Проверка датчиков двигателя

Понятие датчика

В настоящее время датчиком принято называть элемент, который преобразует получаемую от среды информацию в электрический сигнал с целью дальнейшей передачи информации на какое-то другое устройство. Обычно датчик является конструктивно обособленной частью измерительной системы.

Датчики применяются повсеместно: в автомобилях, системах отопления, водоснабжения, на производстве, в медицине, даже в заведениях общепита для измерения температуры с целью определения степени готовности блюда.

Принцип действия и типы

Использование сенсоров в различных устройствах (в планшете, в частности) объясняется их способностью реагировать на изменения поля и отключаться при закрытии магнитной крышки чехла. Благодаря этому свойству они устанавливаются и в стиральных машинах, позволяя контролировать скорость вращения барабана. Если выразиться простым языком – здесь датчик Холла используется как тахометр.

Датчик Холла

Историческая справка

Чтобы понять принцип работы этого элемента, потребуется небольшой экскурс в историю. В 1879 году американский физик Холл открыл интересное явление, связанное с поведением проводника с током в магнитном поле. Проверка показала, что если через помещенную между магнитами медную пластину пропускать ток, то на ее боковых гранях появляется разность потенциалов. Возникает закономерный вопрос: как проверить это напряжение в домашних условиях?

Измерение холловского напряжения

Оказалось, что на практике его можно измерить мультиметром или любым другим прибором, имеющим соответствующие пределы. То же самое можно сделать любым подходящим тестером или подобным ему прибором.

Подключение измерителя подтверждает то, что движущиеся электроны под действием магнитного поля отклоняются в сторону (перпендикулярно направлению их движения).

Важно! Величина этого отклонения или разность потенциалов пропорциональна «мощности» магнитов и силе тока через пластину.

На этом основании Холл заключил, что такой проводник – хорошее средство для измерения магнитного поля. На данном эффекте основана работа особого чувствительного элемента, называемого датчиком Холла. Разобравшись с тем, как он работает в каждом конкретном устройстве, можно быть уверенным в окончательном усвоении его принципа действия.

Классификация

Важно понимать, какие бывают датчики Холла, и по какому принципу их принято классифицировать. По особенностям работы и тому для чего он нужен или по назначению, датчик Холла может иметь различные исполнения. Одна из разновидностей – аналоговые приборы, вырабатывающие на выходе непрерывный сигнал.

В отличие от них цифровой элемент имеет только два дискретных состояния («ноль» и «единица»). Эта разновидность прибора может быть униполярной или иметь биполярный тип. Первая из них срабатывает при обнаружении поля любой полярности и отключается при его исчезновении. То есть униполярный цифровой сенсор реагирует только на отсутствие или наличие магнитной напряженности. Рассмотренные особенности каждого из подвидов также помогают понять, что это такое – датчик Холла.

Униполярные сенсоры переключаются в «единицу» лишь при достижении полем порогового уровня и не способны определять его наличие при слабых напряженностях. Указанное свойство – существенный минус таких приборов, заметно ограничивающий сферу их применения. Биполярный датчик срабатывает с учетом полярности магнитного поля, одна из которых включает его, а другая – выключает.

Условное графическое обозначение приборов этого класса приведено на фото ниже:

УГО датчика Холла

Немного истории

Схема включения датчика холла на ваз

Схема включения датчика холла на ваз

В 1879-м г. западным ученым Балтиморского ВУЗа – Э. Холлом, был открыт сенсационный и никем ранее не замеченный эффект — ежели в радиусе зоны воздействия электромагнита расположить кристаллический материал с полупроводниковыми свойствами (какую-либо пластину прямоугольного типа), а к его малым сторонам подвести напряжение, то на широких сторонах полупроводника появится ток.

Величина тока может дотягивать пары сот мВ.

Интересно, но в техническом применении это сенсационное открытие задержалось лет на семьдесят пять, что было связано со сложностями фабричного выпуска пластин этого типа.

