Краткая характеристика датчиков контрольных сигналов и аварийных режимов. Датчики сигнализаторов аварийного давления масла в автомобиле. Контактные, контактно-транзисторные, бесконтактные (электронные), микропроцессорные системы искрового зажигания.
Аннотация к работе
Эта общая схема возникновения ощущения относится также к слуху, обонянию и другим видам ощущения, т.е. фактически внешние раздражения как нечто сладкое или горькое, тихое или громкое оцениваются головным мозгом, которому необходимы датчики, реагирующие на эти раздражения. Датчик состоит, по меньшей мере, из чувствительного элемента, воспринимающего изменения измеряемой физической величины, и элемента, преобразующего неэлектрический сигнал чувствительного элемента в электрический. В 20-х годах прошлого века на автомобилях появились первые датчики, позволяющие контролировать работу основных агрегатов и систем, например датчики указателей уровня топлива и температуры охлаждающей жидкости. По назначению датчики современных легковых автомобилей можно разделить на четыре группы: датчики контрольных приборов, датчики аварийных режимов, датчики систем зажигания и датчики электронных систем управления двигателем. 2 - Схема включения датчика температуры в цепь контрольного прибора: Д - датчик; У - указатель; 11бс - напряжение бортовой сети; 1д - ток, протекающий через датчик10,6) на датчик поступает максимальный магнитный поток, и на выходе напряжение становится максимальным. Датчики аварийных режимов сигнализируют водителю о выходе параметров агрегатов автомобиля за допустимые пределы (датчики перегрева охлаждающей жидкости, аварийного давления масла, аварийного падения уровня тормозной жидкости, износа тормозных колодок) либо о включении исполнительных устройств, устраняющих аварийный режим (датчик включения электровентилятора системы охлаждения двигателя). 11 - Функциональная схема работы датчиков аварийных режимов: ФВ - физическая величина; ЭВ - электрическая величина; ФВЛОР - пороговое значение физической величины; Д - датчик; С - сигнализатор; ИУ - исполнительное устройство, устраняющее аварийный режим В качестве упругого элемента в датчиках используются мембраны, но в отличие от датчиков манометров они не гофрированные, а плоские (рис. В контактном датчике поплавок 3 через толкатель 2 удерживает контакты 1 и 4 датчика в разомкнутом состоянии, пока уровень жидкости находится в пределах нормы.Анализ литературных источников позволяет сделать вывод о все более широком использовании в системах датчиков, разнообразие которых позволяет решить множество сложных задач.
Введение
Актуальность данной работы. За последние годы в технике измерения и регулирования параметров различных процессов все более и более возрастает роль отрасли изготовления и применения датчиков. Эта отрасль, постоянно развиваясь, служит основой создания разнообразных вариантов систем автоматического регулирования.
Постоянное совершенствование автомобилей является важнейшим фактором в развитии экономики нашей страны. Современный автомобиль состоит из большого количества механических узлов, которые достаточно совершенны. Поэтому в последнее время наметилась тенденция к усложнению и развитию электрического и электронного оборудования автомобилей, стоимость которого в современных грузовых автомобилях зачастую превышает 30% от общей стоимости.
Одной из важнейших проблем современного автотранспортного предприятия является быстрое и качественное выявление неисправностей у автомобилей. При эксплуатации автомобиля могут возникать скрытые неисправности внешне не чем себя не проявляющие, но, будучи незамеченными, они могут привести к серьезным поломкам, а, следовательно, к дорогостоящему ремонту.
Кроме того, профилактическая диагностика позволяет предприятию экономить значительные средства за счет выявления неисправностей и своевременного их устранения, что сокращает время простоя в ремонте, а, следовательно, позволяет снизить трудозатраты и стоимость ремонта.
Появление полупроводниковых приборов, интегральных микросхем, миниатюрных микро-ЭВМ позволяет быстро и качественно обнаруживать возникающие неисправности и устранять их как в процессе эксплуатации автомобиля, так и в процессе его подготовки к работе.
