Mechanické rychloměry automobilů byly v posledních desetiletích nahrazeny elektronickými systémy měření rychlosti, ve kterých hrají důležitou roli snímače rychlosti.Vše o moderních snímačích rychlosti, jejich typech, konstrukci a provozu, stejně jako jejich správné volbě a výměně - čtěte v tomto článku.
Co je snímač rychlosti
Snímač rychlosti (snímač rychlosti vozidla, DSA) je citlivým prvkem elektronického systému měření rychlosti vozidla;Kontaktní nebo bezkontaktní snímač, který měří úhlovou rychlost hřídele v převodovce nebo v převodovce hnací nápravy a přenáší výsledky měření do regulátoru rychlosti vozidla nebo rychloměru.
Upozornění: článek pojednává pouze o DSA pro měření rychlosti automobilu.O snímačích rychlosti kol fungujících jako součást systémů aktivní bezpečnosti (ABS a další), popsané v dalších článcích na našem webu.
Snímače rychlosti mohou být součástí různých systémů moderního vozidla:
● Rychloměr - pro měření a indikaci aktuální rychlosti pohybu a ujeté vzdálenosti (pomocí počítadla kilometrů);
● Vstřikování, zapalování a další systémy motoru - pro korekci provozních režimů pohonné jednotky v závislosti na rychlosti vozu a jejích změnách (při akceleraci a brzdění);
● Aktivní bezpečnostní a poplašné systémy – pro korekci rychlosti a trajektorie vozu v různých režimech, varování před potenciálně nebezpečnými situacemi atd.;
● V některých autech - posilovač řízení a komfortní systémy.
DSA, stejně jako tradiční kabelový pohon rychloměru, je namontován na převodovce, rozdělovací převodovce nebo převodovce hnací nápravy a sleduje úhlovou rychlost sekundárního nebo mezilehlého hřídele.Informace přijaté ze snímače ve formě elektrických signálů jsou odesílány do regulátoru rychlosti nebo přímo do rychloměru.Charakteristiky generovaných signálů a způsoby propojení/integrace snímačů s elektronikou vozidla závisí na jejich typu, provedení a principu činnosti.To je potřeba popsat podrobněji.
Funkce, typy, provedení a princip činnosti snímačů rychlosti
Snímače rychlosti, bez ohledu na typ a konstrukci, generují signály, které mohou být odeslány buď přímo do rychloměru, nebo do řídicí jednotky motoru a přidružených elektronických řídicích jednotek.V prvním případě snímač slouží pouze k vizuálnímu určení rychlosti vozidla.Ve druhém případě data využívá automobilová elektronika k řízení motoru a dalších systémů a signál do rychloměru je přiváděn z regulátoru.Na moderních vozidlech se stále více používá druhý způsob připojení.
Měření rychlosti pomocí DSA je celkem jednoduché.Snímač generuje pulzní signál (obvykle obdélníkového tvaru), ve kterém frekvence opakování pulzu závisí na rychlosti otáčení hřídele a podle toho na rychlosti vozu.Většina moderních senzorů produkuje od 2000 do 25000 pulzů na kilometr, ale nejčastěji používaným standardem je 6000 pulzů na kilometr (u kontaktních senzorů - 6 pulzů na otáčku jejich rotoru).Měření rychlosti je tak redukováno na výpočet regulátorem frekvence opakování impulsů přicházejících z DSA za jednotku času a převod této hodnoty na km/h je pro nás srozumitelný.
Snímače rychlosti jsou rozděleny do dvou velkých skupin:
● Přímo poháněný hřídelí nebo kontaktem;
● Bezkontaktní.
Instalace kontaktního snímače rychlosti na převodovku
Do první skupiny patří snímače, na které je přenášen kroutící moment z hřídele převodovky, nápravy nebo rozdělovací převodovky pomocí hnacího ozubeného kola a pružného ocelového lanka (nebo krátké tuhé hřídele).Snímač poskytuje zařízení, které čte úhlové natočení hřídele a převádí jej na elektrické impulsy.Snímače tohoto typu jsou široce používány, protože je lze instalovat místo pohonu mechanického rychloměru (což umožňuje modernizaci starých vozidel bez dalších nákladů) a jsou vysoce spolehlivé.
Hlavní volič bezkontaktního snímače rychlosti
Do druhé skupiny patří snímače, které nemají přímý kontakt s rotujícím hřídelem.Pro měření rychlosti takových snímačů je na hřídeli instalováno pomocné zařízení - hlavní disk nebo rotor.Bezkontaktní zařízení jsou stále populárnější, jsou instalovány na mnoha současných modelech domácích automobilů.
Všechny senzory fungují na různých fyzikálních principech.V kontaktních zařízeních se nejčastěji používá Hallův jev a magnetorezistivní jev (MRE) a také optočleny (optoelektronické páry).V srdci bezkontaktních senzorů je nejrozšířenější Hallův jev a mnohem méně často MRE.Konstrukce a princip činnosti každého typu snímače je popsán níže.
