Что такое датчик импульсов в автомобиле

Устройство бесконтактной системы зажигания

Бесконтактная система зажигания появилась благодаря развитию контактно-транзисторной системы. Отличие бесконтактной системы зажигания состоит замене контактного прерывателя на бесконтактный датчик.

Преимущества бесконтактной системы зажигания

Использование бесконтактной системы зажигания на автомобиле позволило повысить мощность, добиться более качественного сгорания горючей смеси, что не только позволило снизить расход, но и уменьшить выброс вредных веществ в атмосферу.

Устройство бесконтактной системы зажигания

1 — Свечи зажигания; 2 — датчик-распределитель; 3 – распределитель; 4 — датчик импульсов; 5 – коммутатор; 6 – катушка зажигания; 7 — монтажный блок; 8 — реле зажигания; 9 — выключатель зажигания; А — к клемме генератора.

Бесконтактная система состоит из следующих элементов:

• источник питания;
• выключатель зажигания ;
• датчик импульсов;
• транзисторный коммутатор;
• катушка зажигания;
• распределитель ;
• свечи зажигания.

Общее устройство бесконтактной системы зажигания напоминает строение контактной системы зажигания. Распределитель соединяется со свечами и катушкой зажигания при помощи высоковольтных проводов. Также в бесконтактной системе имеется датчик импульсов и транзисторный коммутатор.

Датчик импульсов служит для создания электро- импульсов низкого напряжения. Различают несколько датчиков импульсов: датчик Холла, индуктивный датчик и оптический.

В бесконтактной системе зажигания свое применение нашел датчик Холла (где под воздействием магнитного поля возникает поперечное напряжение в пластине проводника). Датчик Холла имеет не сложную конструкцию и состоит из постоянного магнита, полупроводниковой пластины, микросхемы и обтюратора (стального экрана).

В стальном экране имеется отверстие, через которое датчик пропускает магнитное поле, вследствие чего в полупроводниковой пластине возникает напряжение. Стальной экран, в свою очередь, не пропускает магнитное поле, и напряжение на полупроводниковой пластине не возникает. Такое своеобразное чередование прорезей в стальном экране содействует созданию импульсов низкого напряжения.

Датчик распределитель — это устройство, в котором объединены датчик импульсов с распределителем. Датчик-распределитель напоминает прерыватель-распределитель, и также как он приводится в действие от коленчатого вала.

Транзисторный коммутатор предназначен для прерывания тока в первичной обмотке катушки зажигания в моменты сигналов датчика импульсов. Прерывание тока происходит за счет срабатывания выходного транзистора.

Как работает бесконтактная система зажигания

Датчик-распределитель приводится в действие от вращения коленчатого вала, формируя импульсы низкого напряжения, которые передает на транзисторный коммутатор. Коммутатор, в свою очередь создает импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания. Когда ток прерывается, индуцируется ток высокого напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания, после чего ток высокого напряжения подается на центральный контакт распределителя. В зависимости от порядка работы цилиндров двигателя ток высокого напряжения распределяется по проводам высокого напряжения на свечи зажигания. Свечи зажигания осуществляют воспламенение горючей смеси.

Когда число оборотов коленчатого вала растет, за регулировку угла опережения зажигания отвечает центробежный регулятор опережения зажигания. При изменении режимов работы двигателя регулирование угла опережения зажигания производится вакуумным регулятором опережения зажигания.

Датчики импульсов, виды, свойства и принцип работы

По различным причинам часто бывает необходимо выбирать определенные импульсы из последовательности, т.е. передавать только определенные импульсы и блокировать все остальные. Это можно сделать с помощью датчика импульсов, который по сути является оптическим переключателем с электрическим управлением.

