Датчики частоты вращения

Датчики частоты вращения колеса

Датчики частоты вращения колеса
Применение
Датчики частоты вращения колеса служат для определения скорости вращения колес автомобиля (числа оборотов колеса).

Сигналы частоты вращения передаются по кабелю в блок управления ABS, ASR или ESP автомобиля, который индивидуально управляет силой торможения каждого колеса. Этот контур регулирования предотвращает блокирование (при наличии ABS) или прокручивание колес (при наличии ASR или ESP) и гарантирует устойчивость и управляемость автомобиля.

Системы навигации также нуждаются в сигналах частоты вращения колеса, чтобы рассчитывать пройденный путь (например, в туннелях или при отсутствии сигналов спутника).

Конструкция и принцип действия
Сигналы для датчика частоты вращения колеса формируются с помощью стального импульсного датчика, жестко соединенного со ступицей колеса (для пассивных датчиков), или мультиполюсного магнитно-импульсного датчика (для активных датчиков).

Этот импульсный датчик имеет такую же скорость вращения, что и колесо, и проходит бесконтактно чувствительную зону головки датчика. Датчик «считывает» без прямого контакта через воздушный зазор величиной до 2 мм (рис. 2).
Воздушный зазор (с небольшими допусками) служит для того, чтобы обеспечить процесс получения сигнала без помех.

Возможные помехи, такие как колебания, вибрации, температура, влажность, условия установки на колесе и пр. исключаются.

  Рисунок № 1 Пассивные (индуктивные) датчики частоты вращения
а Резцовый контактный штифт (плоский индуктор)b Ромбовидный контактный штифт (крестовидный индуктор)

С 1998 г. вместо пассивных (индуктивных) датчиков частоты вращения в новейших разработках используются практически исключительно активные датчики частоты вращения колеса. Пассивные (индуктивные) датчики частоты вращения состоят из постоянного магнита (рис. 2, поз.

1) и соединенного с ним магнитомягкого полюсного контактного штифта (3), который вставлен в катушку (2). Таким образом, создается постоянное магнитное поле.
Полюсный контактный штифт находится прямо над импульсным колесом (4), зубчатым колесом, жестко соединенным со ступицей.

Во время вращения импульсного колеса существующее постоянное магнитное поле «нарушается» из-за постоянной смены зубца и впадины. За счет этого изменяется магнитный поток, проходящий через полюсный контактный штифт, а вместе с ним и магнитный поток, проходящий через витки катушки.

Смена магнитных полей индуцирует в обмотке переменное напряжение, которое снимается на концах обмотки.
Как частота, так и амплитуда переменного напряжения пропорциональны числу оборотов колеса (скорости вращения) (рис. 3). Когда колесо не движется, индуцируемое напряжение также равно нулю.

Форма зубцов, воздушный зазор, крутизна скачка напряжения и входная чувствительность прибора управления определяют минимальную измеряемую скорость автомобиля, а также минимально возможную для использования ABS чувствительность срабатывания и скорость переключения.

  Рисунок № 2 Чертеж принципа действия пасивного датчика скорости вращения
1 Постоянный магнит2 Магнитная катушка3 Полюсный контактный штифт4 Импульсное колесо из стали5 Магнитные линии поля

Поскольку условия монтажа на колесе не везде одинаковые, существуют различные формы полюсных контактных штифтов и различные варианты монтажа. Наиболее распространены резцовый полюсный контактный штифт (рис.

1а, также называемый плоским индуктором) и ромбовидный контактный штифт (рис. lb, также называемый крестовидным индуктором).

Оба полюсных контактных штифта при монтаже должны быть точно направлены к импульсному кольцу.

  Рисунок № 3 Выходное напряжение сигнала пассивного датчика скорости вращения
а Пассивный датчик скорости вращения с импульсным кольцомb Сигнал датчика при постоянной скорости вращения колесас Сигнал датчика при возрастающей скорости вращения колеса

Активный датчик скорости вращения
Сенсорные элементы
В современных тормозных системах используются практически исключительно активные датчики скорости вращения (рис. 4).

Обычно они состоят из герметично залитой пластиком кремниевой интегральной микросхемы, распложенной в головке датчика.

Наряду с магниторезистивными интегральными микросхемами (изменение электрического сопротивления при изменении магнитного поля) фирма «Bosch» все еще использует в больших объемах сенсорные элементы Холла, которые реагируют на малейшие изменения магнитного поля и поэтому могут использоваться при воздушных зазорах большего размера по сравнению с пассивными датчиками скорости вращения.
Активное (импульсное) кольцо
В качестве импульсного кольца активного датчика скорости вращения используется мультиполюснное колесо. Речь идет о поочередно расположенных постоянных магнитах, расположенных в форме кольца на немагнитном металлическом носителе (рис. 6 и рис. 7а). Северный и южный полюса этих магнитов выполняют функцию зубцов импульсного кольца. На интегральную микросхему датчика воздействует постоянно изменяющееся магнитное поле. Поэтому магнитный поток, проходящий через интегральную микросхему, также изменяется при вращении мультиполюсного кольца.

 Рисунок № 4 Активный датчик скорости вращения

В качестве альтернативы мультиполюсному кольцу можно использовать стальное зубчатое колесо. В этом случае на интегральную микросхему Холла устанавливается магнит, вырабатывающий постоянное магнитное поле (рис. 7b).

Во время вращения импульсного кольца существующее постоянное магнитное поле подвергается воздействию «помех» из-за постоянной смены зубца-выемки.

