Датчик оборотов двигателя принцип работы

Датчики частоты вращения двигателя используются в системах управления двигателем для:

• измерения числа оборотов двигателя
• определения положения коленчатого вала (положение поршня двигателя)

Число оборотов рассчитывается по интервалу между сигналами датчика скорости вращения.

Индуктивные датчики скорости вращения

Рис. Индуктивный датчик скорости вращения (конструкция):

1. Постоянный магнит
2. Корпус датчика
3. Корпус двигателя
4. Полюсный контактный штифт
5. Обмотка
6. Воздушный зазор
7. Зубчатое колесо с точкой отсчета

Конструкция и принцип действия Датчик монтируется прямо напротив ферромагнитного зубчатого колеса (поз. 7) с определенным воздушным зазором. Он имеет сердечник из магнитомягкой стали (полюсный контактный штифт, поз. 4) с обмоткой (5). Полюсный контактный штифт соединен с постоянным магнитом (1).

Магнитное поле распространяется через полюсный контактный штифт, проходя в зубчатое колесо. Магнитный поток, проходящий через катушку, зависит от того, попадает ли расположение датчика напротив впадины или зуба колеса. Зубец соединяет в пучок магнитный поток рассеяния, исходящий от магнита. Через катушку происходит усиление сетевого потока.

Впадина, наоборот, ослабляет магнитный поток. Эти изменения магнитного потока при вращении зубчатого колеса индуцируют в катушке синусоидальное выходное напряжение, пропорциональное скорости изменения и числу оборотов двигателя. Амплитуда переменного напряжения интенсивно возрастает с увеличением числа оборотов (несколько мВ… > 100 В).

Достаточная амплитуда присутствует, начиная с минимального числа оборотов от 30 в минуту.

Рис. Сигнал индуктивного датчика скорости вращения двигателя:

Активные датчики скорости вращения

Активные датчики скорости вращения работают по магнитостатическому принципу. Амплитуда выходного сигнала не зависит от числа оборотов. Благодаря этому можно измерять скорость вращения и при очень низком числе оборотов (квазистатическое определение числа оборотов).

Дифференциальный датчик Холла

На проводящей ток пластинке, по которой вертикально проходит магнитная индукция В, поперечно к направлению тока можно снимать напряжение UH (напряжение Холла), пропорциональное направлению тока.

Рис. Принцип работы дифференциального датчика Холла:

• а Расположение датчика
• b Сигнал датчика Холла
• большая амплитуда при маленьком воздушном зазоре
• маленькая амплитуда при большом воздушном зазоре
• с Выходной сигнал

1. Магнит
2. Датчик Холла 1
3. Датчик Холла 2
4. Зубчатое колесо

В дифференциальном датчике Холла магнитное поле вырабатывается постоянным магнитом (поз. 1). Между магнитом и импульсным кольцом (4) находятся два сенсорных элемента Холла (2 и 3).

Магнитный поток, который проходит сквозь них, зависит от того, находится ли датчик скорости вращения напротив зубца или паза. Благодаря созданию разности сигналов от обоих датчиков достигается снижение магнитных сигналов возмущения и улучшенное соотношение сигнала/ шума.

Боковые поверхности сигнала датчика могут обрабатываться без оцифровывания непосредственно в блоке управления.

Вместо ферромагнитного зубчатого колеса используются также многополюсные колеса. Здесь на немагнитном металлическом носителе установлен намагничивающийся пластик, который попеременно намагничивается. Эти северные и южные полюсы принимают на себя функцию зубцов колеса.

AMR-датчики

Рис. Принцип определения числа оборотов с помощью датчика AMP:

• а Размещение
• в различные моменты времени
• b Сигнал датчика AMP
• с Выходной сигнал

1. Импульсное (активное) колесо
2. Сенсорный элемент
3. Магнит

Электрическое сопротивление магнито-резистивного материала (AMP, анизотропный магниторезистивный) является анизотропным. Это означает, что оно зависит от направления магнитного поля, которое на него воздействует. Это свойство используется в AMP-датчике.

Датчик находится между магнитом и импульсным кольцом. Линии поля изменяют свое направление, когда вращается импульсное (активное) колесо.

В результате формируется синусоидальное напряжение, которое усиливается в схеме обработки данных и преобразуется в сигнал прямоугольной формы.