Колодка разъем датчика холла

Колодка разъем датчика холла

Уже после, с мерой прогресса в области изучения и производства электронных компонентов, удалось изготовить небольшой прибор, содержащий все нужное в себе. Другими словами, и чип, и магнит, и все остальное.

Виды датчиков холостого хода

На сегодняшний день автомобильные производители представляют несколько типов РХХ:

  1. Соленоидный датчик. Работает, основываясь на электромагнитной силе. После того как на катушку попадает напряжение, сердечник прячется. Клапанная заслонка открывает возможность потоку воздуха беспрепятственно поступать внутрь. После отключения соленоида периферийный канал блокируется.

Контроль работы датчика происходит за счет динамики частоты командных сигналов. Определенное количество воздуха имеет свой частотный эквивалент, что позволяет четко регулировать работу РХХ.

  1. Шаговый. В технической структуре такого датчика предусмотрен кольцевой магнит и обмотки. Из-за шаговой подачи напряжения на каждый элемент, под воздействием магнитного поля, вращается главный ротор. Исполняющий механизм в зависимости от положения ротора контролирует открытие воздушного протока.
  2. Роторный датчик. Контроль происходит за счет поочередных частотных импульсов. Очень схож по структуре с соленоидным РХХ, но главное место в конструкции занимает непосредственно ротор.

Основные виды

Датчики Холла подразделяются на две категории:

  • с аналоговым принципом работы (биполярный). Такой ДХ преобразовывает полярную индукцию в напряжение. Показания узла зависят от его же полярности, а также мощности поля. Расстояние монтажа агрегата влияет на его характеристики;
  • с цифровым (униполярный). Датчик Холла с подобным принципом действия позволяет выявлять наличие/отсутствия поля – в момент достижения условного предела индукцией узел отображает “0”/”1″, что логично.

Признаки неполадок

Основные:

  • силовой агрегат имеет проблематичный запуск либо вовсе не запускается;
  • холостой ход работы силовой установки сопровождается перебоями/рывками;
  • дергание автомобиля на ходу при повышенных/высоких оборотах;
  • прекращение работы двигателя по ходу движения.

Наличие одного/нескольких признаков является предпосылкой к проведению диагностики двигателя. Подобные симптомы могут свидетельствовать о том, что ДХ неисправен.

Классификация датчиков

Существует несколько типов классификации датчиков. Мы приведем наиболее основные.

По типу измерения:

  • Датчики давления;
  • Датчики расхода;
  • Датчики измерения уровня;
  • Датчики измерения температуры;
  • Датчики концентрации;
  • Датчики радиоактивности;
  • Датчики перемещения;
  • Датчики углового положения;
  • Датчики измерения механических величин;
  • Датчики вибрации.

Классификация по технологии изготовления:

  • Датчики элементные;
  • Датчики интегральные.

Классификация по принципу действия:

Сюда входят:

  • Оптические датчики, которые используют электромагнитное излучение и реагируют на водяной пар, дым и различные виды аэрозолей. Относятся к бесконтактным датчикам. В основе принципа их работы лежит улавливание чувствительным сенсором воздействия какого-либо раздражителя, например, водяного пара. Данные датчики широко применяются в автоматизированных системах управления.
  • Индуктивные датчики. Относятся к бесконтактным датчикам, предназначены для осуществления вычисления положения объекта. Индуктивные датчики отлично улавливают колебания электромагнитного поля. В основе их конструкции лежит генератор, который и создает электромагнитное поле, воздействие которого на металлический объект порождает амплитуды колебаний, на которые и реагирует датчик. Такие датчики широко используются в металлоискателях, а также в различного рода электронных замках.
  • Емкостные датчики. Именно такие датчики используют в автомобилях в качестве датчиков дождя, сенсорных кнопках бытовой техники, датчиках измерения жидкости. Принцип их действия состоит в том, чтобы реагировать на воздействие жидкости. Изолятор таких датчиков имеет диэлектрическую проницаемость. Жидкость, воздействуя на изолятор, вызывает появление электрического сигнала, который преобразуется в информацию. Такие датчики получили широкое распространение в бытовой технике.
  • Тензодатчики. Тензодатчики представляют собой устройство для измерения силы, давления, крутящего момента, ускорения или перемещения. Механизм их действия основан на принципе силы упругости. Такие датчики получили широкое распространение в различных типах весов. Они преобразуют величину деформации в электрический сигнал, другими словами, датчик улавливает воздействие какой-либо силы на него, после чего упругий элемент деформируется и происходит изменение сопротивления тензорезистора, который встроен в такой датчик. Далее происходит преобразование информации в электрический сигнал и передача ее на другое устройство, например, дисплей.
  • Пьезоэлектрические датчики. Такие датчики широко используются в микрофонах и сонарах. Их принцип действия основан на поляризации диэлектрика под воздействием механических напряжений. Другими словами, пьезоэлектрические датчики улавливают изменение электрического поля, на которое было оказано механическое воздействие. Например, в микрофоне это воздействие голосом. Результатом деформации станет преобразование полученного сигнала в электрический и передача его на другое устройство. Данные датчики получили свое рождение благодаря Жаку и Пьеру Кюри в 1880 году.
  • Магнитно-электрические датчики. Это датчики, принцип действия которых основан на так называемом эффекте Холла. Данные датчики используются в смартфонах в качестве основы работы электронного компаса, в электродвигателях, в измерителях силы тока.
  • Нано-датчики. Находятся в стадии разработки. Наиболее востребованной сферой для них должна стать медицина и робототехника. Предполагается, что данные датчики станут новым классом и найдут в будущем повсеместное использование. Их принцип работы будет схож со многими другими датчиками (отсюда названия нано-пьезодатчики, нано-тензодатчики и т.д.), но размеры их будут во много раз меньше

Для того чтобы узнать о датчиках больше, прочитайте эти статьи:

  • Как проверить датчик воздуха
  • Как проверить датчик Холла
  • Как подключить датчик давления

Как проверить датчик Холла на работоспособность?

Признаки неисправности датчика Холла:

  • мотор не запускается или запуск осуществляется с трудом;
  • двигатель временами глохнет;
  • движение происходит с рывками, особенно на высоких оборотах.

Если появились перечисленные симптомы, нужна проверка датчика Холла.

Существует несколько способов, как проверить датчик Холла:

  1. Тестером, например, мультиметром.
  2. Если признаки исчезнут после установки заведомо исправного устройства, значит, снятый прибор неисправен.
  3. Можно сделать имитацию преобразователя своими руками. Для этого понадобится небольшой кусок медного провода и колодка с тремя штекерами.
  4. Цифровым осцилографом. Неисправность прибора будет видно по осциллограмме. Правда, для этого нужно знать, как выглядит осциллограмма исправного устройства, чтобы выполнить диагностику своими руками.

Если выяснилось, что прибор неисправен, нужен ремонт или замена датчика Холла своими руками. Новый преобразователь или после ремонта нужно подключить соответственно трем выводам: с одного поступает сигнал на коммутатор, через второй поступает питание, а третий (минусовой) идет на массу. На фото видно, что каждый вывод окрашен в свой цвет, что облегчает ремонт и подключение.

Что такое и для чего нужен датчика Холла в автомобиле, его принцип работы и применение

Три вывода для подключения

Ремонт или замена датчика Холла в автомобиле может быть выполнена своими руками. Это дает возможность сэкономить на автосервисе.

Извините, в настоящее время нет доступных опросов.

Емкостные и индуктивные датчики

Оптика оптикой, но самые неприхотливые в своей работе и очень надежные считаются индуктивные и емкостные датчики. Примерно вот так они выглядят

емкостные и индуктивны бесконтактные датчики

Они очень похожи друг на друга.  Принцип их работы связан с изменением магнитного и электрического поля. Индуктивные датчики срабатывают при поднесении к ним какого-либо металла. На другие материалы они  не “клюют”.  Емкостные же  срабатывают почти на любые вещества.