Виды датчиков импульсов

Датчики импульсов могут быть различных видов в зависимости от их назначения и принципа действия. Некоторые из наиболее распространенных видов датчиков импульсов включают:

• Индуктивные датчики — основаны на эффекте электромагнитной индукции, когда изменяющееся магнитное поле вызывает изменение электрического тока в катушке.
• Оптические датчики — используют свет для обнаружения изменений в окружающей среде.
• Ультразвуковые датчики — применяются для измерения расстояния или скорости объектов на основе времени прохождения звука.
• Датчики давления — измеряют давление жидкости или газа и используются для контроля уровня, расхода и других параметров.
• Датчики температуры — используются для измерения температуры окружающей среды или объектов.
• Датчики угла поворота — для определения угла поворота или наклона объекта.
• Датчики вибрации — используются для обнаружения вибрации или ударов в механических системах.

Каждый из этих датчиков имеет свои преимущества и недостатки, и выбор конкретного датчика зависит от требований к точности, надежности и стоимости системы.

Принципы работы датчиков импульсов

Датчик импульсов в большинстве случаев представляет собой электрооптический модулятор или акустооптический модулятор в сочетании с подходящим электронным драйвером. В случае электрооптического устройства датчик импульсов состоит из ячейки Поккельса и некоторой поляризующей оптики.

Принцип работы акустооптического датчика импульсов заключается в подаче короткого радиочастотного импульса на акустооптический модулятор, чтобы отклонить требуемый импульс в слегка измененном направлении.

Затем отклоненные импульсы могут проходить через апертуру, тогда как остальные блокируются.

В любом случае, требуемая скорость модулятора определяется временным расстоянием импульсов в последовательности импульсов (т.е. частотой повторения импульсов источника импульсов), а не длительностью импульса, которая может быть намного короче.

Электронный драйвер датчика импульсов может выполнять дополнительные функции. Например, он может использовать сигнал от быстродействующего фотодиода, считывающего исходную последовательность импульсов, для синхронизации переключения с входными импульсами.

После этого в любое время может поступить сигнал запуска, и электроника подействует на переключатель в нужное время для передачи следующего поступающего входного импульса.

Свойства датчиков импульсов

В зависимости от области применения различные свойства датчика импульсов могут иметь решающее значение:

• время переключения (особенно для высоких частот повторения входных импульсов);
• максимальная частота повторения для переключения;
• вносимые потери, то есть потери энергии передаваемых импульсов;
• степень подавления нежелательных импульсов;
• полоса пропускания оптических сигналов (в частности, для широкополосных импульсов);
• хроматическая дисперсия (особенно для широкополосных импульсов, например, с длительностью значительно ниже 100 фс);
• оптическая нелинейность (особенно для импульсов с высокой пиковой мощностью);
• размер открытой апертуры;
• внешние размеры;
• чувствительность выравнивания (угол приема);
• возможности соответствующего электронного драйвера, например, касающиеся синхронизации.

Области применения датчиков импульсов

Датчики импульсов могут использоваться в различных областях, включая:

• Промышленность. Могут быть использованы для контроля скорости вращения и положения механизмов, таких как электродвигатели, насосы и вентиляторы.
• Автомобильная промышленность. Применяюся для контроля работы двигателя, измерения скорости и ускорения автомобиля.
• Медицинское оборудование. Широко используются в медицинской диагностике, например, для измерения сердечного ритма и артериального давления.
• Спорт: датчики импульсов применяются в спорте для измерения скорости, расстояния и времени во время бега, плавания и других видов физической активности.
• Технологии развлечений: Также могут быть использованы в играх, развлечениях и хобби, например, в качестве датчиков движения для управления роботами и игрушками.

Для получения высоких энергий импульсов в ультракоротких импульсах часто необходимо уменьшить частоту повторения импульсов перед усилением. Этого можно достичь, разместив датчик импульсов между затравочным лазером и усилителем.

После этого усилитель будет воздействовать только на нужные импульсы. Заблокированные импульсы не обязательно приводят к значительным потерям энергии, поскольку средняя мощность затравочного лазера может быть небольшой по сравнению со средней выходной мощностью усилителя, а оставшейся средней мощности может быть достаточно для насыщения усилителя.