GMR-датчики

Усовершенствование активных датчиков скорости вращения отражено в использовании технологии GMR (ГМР) (Giant Magneto-Resistance). По причине высокой чувствительности по сравнению с датчиками AMP здесь возможны большие воздушные зазоры, за счет чего предполагаются использования в трудных сферах применения. Более высокая чувствительность производит меньше шумов фронта сигнала.

В ГМР-датчиках возможны также все двухпроводные порты, используемые ранее в датчиках скорости вращения Холла.

В некоторых случаях приходится проверять работоспособность различных автомобильных датчиков. К примеру, если на холостом ходу автомобиль глохнет, то надо провести диагностику датчиков, проверить на исправность ДМРВ, ДПДЗ, РХХ, ДПКВ. В этом полезном информационном рассмотрим, как проверять датчик скорости своими руками.

  Диски штамп на ниву

Принцип работы датчика скорости автомобиля

Данное устройство хоть механически никак не влияет на движения деталей ДВС, но оно выполняет полезную функцию, а именно, датчик скорости передает данные с ошибками, которые неблагоприятно сказывают на качестве работы мотора.

Измеритель скорости передает сигналы датчику, контролирующему общую работу ДВС на холостых оборотах, также с помощью РХХ (регулятора холостого хода) регулирует поток воздуха, которые идет в обход дроссельной заслонке.

Чем быстрее крутятся колеса автомобиля, тем больше сигналов передается.

Прибор датчик скоростей работает на основе датчика Холла.

Во время работы двигателя ДС посылает частотно-импульсные сигналы на электронный блок управления (ЭБУ) через определенные коротенькие промежутки времени.

За один километр пройденного пути автомобилем датчик скорости посылает на ЭБУ около 6 тысяч сигналов. С помощью полученных сигналов от ДС ЭБУ определяет с какой скоростью движется автомобиль.

Что такое эффект Холла? Эффект Холла — это, если разместить проводник с постоянным током в магнитном поле, то появляется электрическое напряжение.

В конструкциях различных марок и моделей авто, датчик скорости устанавливают и рядом со спидометром, и рядом с коробкой передач.

А вот знаете ли вы, что есть такой датчик температуры входящего воздуха, из-за показаний которого бортовой компьютер решает сколько подать топлива и воздуха. Поэтому роль этого датчика не так проста, как кажется.

Если датчик всасывающего воздуха занижает температуру, то смесь подается «богатая», что приводит к заливанию свечей.

Неисправный датчик скорости: симптомы и признаки

Не работает ДС при появлении следующих симптомов и признаков:

1. Холостой ход нестабилен.
2. Спидометр не работает вообще или работает с ошибками.
3. Расход топлива выше положенного.
4. Тягучесть двигателя уменьшилась (в гору едет не как раньше, с прицепом тоже тяжело идет).
5. При наличии бортового компьютера (БК), он может сигналить о том, что не получает данные от датчика скорости автомобиля (ДСА).

А вот как выглядит датчик скоростиА вот где стоит датчик скорости

Обычно, неполадки с автомобильным датчиком скорости возникают в результате нарушения цепи. Поэтому при обнаружении признаков и симптомов, следует провести диагностику на разрыв цепи.

Сначала отсоединяем питающие провода, затем осматриваем контакты. Если контакты окислены, их нужно зачистить и смазать, например, Литолом 24. Цепь частенько обрывается около штекера.

Если все провода целы, то измеряем сопротивление в цепи заземления. Исправный датчик скорости автомобиля должен показывать сопротивление 1 Ом.

После проведения мелких ремонтных работ своими руками надо проверить, работает ли ДС. В конструкции семейства автомобилей ВАЗ и других популярных машинах ставят датчик скорости, который работает как датчик Холла, то есть передает 6 импульсов за один оборот. Существуют датчики скорости индукционного и язычкового типов.

Виды датчиков скоростей:

• на эффекте Холла;
• индуктивный датчик скоростей;
• язычковый датчик скорости авто.

Датчик работающий по принципу работы датчика Холла имеет 3 контакта: заземление, напряжение и сигнал импульсов.

Как проверить ДС?

Для начала проверяем на наличие заземления и напряжения 12 В в контактах. Такие контакт проверяются прозвонкой. А контакт импульсных сигналов проверяется при кручении.

