De afgelopen decennia zijn mechanische autosnelheidsmeters vervangen door elektronische snelheidsmeetsystemen, waarbij snelheidssensoren een belangrijke rol spelen.Alles over moderne snelheidssensoren, hun typen, ontwerp en werking, evenals hun juiste keuze en vervanging - lees in dit artikel.
Wat is een snelheidssensor
Snelheidssensor (voertuigsnelheidssensor, DSA) is een gevoelig onderdeel van het elektronische voertuigsnelheidsmeetsysteem;Een contact- of contactloze sensor die de hoeksnelheid van de as in de versnellingsbak of in de aandrijfasversnellingsbak meet en de meetresultaten doorgeeft aan de snelheidsregelaar of snelheidsmeter van het voertuig.
Let op: in het artikel wordt alleen ingegaan op DSA voor het meten van de snelheid van een auto.Over wielsnelheidssensoren die werken als onderdeel van actieve veiligheidssystemen (ABS en andere), beschreven in andere artikelen op onze website.
Snelheidssensoren kunnen deel uitmaken van verschillende systemen van een modern voertuig:
● Snelheidsmeter - om de huidige bewegingssnelheid en de afgelegde afstand te meten en aan te geven (met behulp van een kilometerteller);
● Injectie-, ontstekings- en andere motorsystemen - om de bedrijfsmodi van de aandrijfeenheid te corrigeren, afhankelijk van de snelheid van de auto en de veranderingen ervan (tijdens accelereren en remmen);
● Actieve beveiligings- en alarmsystemen – om de snelheid en het traject van de auto in verschillende modi te corrigeren, te waarschuwen voor potentieel gevaarlijke situaties, enz.;
● In sommige auto's - stuurbekrachtiging en comfortsystemen.
De DSA wordt, net als de traditionele kabelaandrijving van de snelheidsmeter, gemonteerd op de versnellingsbak, tussenbak of aandrijfasversnellingsbak en volgt de hoeksnelheid van de secundaire of tussenas.De informatie die van de sensor wordt ontvangen in de vorm van elektrische signalen, wordt naar de snelheidsregelaar of rechtstreeks naar de snelheidsmeter gestuurd.De kenmerken van de gegenereerde signalen en de methoden voor het verbinden/integreren van sensoren met voertuigelektronica zijn afhankelijk van het type, het ontwerp en het werkingsprincipe.Dit moet in meer detail worden beschreven.
Functionaliteit, typen, ontwerp en werkingsprincipe van snelheidssensoren
Snelheidssensoren genereren, ongeacht het type en ontwerp, signalen die rechtstreeks naar de snelheidsmeter of naar de motorcontroller en bijbehorende elektronische regeleenheden kunnen worden gestuurd.In het eerste geval wordt de sensor alleen gebruikt om de snelheid van het voertuig visueel te bepalen.In het tweede geval worden de gegevens door auto-elektronica gebruikt om de motor en andere systemen te besturen, en wordt het signaal naar de snelheidsmeter door de controller gevoerd.Bij moderne voertuigen wordt steeds vaker de tweede verbindingsmethode gebruikt.
Snelheid meten met DSA is vrij eenvoudig.De sensor genereert een pulssignaal (meestal rechthoekig van vorm), waarbij de pulsherhalingssnelheid afhangt van de rotatiesnelheid van de as en daarmee van de snelheid van de auto.De meeste moderne sensoren produceren 2000 tot 25.000 pulsen per kilometer, maar de meest gebruikte standaard is 6000 pulsen per kilometer (voor contactsensoren - 6 pulsen per omwenteling van hun rotor).Het meten van de snelheid wordt dus gereduceerd tot de berekening door de controller van de herhalingssnelheid van de pulsen die per tijdseenheid van de DSA komen, en de vertaling van deze waarde in km/u is voor ons begrijpelijk.
Snelheidssensoren zijn onderverdeeld in twee grote groepen:
● Direct aangedreven door de as, of contact;
● Contactloos.
Een contactsnelheidssensor installeren op de versnellingsbak
De eerste groep omvat sensoren waarop koppel van de versnellingsbakas, as of tussenbak wordt overgebracht door middel van een aandrijftandwiel en een flexibele staalkabel (of een korte stijve as).De sensor biedt een apparaat dat de hoekverdraaiing van de as leest en omzet in elektrische impulsen.Dit soort sensoren worden veel gebruikt, omdat ze kunnen worden geïnstalleerd in plaats van de aandrijving van een mechanische snelheidsmeter (waarmee u oude voertuigen zonder extra kosten kunt upgraden) en omdat ze zeer betrouwbaar zijn.
Contactloze snelheidssensor hoofdwijzerplaat
De tweede groep omvat sensoren die geen direct contact hebben met de roterende as.Om de snelheid van dergelijke sensoren te meten, wordt een hulpapparaat op de as geïnstalleerd: een hoofdschijf of rotor.Contactloze apparaten worden steeds populairder en worden op veel huidige modellen binnenlandse auto's geïnstalleerd.
Alle sensoren werken volgens verschillende fysieke principes.In contactapparaten worden het Hall-effect en het magnetoresistieve effect (MRE), evenals optocouplers (opto-elektronische paren), het vaakst gebruikt.De kern van contactloze sensoren wordt het Hall-effect het meest gebruikt, en veel minder vaak MRE.Het ontwerp en het werkingsprincipe van elk type sensor worden hieronder beschreven.
Contactsensoren gebaseerd op het Hall-effect
Dergelijke sensoren zijn gebaseerd op het Hall-effect: als een platte geleider, via twee tegenoverliggende zijden waarvan een gelijkstroom loopt, in een magnetisch veld wordt geplaatst, ontstaat er aan de andere tegenoverliggende zijden een elektrische spanning.Het hart van de DSA wordt gevormd door een Hall-chip, waarin al een wafer (meestal gemaakt van permalloy) en een versterkercircuit zijn geïntegreerd.Bij sensoren blijven de microschakeling en de magneet stationair en wordt de verandering in het magnetische veld uitgevoerd door een roterend "gordijn" - een ring met sleuven.De ring is verbonden met een aandrijfkabel of as, van waaruit hij wordt geroteerd.Het uitgangssignaal van de DSA wordt via een standaardconnector naar de snelheidsmeter of controller gestuurd, waardoor de Hall-chip van stroom wordt voorzien.
Contactloze sensoren op basis van het Hall-effect
Contactloze DSA is gebaseerd op hetzelfde effect, maar er zitten geen bewegende delen in - in plaats daarvan bevindt zich een rotor of pulsschijf met gemagnetiseerde secties op de as van de unit (versnellingsbak, asversnellingsbak).Er zit een kleine opening tussen het gevoelige deel van de sensor (met een Hall-chip) en de rotor. Wanneer de rotor draait, wordt er een pulssignaal gegenereerd in de microschakeling, dat via een standaard connector naar de controller wordt gestuurd.
Werkingsschema van een contactloze snelheidssensor
Contactsensoren gebaseerd op het magnetoresistieve effect
Snelheidssensorontwerp met magnetoresistief element
Dit type DSA is gebaseerd op het magnetoresistieve effect: de eigenschap van sommige materialen om hun elektrische weerstand te veranderen wanneer ze in een magnetisch veld worden geplaatst.Dergelijke sensoren zijn vergelijkbaar met Hall-sensoren, maar maken gebruik van chips met een geïntegreerd magnetoresistief element (MRE) op basis van halfgeleidermaterialen.Meestal hebben deze sensoren een directe aandrijving, de verandering in het magnetische veld wordt uitgevoerd door de meerpolige ringmagneet te draaien, het gegenereerde signaal wordt aan de controller geleverd via een standaardconnector (waardoor de voeding van de microschakeling met MRE is aanwezig).
Opto-elektronische contactsensoren
Deze DSA's zijn het eenvoudigste qua ontwerp, maar ze zijn minder gevoelig en trager dan de hierboven beschreven.De sensor is gebaseerd op een optocoupler - een LED en een fototransistor, waartussen zich een schijf bevindt met sleuven die zijn verbonden met de aandrijfas.Wanneer de schijf draait, wordt de lichtstroom tussen de LED en de fototransistor periodiek onderbroken, deze interrupts worden versterkt en in de vorm van een pulssignaal naar de controller gestuurd.
Ontwerp van opto-elektronische snelheidssensor
Hoe u de juiste snelheidssensor kiest en vervangt
Een defecte snelheidssensor in een modern voertuig kan een bron zijn van verschillende problemen - van het verlies van gegevens over de bewegingssnelheid en de afgelegde afstand (de snelheidsmeter en kilometerteller werken niet meer) tot de verstoring van de aandrijfeenheid (onstabiel stationair draaien, verhoogd brandstofverbruik, vermogensverlies), stuurbekrachtiging en beveiligingssystemen.Als de DSA kapot gaat, moet deze daarom zo snel mogelijk worden vervangen.
Voor vervanging mag u alleen de sensor nemen die eerder op de auto zat, of apparaten gebruiken die door de autofabrikant worden aanbevolen.In sommige gevallen is het mogelijk om een "niet-natieve" DSA te selecteren, maar meestal is dit onmogelijk: de sensor valt niet op zijn plaats of geeft onjuiste metingen tijdens de installatie.Daarom moeten experimenten met de selectie van DSA alleen in extreme gevallen worden uitgevoerd.
Vervanging van de sensor wordt uitgevoerd in overeenstemming met de instructies voor dit specifieke voertuig (of versnellingsbak, as of tussenbak).DSA's met directe aandrijving hebben meestal een kant-en-klare schroefdraad en zeskant (maar niet altijd - sommige producten hebben een ring met dwarse ribbels), dus het vervangen ervan komt neer op het uitdraaien van het oude apparaat en het inschroeven van een nieuw apparaat.Contactloze sensoren worden meestal bevestigd met een of twee schroeven (bouten) die door een gat in de flens worden geschroefd.In alle gevallen moeten alle werkzaamheden worden uitgevoerd terwijl de terminal van de batterij is verwijderd. Voordat u de sensor demonteert, moet u de elektrische connector loskoppelen en voordat u een nieuwe installeert, moet u de plaats van installatie schoonmaken.
Het is moeilijker om de rotor van contactloze sensoren te vervangen - hiervoor is het noodzakelijk om de eenheid (doos, brug) gedeeltelijk te demonteren en vervolgens reparatiewerkzaamheden uit te voeren in overeenstemming met de instructies.
Met de juiste selectie en vervanging van de snelheidssensor beginnen de snelheidsmeter en verschillende autosystemen (inclusief de motor) onmiddellijk te werken.DSA zal in de toekomst zorgen voor een veilige en comfortabele bediening van het voertuig.
Posttijd: 12 juli 2023