В лазере с сбросом резонатора режима устройство сбора импульсов (тогда часто называемое устройством сброса резонатора) извлекает циркулирующий импульс из резонатора только в каждом N-ый цикл туда и обратно. Во время всех других обходов импульс испытывает низкие оптические потери и может быть усилен до высокой энергии.

Своего рода сборщик импульсов является частью любого регенеративного усилителя, где он используется для ввода и извлечения импульсов. Можно также использовать дополнительный импульс, поскольку для лучшего подавления паразитных импульсов.

Датчик коленвала: что это и как его проверить

Ваша поездка может сорваться из-за неисправности датчика положения коленчатого вала. Как понять, что этот сенсор захандрил и что делать в такой ситуации?

Сочетать высокую отдачу с экономичностью современным двигателям внутреннего сгорания помогает их развитая «нервная система», состоящая из множества датчиков. Все они важны, но датчик положения коленчатого вала все-таки важнее остальных. Почему?

• Что это
• Принцип действия
• Признаки неисправности
• Причины неисправности
• Как проверить
• Замена

Что такое датчик коленвала

Датчик положения коленвала (ДПКВ) — это устройство, которое при включенном зажигании постоянно информирует электронный блок управления (ЭБУ) бензинового или дизельного двигателя о:

— скорости вращения коленвала.

ДПКВ необходим для синхронизации систем зажигания и впрыска топлива. Рассогласованность в их работе, вызванная неисправностью ДПКВ, может привести к тому, что двигатель не заведется или заглохнет. В этом отличие ДПКВ от множества других датчиков, сбои в работе которых не имеют столь неприятных последствий.

Принципы действия датчиков коленвала

В зависимости от модели двигателя в ДПКВ используется тот или иной принцип действия. Различают:

• индуктивные (магнитные) датчики. Как следует из названия, эти устройства основаны на эффекте электромагнитной индукции. Он проявляется в возбуждении переменного электрического тока в обмотке намагниченного сердечника датчика в момент прохождения рядом с ним любого из множества зубцов задающего диска, закрепленного на шкиве коленвала или маховике. Этот сигнал считывается ЭБУ двигателя. Индуктивный датчик прост по конструкции и не требует подключения к внешнему источнику питания;
• датчики Холла. Используют эффект, открытый в конце XIX века американским физиком Эдвином Холлом. Как и в предыдущем случае, вращающийся задающий диск генерирует на выходе ДПКВ переменный ток, который поступает в ЭБУ. Датчики Холла сложнее по конструкции, чем индукционные, требуют подключения к источнику питания, но обладают бОльшей точностью. Сегодня это наиболее распространенный тип ДПКВ;
• оптические датчики. В этом случае генерация сигнала для ЭБУ двигателя происходит при затенении зубцом задающего диска светодиодного источника света, являющегося элементом датчика.

Виды ДПКВ (Фото: elm3.ru)

Начать отсчет оборотов коленвала позволяют имеющиеся на задающем диске один (реже два) участка с пропуском пары зубцов.

Место установки ДПКВ

ДПКВ могут устанавливаться:

— у шкива коленвала;

— в корпусе коробки передач.

Признаки неисправности датчика коленвала

Проявления неисправности ДПКВ очевидны и неприятны. Вот эти «черные метки».

1. Затрудненный пуск двигателя особенно в сырую погоду. При этом повторный запуск выполняется без проблем.
2. Плавающие обороты двигателя как при остановке, так и в движении.
3. Детонация в цилиндрах при высоких нагрузках, проявляющаяся в повышенной вибрации двигателя.
4. Явное снижение мощности.
5. При работающем стартере двигатель не заводится, а стрелка тахометра при этом неподвижна.
6. Двигатель внезапно глохнет.
7. На панели приборов загорается индикатор Check engine.

