ПРИНЦИПЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АВТОМОБИЛЬНЫХ СИСТЕМ

Измерение скорости и длины пути движения автомобиля

Измерение скорости движения автомобиля производится спидометрами. Принцип работы спидометра показан на рис. 4.1.

Схема работы спидометра

Рис. 4.1. Схема работы спидометра: 1 - входной валик; 2 - магнит:

3 - картушка; 4 - ось; 5 - спиральная пружина; б - стрелка; 7 - шкала спидометра; 8 - экран; 9 - червячная передача; 10 - счетный узел

Входной валик соединен с постоянным магнитом. Магнит с некоторым зазором охватывает металлический элемент, который называется картушкой. Картушка находится на оси спидометра, с другой стороны которой закреплена стрелка. Снаружи картушка закрыта экраном из магнитомягкого материала, который концентрирует магнитное поле магнита в зоне картушки. Со стороны стрелки к оси прикреплена спиральная пружина.

При движении автомобиля от гибкого вала приводится во вращение входной валик с магнитом. При этом магнитный поток наводит в картушке вихревые токи, которые вызывают образование магнитного поля картушки. Магнитные поля магнита и картушки взаимодействуют между собой таким образом, что на картушку действует крутящий момент, направление которого противоположно моменту, создаваемому пружиной. В результате картушка вместе с осью и стрелкой повернется на угол, при котором момент сил упругости пружины равен крутящему моменту магнитных сил, действующему на картушку. Крутящий момент картушки пропорционален скорости вращения магнита, и следовательно, скорости движения автомобиля. Угол поворота картушки и стрелки с увеличением скорости движения автомобиля возрастает.

Спидометры с электроприводом имеют аналогичные спидометрам с механическим приводом магнитоиндукционный и счетный узлы. Электропривод спидометра состоит из датчика, который устанавливается на коробке передач электродвигателя, вращающего приводной валик магнитоиндукционного узла указателя и устройства электронного управления электродвигателем. Целью работы электропривода является дистанционная передача вращения ротора датчика во вращение ротора указателя с помощью электромагнитных взаимодействий.

Ротор датчика в виде постоянного четырехполюсного магнита приводится в движение от ведомого вала коробки передач и генерирует трехфазный переменный ток. При вращении ротора в каждой фазе статора вырабатывается переменная синусоидальная ЭДС, частота которой пропорциональна скорости движения автомобиля. Магнитное поле статора электродвигателя, создаваемое его обмотками, будет вращаться с частотой вращения ротора датчика. Вращающееся магнитное поле статора, воздействуя на постоянный магнит ротора указателя, приводит его во вращение с той же частотой.

В датчиках электронных спидометров используется эффект Холла. Этот эффект состоит в том, что если к пластине из металла или полупроводника приложено напряжение питания и ее пронизывает под прямым углом магнитное поле, обладающее индукцией В, то возникает напряжение Холла U, перпендикулярное направлению тока I от источника питания и направлению магнитного поля (рис. 4.2).

Эффект Холла

Рис. 4.2. Эффект Холла

Напряжение Холла равно

где к - постоянная Холла,

h - толщина полупроводника.

Из этого выражения следует, что величина напряжения Холла пропорциональна магнитной индукции. Если магнитное поле изменять с частотой, пропорциональной скорости движения автомобиля, то и частота изменения выходного напряжения Холла также будет пропорциональна скорости автомобиля. На практике магнитное поле создается неподвижным магнитом, а его изменение - специальным вращающимся экраном с прорезями (рис. 4.3).

Принцип работы датчика спидометра

Рис. 4.3. Принцип работы датчика спидометра: I - датчик Холла; 2 - экран с прорезями; 3 - магнит

При вращении экрана его сегменты и прорези между ними поочередно проходят между магнитом и датчиком Холла. Когда между магнитом и датчиком Холла проходит сегмент экрана, магнитное поле перекрывается и на выходе датчика минимальное напряжение UHm (рис. 4.4, а). При прохождении между магнитом и датчиком Холла прорези экрана на датчик поступает максимальный магнитный поток, и на выходе напряжение становится максимальным {/ыакс.

, а. Выходной сигнал датчика спидометра

Рис. 4.4, а. Выходной сигнал датчика спидометра

Таким образом, период Т следования импульсов датчика Холла обратно пропорционален скорости автомобиля, т.е. чем выше скорость автомобиля, тем чаще следуют импульсы.

На рис. 4.4, б приведена конструкция датчика спидометра автомобиля Скорпио.

, б. Конструкция датчика спидометра

Рис. 4.4, б. Конструкция датчика спидометра: I - крышка; 2 - датчик Холла; 3 - плата; 4 - крыльчатка; 5 - магнит; 6 - корпус датчика;

7 - ротор

Под крышкой расположена круглая печатная плата, на нижней стороне которой находится датчик Холла, а на верхней - дополнительные электронные элементы. Под платой расположена крыльчатка, закрепленная на роторе. При вращении крыльчатка периодически экранирует датчик Холла от магнита своими лопатками. Магнит закреплен в корпусе датчика скорости напротив датчика Холла.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >