Электрооборудование

ИЗМЕРЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН. ДАТЧИКИ

Водитель автомобиля должен получать информацию о различ ных параметрах состояния автомобиля с помощью множества приборов:

—спидометра;

—одометра;

—указателя уровня топлива;

—указателя уровня масла;

—указателя температуры охлаждающей жидкости и т. д.

Все эти приборы, собранные на приборной панели автомобиля , получают данные от различных его систем. Для этого нужны датчики, от которых информация передается на приборную панель для визуализации.

Природа датчика зависит, главным образом, от измеряемой величины, но также зависит и от точности измерений, которую хотят получить.

Например

—Одометр представляет собой совокупность чисто механических деталей:

-датчик: приводная тахометрическая пара на дифференциале или вторичном валу коробки передач;

-передача: гибким валом, вращающимся в оболочке;

-прибор индикации: редуктор и цифровой барабан;

—Указатель уровня топлива, наоборот, представляет собой электромеханический комплекс:

-датчик: поплавок и реостат; он преобразует положение поплавка в электрическое напряжение;

-передача: электрическая;

-прибор индикации: гальванометр, градуированный в литрах или долях объема топливного бака.

Показания всех этих приборов должны быть хорошо заметны, чтобы водитель мог действовать в соответствии с полученной информацией.

21

Компьютер необходим, чтобы принять и обработать эту инфор мацию в форме электрических сигналов.

Эти сигналы могут иметь различную форму.

—Присутствие или отсутствие напряжения, выраженное в логической форме единицей или нулем. Например:

-контактор закрытия двери: дверь открыта или закрыта,

-датчик давления масла: давление масла достаточно или нет.

—Напряжение, величина которого изменяется в соответствии с изменением измеряемой величины, например, указатель уровня топлива.

—Серия импульсов, частота которых изменяется в соответствии с изменением измеряемой величины, например, электронный тахометр.

Выбор датчика играет первостепенную роль в работе систем , обслуживаемых электроникой. Информация должна поступить в компьютер в четком и точном виде, чтобы максимально использовать его возможности.

— Датчики с изменяющимися характеристиками

При изменении механических (перемещение) или физических (температура, давление) параметров датчик изменяет одну или несколько своих хара ктеристик (сопротивление, емкость или индуктивность).

Например:

-все контакторы, наноконтактный (сверхминиатюрный) и термоконтактный датчики, и т.д.,

-фотодиоды (изменение сопротивления при освещении),

-термисторы (изменение сопротивления в зависимости от те мпературы).

—Датчики – генераторы энергии

Эти датчики вырабатывают более или менее значительное на пряжение под влиянием некоторых частных явлений:

-пьезоэлектрические датчики (давление);

-лямбда – зонд (оксид углерода CO);

-фотосопротивление (свет);

-электромагнитный датчик и т. д.

22

1 - Датчики с изменяющимися характеристиками

a) Контакторы или датчики положения

Это простые выключатели, которые включаются каким-либо ме ханическим органом: дверные контакторы, включатель сигнала заднего хода.

Электрическое сопротивление контактора переходит от бе сконечности при разомкнутых контактах к нулю при замкнутых контактах.

б) Термовыключатели

Эти датчики представляют собой контакторы, приводимые в д ействие биметаллическим элементом, который деформируется (из-за различия в коэффи циентах линейного расширения) под действием тепла.

в) Манометрические выключатели

Они очень похожи на термовыключатели, только деформация в ыключающего элемента вызывается давлением. Эти датчики дают информацию только о том, выше или ниже измеряемое давление некоторого порогового давления, при котором сра батывает выключатель (этот порог определяется тарированием).

г) Фотодиоды

Фотодиоды обладают всеми характеристиками обычного дио да. Они пропускают ток в одном направлении и не пропускают его в другом. Возбужденные св етовой волной определенной частоты они становятся проводящими в двух направлениях (происход ит пробой диода). Пробой прекращается, как только исчезает световая волна.

Наиболее используемые частоты находятся в инфракрасной части спектра, так как фотодиоды обладают в этой части спектра наилучшим коэффициентом по лезного действия, и инфракрасные лучи невидимы, что делает их применение очень привлекательным для систем охранной сигнализации.

Таким образом, это выключатели, управляемые светом.

Фотодиоды устанавливаются в цепь в обратном направлении , чтобы блокировать прохождение тока при отсутствии освещения.