Стоит учесть, что такие симптомы недомогания могут проявляться периодически, а их причиной не обязательно является дефект ДПКВ. Прояснить ситуацию позволит компьютерная диагностика ДВС.

Устройство индуктивного ДПКВ (Фото: mlngame.ru)

Причины неисправности датчика коленвала

Индукционные ДПКВ и датчики, использующие эффект Холла, достаточно живучи. Причинами их выхода из строя или сбоев в работе, как правило, являются:

— механические повреждения при выполнении ремонтных работ в моторном отсеке;

— попадание посторонних предметов между зубцами задающего диска и датчиком;

— окисление недостаточно загерметизированных контактов датчика.

Оптические датчики — более нежные устройства. Попадание на них пыли, жидкостей, грязи — все это может вызвать сбой в работе ДПКВ.

Как проверить работоспособность датчика коленвала

Не обязательно обладать высокой квалификацией, чтобы определить, в каком состоянии находится ДПКВ. Однако имеется и оборотная сторона медали: все достаточно простые методы проверки требуют демонтажа датчика. К сожалению, он не всегда расположен на виду, к тому же он может быть прихвачен ржавчиной.

Доступные методы проверки ДПКВ

Перед демонтажем ДПКВ надо проверить зазор между его сердечником и зубцом задающего диска. В норме он не должен превышать 1,5 мм. Уменьшить слишком большой зазор можно с помощью шайб, подложенных под датчик. Не помогло? Тогда снимаем ДПКВ, не забыв поставить метки, которые подскажут, как он был установлен, и переходим к плану Б, который предполагает несколько вариантов действий.

• Визуальная проверка датчика на наличие внешних повреждений и ржавчины на контактах. Последние нередко достаточно очистить бензином или спиртом, чтобы ДПКВ «выздоровел».
• Переключить мультиметр в режим омметра, чтобы проверить сопротивление обмотки ДПКВ. Если этот показатель выходит за рамки нормы в 550–750 Ом (свериться с инструкцией по конкретной модели не повредит), датчик подлежит замене. Увы, этот способ не позволяет с полной уверенностью поставить диагноз ДПКВ.
• В случае с датчиками, использующими эффект Холла, омметром проверяется сигнал заземления, а вольтметром — опорное напряжение (чаще всего его величина должна быть 5 В).
• Заменить датчик на заведомо исправный. Это самый радикальный и самый действенный из доступных способ проверки. Если после такой «рокировки» ДВС заработает нормально, значит, подозрения в отношении снятого ДПКВ подтвердились.

Проверка ДПКВ мультиметром (Фото: geely-club.com)

Полупрофессиональный метод проверки ДПКВ

Полупрофессиональный метод диагностики ДПКВ тоже требует демонтажа датчика. Кроме того, тут уже не обойтись без набора аппаратуры. С помощью мультиметра с функцией измерения индуктивности или мегаомметра, сетевого трансформатора, измерителя индуктивности и вольтметра проверяют три показателя работы ДПКВ.

• Величину сопротивления обмотки датчика (см. выше).
• Индуктивность обмотки. Существенное отклонение от величины 200–400 мГн — показание к замене датчика.
• Сопротивление изоляции проводов катушки. При напряжении 500 В нормой считается показатель в диапазоне 0,5–20 Мом. Выход за эти рамки сигнализирует о нарушении изоляции катушки.

Профессиональный метод проверки ДПКВ

С уверенностью сделать заключение о состоянии ДПКВ без его демонтажа можно лишь с использованием специальной программы и цифрового осциллографа, который подключается к катушке датчика. Затем перед ДПКВ надо помахать металлическим предметом, например отверткой или ключом. Если на экране прибора не появляется осциллограмма, сенсор подлежит замене.

Стоит отметить, что все вышеперечисленные способы проверки ДПКВ применимы к любому двигателю с электронным управлением впрыском.