По вопросам решения этих задач, применения полученных результатов имеются многочисленные научные публикации отечественных и зарубежных ученых, выполнено большое число исследований, как в Российской Федерации, так и за рубежом. Основополагающие научные результаты по теории и принципам построения систем диагностирования получены в государственном научно-исследовательском институте автомобильного транспорта (НИИАТ), во Владимирском государственном университете и других научных учреждениях, занимающихся исследованиями в области диагностики.
Исследования показали, что для диагностирования тех или иных параметров автомобиля необходимы в первую очередь надежные, высокоточные датчики. При этом принятия решений по различным параметрам должны осуществляться сразу по нескольким признакам, характеризующим по их совокупности состояния той или иной системы в целом.
Цель работы - ознакомится с электрическими датчиками автомобиля. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: - понятие датчика;
- виды датчиков;
- общие свойства автомобильных датчиков;
- диагностика датчиков;
- особенности устранение неполадок датчиков разных видов.
Объектом курсовой работы являются электрические датчики автомобиля.
Предметом работы и будет являться непосредственно сам автомобиль.
Понятие датчика
Человек глазами воспринимает форму, размеры и цвет окружающих предметов, ушами слышит звуки, носом чувствует запахи. Обычно говорят о пяти видах ощущений, связанных со зрением, слухом, обонянием, вкусом и осязанием. Для формирования ощущений человеку необходимо внешнее раздражение определенных органов - "датчиков чувств". Для различных видов ощущений роль датчиков играют определенные органы чувств: Зрение......Глаза Слух........Уши Вкус........Язык
Обоняние....Нос Осязание....Кожа
Однако, для получения ощущения одних только органов чувств недостаточно. Например, при зрительном ощущении совсем не значит, что человек видит только благодаря глазам. Общеизвестно, что через глаза раздражения от внешней среды в виде сигналов по нервным волокнам передаются в головной мозг и уже в нем формируется ощущение большого и малого, черного и белого и т.д. Эта общая схема возникновения ощущения относится также к слуху, обонянию и другим видам ощущения, т.е. фактически внешние раздражения как нечто сладкое или горькое, тихое или громкое оцениваются головным мозгом, которому необходимы датчики, реагирующие на эти раздражения. Аналогичная система формируется и в автоматике. Процесс управления заключается в приеме информации о состоянии объекта управления, ее контроле и обработке центральным устройством и выдачи им управляющих сигналов на исполнительные устройства. Для приема информации служат датчики неэлектрических величин. Таким образом, контролируется температура, механические перемещения, наличие или отсутствие предметов, давление, расходы жидкостей и газов, скорость вращения и т.п.
Датчики контрольных приборов
Понятиям «датчик» обычно обозначают приемник и преобразователь измеряемой физической величины. Датчик состоит, по меньшей мере, из чувствительного элемента, воспринимающего изменения измеряемой физической величины, и элемента, преобразующего неэлектрический сигнал чувствительного элемента в электрический.
Датчики появились уже на первых автомобилях Даймлера и Бенца: здесь в системе зажигания применялся контактный датчик момента искрообразования. В 20-х годах прошлого века на автомобилях появились первые датчики, позволяющие контролировать работу основных агрегатов и систем, например датчики указателей уровня топлива и температуры охлаждающей жидкости. У современных автомобилей количество датчиков различного назначения исчисляется десятками: технологии и материалы позволяют выпускать датчики достаточно надежные, недорогие в производстве и обладающие приемлемой точностью.
По назначению датчики современных легковых автомобилей можно разделить на четыре группы: датчики контрольных приборов, датчики аварийных режимов, датчики систем зажигания и датчики электронных систем управления двигателем.
Датчики контрольных приборов являются элементами информационно-измерительной системы, обеспечивающей водителя информацией о режиме движения, работоспособности или о состоянии агрегатов и автомобиля в целом.
Датчик вместе с указателем (приемником) и элементами электрической связи между ними составляют контрольный измерительный прибор.
Рис. 1
Датчик устанавливается в месте измерения и преобразует измеряемую физическую величину в пропорциональный электрический сигнал. В приемнике этот сигнал испытывает обратное преобразование.