Напряжение между выводом и «массой» рабочего датчика скоростей находится в значении от 0,5 В до 10 В.

Существуют несколько способов, как можно проверить датчик скоростей автомобиля:

• №1 С помощью вольтметра.
• №2 Не демонтируя датчик с автомобиля.
• №3 С помощью лампочки или контролки.

Проверка вольтметром:

1. Снять датчик.
2. Подсоединить один контакт к клемме импульсных сигналов. Второй контакт подсоединяем на «массу» автомобиля.
3. Далее крутим датчик скорости и смотрим, подаются ли сигналы при работающем цикле и измеряем выходное напряжение ДС. Чтобы вращать ось датчика своими руками, надо надеть трубочку на ось датчика и крутить со скоростью до 5 км/час. Чем быстрее вращать ось датчика, тем больше напряжение покажет вольтметр.

Не демонтируя датчик с автомобиля

1. Ставим автомобиль на домкрат (поддомкрачиваем одно колесо).
2. Подсоединяем вольтметр к контактам автомобильного датчика скоростей.
3. Крутим приподнятое колесо и смотрим, появилось ли напряжение. Исправный датчик должен показывать напряжение и частоту (Герц).

С помощью лампочки или контрольки

1. Провод передачи импульсных данных отсоединяем от датчика.
2. Поднимаем домкратом одно колесо.
3. Включаем зажигание и ищем контролькой «+» и «-«.
4. Контролькой подсоединить провод «Сигнал» и крутим колесо рукой.

   При исправно работающем датчике контролька должна показывать сигнал «-» (минус).

  Как разобрать печку на ваз 2110 видео

При отсутствии контрольки, диагностику можно провести с помощью обычной 12 В лампочкой и куском провода:

1. Берем провод и подсоединяем один конец на «плюс» аккумулятора. Второй конец соединяем к контакту «Сигнал».
2. Затем крутим приподнятое колесо. Лампочка должна моргать, если датчик скоростей машины рабочий.

Оказывается, у многих водителей возникают трудности с настройкой брелка сигнализации. Настройка брелка Starline A91 или любого другого, принцип один и тот же.

Как проверить привод ДС?

Своими руками проверить привод датчика также легко. Делаем все в такой последовательности:

1. Домкратом приподнимаем одно из передних колес.
2. Находим где стоит датчик скоростей и обхватываем его пальцами.
3. Ногой или, если есть помощник, вращаем приподнятое колеса.
4. Пальцы на датчике будут чувствовать импульс, если ДСА рабочий.

Проверка датчика скорости двигателя с язычковым переключателем

Другой вид датчика — это с язычковым переключателем. Принцип работы такого типа датчика основан на том, что ДСА подает сигналы по принципу прямоугольных импульсов. Цикл подачи сигналов от 40 до 60 %. Переключается датчик при напряжении от 0 до 5 В или от 0 до 12 В.

Как проверить индукционный ДС?

Напряжение такого датчика меняется от частоты вращения колеса, как и на датчике угла поворота. От вращения колес сигнал начинает передаваться, поэтому этот принцип работы схож с колебаниями волнового импульса.

Все современные автомобили оснащаются датчиком скорости. Его задача – замер скорости и передача полученной информации на электронный блок управления. Благодаря полученным с датчика сигналам корректируются параметры, влияющие на работу двигателя (количество подаваемого воздуха, обороты холостого хода и др.) Чем выше скорость движения – тем больше частота сигналов.

Устройство и принцип работы

Устройство ДС основано на эффекте Холла, устройство через определенные промежутки времени передает на ЭБУ частотно-импульсные сигналы. Так, за один километр пути, данное устройство передает около 6000 сигналов и на основании полученных данных блок управления в автоматическом режиме вычисляет скорость передвижения автомобиля.

Чем выше скорость авто, тем с большей интенсивностью импульсы поступают на контроллер.Кроме определения скорости этот прибор выполняет еще одну важную функцию. Когда автомобиль «катится» накатом, импульсный датчик не блокирует поступление топлива, тем самым способствуя экономии.

Принцип работы ДС довольно прост, но, если возникают какие-либо неисправности, это сказывается на работе силового агрегата.

Сегодня принято выделять несколько видов ДСА, различающихся по устройству: индуктивные, язычковые и основанные на эффекте Холла (электронные датчики).

