвищеним споживанням електричної енергії автомобілем);

• дизельні та альтернативні концепції двигунів (гібридні, газові).

Всі автомобільні датчики інтегрируються практично у всі електронні та мехатронні системи керування, підвищуючи їх функціональність, інтелектуальність та надійність, знижуючи масу та габарити.

Рис. 22. Рух автомобіля на завороту дороги не обладнаного системою курсової стійкості“ ESP - Electronic Stability Programme ” (ліворуч) та обладнаного системою “ ESP - Electronic Stability Programme ” (праворуч)