Индукционные датчики в автомобиле. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Автомобиль. Электронные устройства

 Комментарии к статье

Среди многообразия бесконтактных датчиков, по неприхотливости к внешним условиям, простоте изготовления и долговечности наиболее привлекательны индукционные (или генераторные) датчики.

На их основе были созданы различные приборы - от самых простых, регистрирующих линейные перемещения, до сложных, таких как системы зажигания с цифровым управлением, системы впрыска топлива, антиблокировочные системы управления тормозами и т.п.

Остановимся на процессе, проходящем в генераторном датчике. В простейшем случае датчик состоит из катушки с обмоткой, сердечника из магнитомягкого железа и магнита. Эти три компонента составляют статор датчика. Со статором взаимодействует ротор в виде зубчатого диска или зубчатой рейки с количеством зубцов, определяемым условиями применения датчика (рис.1).

Рис.1

При вращении ротора, в обмотке статора возникает переменное напряжение. Когда один из зубцов ротора приближается к обмотке, напряжение в ней быстро возрастает и, при совпадении со средней линией обмотки, достигает максимума, затем, при удалении зуба, быстро меняет знак и увеличивается в противоположном направлении до максимума. На приводимом графике (рис.2) отчетливо видна большая крутизна изменения напряжения, поэтому переход между двумя максимумами может быть использован для управления электронными системами.

Рис.2

Величина напряжения, вырабатываемого датчиком, зависит от частоты вращения ротора, числа витков катушки и величины магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом. Поскольку две последние величины постоянны, величина индуцируемого напряжения достигает максимума при максимальной частоте вращения. При конструировании следует уделять особое внимание усилению импульсов при малой частоте следования.

Сфера применения подобных датчиков обширна, остановимся на некоторых примерах.

Датчик качания или удара (рис.3)

На спиральной пружинке из тонкой проволоки укреплен небольшой кусочек магнитомягкого железа, при качании или толчке он взаимодействует со статором датчика, который вырабатывает серию апериодических импульсов.

Рис.3

Ротометр (тахометр)

В датчике частоты вращения коленчатого вала двигателя (рис.4) статор датчика укреплен на кожухе маховика или на заглушке смотрового лючка - в непосредственной близости от зубчатого венца маховика. Прибор обеспечивает наиболее точное определение частоты вращения без вторжения в цепи системы зажигания.

Рис.4

Спидометр

Для измерения скорости движения автомобиля зубчатый ротор укрепляется на выходном валу коробки передач или на блоке коробки передач вместо гибкого вала. Система позволяет отказаться от дорогого таходатчика или механически малонадежного гибкого вала (рис.5).

Рис.5

Одометр

Измерение пути автомобиля производится с помощью зубчатого диска, укрепленного на неприводном колесе (рис.6). Подобные датчики нашли также применении в автоматической системе торможения (ABS - AntiBlockSistem), предотвращающей блокирование колес автомобиля и его занос от "юза".

Рис.6

Стеклоочиститель

Зубчатый сектор укрепляется на редукторе. Считываемые импульсы позволяют плавно регулировать частоту хода щеток в зависимости от погодных условий.

Система зажигания

Генераторный датчик (рис.1) является основой системы зажигания фирмы "BOSH".

В системе зажигания с цифровым управлением "Импульс-Техник" д-ра Хартига используется зубчатый венец маховика двигателя с дополнительным зубом для получения эталонного сигнала (рис.7). Данная система позволяет весьма точно регулировать момент зажигания.

Рис.7

Если вернуться к конструкции индукционного датчика, то следует заметить, что если на скорость вращения ротора влияют параметры измеряемой среды, то возникает вопрос о тормозящем моменте, оказываемом магнитным полем постоянного магнита. В этом случае принимаются меры по увеличению момента трогания (увеличивают площадь крыльчатки). Если по условиям эксплуатации не требуется контролировать небольшую частоту вращения, сердечник можно выполнить из магнитотвердого материала без дополнительного магнита, и за счет остаточного магнетизма получить достаточную величину сигнала.

В качестве примера можно привести параметры датчиков, нашедших применение в различных приборах.

Например, сердечник датчика выполняется из стали (Ст1, Ст2, Ст3) 03...8 мм (рис.1). На сердечник напрессовываются щеки катушки 012...20 мм на расстоянии 10...15 мм друг от друга. Сердечник под обмоткой изолирован фторопластовой пленкой. Обмотка катушки выполняется внавал, до заполнения пространства между щеками. Провод - ПЭВ-1 00,06...0,1 мм. Количество витков получается примерно 2500...4000.