Где находится датчик скорости

Обычно датчик скорости автомобиля находится в верхней части МКПП: на механизме привода спидометра. Открыв капот его можно легко найти, для этого нужно искать разъем с исходящими от коробки передач проводами (важно не путать датчик скорости с установленным датчиком на раздаточную коробку или колеса).

Основные причины неисправности

Поломку датчика скорости стоит устранять своевременно, пока она не переросла в дорогостоящий ремонт. Для этого каждый автовладелец должен следить за тем, как его транспортное средство ведет себя во время движения. При малейших отклонениях от установленной нормы рекомендуется осуществить замену ДСА.Основные признаки неисправности датчика скорости:

• повышается расход топлива;
• неверные показатели спидометра;
• на холостом ходу двигатель нестабильно работает;
• мотор не развивает полную мощность.

Также признаки выхода из строя датчика скорости могут проявляться в ситуациях, когда на холостом ходу, во время выжимания сцепления или во время переключения передач двигатель перестает работать.

В таком случае водитель увидит индикатор с надписью «Check engine», если есть компьютер, на дисплее высвечивается ошибка «24».В данной ситуации первым делом рекомендуется проверить состояние контактов и проводов, возможно, обнаружится обрыв в цепи.

Как правило, это возникает рядом с разъемом, где находится изгиб, и провода могут перетереться. Если же контакты просто загрязнились или окислились, их необходимо зачистить.

Также нужно контролировать целостность изоляции проводов в месте выпускного коллектора. Неисправность датчика может быть обусловлена выходом из строя тросика спидометра, который истерся в процессе эксплуатации.

Датчики частоты вращения

Датчики частоты вращения служат для определения числа оборотов вала двигателя за единицу времени и применяются в регулируемых приводных системах. По принципу действия датчики подразделяются на механические, гидравлические и электрические (тахогенераторы). Первые два типа сегодня применяются крайне редко и в основном используются на старых судах.

Отношение выходного напряжения к частоте вращения ротора называют «чувствительностью тахогенератора» или «коэффициентом преобразования» или «крутизной тахогенератора» и обычно указывается в технической спецификации тахогенератора в милливольтах на оборот в минуту. По этому параметру и выходному напряжению можно определить частоту вращения ротора по формуле:

где ω – частота вращения ротора в оборотах в минуту, UВых – выходное напряжение тахогенератора, k – коэффициент преобразования.

Требования, предъявляемые к тахогенераторам:

1. Линейность выходной характеристики. 2. Большая крутизна выходной характеристики (чувствительность, при небольшом напряжении частоты вращения выходное напряжение изменяется очень сильно). 3. Малая амплитудная погрешность. 4. Малая фазовая погрешность (для тахогенераторов переменного тока). 5.

Минимальная пульсация выходного напряжения (для тахогенераторов постоянного тока). 6. Малый момент инерции ротора. 7. Минимальная масса и габариты. 8. Выходное напряжение должно принимать одинаковые абсолютные значения при вращении вала тахогенератора в разных направлениях (по или против часовой стрелке) на одинаковых частотах, т.е. быть симметричными. 9.

Напряжение на выходе тахогенератора при ω=0 должно принимать минимальное значение. Это напряжение принято называть остаточным. 10. Пульсации выходного напряжения должны быть минимальными и не создавать помех, вызываемых электромагнитными процессами во время его работы. 11.

Выходная мощность должна соответствовать подключаемой к нему нагрузке (прибора, устройства, схемы и т. п.), или быть достаточной для нормальной работы.

Механические датчики частоты вращения

Механический датчик центробежного типа (рисунок 2.64) состоит из вращающихся грузов 4, укрепленных на траверсе 6, приводимой во вращение от вала машины.

На вращающиеся грузы действует центробежная сила Fцб, которая через рычаги 5 и муфту 3 сжимает пружину 2. Выходным сигналом датчика является величина перемещения муфты.

Винтом 1 регулируется степень предварительного сжатия пружины 2 и зависимость закона перемещения муфты от частоты вращения.

В точке касания рычага 5 и муфты 3 действуют поддерживающая P и восстанавливающая V силы. Поддерживающая сила Р прямо пропорциональна центробежной Fцб и зависит от величины z перемещения муфты

Графики сил V и Р приведены на рисунке 2.65.