В остальном принцип измерения, обработки сигнала и интегральная микросхема идентичны таковым в датчике без магнита.

  Рисунок № 5 Экспозиционный чертеж с мультиполюсным импульсным датчиком
1 Ступица колеса2 Шарикоподшипник3 Мультиполюсное кольцо4 Датчик скорости вращения колеса

Характеристики
Типичное явление для активного датчика скорости вращения — интеграция измерительного элемента Холла, усилителя сигнала и подготовки сигнала в интегральной микросхеме (рис. 8).

Данные о скорости вращения передаются в виде подводимого тока в форме прямоугольных импульсов (рис. 9).

Частота импульсов тока пропорциональна числу оборотов колеса, а считывание показаний возможно почти до остановки колеса (0,1 км/ч).

  Рисунок № 6 тивный датчик скорости вращения в разрезе 
1 Сенсорный элемент2 Мультиполюсное кольцо со сменнымнамагничиванием север-юг
 Рисунок № 7 Чертеж принципа работы при определении скорости вращения 
а Интегральная микросхема Холлас мультиполюсным импульсным датчикомb Интегральная микросхема Холла со стальнымимпульсным кольцом и магнитом в датчике1 Сенсорный элемент2 Мультиполюсное кольцо3 Магнит4 Стальное импульсное колесо

Питающее напряжение находится в диапазоне между 4,5 и 20 Вольт. Уровень прямоугольного выходного сигнала составляет 7 мА (низкий) и 14 мА (высокий). При такой форме передачи цифровых сигналов, например, индуктивное напряжение помех является неэффективным по сравнению с пассивным индуктивным датчиком. Связь с блоком управления осуществляется двухпроводным кабелем.

  Рисунок № 8 Блок-схема интегральной микросхемы Холла

Компактная конструкция и небольшой вес позволяют монтировать активный датчик скорости вращения на подшипнике колеса или в нем (рис. 10). Для этого подходят различные стандартные формы головки датчика.

 Рисунок № 9 Преобразование сигнала в интегральной микросхеме Холла 
а Исходный сигналb Выходной сигнал0S1 Верхний порог переключенияUS1Нижний порог переключения
  Рисунок № 10 Подшипник колеса с датчиков скорости вращения
1 Датчик скорости вращения 

Цифровая обработка сигнала позволяет передавать кодированную дополнительную информацию с помощью широтноимпульсно-модулируемого выходного сигнала (рис. 11).

Определение направления вращения колес: это особенно необходимо для функции «Hill Hold Control», предотвращающей откат автомобиля назад во время подъема на гору. Определение направления вращения также используется для навигации автомобиля.

Определение состояния остановки: эти данные также обрабатываются в функции «Hill Hold Control». Дальнейшая обработка данных входит в раздел самодиагностики.
Качество сигнала датчика: можно передавать данные о качестве сигнала датчика.

Посредством этого водитель в случае ошибки может получить информацию о необходимости своевременно обратиться в сервисную службу.

  Рисунок № 11 Кодированная передача данных с помощью широтно-импульсно-модулируемых сигналов
а Сигнал скорости при движении назадb Сигнал скорости при движении впередс Сигнал, когда автомобиль стоитd Качество сигнала датчика, самодиагностика

Источник: http://sto-universal.org.ua/datchiki-chastoty-vrashhenija-kolesa.html

Датчик оборотов двигателя авто

Когда у автолюбителей возникают те или иные проблемы с двигателем, они начинают интересоваться, какой датчик отвечает за обороты двигателя, поскольку первое подозрение зачастую падает на данные устройства.

Однако это не всегда так, ведь обороты могут «плавать» по различным причинам. Лучше всего для начала убедиться в том, что какие-либо другие поломки отсутствуют, а измерители проверять после. Так или иначе, если вы хотите обнаружить нужный датчик, вам необходимо знать, как он выглядит, и где его искать.

 Основные понятия

Этот измеритель силового агрегата – важнейший элемент автомобиля, без которого не обходится взаимодействие многих систем, ведь он помогает обеспечивать корректное функционирование всей машины в целом.

Электронный управляющий блок авто обрабатывает особые сигналы, которые посылает этот измеритель, чтобы выяснить:

  • количество впрыскиваемого топлива в данный момент;
  • момент впрыска;
  • время, требуемое для активации клапана адсорбера;
  • момент зажигания (у бензиновых моторов);
  • угол поворачивания распределительного вала во время работы системы по изменению фаз механизма газораспределения.

Чтобы определить работоспособность измерителя, необходимо узнать его местонахождение.

Место расположения

Датчик частоты вращения, или индукционный измеритель, обычно располагается над маркерным диском автомобиля.

Диск, в свою очередь, может находиться:

  • на маховике;
  • на коленвале внутри блока цилиндров – такое бывает у марок Ford, Opel и т.д.;
  • спереди моторного отсека на коленвале, вместе со шкивом привода допагрегатов (Jaguar, BMW, ВАЗ и т.д.).

Лучше всего, когда маркерные зубцы маховика предназначаются лишь для измерения оборотов мотора. Чуть хуже, если маркерными являются стартерные зубцы: эта особенность присутствует у автомашин марок Audi и Volvo.

Небольшая кривизна зубца маховика или маленький скол, присутствующий на нём, часто могут стать причиной в нарушении работы системы зажигания, из-за чего силовой агрегат не может функционировать на повышенных частотах вращения. В этом случае зачастую происходит хаотичное искрообразование, так как блок управления неправильно определяет количество зубцов.

