Mechanické merače rýchlosti áut v posledných desaťročiach nahradili elektronické systémy merania rýchlosti, v ktorých zohrávajú významnú úlohu snímače rýchlosti.Všetko o moderných snímačoch rýchlosti, ich typoch, dizajne a prevádzke, ako aj ich správnom výbere a výmene - prečítajte si v tomto článku.
Čo je snímač rýchlosti
Snímač rýchlosti (snímač rýchlosti vozidla, DSA) je citlivým prvkom elektronického systému merania rýchlosti vozidla;Kontaktný alebo bezkontaktný snímač, ktorý meria uhlovú rýchlosť hriadeľa v prevodovke alebo v prevodovke hnacej nápravy a prenáša výsledky merania do regulátora rýchlosti vozidla alebo rýchlomera.
Poznámka: článok sa zaoberá iba DSA na meranie rýchlosti auta.O snímačoch rýchlosti kolies fungujúcich ako súčasť systémov aktívnej bezpečnosti (ABS a iné), popísané v iných článkoch na našej webovej stránke.
Snímače rýchlosti môžu byť súčasťou rôznych systémov moderného vozidla:
● Rýchlomer – na meranie a udávanie aktuálnej rýchlosti pohybu a prejdenej vzdialenosti (pomocou počítadla kilometrov);
● Systémy vstrekovania, zapaľovania a iných motorov - na korekciu prevádzkových režimov pohonnej jednotky v závislosti od rýchlosti vozidla a jej zmien (pri akcelerácii a brzdení);
● Aktívne bezpečnostné a poplašné systémy – na korekciu rýchlosti a trajektórie vozidla v rôznych režimoch, varovanie pred potenciálne nebezpečnými situáciami a pod.;
● V niektorých autách - posilňovač riadenia a komfortné systémy.
DSA, rovnako ako tradičný káblový pohon rýchlomera, je namontovaný na prevodovke, prevodovke alebo prevodovke hnacej nápravy, pričom sleduje uhlovú rýchlosť sekundárneho alebo medziľahlého hriadeľa.Informácie prijaté zo snímača vo forme elektrických signálov sa odosielajú do regulátora rýchlosti alebo priamo do rýchlomera.Charakteristiky generovaných signálov a spôsoby prepojenia/integrácie snímačov s elektronikou vozidla závisia od ich typu, konštrukcie a princípu činnosti.Toto je potrebné podrobnejšie opísať.
Funkčnosť, typy, prevedenie a princíp činnosti snímačov rýchlosti
Snímače otáčok, bez ohľadu na typ a prevedenie, generujú signály, ktoré môžu byť odoslané buď priamo do rýchlomera alebo do ovládača motora a pridružených elektronických riadiacich jednotiek.V prvom prípade snímač slúži len na vizuálne určenie rýchlosti vozidla.V druhom prípade údaje využíva automobilová elektronika na riadenie motora a iných systémov a signál do rýchlomera sa privádza z ovládača.Na moderných vozidlách sa čoraz viac používa druhý spôsob pripojenia.
Meranie rýchlosti pomocou DSA je celkom jednoduché.Snímač generuje impulzný signál (zvyčajne obdĺžnikového tvaru), pri ktorom frekvencia opakovania impulzov závisí od rýchlosti otáčania hriadeľa a podľa toho aj od rýchlosti vozidla.Väčšina moderných snímačov produkuje od 2000 do 25000 impulzov na kilometer, ale najčastejšie používaným štandardom je 6000 impulzov na kilometer (pre kontaktné snímače - 6 impulzov na otáčku ich rotora).Meranie rýchlosti je teda redukované na výpočet regulátorom frekvencie opakovania impulzov prichádzajúcich z DSA za jednotku času a pre nás zrozumiteľný prevod tejto hodnoty na km/h.
Snímače rýchlosti sú rozdelené do dvoch veľkých skupín:
● Priamo poháňané hriadeľom alebo kontaktom;
● Bezkontaktné.
Inštalácia kontaktného snímača rýchlosti na prevodovke
Do prvej skupiny patria snímače, na ktoré sa prenáša krútiaci moment z hriadeľa prevodovky, nápravy alebo rozdeľovacej prevodovky pomocou hnacieho ozubeného kolesa a pružného oceľového lanka (alebo krátkeho tuhého hriadeľa).Snímač poskytuje zariadenie, ktoré sníma uhlové natočenie hriadeľa a prevádza ho na elektrické impulzy.Snímače tohto typu sú široko používané, pretože môžu byť inštalované namiesto pohonu mechanického rýchlomera (čo umožňuje modernizáciu starých vozidiel bez dodatočných nákladov) a sú vysoko spoľahlivé.
Hlavný volič bezdotykového snímača rýchlosti
Do druhej skupiny patria snímače, ktoré nemajú priamy kontakt s rotujúcim hriadeľom.Na meranie rýchlosti takýchto snímačov je na hriadeli inštalované pomocné zariadenie - hlavný disk alebo rotor.Bezkontaktné zariadenia sú čoraz populárnejšie, sú inštalované na mnohých súčasných modeloch domácich automobilov.
Všetky senzory fungujú na rôznych fyzikálnych princípoch.V kontaktných zariadeniach sa najčastejšie používa Hallov jav a magnetorezistívny jav (MRE), ako aj optočleny (optoelektronické páry).V srdci bezkontaktných snímačov sa najčastejšie používa Hallov efekt a oveľa menej často MRE.Konštrukcia a princíp činnosti každého typu snímača je popísaný nižšie.