Преимущества:

Недостатки:

• невысокая точность из-за трения между элементами;
• необходимость дополнительного преобразователя перемещения для подачи сигнала в систему управления;
• чувствительность к вибрациям и крену судна;
• нелинейная выходная характеристика.

Гидравлические датчики частоты вращения

Гидравлический датчик частоты вращения приведён на рисунке 2.66. Масляный насос 1 приводится во вращение машиной с частотой ω. В напорной магистрали, содержащей цилиндр 3 и дроссель 2, создаётся давление, которое перемещает поршень цилиндра. Это перемещение является выходным сигналом датчика.

Уровень давления р в цилиндре пропорционален частоте вращения насоса. Коэффициент пропорциональности между ω и p регулируется степенью открытия дросселя 3, через который в ванну 4 возвращается масло.

Тахогенераторы постоянного тока

Принцип действие тахогенераторы постоянного тока аналогично работе генератора. Тахогенератор на рисунке 2.67 а представляет собой маломощный генератор постоянного тока, на обмотку возбуждения ОВ которого подаётся постоянное напряжение Uов, а с обмотки якоря, приводимой во вращение машиной, снимается напряжение UВых величиной

где С – постоянный коэффициент; В – индукция магнитного поля ОВ, пропорциональная Uов.

Достоинства:

• меньшие габаритные размеры и масса (в 2-3 раза) при большей выходной мощности, чем у асинхронных;
• отсутствие фазовой погрешности;
• возможно возбуждение постоянными магнитами, что позволяет обойтись без источника питания для цепи возбуждения.

Недостатки:

• сложность конструкции;
• высокая стоимость;
• наличие скользящего контакта между щетками и коллектором, что приводит к снижению надежности тахогенератора и к нестабильности выходной характеристики;
• наличие зоны нечувствительности;
• пульсации выходного напряжения;
• не могут измерять очень медленное вращение из-за того, что амплитуда генерируемого сигнал становится очень малой;
• напряжение на выходе зависит от сопротивления измеряемой цепи;
• помехи радиоприему, для подавления которых в некоторых случаях приходится применять специальные меры.

Асинхронные тахогенераторы

Асинхронный тахогенератор – двухфазный асинхронный двигатель (микроэлектрическая машина), представлена на рисунке 2.68 а.

Полый ротор выполняется из высокоомных материалов (латунь, константан). За счет применения этих материалов достигается высокая температурная стабильность.

Обмотка возбуждения создает пульсирующий магнитный поток, направленный по продленной оси машины (продленная ось машины совпадает с осью полюсов обмоток на статоре сердечника). При неподвижном роторе магнитный поток возбуждения индуцирует в роторе трансформаторную ЭДС.

Сам полый ротор можно считать состоящим из отдельных элементов, проводников, которые замкнуты на торцах. Так как они замкнуты под действием трансформаторной ЭДС, протекают токи, направление которых совпадает с поперечной осью машины.

Эти токи создают магнитный поток, направленный навстречу потоку возбуждения. В результате результирующий поток направлен по продольной оси. В выходной обмотке (генераторной) ЭДС равно 0 (при неподвижном роторе), т. к. магнитный поток скользит по обмотке. При вращении ротора элементарные проводники ротора пересекают магнитные силовые линии потока возбуждения.

Напряжение индуцируется в проводниках ЭДС – вращения. Под действием этой ЭДС в элементарном проводнике будут течь токи, создающие магнитное поле, направленное по поперечной оси. Этот поток пропорционален частоте вращения. Поток по поперечной оси сцепляется с выходной обмоткой и в ней индуцируется выходная ЭДС, пропорциональная скорости вращения.

Выходное напряжение будет зависеть от сопротивления нагрузки:

Линейность характеристики зависит от полного сопротивления нагрузки. При высоких скоростях характеристика нелинейная. Для уменьшения скоростных погрешностей ТГ выбирают с такой синхронной скоростью, при которой значение относительной частоты вращения ротора составляет s=0,3.

Преимущества:

• большая надежность;
• отсутствие скользящих контактов;
• малоинерционность, обусловленная малым моментом инерции ротора;
• наличие малого момента сопротивления (трения в подшипниках и тормозящего электромагнитного) вследствие отсутствия радиальных и аксиальных сил, действующих на ротор;
• устойчивость к вибрациям.
• неплохая стабильность характеристик.