Читайте также:  Электроизмерительные приборы в картинках

Важные особенности

Следует обратить внимание, что на некоторых автомобилях датчик частоты вращения заменяет измеритель Холла: данное приспособление может передавать в главный блок управления не только сигнал о фазах механизма газораспределения, но и обороты двигателя. Если у вас именно такая ситуация, то найти прибор можно вблизи распределительного вала.

В случае, когда измеритель частоты вращения коленчатого вала выйдет из строя, вы не сможете завести свой автомобиль: после доскональной проверки системы зажигания и подачи топлива, в ходе которой не будет обнаружено существенных отклонений, рекомендуется обязательно проверить работоспособность датчика оборотов.

Заключение

Если в работоспособности всех важнейших систем автомашины у вас сомнений не возникнет, рекомендуется задаться вопросом, какой из датчиков отвечает за обороты двигателя. Чтобы обнаружить причину быстро и более точно, рекомендуется своевременно провести диагностику авто, но не стоит забывать, что в некоторых случаях можно обойтись и без неё.

Источник: http://AvtoTehnar.ru/datchik-oborotov-dvigatelya-avto/

Датчики частоты вращения: тахогенераторы постоянного тока и асинхронные- принцип действия, схемы включения, характеристики

1. Датчики частоты вращения: тахогенераторы постоянного тока и асинхронные- принцип действия, схемы включения, характеристики.

Принцип действия.Тахогенераторы постоянного тока выполняют с постоянными магнитами на статоре или с электромагнитным возбуждением от независимого источника постоянного тока.

При неизменном токе возбуждения Iв,т.е. при низменном потоке F,ЭДС пропорциональна частоте вращения:E=cФn,что являетя основой для использования машин постоянного тока в качестве тахогенератора.

Выходное напряжение его

U=E-IaRa=E-U/Rnr где Rn-сопротивление нагрузки.

Запишем уравнение выходной характеристики тахогенератора:

U=E/(1+Ra/Rn)=cФn/(1+Ra/Rn) где Ra-Суммарное сопротивление(значек суммы поставь мудак вперди Ra).

На рис.a сплошными линиями показаны выходные характеристики для различных сопротивлений нагрузки при Ф=const,Ra=const.Эти хар-ки линейны а их угол уменьшается при снижении сoпротивления нагрузки.Следовательно тахогенератор нужно применять только при неизменной нагрузке, т. е. совместно с индикатором или др.устройством.

Распространены машины с ном.частотой вращения n=1500-3000 об/мин.

Погрешности выходной хар-ки.Выходная хар-ка отклоняется от линейной из-за 1размагничивающего действия реакции якоря,2наличия изменения Iв из-за увеличения сопротивления обмотки возбуждения при ее нагреве.

Для уменьшения 1 нужно что-бы Rn было как можно больше и работать при небольших частотах.Для уменьшения2 нужно в схеме ставить последовательно с обмоткой возбуждения терморезистор или добавочный резистор Rdob>>Rn.

Так же для уменьшения влияния Iв на величину магнитного потока тахогенераторы выполняют с сильно насыщенной магнитной системой.

Достоинства и недостатки.Достоинства:малые габориты и масса при большой выходной мощности;отсутствие фазовой погрешности и не нао иметь дополнительный источник эл. энергии для возбуждения.Недостатки:сложность конструкции;высокая стоимость:пульсации выходного напряжения и радиопомехи,в результате коммутации тока щетками.

Зависимость U(n) Выходные хар-ки тахогенератора и влияние на хар-ки падение напряжения под щетками

Асинхронные тахогенераторы.

Назначение.Их применяют в автоматических устройствах для преобразования механического вращения в электрический сигнал.В идеале на выходе Uвых напряжение должно быть пропорционально частоте вращения:U=kn или U=k1d0/dt где

D0-угол на который переместился вал механизма,связанного с тахогенератором.Эту зависимость называют выходной хар-кой тахогенератора.

Требования :соблюдение пропорциональности между частотой вращения и выходным эл.

сигналом;к точности в зависимости от условий работы:должны обеспечивать высокую надежность работы в широком диапазоне температуры и влажности и вибрациях.

Должны быть простыми по устройству и иметь малые размеры и массу.По этим показателям лучшим является асинхронный тахогенератор с полым немагнитным ротором.

Принцип действия:Конструкция аналогична асинхронного исполнительного двигателя с полым немагнитным ротором.На статоре в пазах уложены две обмотки сдвинутые в пространстве на 90 градусов.Одна из обмоток(В)постоянно включена в сеть другая(Г-генераторная)присоединена к нагрузке т е является выходной.

По обмотке В протекает переменный ток в результате создается магнитный потокФd,пульсирующий с частотой сети f1.Этот поток поток распределенпрактически синусоидально и его ось совпадает с осью обмотки возбуждения наз продольной осью d-d.Соответственно поток создаваемый обмоткой возбуждения наз продольным.Ось q-q,перпендикулярную оси обмотки возбуждения наз поперечной.

При неподвижном роторе Фd пронизывает обмотку возбуждения В индуцируя в ней ЭДС  Eв=4.44f1wk(об.в)Фdm  где

w и kоб.в-число витков и обмоточный коэф-нт обмотки возбуждения

PS(Дальше лучше не писать пиздец полный одни мат.формулы без толковых пояснений)

Основные технические показатели:1линейность хар-ки;2ее крутизна,3остаточная ЭДС и 4 -статический момент трения.