Проверка ДПКВ осциллографом (Фото: youtube.com)

Замена датчика коленвала

В интернете немало роликов, авторы которых доказывают, что двигатель автомобиля можно завести при неисправном ДПКВ. Кто-то предлагает дождаться, пока мотор остынет, и потом включать стартер. Кто-то советует обмотать датчик тонкой медной эмалированной проволокой и подключить ее концы к электрическому разъему. Кто-то советует возить с собой новый ДПКВ на случай замены.

Но надо помнить, что моторные отсеки современных автомобилей настолько «нафаршированы» оборудованием, что добраться до ДПКВ без подъемника сложно. По счастью, столь важный датчик не «умирает» скоропостижно, а предупреждает о своем нездоровье. Надо обращать внимание на такие сигналы. Между тем цена ДПКВ, по крайней мере для массовых моделей, вполне подъемная: 1500–3500 руб.

Датчик импульсов 4412.3843

Датчик скорости для спидометра 4412.3843 предназначен для бесконтактного измерения частоты вращения вала в коробках переключения передач, устанавливаемых в грузовых автомобилях и автобусах, производимых компаниями ПАО «КАМАЗ», МАЗ, ПАЗ, MAN, MERCEDES, NEOPLAN и др.

Датчик скорости полностью взаимозаменяем с оригинальными деталями зарубежных производителей, таких как Siemens VDO 2159.2010 2200, а так же деталями отечественных производителей: 45.3843-10; ДС5.18М.90.1,6.5.3.СЦ4.
Принцип действия датчика основан на эффекте Холла. Датчик вырабатывает электрические импульсы с частотой, зависимой от частоты вращения зубчатого колеса КПП и пропорциональной скорости транспортного средства. Датчик имеет комплиметарный выход, позволяющий эффективно различать полезный сигнал от помех бортовой сети автомобиля.

Датчик отличается:
— высокой частотой оперирования;
— прочным вибрационностойким и герметичным корпусом;
— широким температурным диапазоном эксплуатации;
— наличием специального автомобильного разъема с байонетным соединением.

Технические характеристики:
Габаритные размеры корпуса датчика O26 мм; L=144 мм
Рабочий ток (ток нагрузки) l3, l4 ?1 мА
Собственный ток потребления ?6 мА
Диапазон рабочих напряжений питания, Uпит. 6,5…30 В DC
Диапазон рабочих напряжений нагрузки, Uн1; Uн2 6,5…30 В DC
Параметры выходного сигнала:
— напряжение низкого уровня выходного сигнала U3,2; U4,2 0…1,9 B
— напряжение высокого уровня выходного сигнала U3,2; U4,2 6,5…12 B
Уровень пульсаций питающего напряжения ? 15%
Максимальная частота переключения 2000…4000 Гц
Световая индикация Нет
Тип контакта Переключающий

Структура выхода NPN (открытый коллектор с защитным резистором 1,5 кОм)
Схема подключения Четырехпроводная
Защита от обратной полярности Есть
Номинальное расстояние срабатывания 2 мм
Рабочее расстояние срабатывания 1,4 мм
Материал объекта воздействия на выключатель / размеры объекта воздействия (при испытаниях) Сталь углеродистая / 7×16 мм
Наличие заземляющего провода Нет
Степень защиты по ГОСТ 14254-96:
— со стороны подключения IP67
— со стороны чувствительной поверхности IP68
Материал корпуса (покрытие) Сталь углеродистая (Ц.9 хр.)
Материал чувствительной поверхности Д16Т
Присоединение Соединитель 4402.3843-120 (вилка)
Допустимый момент затяжки 60 Нм
Повышенная температура окружающей среды:
— рабочая зона А +135°С / зона В +145°С
— без функционирования зона А +140°С / зона В +150°С
Пониженная температура окружающей среды:
— рабочая -30°С
— без функционирования -40°С