Недостатки:

• нелинейность выходной характеристики;
• наличие фазовой погрешности;
• наличие нулевого (остаточного) напряжения;
• малая выходная мощность, что приводит к необходимости увеличения габаритных размеров (асинхронный тахогенератор в 2…4 раза больше тахогенератора постоянного тока с такой же
• выходной мощностью);
• низкий cosφ;
• напряжение на выходе зависит от сопротивления измеряемой цепи;
• не могут измерять очень медленное вращение из-за того, что амплитуда генерируемого сигнал становится очень малой;
• большие масса–габаритные показатели.

Синхронные тахогенераторы переменного тока

Представляют собой бесколлекторные синхронные машины с ротором, подмагниченным постоянным магнитом. На статоре расположены одна или несколько обмоток (см. рисунок 2.68 б). Такой тахогенератор преобразует скорость вращения ротора в переменное напряжение, амплитуда и частота которого прямо пропорциональны скорости вращения ротора.

Этот тип тахогенератора можно охарактеризовать переменной частотой, это представляет затруднение для применения в схемах стандартного предназначения, переменного тока. Он отличается нечувствительностью к изменению направления вращения вала двигателя.

В синхронных тахогенераторах используется большое количество пар полюсов. По этой причине, синхронные тахогенераторы применяются для электроприводов с небольшой скоростью вращения вала.

Часто ротор выполняют в виде многополюсного постоянного магнита, поэтому на 1 оборот ротора генерируется несколько периодов выходного сигнала.

Измерения скорости вращения допустимо двумя способами – частотным и амплитудным.

Частотный способ определения скорости вращения

Частотный метод для СТГ является самым точным, т. к. на частоту выходного сигнала не оказывают влияния такие факторы как, изменения температуры, величина зазора между статором и ротором, уменьшение магнитного потока, вызванное старением магнитов и т.д.

• Но, к сожалению, при определении скорости вращения частотным способом требуется время для определения частоты выходного сигнала UВых путём накопления импульсов, что не даёт возможности получать мгновенно информацию об изменениях скорости.
• После определения частоты fВых выходного сигнала UВых, скорость вращения ротора вычисляют по формуле:
• где fВых – частота сигнала UВых на выходе тахогенератора, Гц; p – число пар полюсов ротора тахогенератора.

Для более точного определения частоты вращения ротора необходимо большее количество времени, в течение которого частота может изменяться. А изменение частоты во время накопления импульсов для её определения вносит погрешность в измерения. Это плохо сказывается на динамичности системы управления в целом, т.к.

её схема управления, в таких случаях, более медленно компенсирует уменьшение или увеличение скорости вращения. Чтобы как-то уменьшить вышеуказанный недостаток, используют синхронные тахогенераторы с большим количеством полюсов.

Это даёт возможность сократить время для определения выходной частоты, что в свою очередь позволяет сократить время реакции схемы управления.

1. Частоту выходного сигнала можно определять по следующей формуле:
2. где N – число накопленных импульсов; Т – длина каждого периода.
3. Амплитудный способ определения скорости вращения

Амплитудный способ выгодно отличается от частотного простотой схемы управления, но не очень точен из-за: температурных колебаний; зазоров между статором и ротором; старения магнитов ротора, влияющее на величину магнитного потока; частотной модуляции, оказывающей воздействие на реактивные элементы электрической цепи. Как и в других типах тахогенераторов, при увеличении скорости вращения ротора возрастает и генерируемая в обмотке статора ЭДС. Для «считывания» значений этой ЭДС обычно используют выпрямитель (одно- или двухполупериодный) и НЧ фильтр, назначение которого сглаживать пульсации.

Преимущества:

• отсутствие посторонний источник питания для обмотки возбуждения;
• возможность точного определения частоты вращения частотным способом;
• остальные преимущества такие же, как и у асинхронного тахогенератора.

Недостатки:

• напряжение на выходе зависит от сопротивления измеряемой цепи;
• не симметрия воздушного зазора, она способствует возникновению низкочастотных пульсаций;
• магнитный поток сопровождается зубцовыми пульсациями;
• параметры машины зависят от температурных изменений;
• определение скорости вращения частотным способом требуется время для определения частоты выходного сигнала;
• не могут измерять очень медленное вращение из-за того, что амплитуда генерируемого сигнал становится очень малой;
• невозможность определения направления вращения.