Если диод будет освещаться серией световых вспышек, ток I воспроизведет серию импульсов

Световые импульсы

той же формы.

Это та серия импульсов, которая анализируется системой ин фракрасного дистанционного управления запирания дверей автомобиля на расстоянии. Ес ли серия импульсов идентична той, которая хранится в памяти системы, дверь будет отперта (ил и заперта).

23

д) Температурные датчики

Речь идет о постоянном измерении температуры, а не о сравн ении ее с пороговым значением.

Следовательно, надо найти систему, приемлемую для компьютера и корректно работающую в заданном диапазоне температур, используя для этого есте ственные явления, которые зависят от температуры, такие, как:

—объемное расширение материала; пример: ртутный термометр;

—изменение цвета материала; пример: сталь изменяет цвет при нагреве, переходя от синего к красному, а затем к белому цвету;

—движение молекул.

Мы узнали в предыдущем курсе “Основы электротехники авто мобиля”, что молекулярное движение ускоряется при повышении темпера туры, и что оно влияет на сопротивление тела.

Это явление особенно проявляется в кристаллах полупрово дников. При надлежащем использовании присадок полупроводник значит ельно изменяет свое сопротивление с изменением температуры, и в определенном диапазоне температур эта зависимость практически линейна. Речь идет о термисто рах.

Существует два типа термисторов:

-термисторы с положительным температурным коэффициентом (CTP), у которых сопротивление увеличивается при повышении темп ературы;

-термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (CTN), у которых сопротивление уменьшается при повышении темпер атуры.

Таким образом, измерение сопротивления термистора позволяет определить температуру того места, где он установлен.

Непосредственное преобразование делает удобным практическое использование термистора.

Пример: датчик для измерения температуры охлаждающей жид кости или масла в двигателе.

24

ж) Датчики давления

Измерить давление электрическими методами не так просто .

Давление, действующее на поверхность, порождает силу. Эта сила может вызвать перемещение или деформацию какого-нибудь органа.

Пример: барометр

Атмосферное давление действует на наружную поверхность герметичной капсулы, вызывая ее деформацию, которая тем больше, чем выш е атмосферное давление. Эта деформация с помощью механичес кого преобразователя передается стрелке барометра.

Этот же принцип используется и в датчике давления масла а втомобильного двигателя.

Стрелка заменена скользящим контактом реостата. Таким образом, получают изменение сопротивления в функции давления.

Контакт сигнальной лампы

Соединение скользящего контакта с массой

Этот датчик чаще всего выполняет две функции:

—предупреждает об аварийном падении давления включением сигнализатора;

—постоянно измеряет давление.

Точность измерения давления зависит, главным образом, от точности механической системы.

25

2 — Датчики – генераторы энергии

а) Электромагнитный датчик

Это самый распространенный в автомобилях тип датчика. Его используют в тех случаях, когда имеется деталь, движение которой зависит от измеряемой ве личины.

Электромагнитный датчик состоит из обмотки с сердечнико м из постоянного магнита, расположенной в непосредственной близости от подвижног о элемента, называемого “мишенью”. Этот элемент имеет один или несколько вырезов, и каждый раз, когда вырез проходит перед датчиком, происходит изменение магнитного поля, которое индуцируе т ток в обмотке датчика.

Такие датчики позволяют измерять:

—положение подвижной детали - датчик верхней мертвой точки (ВМТ), бесконтактная электронная система зажигания;

—скорость – электронный тахометр, электронная система зажигания, антиблокировочная система колес;

—ускорение.

Электронный блок затем производит обработку сигнала дат чика, анализируя либо:

—напряжение, которое пропорционально скорости движения детали. Однако, следует отметить, что напряжение также в значительной степени зав исит от расстояния между мишенью и датчиком (воздушного промежутка). Таким образом, это измерение используется только в системах контроля. Приме р: автоматическая коробка передач типа "M".Это позволяет выявить плохую регулировку датчика;

—частоту. Подсчитывая число импульсов за определенный промежуток времени, электронный блок может определить скорость. Пример: элект ронная система зажигания.Можнотакжесравнитьдвапоследовательныхизм еренияскоростииоттуда определить ускорение. Пример: антиблокировочная система колес.

26

б) Пьезоэлектрические датчики

Принцип работы этих датчиков основан на следующем.

Удар, то есть изменение давления, по телу, имеющему кристаллическую структуру, вызывает в нем появление разности потенциалов на его противополож ных сторонах по направлению удара.

Óäàð

Это явление, впрочем, обратимо, и напряжение, приложенное к кристаллу, вызывает его деформацию.

Одним из главных применений этого явления был пьезоэлектрический звукосниматель в электрофонах.

Другие приложения:

—детектор (датчик) детонации, работающий с электронной системой зажигания;

—тахометр дизельного двигателя (датчик станции диагностики).

Кристалл воспринимает ударную волну, вызванную прохождением топлива в каналах форсунки. Подсчитывая число импульсов, определяют частоту вращени я коленчатого вала двигателя.

Следует отметить, что, объединяя систему с датчиком верхн ей мертвой точки, можно определить угол опережение впрыска.

27

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВАХ АВТОМОБИЛЯ

В автомобиле электроника используется, главным образом, для контроля или управления процессами, связанными с надежной работой или управлением автомобил я.

Во всех этих различных системах функциональная схема остается всегда одной и той же.

Она включает в себя:

—элемент, предназначенный для передачи информации, называемый датчиком;

—электронный блок, назначение которого состоит в том, чтобы:

-принять сигналы, передаваемые датчиком;

-преобразовать сигналы в нужную форму и усилить их;

-обработать эти сигналы;

-передать выходной сигнал в форме тока;

—приемное устройство, назначение которого состоит в исполнении приказов, которые передает электронный блок.

Принципиальная схема этих систем выглядит следующим образом:

Питание Масса

Что касается ремонта, то во всех случаях процедура диагно стики остается одной и той же для любых электронных устройств.

Она состоит в проверке:

-питания устройства (+AVC, +APC, масса…);

-датчиков;

-приемных устройств и исполнительных механизмов;

-неразрывности электрических цепей и их изоляции.

Заметим, что проверка слаботочных цепей электронных сист ем с использованием индикаторных ламп, как средств контроля, должна быть полностью исключена.

28

ЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ

ВНИМАНИЕ !

Поиск электрических неисправностей должен происходить по схеме: “РАЗМЫШЛЯЙ” перед тем как“ВЫПОЛНИТЬ”.

Знание принципа работы неисправного устройства “АБСОЛЮТНО НЕОБХОДИМО”.

Электрик, который диагностирует неисправность или плоху ю работу электрической системы, должен обладать:

1.- хорошими профессиональными знаниями;

2.- знанием конструкции изделия;

3.- полной и современной документацией (MR-IS-NT);

4.- умением читать и применять электрические схемы;

5.- умением применять логический метод для нахождения причины неисправности самым ПРОСТЫМ,

БЫСТРЫМ

èЭФФЕКТИВНЫМ способом;

6.- измерительным прибором, приспособленным для точных измерений (мультиметром).

ЛОГИЧЕСКИЙ ПОРЯДОК ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТИ

РАЗМЫШЛЕНИЕ

1 - Проверить обоснованность жалобы клиента (ОЧЕНЬ ВАЖНО).

2 - Понять, как “это работает” (функциональная схема).

3 - Знать, где “это находится” (схема расположения проводки).

ВЫПОЛНЕНИЕ

4 - Установить неисправность.

5 - Устранить неисправность.

6 - Проверить работу устройства.

МЕТОДЫ

1 - Начать с неисправного устройства и пройти до источника питания или наоборот.

2 - Начать с наиболее доступной точки электрической цепи и п ройти до источника питания или до неисправного элемента.

Во всех случаях необходимо использовать точные методы, из бегая работы “по привычке”.

29

УКАЗАТЕЛЬ УРОВНЯ МАСЛА В ДВИГАТЕЛЕ

(датчик типа “горячая нить”)

I - ОПИСАНИЕ

Этот датчик типа “горячая нить” состоит из пластмассовой трубки,имеющейотверстиенанижнемконцеиснабженной резьбой на верхнем конце.

Внутри этой трубки две изолированные друг от друга латунные ламели соединены вверху с двумя выводами, а внизу – с резистивной нитью.

Эта резистивная нить натягивается с помощью небольшой пружины.

Латунная ламель

Пластиковая трубка

Резистивная нить

II- ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

-Изменение сопротивления нити в зависимости от температу ры.

-Различие в теплопроводности в воздушной среде и в масле.

30