Kontaktní senzory založené na Hallově jevu
Snímače tohoto typu jsou založeny na Hallově jevu: je-li plochý vodič, jehož dvěma protilehlými stranami prochází stejnosměrný proud, umístěn v magnetickém poli, vzniká na jeho ostatních protilehlých stranách elektrické napětí.Srdcem DSA je Hallův čip, ve kterém je již integrován wafer (obvykle z permalloy) a obvod zesilovače.V senzorech zůstávají mikroobvod a magnet nehybné a změna magnetického pole se provádí díky rotující "závěsu" - kroužku se štěrbinami.Kroužek je připojen k hnacímu lanku nebo hřídeli, ze které se otáčí.Výstupní signál z DSA je posílán do rychloměru nebo regulátoru přes standardní konektor, přes který je napájen Hallův čip.
Bezkontaktní snímače založené na Hallově jevu
Bezkontaktní DSA je založeno na stejném efektu, ale nejsou v něm žádné pohyblivé části - místo toho je na hřídeli agregátu (převodovka, nápravová převodovka) umístěn rotor nebo pulzní disk s magnetizovanými sekcemi.Mezi citlivou částí snímače (s Hallovým čipem) a rotorem je malá mezera, při otáčení rotoru vzniká v mikroobvodu pulzní signál, který je standardním konektorem posílán do regulátoru.
Schéma činnosti bezkontaktního snímače rychlosti
Kontaktní senzory založené na magnetorezistivním jevu
Konstrukce snímače rychlosti s magnetorezistivním prvkem
Tento typ DSA je založen na magnetorezistivním efektu – vlastnosti některých materiálů měnit svůj elektrický odpor, když jsou umístěny v magnetickém poli.Takové senzory jsou podobné Hallovým senzorům, ale používají čipy s integrovaným magnetorezistivním prvkem (MRE) na bázi polovodičových materiálů.Nejčastěji mají tyto snímače přímý pohon, změna magnetického pole se provádí otáčením prstencového vícepólového magnetu, generovaný signál je dodáván do regulátoru přes standardní konektor (přes který je napájení mikroobvodu s MRE je poskytována).
Optoelektronické kontaktní senzory
Tyto DSA mají nejjednodušší konstrukci, ale jsou méně citlivé a více inerciální než ty popsané výše.Snímač je založen na optočlenu - LED a fototranzistoru, mezi kterými je disk se štěrbinami připojený k hnací hřídeli.Při otáčení kotouče je periodicky přerušován světelný tok mezi LED a fototranzistorem, tato přerušení jsou zesilována a posílána do regulátoru ve formě pulzního signálu.
Konstrukce optoelektronického snímače rychlosti
Jak vybrat a vyměnit správný snímač rychlosti
Vadný snímač rychlosti v moderním vozidle může být zdrojem různých problémů - od ztráty dat o rychlosti pohybu a ujeté vzdálenosti (přestane fungovat rychloměr a počítadlo kilometrů), až po narušení pohonné jednotky (nestabilní volnoběh, zvýšená spotřeba paliva, ztráta výkonu), posilovač řízení a bezpečnostní systémy.Pokud se tedy DSA porouchá, měl by být co nejdříve vyměněn.
Pro výměnu byste měli vzít pouze snímač, který byl na autě dříve, nebo použít zařízení z těch, které doporučuje automobilka.V některých případech je možné vybrat "nepřirozený" DSA, ale nejčastěji je to nemožné - snímač buď nezapadne na místo, nebo během instalace poskytuje nesprávné údaje.Proto by se experimenty s výběrem DSA měly uchýlit pouze v extrémních případech.
Výměna snímače se provádí v souladu s pokyny pro toto konkrétní vozidlo (nebo převodovku, nápravu nebo rozdělovací převodovku).DSA s přímým pohonem mají obvykle závit a šestihran na klíč (ale ne vždy - některé výrobky mají kroužek s příčným zvlněním), takže jejich výměna spočívá v vyšroubování starého zařízení a našroubování nového.Bezdotykové snímače se obvykle připevňují jedním nebo dvěma šrouby (šrouby) provlečenými otvorem v přírubě.Ve všech případech musí být všechny práce prováděny se svorkou vyjmutou z baterie, před demontáží snímače je nutné odpojit elektrický konektor a před instalací nového vyčistit místo jeho instalace.
Je obtížnější vyměnit rotor bezkontaktních snímačů - k tomu je nutné částečně rozebrat jednotku (krabice, můstek) a poté provést opravy v souladu s pokyny.
Při správném výběru a výměně snímače rychlosti začne okamžitě fungovat rychloměr a různé systémy auta (včetně motoru).DSA v budoucnu zajistí bezpečný a pohodlný provoz vozidla.
Čas odeslání: 12. července 2023