В зависимости от назначения контрольного прибора используются различные типы датчиков; температуры, давления, уровня топлива и скорости автомобиля (датчик спидометра). Типы датчиков отечественных легковых автомобилей приведены в табл. 1.
Датчики температуры охлаждающей жидкости
Принцип действия. В датчиках температуры охлаждающей жидкости используются свойства металлов и полупроводников менять свое сопротивление при изменении температуры окружающей среды. Современные автомобили оснащены датчиками температуры, представляющими собой полупроводниковые резисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), - их сопротивление уменьшается с увеличением температуры окружающей среды. По сравнению с металлическими терморезисторами полупроводниковые обладают примерно в 10 раз большим значением ТКС, т.е. изменение температуры вызывает резкое изменение их сопротивления.
Датчик включается в электрическую цепь контрольного прибора (рис. 2). При изменении температуры ток, проходящий через датчик, изменяется, что вызывает отклонение стрелки указателя контрольного прибора. Сопротивление терморезистора датчика нелинейно зависит от температуры.
Рис. 2 - Схема включения датчика температуры в цепь контрольного прибора: Д - датчик; У - указатель; 11бс - напряжение бортовой сети; 1д - ток, протекающий через датчик
Устройство, работа, характеристики. Во всех отечественных автомобилях применяются указатели температуры охлаждающей жидкости (термометры) логометрического типа (рис. 3), принцип действия которых основан на взаимодействии поля постоянного магнита 6, соединенного со стрелкой 2, с результирующим магнитным полем трех измерительных обмоток (1, 3, 4), по которым протекает ток, причем величина тока в обмотке 1 зависит от сопротивления датчика.
Датчик термометра (рис. 4) представляет собой латунный или бронзовый баллон (корпус) 3, на трасширенной верхней части которого выполнены шестигранник под ключ и коническая резьба для крепления датчика. К плоскому донышку баллона прижат терморезистор 1, выполненный в виде таблетки. Между зажимом датчика и таблеткой установлена токоведущая пружина 2, которая изолирована от стенки баллона. При низкой температуре охлаждающей жидкости сопротивление датчика велико, поэтому ток в обмотке 1 (см. рис. 1.3) и ее магнитный поток будут малы. Вследствие действия результирующего магнитного потока всех трех обмоток постоянный магнит и вместе с ним стрелка 2 повернуты в левую часть шкалы указателя. С увеличением температуры охлаждающей жидкости сопротивление терморезистора уменьшается увеличивается ток в обмотке 1 и создаваемый ею магнитный поток. магнитный поток обмоток также изменяется, и стрелка 2 поворачивается в правую часть шкалы указателя.
Рис. 4 - Датчики температуры охлаждающей жидкости: I - датчик ТМ100А; II - датчик ТМ106: а - устройство; б - зависимость сопротивления от температуры; 1 - полупроводниковый терморезистор; 2 -токоведущая пружина; 3 - баллон (корпус); 4 - вывод
Таблица 1
Тип пределы Номиналь Сила Чувстви Масса, г Применяемость датчика измерения ное напря тока. тельный темпера жение, В А элемент туры, °С
ТМ-106 45-140 12 0,25 То же 45 ВАЗ, «Москвич», Иж, ГАЗ-3110 «Волга», ГАЗ-33021 «Газель», ГАЗ-2752 «Соболь»
Датчики давления масла
Рис. 5 - Гофрированная мембрана: Р - давление жидкости
Принцип действия. В основе работы датчиков указателей давления масла в системе смазки двигателя (манометров) лежит свойство упругих элементов деформироваться под действием давления жидкости. В качестве упругих элементов используются гофрированные металлические мембраны (рис. 5), жестко закрепленные по краю. Перемещение центра мембраны при ее деформации, вызванной изменением давления масла, передается на ползунок реостата (рис. 6). Сопротивление в цепи логометрического указателя давления изменяется, что приводит к отклонению стрелки манометра.
Принцип действия. В современных датчиках уровня топлива используются чувствительные элементы, представляющие собой полые металлические поплавки цилиндрической формы. Поплавок всегда находится на поверхности топлива. При изменении уровня топлива положение поплавка изменяется, одновременно перемещается ползунок реостата (рис. 7), сопротивление в цепи электромагнитного или логометрического указателя уровня топлива изменяется и приводит к отклонению стрелки указателя уровня топлива.
Устройство, работа, характеристики. На легковых автомобилях, как правило, используются логометрические измерители уровня топлива с реостатными датчиками (рис. 8). Фланец 1 датчика крепится к топливному баку. К фланцу приварена приемная трубка 2 с сетчатым фильтром 9. Пластмассовый корпус 10 датчика крепится к опорной пластине 3. В корпусе размещены реостат 4, с обмоткой из нихромовой проволоки и неподвижный контакт 5 включения контрольной лампы резерва топлива. Контакт 5 соединен со штекером 11, а нижний конец реостата - со штекером 12.
Рис. 7 - Схема включения датчика топлива в цепь контрольного прибора: У - указатель, Д и- датчик; Пд - реостат датчика; П- ползунок реостата; Пл - поплавок датчика
Ползунок 6 реостата установлен на вращающейся оси и связан с подвижным рычагом 7, на конце которого закреплен пластмассовый поплавок 8. Корпус датчика установлен на верхней крышке топливного бака, а рычаге поплавком - внутри. При понижении уровня топлива поплавок с рычагом перемещается вниз, а ползунок по обмотке реостата - в сторону уменьшения сопротивления реостата. В нижнем положении поплавка контакты 5 и 6 замыкаются, и включается сигнальная лампа, оповещающая водителя о снижении уровня топлива до минимального значения и необходимости произвести заправку. Характеристики датчиков уровня топлива приведены в табл. 2.
Таблица 2 - Датчики указателей уровня топлива
Тип датчика Номинальное напряжение, В Полное сопротивление реостата. Ом Длина рычага поплавка, мм Угол наклона рычага от вертикали при пустом баке, град. Применяемость
Принцип действия. В датчиках электронных спидометров используется «эффект Холла», названный в честь американского физика Э.Холла, открывшего это явление еще в 1879 г. Если к проводнику или полупроводнику приложено напряжение 1) (рис. 9) и его пронизывает под прямым углом магнитное поле, обладающее индукцией В, то возникает «напряжение Холла» 1), перпендикулярное направлению тока от источника питания 1П и направлению магнитного поля:
Рис. 9 - Эффект Холла: 11п, 1п - напряжение и ток источника питания; В - магнитная индукция; И - толщина проводника (полупроводника);
Вывод
Анализ литературных источников позволяет сделать вывод о все более широком использовании в системах датчиков, разнообразие которых позволяет решить множество сложных задач. Появившиеся в последнее время датчики на изолирующих подложках типа КНС-структур позволяют во многих специфических случаях заменить традиционные металлические (например, платиновые) датчики и тем самым удешевить измерения и повысить надежность систем.
Мы рассмотрели все виды датчиков, с помощью рисунков дали им подробное описание и разобрали и имеем представление об их работе.
Рассмотревши все датчики и конструкцию каждого из них мы сделали выводы, каким обозом они ремонтируются, как проводится диагностика и как можно устранить неполадки.
Список литературы
1. В.В. Литвиненко, А.П. Майструк Автомобильные датчики, реле и переключатели. Краткий справочник. - М.: ЗАО «КЖИ «За рулем», 2004. - 176 с.
2. Виглеб Г. Датчики: устройство и применение, 1989 г.
3. Како Н., Яманэ Я. Датчики и микро-ЭВМ. Л: Энергоатомиз дат, 1986.
4. Осипович Л.А. Датчики физических величин, 1979 г.
5. Михайловский Е.В., Серебряков К.Б., Тур Е.Я. Устройство автомобиля, Учебник. - М.: “Машиностроение” 1987. - 350 с.
6. Шадричев Е.А. “Основы технологии автостроения и ремонта автомобилей”, Машиностроение, 1976.
7. Фогельсон И.Б. Транзисторные термодатчики. М.: Сов.радио, 1972.
8. Ютт В.Е. Электрическое и электронное оборудование автомобилей - М.: Транспорт 1983 г.