Датчик температуры охлаждающей жидкости

etlib.ru

Имеет и другие название — датчик температуры, датчик охлаждающей жидкости. Как понятно из названия — его задача фиксировать температуру тосола или антифриза, и передавать эту информацию на электронный блок управления двигателя (ЭБУ). На основании полученной информации блок управления корректирует обогащенность топливовоздушной массы, попадающей в двигатель, соответственно, чем холоднее двигатель — тем более богатая будет эта самая смесь. Датчик температуры охлаждающей жидкости чаще всего расположен на выпускном патрубке головки блока цилиндров (хотя могут быть и другие варианты, это зависит от конкретной модели автомобиля).

По сути, этот датчик является термистором — то есть, резистором, который изменяет свое внутреннее электрическое сопротивление в зависимости от температуры его контрольного элемента. Чем ниже температура — тем выше сопротивление, и наоборот, чем выше температура — тем ниже сопротивление. Однако на ЭБУ датчик подает значение не сопротивления, а напряжения. Это реализовано системой управления датчиком, когда на него подается сигнал напряжением 5 Вольт через резистор с постоянным сопротивлением, которое находится внутри управляющего контроллера. Поэтому вместе с сопротивлением меняется и выходное напряжение. Так, если температура антифриза будет низкая, то выходное напряжение будет большим, а по мере прогревания напряжение будет уменьшаться.

Признаки выхода датчика из строя:

  • самопроизвольное включение охлаждающего вентилятора при холодном двигателе;
  • не включение охлаждающего вентилятора при горячем двигателе (на предельных температурах, когда он должен включиться);
  • проблемы с запуском двигателя «на горячую»;
  • увеличенный расход топлива.

Справедливости ради стоит отметить, что устройство датчика достаточно простое, и ломаться там попросту нечему. Однако в некоторых случаях (например, при механических повреждениях или от старости) может повредиться электрический контакт внутри датчика. Вторая возможная причина поломки — обрыв проводки от датчика до ЭБУ или повреждение ее изоляции. Как и в случае с другими датчиками, этот узел ремонту не подлежит, и его нужно только менять на новый.

Проверку датчика температуры охлаждающей жидкости можно как прямо на его посадочном месте в двигателе, так и предварительно демонтировав его.

Принцип работы оптического датчика

Как работает механизм лидара

Разобравшись, какие основные элементы входят и выполняют работы оптического датчика, неплохо рассмотреть его принцип работы и тем самым понять, где основные плюсы и минусы, а так же что может навредить работе механизма.

Несмотря на внешние отличия и структуру строения, принцип работы лидара одинаковый на любом автомобиле и системе безопасности. В момент срабатывания, инфракрасный свет направляется на цель, отраженный свет от цели частично рассеивается (теряется), а частично возвращается к излучателю, тем самым попадая в фотодиод.

Как правило, ток на фотодиоде пропорциональный инфракрасному свету, который воздействует от отраженного объекта. Фотодиод, после распознавания инфракрасного пучка импульсов производит электрический сигнал, передавая его в аналого-цифровой преобразователь. Суть такого элемента, точней целого интегрального набора деталей, создать такой сигнал, который мог бы распознать микропроцессор.

По внешнему виду это небольшая микросхема, так же как и микропроцессор, но без АЦП управляющие блоки не смогут работать. Следующие два шага – передача цифрового сигнала в микропроцессор и в дальнейшем отправка его в основной электронный блок управления. Именно в ЭБУ анализируется полученная информация, распознаются образы объектов впереди автомобиля, а так же другие непредсказуемые ситуации, в которых используется оптический датчик.

Как работает индуктивный датчик

Как говорится, лучше один раз увидеть, чем  сто раз услышать, поэтому проведем небольшой опыт с индуктивным датчиком.

Итак, у нас в гостях индуктивный датчик российского производства

индуктивный датчик

Читаем, что на нем написано

Бесконтактные датчики

Марка датчика ВБИ бла бла бла бла, S – расстояние срабатывания, здесь оно составляет 2 мм, У1 – исполнение для умеренного климата, IP – 67 – уровень защиты (короче уровень защиты здесь очень крутой), Ub – напряжение,  при котором работает датчик, здесь напряжение может быть в диапазоне от 10 и до 30 Вольт, Iнагр – ток нагрузки, этот датчик может выдать в   нагрузку силу тока до 200 миллиампер, думаю, это прилично.

На развороте бирки схема подключения этого датчика.

Бесконтактные датчики

Ну что, проверим работу датчика? Для этого цепляем нагрузку. Нагрузкой у нас будет светодиод, соединенный последовательно с резистором с номиналом в 1 кОм. Зачем нам резистор?  Светодиод в момент включения начинает бешено жрать ток и сгорает. Для того чтобы это предотвратить, в цепь ставится последовательно со светодиодом резистор.

Бесконтактные датчики

На коричневый провод датчика  подаем плюс от Блок питания, а на синий  – минус. Напряжение я взял  15 Вольт.

Наступает момент истины… Подносим  к рабочей зоне датчика металлический предмет, и датчик у нас тут же срабатывает, о чем говорит нам светодиод, встроенный в датчик, а также наш подопытный светодиод.

работа индуктивного датчика

На другие материалы, кроме металлов, датчик не реагирует. Баночка канифоли для него ничего не значит :-).

Бесконтактные датчики

Вместо светодиода может использоваться вход логической схемы, то есть датчик при срабатывании выдает сигнал логической единицы, которая может использоваться в цифровых устройствах.

Замена

Алгоритм действия следующий:

  1. Снять трамблер.
  2. Снять крышку трамблера.
  3. Совместить метку газораспределительного механизма с меткой коленчатого вала.
  4. Запомнить положение трамблера (лучше всего сделать соответствующую метку).
  5. Открутить элементы крепежа посредством гаечного ключа.
  6. Извлечь фиксаторы/стопоры (если имеются).
  7. Вытащить из трамблера вал.
  8. Снять клеммы с ДХ.
  9. Открутить устройство. Для этого необходимо оттянуть на себя регулятор и осторожно изъять неисправный датчик Холла через образовавшееся отверстие.
  10. Установка и последующая сборка – в обратном порядке.

Заключение

В мире электроники эти три  типа датчиков находят все более широкое применение. С каждым годом производство этих датчиков растет и растет. Они используются абсолютно в разных областях промышленности. Автоматизация и роботизация без этих датчиков была бы невозможна. В этой статье я разобрал только простейшие датчики, которые выдают нам только сигнал “включен-выключен” или, если сказать на профессиональном языке, один бит и нформации. Более навороченные типы датчиков могут выдавать различные параметры и даже могут соединяться с компьютерами и другими устройствами напрямую.

Датчик концентрации кислорода

Другое название датчика — лямбда-зонд. Основная задача узла — фиксировать количество кислорода в выхлопных газах. Как правило, устанавливается рядом с катализатором или на выпускной трубе глушителя. В некоторых моделях автомобилей конструкцией предусмотрено использование двух датчиков кислорода — один до катализатора, а второй после. Соответствующая информация традиционно передается на электронный блок управления, а он уже принимает решение о подаче топлива в двигатель, корректируя состав топливовоздушной смеси (бедная/богатая). Если кислород в выхлопных газах обнаружен — значит, смесь бедная, если не обнаружен — богатая.

Сам по себе кислородный датчик достаточно надежен, и выходит из строя редко. Однако если это произошло, то увеличивается выброс вредных веществ вместе с выхлопными газами в атмосферу. Внешне выход из строя лямбда-зонда можно определить по увеличившемуся расходу топлива. Условным недостатком датчика является его относительно высокая цена по сравнению с другими датчиками автомобиля.

Проверка датчика кислорода выполняется как визуальным методом, так и тестером.Способ замера напряжения и подачи сигнала будет зависеть от того, скольких контактная конкретно взятая лямбда.

Скачать инструкции и руководства на некоторые типы индуктивных датчиков:

• Autonics_PR

/ Индуктивные датчики приближения. Подробное описание параметровэ, pdf, 135.28 kB, скачан: 2438 раз./

• Autonics_proximity_sensor / Каталог датчиков приближения Autonics, pdf, 1.73 MB, скачан: 1379 раз./

• Omron_E2A / Каталог датчиков приближения Omron, pdf, 1.14 MB, скачан: 1809 раз./

• ТЕКО_Таблица взаимозаменяемости выключателей зарубежных производителей / Чем можно заменить датчики ТЕКО, pdf, 179.92 kB, скачан: 1395 раз./

• Turck_InduktivSens / Датчики фирмы Turck, pdf, 4.13 MB, скачан: 1960 раз./

• pnp npn / Схема включения датчиков по схемам PNP и NPN в программе Splan/ Исходный файл., rar, 2.18 kB, скачан: 2884 раз./

Заключение

Автор статьи

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

Более подробно о датчиках Холла рассказано в статье Интегральные датчики Холла.  Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу.

В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию во время подготовки материала:

www.krutimotor.ru

www.electrosam.ru

www.elektro.guru

www.ozapuske.ru

www.kakustroen.ru

www.prodatchik.ru

www.compel.ru

www.autodvig.com

www.systemsauto.ru

Предыдущая

РадиодеталиКварцевые резонаторы — принцип работы и сфера применения

Методика проверки датчика при помощи мультиметра

Самый надежный и распространенный способ проверить работоспособность датчика – воспользоваться мультиметром. Но для этого регулятор предварительно нужно снять. Обычно, он крепится несколькими винтами около датчика дросселя, но на некоторых автомобилях может быть закреплен специальным раствором или лаком.

Демонтировать РХХ с применением силы нельзя, поскольку существует большой риск повредить впускную систему. В подобном случае придется снимать весь дроссельный узел.

Для проверки электромотора необходимо замерять сопротивление обмоток. Контакты мультиметра нужно поочередно подключать на каждую из обмоток A и B, C и D. Если все работает исправно, то полученные данные попадут в диапазон 40–80 Ом.

В качестве дополнительной проверки мультиметром контакты можно поменять местами. Датчик, в таком случае, должен показать обрыв электрических цепочек.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ДАТЧИКА ХОЛОСТОГО ХОДА

Часто причиной неправильной работы регулятора холостого хода является его загрязнение. В такой ситуации можно заменить датчик (стоимость которого невелика) или очистить его. Очистка датчика холостого хода проходит в два этапа: Специальным средством (например, которое используется для очистки карбюратора) нужно смочить ватную палочку и ею очистить контакты датчика. Делать это необходимо осторожно, чтобы не повредить их; Остальные детали регулятора можно очистить механическим путем с использованием обозначенного выше средства. Смочите им, например, зубную щетку и аккуратно прочистите иглу, шток, пружину, удаляя накопившуюся грязь.

Проверка датчиков

В большинстве случаев процесс проверки несложный, и не занимает много времени. Перед выполнением проверки рекомендуется сделать сканирование памяти электронного блока управления на наличие ошибок с помощью специального сканера (например, популярного устройства ELM 327 или его аналога). Это упростит выполнение проверки как конкретного датчика, так и неисправности автомобиля в целом.

Иногда возникают ситуации, когда неизвестно место расположения того или иного датчика. В этом случае лучше обратиться за помощью к мануалу. Также на специализированных сайтах имеется информация о положении датчиков на конкретных моделях автомобилей.

Заключение

Перед тем как проверять тот или иной датчик, необходимо убедиться, что признаки поломки указывают именно на выход из строя конкретного датчика. Если у вас есть сомнения по этому поводу, то лучше обратиться за помощью в автосервис. Непосредственно проверка в большинстве случаев выполняется при помощи электронного мультиметра, способного измерять электрическое сопротивление и постоянное напряжение в диапазоне до 12 Вольт. Поэтому приобрести такой прибор, если у вас его еще нет. Необязательно брать дорогостоящие образцы, вполне достаточного прибора из средней ценовой категории (очень дешевый тоже покупать не следует, поскольку он может показывать некорректные данные). Ну а для демонтажа датчиков необходимо иметь под рукой обычные слесарные инструменты — гаечные ключи, отвертки и так далее.

Спрашивайте в комментариях. Ответим обязательно!

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Электрик в Дом