1-линейность будет лучше если погрешность меньше2-крутизна выходной хар-ки k=(дельта)U/(дельта)n,представляющая собой вел-ну нарастания вых напряжения на 1об/мин.(k=1-10мВ/об/мин)3-остаточнаяЭДС(Еост)не превышает 0.

1процент от максимального значения вых напряжения и сост 25-100мВ 4-момент трения т е минимальный момент при котором нач вращение ротора Мст=(2-4)/10000 Нм

Динамические свойства:опред их постоянной времени.вых сигналом явл-ся Uвых а входным-угол поворота его вала получим:TdUвых/dt+Uвых=kуd0/dt гдеТ-пост времени kу-статический к-нт усиления по напряжению определяемый крутизной вых хар-ки решая получим Uвых=(kу0уст.Т)e(-t/T)-где(-t/T)-степень а 0уст-установившееся значениеугла поворота вала .Т=Тэм=(Lтг+Lн)/(Rтр+Rн).

Схема асинхронного тахогенератора

5.Регулирование электромагнитного момента в системе ТП-Д.

Для стабилиз. момента при действии возмущения при пост. магнит. потоке используют отриц. обрат. связь по току.(Ф=const—M=c*Iя). Упрощен. схема.

Запишим сист. уравнений и решим ее относит. момента.

получим

В результате системы ос модуль жесткости меньше чем для разомкнутой системы. Т.е. хар-ки стали мягче и жесткости их увелич.

Кот1

Источник: https://vunivere.ru/work85065

Бесконтактный датчик частоты вращения вала, предназначенный для жестких условий эксплуатации

УДК.681.586.5

БЕСКОНТАКТНЫЙ ДАТЧИК ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ ДЛЯ ЖЕСТКИХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Д. А. Рязанцев

Датчики для измерения динамических характеристик силовых установок изделий ракетнокосмической техники (РКТ) являются важным звеном в решении проблем автоматизации систем управления и мониторинга сложными объектами [1,2].

Следует особо отметить применение указанных датчиков при поиске неисправностей и диагностике изделий РКТ в связи с тем, что частота вращения или биение валов силовой установки содержат большое количество информации об ее состоянии.

Важность контроля динамических характеристик объясняется также и тем, что при работе двигательных установок во вращающихся узлах возникают силы инерции, которые могут привести к появлению напряжений, превышающих пределы прочности конструкции, а длительное воздействие инерционных сил может вызвать усталостное разрушение материала [3, 4].

В ОАО «НИИФИ» для применения в изделиях РКТ разработан ряд бесконтактных датчиков частоты вращения (ДЧВ) с использованием различных методов преобразования и отличающихся повышенной механической прочностью, расширенным диапазоном рабочих температур и надежностью.

Для более мощных двигательных установок предъявляются более жесткие условия эксплуатации.

Для измерения частоты вращения вала при стендовых испытаниях, предстартовой подготовке и работе кислородно-водородного ТНА с осевым входом топлива в двигателях ракетнокосмической техники ОАО «НИИФИ» разрабатывает ДЧВ, который должен измерять частоту вращения до 145 000 об/мин на расстоянии 20 мм до контролируемого вала в диапазоне температур от 83 до минус 253 °С.

ОАО «НИИФИ» изготавливает датчики частоты вращения индукционного и фотоэлектрического отражательного типа, а также магнитооптические датчики [5].

Датчики частоты вращения индукционного типа, в которых наводимая ЭДС находится в прямо пропорциональной зависимости от скорости изменения магнитного потока и расстояния до вращающегося объекта с ферромагнитными вставками, неприемлемы для измерения малых частот вращения на расстоянии, превышающем 2 мм.

Магнитооптические ДЧВ и фотоэлектрические ДЧВ отражательного типа измеряют частоту вращения с момента старта двигателя, однако имеющиеся аналоги таких датчиков измеряют частоту на расстоянии 6 мм до контролируемого вала.

На основании приведенных достоинств и недостатков в требуемых условиях эксплуатации разрабатывается фотоэлектрический волоконно-оптический ДЧВ отражательного типа [6].

Разрабатываемый волоконно-оптический ДЧВ отражательного типа, представленный на рис. 1, состоит из стального корпуса 2 с вваренным в него смотровым окном 1, волоконнооптического жгута (ВОЖ) 3, включающего приемные и передающие волокна, фотодиода 4, светодиода 5 и соединителя 6.

Рис. 1. Конструкция волоконно-оптического ДЧВ отражательного типа

98

Диагностические методы обеспечения надежности и качества сложных систем

Датчик работает следующим образом: с источника излучения по передающей части ВОЖ световой поток поступает через смотровое окно на вращающийся вал двигателя, на котором нанесена светоотражающая метка.

Далее световой поток отражается от метки и поступает через смотровое окно на приемную часть ВОЖ, по которому световой поток идет на фотодиод.

Фотодиод формирует электрические импульсы, пропорциональные частоте вращения вала.

Для обеспечения надежной работы датчика в условиях воздействия внешних факторов применены конструктивные и технологические решения, представленные ниже.

Герметичность датчика в месте установки на двигателе достигается применением герметичного соединения корпуса и смотрового окна. При проработке конструкции было испытано два варианта исполнения соединения корпуса со смотровым окном.

Первый вариант изготавливался с использованием стеклоцемента, который соединял стекло с корпусом. При проведении испытаний эта технология не дала требуемой герметичности.

Второй вариант исполнения изготавливался по технологии стеклоспая стекла С52-1 с металлической втулкой из сплава 29НК с последующей вваркой в корпус. Этот вариант при проведении испытаний оказался герметичным со стороны стекла. Для определения возможности использования данной конструкции в диапазоне температур от 83 до минус 253 °С было проведено компьютерное моделирование.

На рис. 2 изображены эпюры в разрезе распределения напряжений в корпусе датчика при воздействии давления и температуры в диапазоне от 83 до минус 253 °С.

а)

б)

Рис. 2. Эпюра распределения напряжений в корпусе при воздействии давления 12,5 МПа и температур:

а — 83 °С; б — минус 253 °С

99

Надежность и качество сложных систем. № 2 (10), 2015

Согласно рис. 2 под действием внешних факторов максимальные напряжения возникают в корпусе, а именно, в местах сварного шва. Материал корпуса 12Х18Н10Т имеет предел прочности 630 МПа. При воздействии температуры 83 °С в корпусе максимальные напряжения составляют 140 МПа, следовательно, коэффициент запаса прочности k = 4,5.

При воздействии температуры минус 253 °С в корпусе максимальные напряжения составляют 290 МПа, следовательно, коэффициент запаса прочности k = 2,1.

Благодаря использованию материалов стали 12Х18Н10Т, сплава 29НК, стекла С52-1 с близкими по значению коэффициентами линейного расширения рассмотренная конструкция обеспечит стойкость к заданным воздействующим факторам.

Использование ВОЖ в качестве линии передачи светового потока к объекту измерения и обратно позволяет поместить электрорадиоизделия в условиях воздействия внешних факторов, облегченных по сравнению с условиями, воздействующими на корпус со смотровым окном.

Измерение частоты вращения до 145 000 об/мин обеспечивается использованием фотодиода с временем нарастания и спада т = 100 нс. Максимальная частота импульсов, поступающих на датчик, укомплектованный ротором с десятью метками, рассчитывается по формуле

_ mn П _ 60 ,

где fu — максимальная частота импульсов (Гц); m — частота вращения вала (об/мин); n — количество меток на вале.

Максимальная частота импульсов, воспринимаемых фотодиодом, рассчитывается по формуле [7]:

f _^_

J Ф — 5

2пт

где ^ — максимальная частота импульсов, воспринимаемых фотодиодом; т — время нарастания и спада фотодиода (нс).

Согласно приведенным формулам максимальная частота импульсов, воспринимаемых фотодиодом, на порядок выше максимальной частоты импульсов, поступающих на датчик, что подтверждает работоспособность датчика при частоте вращения до 145 000 об/мин.

Для обеспечения работоспособности датчика на расстоянии 20 мм до контролируемого вала следует увеличить выходной сигнал с фотодиода увеличением светового потока, поступившего на фотодиод, и включением фотодиода в режиме с обратным смещением.

Повысить световой поток на фотодиод можно путем применения системы фокусирующих линз в среде распространения светового потока и минимизации потерь светового потока при вводе его в передающую часть ВОЖ.

Система фокусирующих линз на участке от торца ПП до поверхности ротора не может быть использована из-за отсутствия возможности их крепления в полости турбонасосного агрегата двигателя РКТ.

Минимизация потерь светового потока при вводе его в ВОЖ реализована благодаря применению светодиода с узкой диаграммой направленности. Узкая диаграмма направленности, т.е. малый угол распространения светового потока светодиода, позволяет ввести излучение в ВОЖ под углом меньше апертурного, что увеличивает световой поток, поступивший на фотодиод.

Примененный светодиод имеет высокую мощность светового потока до 50 мВт, что также положительно влияет на увеличение светового потока, поступившего на фотодиод.

В настоящее время опытные образцы датчика прошли предварительные испытания, в том числе испытания на воздействие криогенных температур. Проведены испытания на подтверждение частотного диапазона на расстоянии 20 мм до вала, что подтверждает представленные результаты расчетов.

Благодаря высоким техническим характеристикам и стойкости к воздействию криогенных температур разрабатываемый датчик может заменить традиционные датчики частоты вращения в изделиях РКТ.

Список литературы

1. Функциональная модель информационной технологии обеспечения надежности сложных электронных систем с учетом внешних воздействий / Н. К. Юрков, А. В. Затылкин, С. Н. Полесский, И. А. Иванов, А. В. Лысенко // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. — 2014. — Т. 1. — С. 184-187.

100

Диагностические методы обеспечения надежности и качества сложных систем

2. Затылкин, А. В. Алгоритмическое и программное обеспечение расчета параметров статически неопределимых систем амортизации РЭС / А. В. Затылкин, Г. В. Таньков, И. И. Кочегаров // Надежность и качество сложных систем. — 2013. — № 4. — С. 33-40.

3. Северцев, Н. А. К вопросу об утрате работоспособности систем / Н. А. Северцев, А. В. Бецков,

A. М. Самокутяев // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. — 2013. — Т. 2. — С. 268-270.

4. Дивеев, А. И. Синтез оптимального закона управления потоками транспорта в сети автодорог на основе генетического алгоритма / А. И. Дивеев, Н. А. Северцев // Проблемы машиностроения и надежности машин. — 2003. — № 3. — С. 87.

5. Кирьянов, В. Л. Датчики частоты вращения для изделий ракетно-космической техники / В. Л. Кирьянов,

B. Н. Колганов, Н. Д. Конаков, А. В. Куприянов //Датчики и системы. — 2012. — № 9. — С. 28-31.

6. Удд, Э. Волоконно-оптические датчики. Вводный курс для инженеров и научных работников / Э. Удд. -М. : Техносфера, 2008. — 520 с.

7. Аксененко, М. Д. Приемники оптического излучения : справочник / М. Д. Аксененко, М. Л. Бараночников. — М. : Радио и связь, 1987. — 296 с.

Рязанцев Дмитрий Андреевич инженер-конструктор,

Научно-исследовательский институт физических измерений

(440026, Россия, г. Пенза, ул. Володарского, 8) E-mail: sensor@niifi.ru

Аннотация. Представлен волоконно-оптический датчик частоты вращения отражательного типа, предназначенный для измерения частоты вращения до 145 000 об/мин на расстоянии 20 мм до контролируемого вала в криогенных температурах. Изложены основные принципы работы датчика, его конструкция, достигнутые технические характеристики и их теоретическое и практическое обоснование.

Ключевые слова: датчик частоты вращения отражательного типа; волоконно-оптический жгут; фотоприемник; источник излучения; стеклоспай; время нарастания и спада фотоприемника; диаграмма направленности светодиода.

Ryazantsev Dmitriy Andreevich design engineer,

Research Institute of Physical Measurement (440026, 8 Volodarsky street, Penza, Russia)

Abstract. The speed-of-rotation transducer of reflection type designed for measuring rotational speed up to 145 000 rpm at the distance of 20 mm from the tested shaft under cryogenic temperatures is presented. The general transducer operating methods, its design, obtained performance specifications and their theoretical and practical underpinning are stated.

Key words: speed-of-rotation transducer of reflection type; fiber-optic bundle; optical receiver; radiation emitter; glass seal; rise and fall time for optical receiver; LED direction pattern.

УДК.681.586.5

Рязанцев, Д. А.

Бесконтактный датчик частоты вращения вала, предназначенный для жестких условий эксплуатации / Д. А. Рязанцев // Надежность и качество сложных систем. — 2015. — № 2 (10). — С. 98-101.

Источник: https://cyberleninka.ru/article/n/beskontaktnyy-datchik-chastoty-vrascheniya-vala-prednaznachennyy-dlya-zhestkih-usloviy-ekspluatatsii

Замена датчика частоты вращения колеса (ABS) • МОЙМЕХАНИК.РФ

Датчик частоты вращения колеса, также называемый датчик ABS, является частью антиблокировочной системы (ABS). Он расположен возле колес (рядом с тормозными дисками для передних колес и в балке заднего моста для задних колес).

Задачей датчиков частоты вращения колеса является постоянное отслеживание частоты вращения всех колес и передача данных блоку управления ABS. ABS — система безопасности, которая предотвращает занос и потерю управляемости автомобиля при торможении.

Во время торможения блок управления ABS считывает информацию о частоте вращения с датчика частоты вращения и подает надлежащее давление на каждое из колес для предотвращения заноса (блокировки колес).

Датчик частоты вращения колеса или датчик ABS является основной частью антиблокировочной системы автомобиля и выполняет контролирующую функцию отслеживания частоты вращения колес с дальнейшей передачей полученных данных блоку управления. Замена датчика ABS необходима в случае заноса автомобиля и потери его управления при торможении. Иногда еще требуется и замена датчика состава топливо-воздушной смеси.

Зачем нужен датчик?

Сигнал датчика используется многими системами безопасности автомобиля, которые учитывают информацию, поступающую от датчиков частоты вращения колес, тем самым регулируя силу торможения, предотвращая блокировку колес и обеспечивая устойчивость автомобиля и легкость управления им.

Поэтому если происходит замена датчика ABS, то необходимо проверить все системы управления автомобиля, особенно тормозную систему.

 Замена датчика распредвала обеспечит надежную работу устройств управления работой двигателя, контроль над подачей топлива топливными форсунками и информирование о положении распределительного вала.

Неисправности датчика ABS

Как правило, проблемы с работой датчика abs встречаются после ремонта подвески, а причина этому – шлейфы датчиков скорости. При отказе датчиков вращения сразу срабатывает световой индикатор, и система блокировки колес перестает работать. При этом можно снизить скорость самого автомобиля и даже остановить его.

На автомобиле, оснащенном дисковыми тормозами на всех колесах, датчик частоты вращения устанавливается на каждом колесе. На автомобиле с барабанными тормозами, два датчика устанавливаются на передней оси, и один датчик на задней оси.

При отказе одного или нескольких датчиков сработает световой индикатор неисправности ABS, и ABS перестанет работать.

При этом возможность снизить скорость движения и остановить автомобиль сохраняется, но не устраняется блокировка колес при торможении (особенно на влажном или скользком дорожном покрытии).

Наши рекомендации

При обслуживании тормозной системы механик должен проверить, что датчики не покрыты грязью и/или смазкой, которые способны нарушить правильное функционирование датчика.

Виды датчиков частоты вращения колеса (ABS)

Датчик частоты вращения колеса (ABS) в автомобиле

Замена датчика частоты вращения колеса (ABS)

Основные причины, почему это происходит

  • Горит лампа ABS
  • Система ABS не работает
  • Горит лампа TRC

Перечень основных работ:

  • Сканирование блока управления ABS для выявления кодов неисправности
  • Осмотрите всю тормозную систему.
  • Осмотрите датчик и шестерню ABS.
  • Снимите и замените датчик ABS/
  • Проверьте правильность работы.