Условия и меры, применяемые при эксплуатации синхронных тахогенераторов для компенсации погрешностей аналогичны мерам, используемым для тахогенераторов постоянного тока.

Пульсации выпрямленного напряжения выравниваются за счет изготовления конструкции ротора с полюсами специального профиля, благодаря этому получается необходимая ЭДС.

Снижение зубцовых пульсаций происходит за счет использования сглаживающего фильтра.

С развитием электроники тахогенераторы все чаще заменяются на импульсные датчики, например, схемы с оптронами открытого типа, формирующие импульсы при отражении пучка света от контрастных меток на валу или на прерывания луча света обтюратором – датчики угла поворота (энкодеры), либо импульсные индукционные датчики, датчики Холла и прочие подобные импульсные электронные датчики.

Литература

Элементы и функциональные устройства судовой автоматики — Авдеев Б.А. [2018]

Датчики частоты вращения двигателя

Применения

Датчики частоты вращения двигателя используются в системах управления двигателем для:

• измерения числа оборотов двигателя
• определения положения коленчатого вала (положение поршня двигателя)

Число оборотов рассчитывается по интервалу между сигналами датчика скорости вращения.

Рис. Индуктивный датчик скорости вращения (конструкция):

1. Постоянный магнит
2. Корпус датчика
3. Корпус двигателя
4. Полюсный контактный штифт
5. Обмотка
6. Воздушный зазор
7. Зубчатое колесо с точкой отсчета

Конструкция и принцип действия Датчик монтируется прямо напротив ферромагнитного зубчатого колеса (поз. 7) с определенным воздушным зазором. Он имеет сердечник из магнитомягкой стали (полюсный контактный штифт, поз. 4) с обмоткой (5). Полюсный контактный штифт соединен с постоянным магнитом (1).

Магнитное поле распространяется через полюсный контактный штифт, проходя в зубчатое колесо. Магнитный поток, проходящий через катушку, зависит от того, попадает ли расположение датчика напротив впадины или зуба колеса. Зубец соединяет в пучок магнитный поток рассеяния, исходящий от магнита. Через катушку происходит усиление сетевого потока.

Впадина, наоборот, ослабляет магнитный поток. Эти изменения магнитного потока при вращении зубчатого колеса индуцируют в катушке синусоидальное выходное напряжение, пропорциональное скорости изменения и числу оборотов двигателя. Амплитуда переменного напряжения интенсивно возрастает с увеличением числа оборотов (несколько мВ… > 100 В).

Достаточная амплитуда присутствует, начиная с минимального числа оборотов от 30 в минуту.

Рис. Сигнал индуктивного датчика скорости вращения двигателя:

1. Зуб
2. Впадина
3. Опорный сигнал

Активные датчики скорости вращения

Активные датчики скорости вращения работают по магнитостатическому принципу. Амплитуда выходного сигнала не зависит от числа оборотов. Благодаря этому можно измерять скорость вращения и при очень низком числе оборотов (квазистатическое определение числа оборотов).

Дифференциальный датчик Холла

На проводящей ток пластинке, по которой вертикально проходит магнитная индукция В, поперечно к направлению тока можно снимать напряжение UH (напряжение Холла), пропорциональное направлению тока.

Рис. Принцип работы дифференциального датчика Холла:

• а Расположение датчика
• b Сигнал датчика Холла
• большая амплитуда при маленьком воздушном зазоре
• маленькая амплитуда при большом воздушном зазоре
• с Выходной сигнал

1. Магнит
2. Датчик Холла 1
3. Датчик Холла 2
4. Зубчатое колесо

В дифференциальном датчике Холла магнитное поле вырабатывается постоянным магнитом (поз. 1). Между магнитом и импульсным кольцом (4) находятся два сенсорных элемента Холла (2 и 3).

Магнитный поток, который проходит сквозь них, зависит от того, находится ли датчик скорости вращения напротив зубца или паза. Благодаря созданию разности сигналов от обоих датчиков достигается снижение магнитных сигналов возмущения и улучшенное соотношение сигнала/ шума.

Боковые поверхности сигнала датчика могут обрабатываться без оцифровывания непосредственно в блоке управления.

Вместо ферромагнитного зубчатого колеса используются также многополюсные колеса. Здесь на немагнитном металлическом носителе установлен намагничивающийся пластик, который попеременно намагничивается. Эти северные и южные полюсы принимают на себя функцию зубцов колеса.