Kontaktné senzory založené na Hallovom efekte
Snímače tohto typu sú založené na Hallovom jave: ak je plochý vodič, cez ktorého dve protiľahlé strany prechádza jednosmerný prúd, umiestnený v magnetickom poli, potom na jeho ostatných protiľahlých stranách vzniká elektrické napätie.Srdcom DSA je Hallov čip, v ktorom je už integrovaný wafer (zvyčajne vyrobený z permalloy) a obvod zosilňovača.V snímačoch zostávajú mikroobvod a magnet nehybné a zmena magnetického poľa sa uskutočňuje v dôsledku rotujúcej „závesy“ - krúžku so štrbinami.Krúžok je spojený s hnacím káblom alebo hriadeľom, z ktorého sa otáča.Výstupný signál z DSA sa posiela do rýchlomera alebo ovládača cez štandardný konektor, cez ktorý sa napája Hallov čip.
Bezkontaktné snímače založené na Hallovom jave
Bezkontaktné DSA je založené na rovnakom efekte, ale nie sú v ňom žiadne pohyblivé časti - namiesto toho je na hriadeli agregátu (prevodovka, nápravová prevodovka) umiestnený rotor alebo pulzný disk s magnetizovanými sekciami.Medzi citlivou časťou snímača (s Hallovým čipom) a rotorom je malá medzera, pri otáčaní rotora vzniká v mikroobvode impulzný signál, ktorý sa štandardným konektorom posiela do regulátora.
Schéma činnosti bezkontaktného snímača rýchlosti
Kontaktné snímače založené na magnetorezistentnom efekte
Konštrukcia snímača rýchlosti s magnetorezistentným prvkom
Tento typ DSA je založený na magnetorezistívnom efekte - vlastnosti niektorých materiálov meniť svoj elektrický odpor, keď sú umiestnené v magnetickom poli.Takéto senzory sú podobné ako Hallove senzory, ale používajú čipy s integrovaným magnetorezistívnym prvkom (MRE) na báze polovodičových materiálov.Najčastejšie majú tieto snímače priamy pohon, zmena magnetického poľa sa uskutočňuje otáčaním prstencového viacpólového magnetu, generovaný signál je privádzaný do regulátora cez štandardný konektor (cez ktorý je napájanie mikroobvodu s MRE sa poskytuje).
Optoelektronické kontaktné snímače
Tieto DSA majú najjednoduchší dizajn, ale sú menej citlivé a viac zotrvačné ako tie, ktoré sú opísané vyššie.Snímač je založený na optočlene - LED a fototranzistore, medzi ktorými je disk so štrbinami pripojený k hriadeľu pohonu.Pri otáčaní disku sa periodicky prerušuje svetelný tok medzi LED a fototranzistorom, tieto prerušenia sa zosilňujú a posielajú do ovládača vo forme impulzného signálu.
Dizajn optoelektronického snímača rýchlosti
Ako vybrať a vymeniť správny snímač rýchlosti
Chybný snímač rýchlosti v modernom vozidle môže byť zdrojom rôznych problémov - od straty údajov o rýchlosti pohybu a prejdenej vzdialenosti (prestane fungovať rýchlomer a počítadlo kilometrov), až po poruchu pohonnej jednotky (nestabilný voľnobeh, zvýšená spotreba paliva, strata výkonu), posilňovač riadenia a bezpečnostné systémy.Ak sa teda DSA pokazí, treba ho čo najskôr vymeniť.
Na výmenu by ste si mali vziať iba snímač, ktorý bol na aute skôr, alebo použiť zariadenia z tých, ktoré odporúča automobilka.V niektorých prípadoch je možné vybrať „nenatívny“ DSA, ale najčastejšie je to nemožné - snímač buď nezapadne na svoje miesto, alebo počas inštalácie poskytuje nesprávne hodnoty.Preto by sa k experimentom s výberom DSA malo uchýliť iba v extrémnych prípadoch.
Výmena snímača sa vykonáva v súlade s pokynmi pre toto konkrétne vozidlo (alebo prevodovku, nápravu alebo prevodovku).DSA s priamym pohonom majú zvyčajne závit a šesťhran na kľúč (ale nie vždy - niektoré výrobky majú krúžok s priečnym zvlnením), takže ich výmena spočíva v tom, že staré zariadenie vytočíte a naskrutkujete nové.Bezdotykové snímače sa zvyčajne pripevňujú pomocou jednej alebo dvoch skrutiek (skrutiek) prevlečených cez otvor v prírube.Vo všetkých prípadoch musia byť všetky práce vykonávané so svorkou odstránenou z batérie, pred demontážou snímača je potrebné odpojiť elektrický konektor a pred inštaláciou nového vyčistiť miesto jeho inštalácie.
Je ťažšie vymeniť rotor bezkontaktných snímačov - na to je potrebné čiastočne rozobrať jednotku (skrinku, mostík) a potom vykonať opravy v súlade s pokynmi.
Pri správnom výbere a výmene snímača rýchlosti okamžite začne pracovať rýchlomer a rôzne systémy auta (vrátane motora).DSA v budúcnosti zabezpečí bezpečnú a pohodlnú prevádzku vozidla.
Čas odoslania: 12. júla 2023