Длина сердечника колеблется от 12 до 35 мм. С одной стороны сердечника предусмотрена площадка для прикрепления анизотропного магнита. Удобными оказались магниты от герконовых клавиатур. Свободный конец сердечника выводится из корпуса. Корпус датчика выполняется из немагнитного материала. Если требуют условия применения, датчик заливают компаундом.

Ротор, если его необходимо специально изготавливать, выполняют из магнитомягкого материала. Количество зубцов определяется из условий эксплуатации. Зазор между статором и ротором должен быть минимально возможным.

Сигнал с датчика поступает на вход простой электронной схемы (рис.8), усиливающей и формирующей сигнал для дальнейшего применения в аналоговой или цифровой форме.

Рис.8

Следует упомянуть еще одну особенность подобных датчиков. Они могут считывать сигнал не только от специального ротора, это могут быть зубья шестерни или даже крепежные болты на вращающейся детали.

Литература

1. Бун Б. Электроника на автомобиле. - М.: Транспорт, 1979.
2. Цифровые и аналоговые микросхемы. Справочник. - М.: РиС, 1989.
3. 750 электронных практических схем. Сборник, 1987.

Автор: И.Семенов; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Автомобиль. Электронные устройства.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Мобильный суперчип Nvidia Tegra X1 11.01.2015 Компания Nvidia в рамках выставки CES 2015, проходящей в эти дни в Лас-Вегасе, представила новый мобильный процессор Tegra X1, который назвала "суперчипом". Tegra X1 базируется на архитектуре Maxwell, используемой в самых мощных графических процессорах Nvidia для настольных систем. Чип содержит 8 центральных ядер и 256 графических ядер, выполненных на основе 20-нм технологии. Он поддерживает 64-битные данные. В Nvidia назвали новый чип "самым передовым среди созданных Nvidia мобильных процессоров". Он обладает вычислительной мощностью 1 терафлопс. Около 15 лет назад суперкомпьютер с такой же мощностью был бы размером с небольшой коттедж и потреблял 0,5 МВт энергии. Для сравнения, Tegra X1 потребляет 15 Вт, сообщили в компании. Выступая на презентации, гендиректор Nvidia Джен-Сен Хуан (Jen-Hsun Huang) заявил, что Tegra X1 предназначен для систем автономного управления автомобилями и информационно-развлекательных систем нового поколения. В рамках презентации глава Nvidia представил прототипы двух компьютеров на базе Tegra X1 - Drive СX и Drive PX. Drive СX предназначен для информационно-развлекательных систем и цифровых приборных панелей с поддержкой 3D-графики. Он способен обеспечить в 10 раз более высокую производительность в сравнении с современными решениями. Второй компьютер обеспечивает так называемое "окружающее зрение" (на 360 градусов) благодаря возможности подключения до 12 камер высокого разрешения, установленных с разных сторон автомобиля. Глава Nvidia показал видеоролик, в котором водитель покидает автомобиль и дает ему задание припарковаться. Используя мощность двух процессоров Tegra X1 в Drive PX и камеры, транспортное средство самостоятельно нашло свободное место на парковке и заняло его. Затем, когда водитель вызвал машину, она вернулась в исходное место. Аналогичные технологии уже находятся в разработке у различных автопроизводителей, включая шведскую Volvo Car. Во время выступления Джен-Сен Хуан заявил, что, как он считает, будущие автомобили будут обладать самой большой вычислительной мощностью из всех потребительских товаров. "Автомобили будущего будут самыми умными компьютерами в мире. В одной машине будет больше вычислительной мощности, чем в чем-либо, что у вас сегодня только может быть", - сказал он.

Другие интересные новости:

▪ Умный велосипед Dubike от Baidu

▪ В недрах Земли идет дождь наоборот

▪ Новое устройство для телевидения высокой четкости

▪ Разум пожилых сохранят компьютерные игры

▪ Нанотрубочныи охладитель

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Искусство аудио. Подборка статей

▪ статья Шарль Луи Монтескье. Знаменитые афоризмы

▪ статья Как проходили и чем закончились Пунические войны? Подробный ответ

▪ статья Пион уклоняющийся. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Делитель частоты с регулируемым коэффициентом деления. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Корейские пословицы и поговорки. Большая подборка

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026