AMR-датчики

Рис. Принцип определения числа оборотов с помощью датчика AMP:

• а Размещение
• в различные моменты времени
• b Сигнал датчика AMP
• с Выходной сигнал

1. Импульсное (активное) колесо
2. Сенсорный элемент
3. Магнит

Электрическое сопротивление магнито-резистивного материала (AMP, анизотропный магниторезистивный) является анизотропным. Это означает, что оно зависит от направления магнитного поля, которое на него воздействует. Это свойство используется в AMP-датчике.

Датчик находится между магнитом и импульсным кольцом. Линии поля изменяют свое направление, когда вращается импульсное (активное) колесо.

В результате формируется синусоидальное напряжение, которое усиливается в схеме обработки данных и преобразуется в сигнал прямоугольной формы.

GMR-датчики

Усовершенствование активных датчиков скорости вращения отражено в использовании технологии GMR (ГМР) (Giant Magneto-Resistance). По причине высокой чувствительности по сравнению с датчиками AMP здесь возможны большие воздушные зазоры, за счет чего предполагаются использования в трудных сферах применения. Более высокая чувствительность производит меньше шумов фронта сигнала.

В ГМР-датчиках возможны также все двухпроводные порты, используемые ранее в датчиках скорости вращения Холла.

(2

Что такое датчик оборотов мотора?

При возникновении определенных проблем с силовым агрегатом автомобилисты нередко задаются вопросов, а если ли в нем механизм, который бы помог определить обороты. Ну а поскольку именно первое подозрение при неисправностях падает именно на обороты мотора, то и интересует их именно датчик оборотов двигателя.

Но бывает и так, что неисправности с мотором могут быть вызваны совершенно иными причинами. Поэтому уместно для начала определиться СС источником неисправности и только после этого выполнять проверку измерителей.

Но в любом случае, если необходимо обнаружить нужный датчик, понадобится хоть немного информации о его месторасположении, особенностях, да и в целом об основных понятиях.

Что такое датчик оборотов и зачем он нужен?

Датчик оборотов предусмотрен в устройстве мотора для выполнения функции синхронизирования системы зажигания и впрыска топлива. Нередко этот измеритель еще называют измерителем частоты вращения.

Датчик оборотов передает нужную информацию в электрический блок, а также данные о том, какие вращения поддерживает коленчатый вал в конкретный момент. Данный измеритель считается важнейшим механизмом автомобиля, поскольку именно от него зависит взаимодействие большинства систем.

Он помогает обеспечить корректное функционирование всего транспортного средства. Особые сигналы обрабатываются ЭБУ и посылаются в измеритель для того, чтобы выяснить несколько важных моментов.

Это количество впрыскиваемого топлива в данный момент, сам момент впрыска и время для активации клапана адсорбера, а также момент зажигания и угол поворота распределительного вала. Ну и понятное дело, для определения неисправности и проверки прибора, его для начала необходимо найти в автомобиле.

Где располагается датчик частоты вращения?

Индукционный измеритель или датчик оборотов в основном располагается над маркерным диском транспортного средства. В свою очередь этот элемент может находится либо на маховике, либо на коленвале внутри блока цилиндров, либо спереди моторного отсека на коленвале.

Очень часто небольшая кривизна зубцов маховика или наличие маленького скола могут привести к нарушениям в работе системы зажигания. Тогда силовой агрегат не сможет работать на повышенных частотах вращения и будет происходить хаотичное искрообразование.

Кроме того, на некоторых автомобилях этот датчик может быть заменен датчиком Холла. Это устройство способно передавать в главный блок управления сигнал о фазах механизма газораспределения, а также обороты мотора. Если это так, то прибор будет расположен у распределительного вала.

Если измеритель частоты вращения выйдет из строя, автомобилист не сможет завести свое транспортное средство. И если после доскональной проверки систем зажигания и топлива существенных отклонений не будет выявлено, нужно обязательно проверить работоспособность самого датчика оборотов.

Если же возникает так называемое плавающее вращение двигателя, то понадобится проверить сразу все варианты проблем. Ну а для своевременного обнаружения неполадок желательно повести диагностику автомобиля.

• Что можно сделать при выходе из строя датчика оборотов, подробнее будет рассказано в этом видео: