Использование магнитных датчиков в автомобилях

10

На магнитопроводе 1 закреплен кольцевой магнит 2 (М2КА-1 типоразмера К12х6х4), а на стойке 3 укреплены два тонкопленочных магниторезистора типа Ав-2. Замыкателем магнитной системы служит стальной шарик 6, помещенный на дне воронки 5, изготовленной из немагнитного материала (латунь, медь, алюминий). Чувствительность датчика определяется величиной рабочего зазора d. Магниторезисторы R1 и R2 вместе с подстроечным резистором R3 образуют схему моста (рис.2.б). Наклон или резкое перемещение датчика приводит к возникновению сигнала (~10...20 мВ) на выходе моста, что приводит к срабатыванию системы охранной сигнализации автомобиля.

4.3. Датчики приближения

Датчики приближения основываются на конструкции и идее датчиков линейного  перемещения. Для создания таких датчиков используют миниатюрные магнитные системы, характеризующиеся определенным законом изменения магнитного поля.

На рис. 3. приведены возможные конструкции замкнутых магнитных систем датчиков линейного перемещения на магниторезисторах. Это достигается путем создания специальной формы воздушного зазора, в котором перемещается магниторезистор( рис 3.а), или использованием др. конструктивных решений. Магниторезистор при этом жестко связан с приводным механизмом датчика (штоком, поводком и т.п).

В конструкции ДЛП, схематически показанного на рис. 3.б, магниторезистор зафиксирован в воздушном зазоре магнитной системы, а требуемый закон изменения сопротивления обеспечивается за счет применения подвижного магнитного шунта, который жестко связан с приводным механизмом.

Датчиками приближения принято  называть устройства, назначение которых состоит в выдаче выходного сигнала («0» или «1») в том случае, если какая-либо перемещающаяся деталь контролируемого объекта достигнет определенного, наперед заданного положения (D_сраб). Часто такие датчики называют датчиками конечного положения (ДКП), а также датчиками близости. В общем виде датчики приближения состоят из магнитной системы и преобразователя магнитного поля в комплекте со схемой усиления и обработки сигнала ПМП. Принцип действия таких устройств основан на возникновении электрического сигнала («0» или «1») на выходе датчика при воздействии на него магнитного поля определенной интенсивности. Так как напряженность магнитного поля определяется положением перемещающейся детали, то при приближении ферромагнитной детали контролируемого объекта ближе расстояния, равного D_сраб происходит срабатывание датчика. При удалении детали на расстояние, равное D_отп датчик возвращается в исходное состояние.

 

 

11

Принцип работы датчиков поясняется на рис. 3.1.

На рис. 4 показаны магнитная система датчика приближения, спроектированного по схеме рис. 3.1. и его выходная характеристика при использовании в качестве МЧЭ – магниторезистора типа СМ4-1. Характеристика имеет нелинейный характер. Датчик предназначен для точного контроля малых перемещений.

Рис 3

 

 

 

 

 

12

Рис 4

При использовании магнитной  системы, приведенной на рис. 4.а. цепью нагрузки датчика можно управлять как непосредственно изменением сопротивления магниторезистора, так и при помощи специальных схем на транзисторах (рис. 5)

Рис 5

 

 

 

 

 

 

 

13

Список используемой литературы :

1.Бараночников М.Л. "Микро-магнитоэлектроника"

2. Г. Виглеб "Датчики. Устройство и применение"

3. Михеев В.П., Просандеев А.В. "Датчики и детекторы"

4.Ютт В.Е. "Электрическое и электронное оборудование автомобилей"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1

• Датчик скорости (спидометр)

Датчик скорости автомобиля (ДСА) сконструирован по принципу эффекта  Холла и выдает на контроллер частотно - импульсный сигнал. Частота сигнала прямо пропорциональна скорости движения автомобиля. Контроллер использует этот сигнал для управления работой двигателя на холостом ходу и посредством регулятора холостого хода, управляет подачей воздуха в обход дроссельной заслонки. ДСА выдает примерно 6004 импульса на каждый километр пройденного автомобилем пути. По временному интервалу между импульсами контроллер определяет скорость движения автомобиля. Кроме того, данный сигнал может использоваться спидометром установленным на панели приборов.

• Датчик АБС

В большинстве случаев  основан на эффекте Холла. Представьте себе, что на ступице колеса закреплен зубчатый венец. Датчик неподвижно крепится над торцом венца. Он состоит из магнитного сердечника, расположенного внутри катушки. При вращении зубчатого венца в катушке индуцируется электрический ток, частота которого прямо пропорциональна угловой скорости вращения колеса. Полученная таким образом от датчика информация передается по проводу электронному блоку управления. Получая информацию, что называется "с колес", блок управления отслеживает моменты их блокировки. А так как блокировка происходит от переизбытка давления тормозной жидкости в магистрали, подводящей ее к колесу, "мозг" вырабатывает команду: "снизить давление!

• Датчик положения распределительного вала

Предназначен для определения углового положения газораспределительного механизма в соответствии с положением коленчатого вала двигателя. Информация, поступающая от датчика положения распределительного вала, используется системой управления двигателем для управления впрыском и зажиганием. Функционально датчик связан с датчиком частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Принцип действия датчика  Холла основан на изменении направления  движения носителей заряда (изменении  напряжения) в полупроводнике при

изменении пересекающего его магнитного поля. Магнитное поле создается постоянным магнитом, расположенным в датчике. Изменение магнитного поля происходит при замыкании магнитного зазора репером (металлическим зубом). Репер располагается на зубчатом колесе распределительного вала или на специальном задающем диске, закрепленном на валу.

При прохождении репера мимо датчика в нем возникает импульс  напряжения, передаваемый в электронный  блок управления. В зависимости от частоты вращения распределительного вала сигнал от датчика Холла поступает  в разные промежутки времени. На основании  этих сигналов блок управления двигателем распознает положение поршня первого  цилиндра в верхней мертвой точке  такта сжатия, обеспечивает впрыск бензина и зажигание топливно-воздушной смеси.

На двигателях, оборудованных  системой изменения фаз газораспределения, датчик положения распределительного вала используется для управления данной системой. Датчики устанавливаются  на распределительных валах впускных и выпускных клапанов.