Источник: https://MyMechanic.ru/services/abs-speed-sensor-replacement/

Датчик частоты вращения ДТК-1

Выберите город:

Транспортной компанией

Расчёт доставки

Гарантия и сервис

Связатся с нашим менеджерои и сообщить о неисправности

Подробнее

Датчики частоты вращения серии ДТК-1 предназначены для бесконтактного преобразования частоты вращения валов любых механизмов в последовательность прямоугольных импульсов напряжения. Частота следования выходных импульсов соответствует частоте прохождения метки мимо рабочей поверхности датчика.

В качестве метки принимаются углубления или выступы зубчатых колес, пазов и т.п. в любом ферромагнитном материале.

В датчике реализовано динамическое определение порогов срабатывания при каждом его включении, что позволяет сохранять работоспособность датчика при изменении параметров метки в процессе эксплуатации.

Основные преимущества

Независимость амплитуды его выходного сигнала от скорости вращения контролируемого объекта.

Датчики позволяют измерять частоту вращения контролируемого объекта в широком диапазоне: от единиц до сотен тысяч об/мин.

Дифференциальный принцип работы датчика исключает влияние внешних магнитных полей и вибрации машин на точность преобразования частоты вращения контролируемого объекта в выходные импульсы.

При работе с датчиком важным является соблюдение требований его установки относительно метки(-ок). Для правильной ориентации датчика относительно метки на корпусе датчика изготовлены лыски для гаечного ключа, которые должны быть параллельны (с точностью не хуже ± 15°) направлению перемещения меток.

Датчики выпускаются в различных корпусах, отличающихся размером и шагом резьбы, могут иметь встроенный масло-, теплостойкий кабель и/или заканчиваться разъемом для подключения внешних линий.

В качестве измерительного прибора рекомендуется использовать прибор измерительный цифровой ТЭ-6К-ТК, индикатор тахометрический ТИ-ТК.

Технические характеристики

Частота переключения, Гц 0,05..10000
 Рабочий зазор, мм  0,1..2
Напряжение питания =(15..28)В
 Ток нагрузки, не более, мА  50
Рабочий диапазон температур +5°С..+100°С
Пыле-влагозащита IP67
Резьба корпуса в зависимости от исполнения М12 1М24 1,5
Длина корпуса М12 1 в зависимости от исполнения, мм 5080120
Длина корпуса М24 1,5, мм 78

Источник: https://rkpo.ru/datchik-chastoty-vrashcheniya-dtk-1

Датчики положения / частоты вращения на эффекте Холла Hall Trigger

Датчики положениячастоты вращения на эффекте Холла применяются для определения частоты вращения и / или положения распределительного вала, коленчатого вала двигателя, что необходимо для синхронизации системы зажигания и впрыска топлива, а также применяются для измерения скорости движения автомобиля, что необходимо для управления режимом холостого хода двигателя.  

На бензиновых двигателях оборудованных классической системой зажигания датчик Холла установлен в корпусе распределителя зажигания.

На валу распределителя зажигания закреплены шторки из ферромагнитного материала, вращающиеся вместе с валом. Количество шторок равно количеству цилиндров двигателя (встречаются системы зажигания с одной шторкой в распределителе зажигания, дополнительно оборудованные датчиком положения / частоты вращения коленчатого вала).

Выходной сигнал датчика Холла может принимать один из двух уровней – высокий или низкий и зависит от наличия / отсутствия шторки в магнитном зазоре датчика. При отсутствии шторки в магнитном зазоре датчика, напряжение выходного сигнала датчика соответствует низкому уровню – не более 0,2 V.

При прохождении шторки через магнитный зазор датчика, напряжение выходного сигнала датчика соответствует высокому уровню. Значение напряжения высокого уровня определяется поступающим на датчик опор. напряжением. Датчик генерирует синхроимпульсы синхронно прохождению шторок через магнитный зазор датчика.

Форма осциллограммы напряжения выходного сигнала датчика Холла близка к меандру. Частота следования синхроимпульсов пропорциональна частоте вращения вала с ферромагнитными шторками.

Осциллограмма напряжения выходного сигнала исправного датчика Холла, встроенного в распределитель зажигания 4-х цилиндрового двигателя при 960 RPM.
При повышении частоты вращения двигателя, частота следования синхроимпульсов также увеличивается.

Осциллограмма напряжения выходного сигнала исправного датчика Холла, встроенного в распределитель зажигания 4-х цилиндрового двигателя при 2 880 RPM.

При проведении диагностики датчика Холла по осциллограмме напряжения выходного сигнала, наиболее важными участками синхроимпульсов являются низкий уровень синхроимпульса и его фронты. Форма осциллограммы высокого уровня синхроимпульса определяется качеством стабилизации опор.

напряжения, подаваемого на вывод 0 датчика от блока управления двигателем или от коммутатора и при проведении диагностики датчика интереса не представляет. Встречаются самые разные значения опор. напряжения сигнала датчика Холла, но чаще всего встречаются значения 5 V, 8 V, 12 V.

В последнем случае, подводимое к датчику опор. напряжение не стабилизировано вовсе, из-за чего форма осциллограммы высокого уровня синхроимпульса в таком случае может иметь значительные искажения, что не является неисправностью.

Проверка выходного сигнала датчика холла

Для просмотра осциллограммы напряжения выходного сигнала датчика Холла, разъём осциллографического щупа должен быть подключен к аналоговому входу № 1 USB Autoscope II, чёрный зажим типа «крокодил» осциллографического щупа должен быть подсоединён к «массе» двигателя диагностируемого автомобиля, пробник щупа должен быть подсоединён параллельно сигнальному выводу датчика (клемма 0 разъёма датчика).

Схема подключения к датчику Холла.

  1. – точка подключения чёрного зажима типа «крокодил» осциллографического щупа;
  2.  – точка подключения пробника осциллографического щупа.

В окне программы «USB Осциллограф», необходимо выбрать подходящий режим отображения, в данном случае «Управление => Загрузить настройки пользователя => Hall».

После подсоединения осциллографического щупа и выбора режима отображения осциллограмм «Hall» необходимо запустить двигатель диагностируемого автомобиля, а в случае, если запуск двигателя невозможен, прокрутить двигатель стартером. В случае необходимости, осциллограмму можно записать.

Для записи осциллограммы, в окне программы «USB Осциллограф», необходимо выбрать «Управление => Запись». Для остановки записи осциллограммы, в окне программы «USB Осциллограф», необходимо выбрать «Управление => Запись». После завершения записи, записанную осциллограмму можно детально изучить.

Типовые неисправности датчика холла

Если сигнал от датчика положения коленчатого вала поступает, но параметры выходного сигнала при этом имеют отклонения от нормальных, это может привести к подёргиваниям двигателя, провалам, затруднённому пуску двигателя или невозможности запуска двигателя.

В случае ослабления крепежа, датчик может несколько сместиться относительно своего нормального положения, что может привести к механическому повреждению датчика вращающимися шторками. Значительное механическое повреждение может привести к неработоспособности датчика.

Запуск двигателя становится невозможным в случае, если при прокрутке стартером двигателя, оборудованного классической системой зажигания, от датчика Холла не поступают синхроимпульсы.

Вследствие сильного перегрева, из-за дефекта при изготовлении либо из-за кратковременного замыкания сигнального вывода датчика на цепи питания, выходной ключ датчика Холла может «подгореть». Исправный датчик Холла должен обеспечивать значение напряжения низкого уровня выходного сигнала не выше 0,2 V.

В случае «подгорания» выходного ключа датчика Холла, возникает зависимость значения напряжения низкого уровня выходного сигнала датчика от температуры корпуса датчика. В таком случае, пока двигатель холодный, датчик может вполне исправно работать.

Но когда корпус датчика нагреваться от деталей работающего двигателя до определённой температуры, двигатель внезапно глохнет. Пуск двигателя в таком случае становится невозможным до тех пор, пока корпус датчика Холла не остынет на несколько градусов. На экране осциллографа дефект выходного ключа датчика Холла становится заметен сразу после начала роста температуры его корпуса и проявляется как постепенное увеличение значения напряжения низкого уровня выходного сигнала датчика.

Осциллограмма напряжения выходного сигнала неисправного датчика Холла, выходной ключ которого не обеспечивает должного значения напряжения низкого уровня. В данном случае, значение напряжения низкого уровня выходного сигнала датчика равно 1,1 V.

Выходной сигнал датчика Холла становится «невидимым» для блока управления двигателем (коммутатора) после того, как с ростом температуры корпуса датчика, напряжение низкого уровня сигнала увеличивается до критически высокого значения.

Это значение зависит от особенностей устройства входных цепей сигнала от датчика Холла в блоке управления двигателем (коммутаторе) и может быть равным 0,25…3,5 V. Неисправности предвыходного каскада электронной схемы датчика Холла могут вызвать «завал» фронтов синхроимпульсов выходного сигнала датчика

Осциллограмма напряжения выходного сигнала неисправного датчика Холла, предвыходной каскад которого не обеспечивает должной крутизны фронтов синхроимпульсов.

В случае «завала» фронтов синхроимпульсов выходного сигнала датчика Холла, пуск двигателя может быть несколько затруднён, работа двигателя может значительно ухудшиться из-за изменения угла опережения зажигания, максимальная частота вращения двигателя может быть сильно ограниченной.  

Датчик скорости движения автомобиля

Датчик скорости движения автомобиля устанавливается на коробке переключения передач.  

Датчик генерирует постоянное число импульсов за каждый оборот колеса автомобиля, что позволяет блоку управления двигателем рассчитать текущую скорость движения автомобиля.

Сигнал от датчик скорости движения автомобиля служит для управления режимом холостого хода двигателя, а в некоторых моделях и для отображения на спидометре текущей скорости движения автомобиля. Кроме перечисленных неполадок датчика Холла, случаются поломки вала датчика скорости движения автомобиля из-за чего сигнал от датчика не поступает.

В случае поломки датчика скорости движения автомобиля, возможна неустойчивая работа двигателя на холостом ходу при движении автомобиля, при переключении передач двигатель может глохнуть.  

Датчик положения распределительного вала (датчик фаз)Camshaft Position Sensor

Датчик положения распределительного вала двигателя позволяет блоку управления двигателем определить верхнюю мёртвую точку в конце такта сжатия первого цилиндра, что необходимо для синхронизации работы системы зажигания и подачи топлива с рабочим процессом двигателя.  

  Датчик генерирует один синхроимпульс за полный цикл работы двигателя (два полных оборота коленчатого вала). Это позволяет осуществить фазированный впрыск топлива – каждая форсунка впрыскивает топливо только один раз за два оборота коленчатого вала, за счёт чего улучшается точность дозирования подачи топлива и качество смесеобразования.

Источник: http://auto-master.su/content/datchiki-polozheniya-chastoty-vrashcheniya-na-effekte-kholla-hall-trigger

Ссылка на основную публикацию